淺談自動化儀表工程安裝材料的選擇

董 銳, 李 濤, 郜小晶

安陽鋼鐵股份公司（455004）

1 概述

自動化儀表，是對信息進行測量與控制的基礎設備，是信息產業的源頭和組成部分。著名科學家錢學森明確指出：“信息技術包括測量技術、計算機技術和通訊技術。測量技術是關鍵。”高精度的儀器儀表是實現系統全過程自動測量與控制功能的基礎條件和重要保障,現代高科技智能設備，現代化工藝流程和技術裝備,都配備相關的測量控制儀表。

要保證各種參數的準確測量和精確控制以及保證測控系統可靠運行，除正確選用和安裝檢測控制設置外，選用合適的安裝材料也是非常重要的。在工程建設中經常發生由于安裝材料選擇錯誤造成測量不準和系統不能正常運行甚至造成設備損壞、人員傷害的情況,應在自動化儀表工程中重視對常用安裝材料的正確選擇。

2 常用材料及其性能

自動化檢測儀表及控制工程中常用安裝材料主要有電線、電纜、法蘭、螺栓、各種管材、三通、接頭和閥門等。針對不同的測量介質和使用場合有不同的規格和材質可供選擇。

2.1 電線電纜

儀表控制工程中經常用到的電纜大體說來有控制系統電纜、動力電纜和專用電纜三類，但為了滿足不同用途和不同的使用環境，又有盤內配線多用的絕緣電纜、熱電偶專用補償電纜、控制信號傳輸的計算機電纜，以及低溫電纜、耐火（阻燃）電纜等。不同材質和不同規格的電纜具有各自的性能，滿足不同的用途和使用環境。

2.2 管材

儀表控制工程中的導壓管路、氣動管路、電氣保護管路和蒸汽伴熱管路等經常要使用到金屬或非金屬管材,但由于過程介質的性質和特點,冶金企業的儀表工程使用較多的還是金屬管材。導壓管路和氣動管路的連接還常用各種接頭,比如直通和彎通的終端接頭、中間接頭、隔壁接頭、異徑接頭、壓力表接頭、三通和四通接頭、三通和四通異徑接頭等。終端接頭用于變送器、閥門和容器等與管路的連接；隔壁接頭又稱穿板接頭，用于管路穿過板壁或箱壁時固定密封；異徑接頭用于導管變徑時的連接;中間接頭用于延長導管時管與管之間的連接。管接頭的連接方式主要有焊接式、卡套式。

2.3 法蘭及緊固件

法蘭是儀表加工件的一個大類。儀表使用的法蘭很多，總體可分為兩類：一類是安裝取源部件用，如壓力、溫度的取源部件。另一類是安裝儀表用，如安裝流量計、閥門等。從目前的設計看一般采用兩種處理方式：一種是在儀表設備訂貨時，配帶安裝法蘭及連接件；另一種是儀表設備自帶一片法蘭及連接件，需要配上另外一片法蘭，才能完成安裝。法蘭所用墊片的材料由管道介質的特性、溫度及工作壓力決定。

2.4 管閥件

檢測和控制管路常用的閥門主要有兩類：一類是氣動管路用閥，這類閥以截止閥為主，也使用球閥；另一類是測量管路用閥，包括取源、切斷、防空、排污，也多使用截止閥和球閥。閘閥的介質流動阻力較小，開啟和關閉用力小，安裝時無方向性，介質可以從任一方向流動。但閘閥的密封面容易受損傷，檢修較為困難，結構較為復雜，價格也比同規格的截止閥貴。截止閥是廣泛使用的一種閥門，結構簡單、制造維修方便、密封性好、操作可靠，缺點是流體阻力損失大，一般比閘閥大5～10倍。球閥結構簡單，外形尺寸小，流體阻力小、開閉方便，缺點是閥芯轉動時磨擦力大、在高溫下容易變形。閥門與管路的連接方式有內螺紋、外螺紋或法蘭連接，低壓管路多用螺紋連接，高壓管路則常用法蘭連接。

