§10－1 仪表供电系统设计 §10－2 仪表供气系统的设计

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1 §10－1 仪表供电系统设计 §10－2 仪表供气系统的设计
§10 仪表供电、供气系统设计 §10－1 仪表供电系统设计 §10－2 仪表供气系统的设计

2 自动控制系统工作时，需要能源为其提供能量。能源质量是自动控制系统正常工作的保证，能源质量的好坏直接影响自动控制系统的控制质量，因此能源系统的设计是非常重要的。
自动控制系统的能源可分为： 电源、气源和液压源。 其中用的最多的是电源和气源。 电源是为电动仪表提供能量，气源为气动仪表提供能量。 一般来说一个工程既有电动仪表，也有气动仪表（例如气动薄膜调节阀），因此两种能量都会用到。 比较小的项目中也有可能只使用一种仪表（采用电动仪表和电动执行器或全部采用气动仪表），因此也可能使用一种能量。

3 §10-1 仪表供电系统设计 供电系统设计内容包括：
（1） 根据生产工艺以及所选用的自动化仪表的具体特点对供电的安全级别、电源交变类型、电压等级、用电量和供电质量提出要求； （2） 根据自动化仪表具体配置情况进行配电设计； （3） 提供相应的电气设备材料表以备订货采购； （4） 如果仪表测量管线采用电伴热，还要进行电伴热设计。

4 一、仪表供电要求 1．供电安全级别要求 根据用电负荷在生产过程中的重要程度，提出不同的供电可靠性和连续性的要求。为了确保生产安全必须将负荷分类。根据国家标准《工厂电力设计技术规范》中的规定，电力负荷分为三级。 （1）一级一类负荷（保安负荷）。当企业工作电源突然中断时，可能会发生爆炸、火灾、人身伤亡和关键设备损坏的用电负荷；出现上述情况时，相应的事故处理系统、关键设备的保护系统、工艺中紧急停车设备与操作系统、重要的计算机与控制系统、报警与通讯系统等用电负荷。 化工生产过程中，高温高压设备、中高压蒸汽发生器、各种加热炉、各种反应器和气体发生器、反应器的冷却水泵、聚合反应器阻聚剂输送设备、大型压缩机的润滑油泵等通常是一级一类负荷。与之相对应的计算机系统、检测仪表和报警联锁系统、自动控制系统以及紧急操作系统也是一级一类负荷。

5 这一类负荷必须由保安电源（紧急电源）供电。保安电源（紧急电源）需要由两个相互独立电源提供电力。
两个电源中一个为工作电源，一个为后备电源。当工作电源发生故障时应当能够及时切换到后备电源供电。相互独立是指当一个电源发生故障时不至于影响另一个电源供电。 后备电源通常有三种，即蓄电池、柴油发电机组和满足相对独立要求的其他电源。 其中蓄电池可提供直流后备电源，也可通过逆变器提供交流电源；柴油发电机组可提供交流后备电源，也可通过整流设备提供直流后备电源；满足相对独立要求的其他电源通常是电网中通过备用配电装置供电的电源。 注意： 因为市电是一个供电电网，电源的独立性只是相对的、对于特别重要的工序或设备，通常采用几种备用电源以增加安全保护性能。

6 （2）一级二类负荷（重要负荷）。 当企业工作电源突然中断时，将使企业的产品及原料大量报废，恢复供电之后，又需要很长时间才能恢复生产，可造成重大经济损失的负荷，以及从保安负荷中挑选剩下的重要负荷。 与这类生产单元相对应的测量与控制系统、计算机系统、报警联锁系统，其供电级别与工艺单元供电级别相同。 一级二类负荷应当由两个相互之间无联系的电源供电。如果两个电源间有联系，在发生任何一种电气故障时，两个电源的任何部分不应同时受到损坏。 （3）二级负荷（次要负荷）。 当企业工作电源突然中断时，企业连续生产过程被打乱，大量产品报废，生产过程需要较长时间才能恢复，可造成较大经济损失的负荷。 连续生产过程中的大部分负荷都可划分在这一级中。

