1　编制依据及适用范围

1.1　编制目的

为贯彻实施公司质量管理体系，加强机电工程分公司施工质量管理工作，提高管理水平和服务质量，为了使在施工安装时形成规范化、程序化，提高工作效率。依据公司质量管理体系文件和石油化工建设的有关标准规范，特编写机电工程分公司自控专业施工用作业指导书。机电工程分公司自控工程施工的工程主要内容包括仪表单体校验、保护管安装、引压线及伴热线安装、桥架及电缆敷设、现场仪表安装、DCS系统安装及调试、系统联校、报警联锁试验等。

1.2　编制依据

本施工作业指导书依据有关施工现行规范、仪表工手册及多年施工经验等编制而成。

GB-《自动化仪表工程施工及验收规范》

SH/T-《石油化工仪表工程施工技术规程》

GB-《自动化仪表工程施工质量验收规范》

SY-《石油天然气建设工程施工质量验收规范自动化仪表工程》

GB-《石油化工建设工程施工安全技术规范》

GB/T-《工程建设施工企业质量管理规范》

《仪表工手册》乐嘉谦（主编）

1.3　适用范围

本作业指导书适用于*****公司承揽工程中的自控专业中各类流量仪表的安装施工。

2　作业流程及作业内容

2.1　流量测量仪表的分类

测量流量的方法很多，按测量原理来分，流量测量仪表可分为速度式、容积式和质量式等类型。

1．速度式流量计以流体在管道内的流速为测量依据。常用仪表有差压式流量计、涡轮流量计、转子流量计、靶式流量计、电磁流量计等。

2．容积式流量计以单位时间内排出流体的固定容积的数目为测量依据。常用仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、活塞式流量计等。

3．质量式流量计以流体流过的质量为测量依据。常用仪表有科氏力式、热力式、温度压力补偿式、密度补偿式质量流量计等。

2.2　差压流量计（差压变送器）的安装

差压计安装位置应选择在靠近节流装置，便于安装、维护和观察的地方；不影响操作人员通行，无强烈振动、无高温、无腐蚀、无强电磁场干扰。直管段口径应与流量计口径一致。

测量气体介质时，差压计安装位置应高于取压点，如安装位置低于取压点，应在导压管最低处安装沉降器和排放阀；测量液体或蒸汽介质时，仪表安装位置应低于取压点，如安装位置高于取压点，则应在导压管的最高处安装集气器和排气阀。

如被测介质为高粘度、易结晶、腐蚀性介质，为了保证仪表不受影响，应加装隔离装置。

差压计或差压变送器的正（H）、负（L）压室应与节流装置的“+”、“-”符号相对应，若正负压室接反，其表头显示值是负值。

差压计宜垂直安装，仪表中心距安装地面的高度宜为1.2m～1.5m，仪表的显示部分应便于观察；毛细管式差压变送器的本体宜安装在高压侧以下位置，安装后要对毛细管进行防护，双法兰毛细管变送器安装时，必须要用角钢制作保护支架，防止毛细管的损坏。

差压计或差压变送器最好安装三阀组，以防仪表单向受压。

2.3　电磁流量计

电磁流量计是测速式流量计，其测量通道内壁涂有防腐层，测量通道内无节流部件，对流体无压力损失，其输出特性与被测液体的密度、粘度和流动状态无关，适用于导电液体、腐蚀性或带有固体颗粒液体的体积流量的测量，不能测量气体、蒸汽和非导电性液体。

电磁流量计的使用条件是液体必须充满测量管道，电磁流量计可安装在无强磁场的垂直管道、水平管道或倾斜管道上，在垂直管道上安装时，被测介质的流向应自下而上；在水平或倾斜管道上安装时，不应安装在管道最高水平管段上，两个测量电极应处于水平位置，不允许处在管道的正上方和正下方位置。