3 各種安裝材料的選擇要點

正確地選擇儀表安裝材料是至關重要的。如果選擇不當,不僅會帶來重大的經濟損失,有時甚至會造成人身傷害。

3.1 導壓管件

導壓管件的選擇應遵循以下原則：介質壓力PN≤1.0 MPa時,導壓管路宜選用 GB／T 3091-1993鍍鋅鋼管和 GB／T 8163-1987無縫鋼管，特殊場合（如電站、制氧站等）可選用GB／T 14976-1994不銹無縫鋼管；介質壓力PN＞1.0 MPa時，導壓管路宜選用GB／T 8163-1987無縫鋼管;特殊場合可選用GB／T 14976-1994不銹無縫鋼管;介質壓力PN≥10.0 MPa時，且不含粉塵時導壓管路通常選用Φ14×2的各種管子，如含粉塵時導壓管路通常選用Φ32×2的不銹無縫鋼管;當介質壓力＞I0.0 MPa,且不含粉塵時導壓管路通常選用Φ14×3的不銹無縫鋼管。氣動管路的流通介質通常為經過處理的壓縮空氣,送到儀表裝置的氣源總管多為DN25的無縫鋼管,與氣動儀表連接用的則是紫銅管，多采用 Φ6×1，個別情況也有用 Φ8×1、Φ10×l的紫銅管。

3.2 電線電纜

電線電纜的選擇應主要考慮用途、電壓等級、傳輸距離、環境條件和電磁干擾等情況。如可以使用普通控制電纜的卻用了屏蔽控制電纜,可以使用普通屏蔽電纜的卻使用了對屏總屏電纜，從而提高了工程造價，造成經濟上的浪費。也有一些建設項目環境溫度過高的應該選高溫電纜卻選用了常溫電纜,導致電纜被烤斷或絕緣被破壞而重新更換電纜影響生產的情況。

通常各種導線、電纜根據其絕緣材料的性質，制造廠規定了線芯長期允許的工作溫度,普通聚氯乙烯絕緣線和電纜的線芯長期允許的工作溫度不超過65℃,最低溫度不低于-15℃。當環境溫度超過65℃時，就采用耐高溫電纜。防爆場所應選用防爆電纜。如儀表的電纜和電氣電纜走同一電纜隧道，則應同電氣選用性質相同的電纜。

電線、電纜的截面積，也是選擇電線、電纜的一個重要因素。儀表測量與控制系統用的電線、電纜的電流較小，一般可不作截面積計算，而以考慮機械強度為主。一般現場敷設采用截面積為1.5 mm2的電線和電纜。儀表供電系統用的電線、電纜，在供電容量較大時應作計算，可按計算的電流確定截面積的大小。在某項目中，由于隔離器和為其供電的24VDC電源箱之間的電纜截面積選小了,致使送到隔離器的電壓達不到24V±2.4V的供電要求,隔離器不能正常運行。使用多芯電纜時，采用芯數的選擇也是一個關鍵。

應根據管路敷設環境的具體條件選擇穿線管。推薦選用鍍鋅鋼管作為穿線管，因鍍鋅鋼管耐腐蝕，可省去除銹、刷油漆等工序。為了穿線方便，管子內徑與線纜的外徑必須保持一定的比例關系，稱為電線和電纜的充填系統，一般不大于40%。

鋼管埋地或敷設在樓板內，其管徑不應小于20 mm。穿過大的設備基礎時，外徑不應小于25 mm。

3.3 法蘭及緊固件

法蘭及緊固件的選擇要注意三點：1)壓力等級原則上選用相同或稍高的壓力等級,不能用低壓力等級代替高壓力等級；2)公稱通徑應該一致；3)密封面和連接形式必須一致。

通常測溫元件的連接法蘭除特殊情況外,都選用GB/T 81—1994和GB／T 82-1994標準法蘭,材質要根據介質溫度和壓力以及腐蝕情況等綜合選擇。孔板和各種流量計的配套法蘭如果是用于無腐蝕性介質，其壓力＜10.0 MPa時，選用GB／T 81—1994材質為Q235的法蘭,腐蝕性介質可選耐酸鋼或不銹鋼;如介質壓力＞10.0 MPa時選用 GB／T 82—1994材質為25#鋼的法蘭。腐蝕性介質可選耐酸鋼或不銹鋼；螺栓為 GB／T 900—1988或 GB／T 5780—1986標準規定的材質。

3.4 測量和控制管路的閥門

測量和控制管路的閥門一般按工作性質、溫度、壓力等條件選用。工作壓力不超過0.6 MPa,介質溫度不低于20℃，如煤氣、空氣和水可采用高壓法蘭式截止閥門氧氣管路最好選用銅制閥門,也可用不銹鋼閥門，禁用鐵質或鋼質閥門。

4 結束語

正確、合理地選擇儀表安裝材料，對儀表控制系統的精確可靠運行有著舉足輕重的作用,這需要技術人員在長期的工程設計中積累經驗，并重視該項工作，不斷提高自動化儀表安裝水平。