7 与这类生产单元相对应的测量与控制系统、计算机系统、报警联锁系统，其供电级别与工艺单元供电级别相同。
应当保证当电力变压器或电力线路发生常见故障时不致中断供电。如果负荷较小或地区供电困难时，也可以采取一路供电。 （4）三级负荷（一般负荷）。 不属于一级、 二级负荷的用电负荷。 例如允许停电几个小时而不会造成生产损失的用电负荷、机修等辅助车间、生产主线之外的辅助工序等，这类用电负荷对供电无特殊要求，采用 一路供电即可。

8 2．对供电交变类型和电压等级的要求 供电交变类型是指所使用的电源是交流电源还是直流电源。电压级别是指电源电压的大小。 选择什么样的交变类型电源由所使用的仪表所决定。如果所使用仪表的电源为交流电则应当选择交流电源，如果所使用仪表的电源为直流电则应当选择直流电源。 电压等级要求同样根据仪表要求选择。一般交流电源仪表的电压为220V，直流电源仪表的电压为24V或48V。 工程实践中，常常是这两种供电要求的仪表共同存在，这时就需要提供两种电源，即220V交流电源和24V直流电源。有些系列仪表本身就有两种供电型号可选，所以自动化工程当中通常都需要提供这两种电源。

9 3．对供电质量的要求 供电质量要求是指对电源的电压、频率、电源电压降低、瞬间中断时间、负载能力、纹波系数、波动峰值、电源噪声等多方面的要求。
电动仪表是以电力为动力工作的仪表，电源质量的好坏直接影响仪表的工作质量。例如电源质量下降可能会造成仪表的精度和灵敏度下降，严重时可能会造成仪表损害，使控制与测量失灵。自动化工程对电源的要求可以归纳为以下几点。 （1） 电源电压允许偏差。 交流电源：220V±10% 直流电源：24V(－5％~ + 10％) 48V±10% 对于电源电压要求较高的自控设备可以采用稳压电源供电。 （2）电源频率：50Hz±1Hz。

10 （3） 电源电压降低及线路电压降在允许范围内。
电源电压降低，主要是电网电压瞬间波动所致，特别是短时电压降低，有可能导致系统误控制动作。线路电压降，主要是供电线路较远时，当线径选择不当，由线路损失所致。 一般用途的指示记录仪表，电源电压降低或线路电压降应不大于额定电压的25％。对于重要的记录调节仪表及信号报警、联锁系统的电源允许的电压降的数值尚没有统一的规定。设计时可视具体仪表的电气特性及其所处系统的重要程度，提出相应的压降限制要求。 （4）电源瞬间中断时间要求。 电源中断将会使自动化仪表指示失灵和系统失控，将会给生产带来损失，甚至会造成严重事故。因此，在设计自动控制系统和信号报警、联锁系统时应当注意有关仪表、设备所允许的最小瞬间中断供电时间。

11 仪表的电源瞬间中断供电时间可参照仪表备用电源的切换时间值进行选取。
日本石油协会规定： 电动回路仪表的允许瞬时中断供电时间一般取5ms，继电器一般取0.5~5ms。 （5）特殊要求。 某些仪表对交流电源的谐波含量，直流电源电压的纹波有特殊要求，一般规定为交流电源的谐波含量小于5％，直流电源的纹波电压小于1％。

12 4．仪表的耗电量 仪表的耗电量一般按各类仪表用电总和的1.2倍计算。 当考虑备用电源时，可按1.5倍计算。对于不间断供电装置、蓄电池组的负荷，可按上述耗电量的100％考虑。 在工作电源中断而备用的保安电源尚未接替上之间，为了使采用保安电源供电的仪表不间断地获得电力供应，对于起临时保安电源作用的静止型不间断供电装置或蓄电池组所应当维持的工作时间，应当满足下列要求： （1） 与快速自启动保安电源发电设备配合使用时，工作时间应当不小于10min； （2） 与无保安电源发电设备或手动启动的保安电源发电设备配合使用时，工作时间按1小时考虑。