电磁流量计最小直管段要求为上游侧5D，下游侧2D；安装时要注意流量计的箭头方向应与介质流向一致。

安装注意事项：

1）前后直管段符合设计和规范要求。

2）为消除电磁干扰和使用安全，电磁流量计安装时应将传感器外壳、被测介质及工艺管道三者应连成等电位，并应有独立接地，接地电阻应小于10Ω。

3）当管道公称直径大于mm时，应加专用支撑；周围有强磁场时，应采取防干扰措施。

4）管道专业安装时，电磁流量计法兰组对后，焊接时应将流量计拆下，防止过热烧坏流量计。

2.4　转子流量计

转子流量计适用于测量中小型管径雷诺数较低的中小流量，转子流量计分为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计，玻璃转子流量计一般用于就地显示，安装在操作阀门附近，以便于观测与操作，金属管转子流量计一般为远传型，有气远传、电远传、指示型、报警型等。

1　转子流量计工作原理

转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子1和密度大于被测介质密度，且能随着被测介质流量大小上下浮动的转子2组成，如图12-4所示。

当流体自下而上流过锥形管时，转子因受到流体的冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥形管之间的环形流通面积增大，流体流速减小，冲击作用减弱，直到流体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力相平衡。此时，转子停留在锥形管中某一高度上，根据转子悬浮的高低就可测知流体流量的大小。

转子处于任一平衡位置时，有：

式中V——转子的体积；

ρ1、ρ0——分别为转子材料和被测流体的密度；

P1、P2——分别为转子前后流体作用在转子上的压力；

A——转子的最大横截面积；

g——重力加速度。

由于在测量过程中，V、ρ1、ρ0、A、g均为常数，所以转子前后压差（P1-P2）为常数，此时，流过转子流量计的流量与转子和锥形管间环形面积有关。因锥形管由下往上逐渐扩大，所以环形面积与转子浮起的高度有关。根据转子的高度就可以判断被测介质的流量大小。显然，转子流量计是根据恒压差、变流通面积法测量流量的。

2　转子流量计的安装注意事项

1）转子流量计必须垂直安装在无振动的管道上，并且流体流向必须自下而上；

2）上游侧直管段长度为5D，下游侧直管段长度为3D。

3）实际的系统工作压力不得超过流量计的工作压力，环境温度和过程温度不得超过流量计规定的最大使用温度。

4）转子流量计安装时，不可对流量计施加压力或扭力，固定必须保证牢固、流量计平正。

5）随机配带的磁性过滤器必须正确安装。

2.5　超声波流量计

超声波流量计测量时流体中不插入任何元件，对流束无影响，也没有压力损失，可用于非导电、导电介质及强腐蚀性、高黏度、有毒、易燃易爆等介质的流量测量。

1　超声波流量计的工作原理

超声波流量计由发射换能器和接收换能器构成，发射换能器是利用压电材料的逆压电效应，将电能转换成声能的装置，接收换能器利用压电材料的压电效应，将接收的声波经压电晶片转换成电能，所以它是声能转换成电能的装置。超声波流量计的发射换能器和接收换能器之间具有特定关系，即二者可以互换、同一个换能器既可作发射器用，也可作接收器用，它的实现由控制系统的开关脉冲来实现。

超声波流量计用来测量气体流量的频率通常在kHz～kHz，测量液体的频率通常在kHz～0kHz。

2　超声波流量计的安装

超声波流量计的安装、非接触式换能器安装一般采用夹装式安装，用专用夹具将换能器捆绑在管道上。

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为了保证测量精度，超声波流量计最小直管段长度要求为上游10D，下游5D。换能器可安装在倾斜和水平管道上，也可安装在流体自下而上流动的垂直管道上，对于水平管道，换能器探头的位置应在与水平面成45°夹角的范围内，不要装在管道的顶部和底部，以免管道内的气体和杂质进入测量声道，影响测量精度；被测介质管道内壁不应有影响测量精度的结垢层或涂层。

对于干式安装的超声波流量计要知道确切的管道外径、壁厚、材质以及衬里情况，管道内壁不应锈蚀、结垢、凹凸不平。

安装注意事项：

1）安装时，应除净安装管段处的保温层，并将管壁表面打磨干净，换能器轴向间距管段内不应有焊缝或法兰，管道表面不应凹凸不平。

2）在换能器工作面与管壁之间应涂抹足够的耦合剂，接触面之间不可有空隙和固体颗粒，以保证耦合良好。

3）通过式超声波流量计取压嘴安装时，用导向管进行定位，保证嘴子对中。

2.6　旋涡流量计

旋涡流量计压力损失小，精确度较高，量程范围大，仪表工作特性不受流体压力、温度、粘度和密度的影响，适用于洁净气体、蒸汽和液体流量的测量，低流速和粘度高的液体不宜使用旋涡流量计。

