天然气检测仪表与自控.ppt

第三篇 检测仪表与自动控制 川气东送管道工程运行监控采用SCADA 系统，调度控制中心设在武汉。沿线共设有1 座调度控制中心、1 座后备控制中心、5 个输气管理处监视终端、25 个站控系统（SCS）、20 个远程终端装置（RTU） 调度控制中心对各站SCS 站控系统和RTU 阀室进行数据采集和监控，各站SCS站控系统和阀室的RTU 完成站场的监控及联锁保护等任务，并接受和执行调度控制中心下达的命令。 站场主要设有压力、温度、流量、液位检测，气体组分分析、可燃气泄漏检测、火灾探测等检测仪表及系统。主要控制设备有线路气液联动阀、站场气动阀、安全紧急截断阀、自力式调压器、电动阀、电动调节阀等。 站场控制功能主要包括：站场启动、站场关闭、站场紧急关闭；过滤分离器回路自动切换、过滤分离器堵塞自动判断；天然气流量自动计算、计量回路自动切换；外输天然气自动压力/流量控制、下游超压自动保护控制、调压回路自动选择控制；可燃气泄漏自动报警及火灾自动报警等。 本篇重点介绍与川气东送天然气管道相关的检测仪表与控制系统基础知识。 第1 章 压力检测 压力是工业生产中的重要基本参数。在生产过程中，对液体、蒸汽和气体压力的检测是保证工艺要求、设备和人身安全并使设备安全运行的必要条件。在天然气输气工程中，对各个输气站场的压力测量、控制尤为重要。 1.1 压力基本概念 1.1.1 压力定义 垂直作用于物体单位表面上的力称为压强，在工程上通常称为压力。即单位面积上 所承受压力的大小。 1.1.2 压力的表示方法 1 绝对零压力：如果一切分子都从容器内移出，则将造成完全真空，且无压力作用于器壁。这种理想化的状态确定了零压力条件并被称为绝对零。 2 绝对压力：以绝对零压力为基准点起算的压力。绝对静压力确定气体分子的活力，它是用于计算气体密度的压力。 3 大气压力：自绝对零压力起算的大气作用下的压力称为大气压力。大气压力随地区和高度的不同而变化。 4 标准大气压：把作用于海平面处的大气压定义为标准大气压。我国采用的标准大气压为101.325kPa。 5 表压：以大气压力为基准，压力测量仪表测压元件内部压力与周围大气压的差值。为了得到绝对压力需将大气压力附加在压力表的读数上，工程上常用的示值压力大多为表压。 6 真空度：以大气压力为基准，低于大气压力的压力读数。 7 静压：流体在静止或运动时所施加的实际压力为静压。通过管壁上的径向开孔可测出静压。 8 差压：两个压力之间的差值。 9 动压力：垂直于流向的压力检测，静压会随着流体的正面动能而增加。在流速为零时，压力读数与静压相等，但当流速增加时，观察到的差值按速度的平方而增加。这种压力级的差来自动压力。 10 总压力：静压和动压之和为滞止压力，或总压力。 1.1.3 压力关系式 1 绝对压力 大气压力 + 表压 2 总压 动压 + 静压 3 真空度 大气压力 – 绝对压力 1.1.4 压力单位及表示方法 SI 单位制压力的单位为帕斯卡，符号为Pa，其物理意义为1 牛顿的力作用于1 平方米的面积上所形成的压强。 即： 1 帕斯卡 1 牛顿/米2 1 Pa 1 N/m2 由于Pa 单位值太小，通常采用kPa、MPa 表示压力。 1 MPa 103kPa 106 Pa 天然气输送工程中常见压力单位： 1 巴（bar） 0.1 MPa 102kPa 105 Pa 1 磅力每平方英寸（psi） 6894.76 Pa 1 标准大气压（atm） 101325 Pa 1 工程大气压（kgf/cm2） 98066.5 Pa 1 毫米水柱（mmH2O） 9.8066 Pa 英制绝对压力：psia Pounds Per Square Inch Absolute 英制表压psig pounds per square inch gauge 1.2 压力测量方法 1.2.1 应用液柱重力法测量压力 依据流体静力学原理把被测压力转换成液柱高度的一种测压方法。其是利用液柱对压力的直接平衡进行压力测量的。常用的有U 型管、单管压力计，主要用于测量低压、负压或差压。 1.2.2 应用弹性变形测量压力 利用弹性元件受压后产生弹性变形的原理进行测压的。常用的弹性元件有弹簧管、薄膜式弹性元件和波纹管。 1 弹簧管：把截面积为椭圆形的金属管弯成弧形，当内部通入压力后，由于金属管的变形，其自由端会产生位移，利用该位移可以测量出压力的大小。可测量很高的压力 2 薄膜式弹性元件：有膜片和膜盒二种形式，在施加在薄膜上的压力作用下，膜片或膜盒会产生位移，利用该位移可以测量出压力的大小。测量压力范围较弹簧管低 3 波纹管：是一个周围为波纹状的薄壁金属筒体，在