13 二、仪表供电配电设计 1．供电回路分组 1） 按用电负荷的类型、电压等级、用电对象及场所分布进行分组供电。
例如：按仪表及自动化系统、报警与联锁系统、电伴热保温系统等分别设置供电回路。 2）还可按“保安负荷”用电和一般工作电源用电分别设置供电回路。 3）也可按电压等级、交流或直流分组供电。 注意： 一般不允许一类类型用电负荷接入到另一类用电负荷供电回路中。

14 2．配电方式 分组供电的好处： （1） 可保证安全可靠的供电； （2）各供电回路简单明了，回路电压单一专用，可以避免误操作；
（3） 重要（保安负荷）回路与一般回路，本安回路、联锁回路与一般回路的各用户主次分明，重点突出。 2．配电方式 根据用电仪表分布情况与用电负荷的大小，仪表供电可分为三级供电、二级供电和一级供电三种供电方式。 1） 三级供电方式： 由总供电箱（柜、盘）向各分供电箱（柜、盘）供电，再由各分供电箱（柜、盘），向设置在最底层的各供电箱供电。 应用场合： 三级供电系统一般用于车间多且分散、仪表用电量大（大于10kVA）的大型工程。

15 2）二级供电方式： 由总供电箱（柜、盘）直接向设置在最底层的各供电箱供电。 应用场合： 二级供电系统一般用于中、小工程，这种工程仪表用电量不是很大（一般在1~10kVA之间）且仪表分布相对比较集中。 3） 所谓一级供电： 就是不设置总供电箱（柜、盘），而是由电源直接向设置在最底层的各供电箱供电。 图10－1是各种供电方式的示意图。 各级供电箱（柜、盘）和供电回路均应根据设计要求设置相应的开关和保险。其特性和容量应当符合低压电器配电系统的有关规定。 供电系统配线应按HG 20512—92《仪表配管、配线设计规定》有关规定执行。供电系统接地应当符合HG20513—92《仪表系统接地设计规定》的设计要求。

16 图10－1 供电方式示意图 配电方式可以分为单回路供电、环形回路供电和多回路供电三种，如图10—2所示。

17 图10－2 配电方式示意图 上述三种配电方式中： 1）单回路供电方式属于并联供电，各分供电箱（柜、盘）可以单独设置电源开关，并且某个分供电箱（柜、盘）电源开关的闭合与断开不会影响到其他分供电箱（柜、盘）的工作状态。 2）环形回路供电方式属于串联供电，各分供电箱（柜、盘）不可单独设置电源开关，如果设置电源开关，如果某个分供电箱（柜、盘）电源开关断开，整个电源回路就会断开，则其他分供电箱（柜、盘）将不能正常供电。

18 无论单回路供电方式还是环形回路供电方式，各分供电箱（柜、盘）的电力负荷都集中在总供电箱（柜、盘）的一对（两个）端子上，如果这对端子出现问题则下面的各个分供电箱（柜、盘）都不能工作。这两种供电方式在进行电力负荷分配时也不够灵活。 3）多回路供电方式： 是将各个分供电箱（柜、盘）分别接到总供电箱（柜、盘）上的各组端子上，这样既可进行多回路供电，灵活的进行用电负荷的分配，也可以将端子故障（如接触不良、端子损坏等）的影响分散开来。 所以上述三种配电方式中采用最多的为多回路供电方式。

19 三、仪表供电系统的工程表达 1．供电箱接线图 自动化工程中供电系统的工程表达以供电箱接线图为主要表达方式。该图要表达出的内容为： ① 供电箱各端子的编号； ② 连接电缆的型号和规格； ③ 连接对象位号； ④ 连接对象的型号和规格； ⑤ 所需容量； ⑥ 熔断器容量； ⑦ 从何处接入或接到何处； ⑧ 接入电源的交变类型和电压等级； ⑨ 列出供电系统所用设备（在其他图纸中已经统计过的设备不再列入其中）。

20 供电箱接线图的绘制方法（以两级供电为例）如下：
（1） 在图纸的左面适当位置绘制总供电箱（OSB）的各个端子并按顺序编号； （2） 在图纸的右面适当位置绘制各供电回路用电情况表，每行为一个回路，按列从左至右分别为对象位号、名称或型号、需要容量(W)、熔断器容量（A）、引向； （3） 用直线将总供电箱端子与下级供电箱或用电设备所对应的用电情况表某行相连，在总供电箱一侧分为两根线接到相应的端子上。在连接线上标明电缆编号、电缆型号、线芯数量和截面积（注意：在仪表盘背面电、气接线图中所出现的电缆编号与此处的电缆编号不得重号）； （4） 在供电回路用电情况表中对应行上填写上相应内容； （5） 列出供电系统设备表（在其他图纸中已经统计过的设备不再列入其中）。