1　旋涡流量计的工作原理

旋涡流量计的工作原理是基于流体振动原理，以流体旋涡发生的频率与流体流速的关系作为流量检测信息。旋涡流量计有两种：一种是使流体产生自然振动的旋涡列的涡街流量计，另一种是使流体产生强制振动的旋进式旋涡

流量计。

涡街流量计的测量原理是，在流体流动的方向上放置一个非流线型物体时，在某一雷诺数范围内，当流体流速足够大时，流体因边界层的分离作用，在物体的下游两侧将交替形成非对称的旋涡列，两行旋涡旋转方向相反。如图12-6所示。

流体旋涡产生的频率与流速之间的关系为：

式中St——斯特劳哈尔数；

v——流体流速；

d——旋涡发生体迎着流向的宽度。

从上式可知，流体在一定流动状况下，旋涡的发生频率f与被测流体的流速v和旋涡发生体的形状（迎着流向的宽度）d有关，与流体密度、粘度、压力和温度无关；当d一定时，f与成v正比。

显然，旋涡式流量计不受物理状态变化的影响，故用水或空气标定的流量计可直接用于其它液体或气体的流量测量。

旋涡式流量计的输出是与体积流量成比例的脉冲信号，易与数字仪表配套或与计算机配用，也可与模拟仪表配用。

2　旋涡流量计的安装注意事项：

1）旋涡流量计应安装在无振动的管道上，管道内壁应清法、光滑。如果管道上安装有调节阀、手操阀等，旋涡流量计应装在它们的上游5D以上的直管段上。旋涡流量计的下游直管段长度通常在5D以上。如果要在旋涡流量计附近安装温度计和压力计时，则测温点、测压点应在涡街流量计下游5D以上的位置。

2）旋涡流量计的上游管道上有调节阀时，其上游直管段长度应在50D以上；当上游管道上有扩径管（或一个弯头）时，上游直管段长度应大于20D；当上游管道上有缩径管时，上游直管段长度应大于15D。

3）旋涡流量计安装时，方向必须保持水平；旋涡流量计与工艺管道的连接方式，无论是分体式还是一体式，都有插入式、法兰式、夹持式三种方式。插入式连接方式多用于较大口径管道；法兰式安装应注意流量计外壳上的箭头标志方向应与流体流向一致；夹持式安装同样也应注意安装方向，流量计轴线应与管道轴线重合，并垂直于水平管道安装。法兰式和夹持式安装的密封垫片内径不可小于管道内径，更不可垫偏。

4）旋涡流量计的放大器与流量计分开安装时，两者之间的距离不应大于20m，其信号线应使用专用屏蔽电缆。

5）安装前应与管道专业进行安装技术交底。

2.7　质量流量计

质量流量计分为直接式和间接式两大类，质量流量计是直接式质量流量计中的一种典型仪表，该流量计的输出特性与过程温度、压力、粘度、密度等参数无关，精度高，量程比宽，安装、维护方便。

1　质量流量计的工作原理

质量流量计是根据科里奥利振动理论制成的流量计。其工作原理是：通过激励线圈使管子产生振动，流动的流体在振动管内产生科氏力，由于测量管进出侧所受的科氏力方向相反，所以管子会产生扭曲，在其左右两侧产生一个相位差，该相位差与质量流量成正比。

质量流量计由传感器、变送器和显示器三部分组成。传感器通过电磁驱动器使传感管以固有频率振动，使其中的流体产生科氏力，将液体流量信号变成管子扭曲的相位差，电磁检测器把该相位差转换成相应的电平信号送入变送器，经滤波、积分、放大等处理后，转换成与质量流量成正比的4mA～20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出，显示器及终端装置，接收来自变送器的信号，通常以数字的形式显示被测流体的瞬时流量、累积流量、介质密度和介质温度等信号。

2　质量流量计的安装注意事项

质量流量计现场安装主要有传感器和转换器安装。

流量计的传感器应安装在无气、液混相的地方。弯管型传感器水平安装时，如测量液体流量，为防止气泡在流量管内停留，应朝下安装；如测量气体流量，为防止液体在流量管内残存，产生虚假流量，应朝上安装。