21 图10－3是一个总供电箱的接线图。 从总供电箱共引出六路电源，分别是给分析器AT-301和AT-302供电、给流量记录累积仪表FRQ-902和FRQ-903供电、给供电箱101SB和l02SB供电。总供电箱的电源由电气专业的1＃配电室内2P提供。 供电系统的完整表达还包括供电箱101SB 和102SB的接线图，供电箱的接线图与总供电箱接线图相似。如果采用三级供电系统，则还应当包括分供电箱的接线图。

22 零线 火线 图10－3 总供电箱的接线图

23 图中左面是总供电箱OSB，其中K0-K8为供电箱内的开关，每个开关对应着有两个接线端子，分别接入电缆的两个线芯。
K0是总供电箱的电源开关，分别连接上电气专业来的电缆芯，其中N表示为零线，L表示火线。图中K0上面接零线，下面接火线，则总供电路OSB中K0-K8的上面都是零线， 下面都是火线。 工程设计中，除了供电容量要留有一定的余量之外，通常供电路数也要留有一定的余量。图中留有两路后备供电回路。

24 老体制《自控专业施工图设计内容深度规定》(HG )标准和国际通用设计体制《自控专业工程设计文件深度的规定》(HG/T 20638—1998)标准都规定供电系统设计时应当出具各个“供电箱的接线图”。同时，在《自控专业工程设计文件深度的规定》(HG/T 20638—1998)标准中还规定供电系统设计时应当出具“供电系统图”。 2．供电系统图 供电系统图所表达的是供电系统的层次及相互之间的连接关系，具体的接线连接由各个“供电箱接线图”表达。 图10-4是某个自动化工程中的“供电系统图”示例。图中绘制出各个总供电箱、电源箱和供电箱，标名其代号、电源交变类型、型号（供电箱或电源箱）、容量和安装位置等内容。用直线代表电缆，表明相互之间连接关系。电缆上注明电源电压等级和交变类型。此外在该图纸标题栏上方的设备表中列出所使用电气设备的名称、型号或规格、容量等内容。

25 IR—仪表盘后框架 图10－4 供电系统图

26 四、工程中自动化与电气专业的设计分界 《自控专业工程设计文件深度的规定》（HG/T ）规定： （1） 仪表用380/220和110V交流电源，由电气专业设计，自控专业提出设计条件。电气专业负责将电源电缆送至仪表供电箱（柜）的接线端子，包括控制室、分析器室、就地仪表盘或双方商定的地方。低于110V的交流电源出自控专业设计。 （2） 仪表用100V及以上的直流电源由自控专业提出设计条件，电气专业负责设计。低于100V的直流电源由自控专业设计。 （3） 仪表用不中断电源（UPS），可由电气专业设计，自控专业提出设计条件。由仪表系统成套带来的UPS，由自控专业设计。

27 （1） 按正常工作条件选择电器设备的额定电压、额定电流；
五、电器选择 自控工程设计中，供电系统设计主要进行的是配电设计。如果需要自控专业设计某些电源系统时，电器选择也是一项重要的工作。电器选择应当遵循“低压电器设备选择”的相关规定进行，其一般原则是： （1） 按正常工作条件选择电器设备的额定电压、额定电流； （2） 按电器所处的工作场所选择相应的结构形式（隔爆型、湿热型、密封型、防溅型或普通型）； （3） 电器设备的选择还应当考虑质量价格和供货情况。 自控设计中常用电器有电源变压器、整流器；开关、按钮及熔断器；供电箱（盘、柜）等。 电源变压器、整流器负荷容量按仪表总耗电量的1.2~1.5倍计算，额定电压应当大于或等于线路的额定电压，额定电流应当大于或等于线路的额定电流。

28 一般开关、按钮可按设计要求选用，自动开关的额定电压和额定电流应当大于或等于线路的额定电压和额定电流。
熔断器的额定电压应当大于或等于线路的额定电压，额定电流应当大于或等于线路的额定电流，但要小于该回路电源开关的额定电流。 供电箱按其安装的场所进行选择。它有带进线电源总开关和不带电源总开关（单相或三相）两种，供电箱有防爆型、密闭型和普通型不同形式，可根据具体情况进行选择。

29 §10-2 仪表供气系统的设计 在自控工程中，出于某些特殊的需要，有时需要采用气动仪表进行生产过程变量的测量与控制，即便是采用电动仪表或其他DCS、FCS自动化工具的自控工程，也不可避免的要使用各种执行器，而生产过程控制中使用最多的是气动薄膜控制阀。 顾名思义，气动仪表是一种以压缩空气为工作能源的仪表，这种为驱动仪表工作而提供的压缩空气称为仪表的气源，这种气源系统称为仪表的供气系统。 不言而喻，压缩空气的质量好坏；供气系统供气性能如何将直接影响仪表的工作，如果仪表不能正常工作则生产过程也不能进行正常生产，甚至出现事故。所以自控工程中仪表供气系统的设计是一项重要的工作，必须引起足够的重视。

30 一、仪表供气系统的要求 气动仪表对供气系统的要求可以分为两类，对空气品质方面的要求和对供气系统性能方面的要求，大致可有下面一些内容：
① 气源空气中含水量； ② 气源空气中含油量； ③ 气源空气中含尘量； ④ 气源空气中含尘颗粒度； ⑤ 气源空气中含碳氢化合物和有毒气体量； ⑥ 供气系统的压力； ⑦ 供气系统的容量； ⑧ 备用气源。

31 1. 气源空气含湿量 周围的空气中总是含有水分的，即大气是由水气和干空气组成的。空气中的水分对于仪表来说是非常有害的，如果空气中含水量过多，空气进入到仪表表体内部之后，水会腐蚀仪表中的金属部件产生锈蚀，锈块脱落下来之后有可能堵塞仪表内部的气路，造成仪表不能正常工作。再有如果空气中含水量过多，当外界温度较低时，会在仪表内部冻结产生冰堵。所以仪表气源压缩空气必须是干燥的。 含有水气的空气称为湿空气，描述湿空气含水量的物理单位有绝对含湿量(g/m3)、相对含湿量(％)和露点温度。 露点温度是使用最多的物理单位。露点温度是指随着温度的降低出现凝露（即达到饱和）时的温度。露点温度Td是湿空气的气体湿度H和湿空气的压力p的函数，即Td=(H,p)，当空气湿度和压力一定时，露点温度就唯一确定。

32 相对湿度——是指湿空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气压力之比的百分数，以符号表示：
式中 Pq ——空气中水蒸气分压力; Pqb——同温度下空气的饱和水蒸气压力，是空气干球温度的单一函数。 相对湿度表征湿空气接近饱和的程度， 值小，说明湿空气饱和程度小，吸收水蒸气的能力强； 值大，则说明湿空气饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。

33 注意： 如果空气湿度保持不变，如果空气压力发生变化，露点温度Td也会发生变化。其变化趋势是：空气湿度H保持不变，空气压力p加大则露点温度Td升高。相关数据与图表可查有关的手册。 为达到仪表供气要求，仪表气源空气必须经过除湿处理。经过除湿处理后的空气应该达到相应规范和标准的要求。一般应当达到露点温度比环境最低温度低10oC。 2．气源空气含油量 1） 气源空气中的含油量对仪表的影响： 比较严重，它可沉积在仪表内部堵塞仪表的气路、沾住仪表的活动部件，造成仪表不能正常工作。对仪表中的橡胶零件也有影响，可加速其老化。 2）气源空气中的含油量的去除： 从两个方面采取措施，一方面可采用无油压缩机减少空气中的带油量，另外一方面则采用过滤分离措施去掉气源空气的油。