传感器安装在泵出口管道上时，上游侧直管段长度应为质量流量计过程连接法兰体间距长度的4倍以上。

工艺配管及法兰焊接，传感器上、下游侧管道法兰口轴线、法兰螺栓孔方位应对中，不可偏心，安装时，工艺管道对传感器不应有应力产生。

传感器应安装在无振动的管道上，安装地点附近不能有大的振动源和产生较大磁场的设备。安装在振动场所的流量计，出、入口宜用减振高压金属挠性软管与工艺管道连接。在水平管道上安装时，必须在传感器上、下游侧的工艺管道处增设刚性无应力支撑支架，卡设管道应牢固可靠，卡设不应垫设胶塑材质垫。

传感器外壳上的箭头标志方向应与流体流向一致，测量管内应始终充满流体。

流量计的转换器安装位置与传感器之间的距离宜近不宜远。转换器应安装在不受振动、高温、干燥的环境中，就地安装的转换器宜装保护箱。

2.8　椭圆齿轮流量计

椭圆齿轮流量计是容积式流量计，测量精度高，适用于高粘度的洁净液体的流量测量。

1　椭圆齿轮流量计的工作原理

椭圆齿轮流量计的测量部分是由两个互相啮合的椭圆形齿轮A和B以及轴、壳体等组成。椭圆齿轮与壳体之间形成测量室。如图12-7所示。

当被测流体流经椭圆齿轮流量计时，由于要克服仪表阻力必然引起压力损失，从而在其入口和出口之间产生压力差，在此压力差的作用下，产生作用力矩使椭圆齿轮连续转动。

在图12-7（a）所示位置时，由于P1P2，P1、P2共同作用产生的合力矩使A轮顺时针转动，而B轮上的合力矩为零，此时A轮带动B轮顺时针转动，A为主动轮，B为从动轮。在图12-7（b）所示中间位置时，A轮和B轮都为主动轮。在图12-7（c）所示位置时，A轮上的合力矩为零，而B轮上的合力矩最大，B轮逆时针转动，此时B为主动轮，A为从动轮。如此循环往复，将被测介质以椭圆齿轮与壳体之间的月牙形容积为单位，依次由进口排至出口。椭圆齿轮流量计旋转一周排出的被测介质体积量是月牙形容积的4倍。

椭圆齿轮流量计的体积流量Q为：

Q=4nVo（12-11）

式中n——椭圆齿轮的旋转速度；

VO——椭圆齿轮与壳体间形成的月牙形测量室的容积。

椭圆齿轮流量计的进出口差压增大，泄漏量增大；流体介质的粘度增大，泄流量减小。

2　椭圆齿轮流量计的安装注意事项

椭圆齿轮流量计对直管段没有要求，安装时，应在其上游加装过滤器，滤去被测流体混有的杂质；若被测液体中含有气体时，应在流量计前增设气体分离器（除气器）。

流量计宜安装在水平的管道上，管道应设旁路，并在仪表上、下游的旁路管道上设置切断阀，以便不停车时对过滤器进行拆卸清洗；流量计的刻度盘应处于垂直平面内，以便于观察；流量计若需垂直安装时，应安装在副线上，被测介质的流向应自下而上。

安装流量计前，管道应清洗干净。

流量计安装方向应注意仪表壳体上的箭头方向必须与流体方向一致。

工艺管道吹扫之前必须拆卸下流量计和过滤器，吹扫合格后重装。

2.9　靶式流量计

靶式流量计结构简单、安装方便，适用于粘度较高，含少量固体颗粒的液体的流量测量，测量精度较高，压损较小。

1　靶式流量计的工作原理

在工艺管道中垂直于流体流动的方向上安装一圆盘形的靶，流体经过时由于受阻必然要对靶产生冲击作用，靶上所受的作用力与流体流速之间存在着一定的对应关系。流速越大，靶上所受的力也越大。只要通过力矩转换形式测出靶上受到的作用力，便可求出流体的流量。

2　靶式流量计的安装注意事项

靶式流量计可安装在水平管道或流体自下而上流动的垂直管道上。靶式流量计安装时靶面与流向垂直，方向箭头与流向一致。

预制和焊接在管道上的连接短管的长度应满足流量计的靶面中心与工艺管道的轴线同心的技术要求。采用法兰连接时，则连接短管的法兰螺栓孔方向应使靶板正面迎着流体方向。

为保证测量精度，靶的上、下游应有一定的直管段长度，上游为5D～10D；下游为3D～5D。

工艺管道吹扫之前，应将初装后的靶式流量计从管道上卸下来，管道吹扫合格后再正式安装上，正式安装时一定要认准靶的安装方向。

2.10　涡轮流量计

涡轮流量计精度高，量程比宽，惯性小，反应快，可测脉动流量，仪表体积小，安装维修方便。

1　涡轮流量计的工作原理

在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。

涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测。当涡轮叶片切割由壳体内永久磁钢产生的磁力线时，就会引起传感线圈中的磁通变化。传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器，对信号进行放大、整形，产生与流速成正比的脉冲信号，送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值；同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路，将脉冲信号转换成模拟电流量，进而指示瞬时流量值。

2　涡轮流量计的安装注意事项

涡轮流量计应安装在振动较小的水平管道上，如安装在垂直管线上必须作补偿校正。上、下游直管段的长度应符合设计文件要求，流量计上游管道长度应有不小于2D的等径直管段，当上游管道上有扩径管时，上游直管段长度应大于10D，当上游管道上有缩径管时，上游直管段长度应不小5D，如果管道上安装有手操阀、控制阀等，涡轮流量计传感器安装位置应选择在阀门上游侧5D以上的直管段上。如安装场所允许，上、下游直管段长度最好不小于20D和5D。

涡轮流量计安装过滤器和消气器时，必须要符合设计及厂家的要求，才能进行安装。

为了保证流量计检修时不影响介质的正常使用，在流量计前后管道上应安装切断阀，同时应设置旁路。流量控制阀要安装在流量计的下游，使用时上游所装的截止阀必须全开，避免上游部分的流体产生不稳流现象。前置放大器与变送器间的距离不宜大于3m。

备注：一般情况下，流量计的安装均由工艺管道专业来完成，仪表专业应在安装前做仪表相关方面的检测，安装时配合工艺管道专业共同完成安装。对流量计所在的管线提出要求，并且符合设计文件和规范要求。

所用到的工器具有：24伏稳压电源或伏交流电源、万用表、福禄克（FLKUE）、活扳手、卷尺、直角尺、活扳手、螺丝刀。

3　质量保证措施

1.仪表设备安装施工应严格按照自控设计图纸、仪表设备安装使用说明书及GB-《自动化仪表工程施工及验收规范》的要求进行安装。

2.仪表设备安装施工严格按照公司《质量计划》要求进行，同时自觉接受并积极配合业主、监理公司及质量检验人员的监督检查。

3.在施工过程中加强对班组人员的质量、服务意识教育和施工质量的检查，发现问题及时整改。设备安装施工前对施工人员进行施工前技术交底和安全措施交底。

4.所有的设备安装完后应有安装记录,并及时报监理和甲方相关人员签字.

4　安全措施

（1）施工严格按照《HSE作业计划书》的要求进行，施工前对施工人员进行详细的安全交底。在施工中加大安全生产宣传力度，使安全意识深入人心。建立班前安全讲话制度，将工作任务分解，落实具体的安全措施。

（2）各工种严格遵守本工种安全操作规程及通用安全操作规程。本工程特种作业人员包括仪表工、焊工、起重工等必须持证上岗。

（3）施工作业前，必须按照有关安全管理规定办理各种特种作业许可证，不得擅自随意施工。施工中注意保持环境卫生清洁，保证施工现场整洁畅通。

（4）导压管试压，需严格按照技术文件规定压力值进行试压，严禁超压操作，检查漏点时，面部不得正对法兰或过程连接处，处理漏点时不得带压处理或焊接。

（5）脚手架使用前应经严格检查，符合要求后方可使用。使用过程中不允许随意拆卸架杆，如需要拆卸个别架杆，应由专业的架子工完成，使用后及时恢复。

（6）使用乙炔火焰煨制弯管时，动火点与气瓶之间的距离要保持在15米以上，动火点周围可燃物应清理干净。

（7）孔板安装人员，手指严禁伸入螺栓孔内，使用大锤敲击敲击扳手时，不得戴手套挥打，两人需口令一致，打锤方向的正前方严禁站人。

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