34 仪表气源空气中的含油量，目前各国还没有一个统一的规定。设计气源时建议按不大于8×10-6考虑。
压缩机可分为无油压缩机和普通压缩机两种，无油压缩机的活塞与气缸壁之间是无油密封的，其他部分还是采用润滑油润滑的。无油压缩机所提供的压缩空气并不是不带油，只是带油很少而已，一般还是需要采用过滤分离措施去掉气源空气的油。普通压缩机的活塞与气缸壁之间是用润滑油密封并润滑的，所提供的压缩空气自然带油量比较多，需要采用高效能的过滤分离器除油。 过滤分离器可由用户自己设计，也可选购定型产品。例如广东肇庆机械厂生产的QZC除油器就是一种不错的高效除油器。该产品可将有油润滑压缩机的压缩空气净化为含油量小于1mg/m3的洁净空气。 仪表气源空气中的含油量，目前各国还没有一个统一的规定。设计气源时建议按不大于8×10-6考虑。

35 3．气源空气中含尘量 4．气源空气中含尘颗粒度
气源空气中含尘量是指空气中含有灰尘的浓度。各标准所规定的数值范围差别较大，IEC规定灰尘的浓度应当小于0.1g/m3，化工部气源装置定型设计规定为1mg/m3，国家标准对灰尘浓度未作明确规定。 4．气源空气中含尘颗粒度 气源空气中含尘颗粒度规定空气中灰尘颗粒大小不得超过某一数值。如果空气中灰尘颗粒过大，将会堵塞仪表中的气路，使仪表不能正常工作。根据中国科学院力学研究所汇编资料介绍，各种气动装置对灰尘颗粒度大小的适应范围是： 叶片式气动马达、振动式气动工具、活塞泵等 µm 各种气动阀门、控制元件、压缩喷枪等 ~10µm 射流元件及射流控制系统 ~5µm 各国标准对灰尘颗粒度的要求大部分在3µm 以下。我国的国家标准规定气源空气中含尘颗粒度不大于3µm 。

36 5．气源空气中含碳氢化合物和有毒气体量 气源空气中应当不明显含有碳氢化合物和有毒气体量。如果环境空气中含有这些气体，应当将气源取气口远离这些环境或添加附属设备去除掉这些气体。 6． 供气系统的压力 我国的专业标准编制原则是向IEC（国际电工委员会）标准靠近的，原机械工业部仪表局制定的专业标准中规定： 气动仪表(包括QDZ、B系列) MPa 配气动薄膜执行器的定位器 MPa或0.26MPa 配气动活塞执行器的定位器 MPa或0.55MPa 根据上述规定，气源装置出口压力应当划分为两级，即0.5MPa和0.7MPa。设计时可根据具体负荷情况进行选择。

37 7．供气系统的容量 (1) 缓冲罐容积 气源装置设计时必须考虑要有足够的容量（即供气量）以便向仪表提供稳定的压缩空气。 为了尽量减小供气压力波动，通常在气源装置后设置一个缓冲罐。它除了起到压力缓冲之外，还可储存一定的气量，可作紧急时备用。 缓冲罐容积的大小取决于供气系统的耗气量Qs和所要求的保持时间t。其容积可按下式计算 式中 V——缓冲罐容积，m3； Qs ——供气系统总负荷，Nm3/h； t——供气系统保持时间，一般取5~20min； p0——大气压力(绝压)，MPa； p1——正常操作压力(绝压)，MPa； p2——最低送出压力(绝压)，MPa。

38 （2）负荷分配 一般将负荷分为主要负荷和一般负荷两类，即凡是构成测量及控制回路的仪表与控制装置用气均为主要负荷； 仪表维护、吹洗、校验及安全防护用气为一般负荷。 这两类负荷应当分别敷设管道供气。 （3） 耗气量 仪表耗气量通常是指仪表的稳态耗气量，即仪表输出稳定在某 点时的耗气量。 除此之外仪表还有动态时的耗气量，动态耗气量通常是稳态耗气量的3～10倍。

39 仪表耗气量的精确数值是很难计算的，通常采用经验公式加以估算。估算公式如下：
式中 Qs——供气系统总负荷，Nm3/h； Qc——仪表稳态耗气量总和， Nm3/h； 如果很难确定仪表稳态耗气量总和Qc ，则可按Qs =(3~4)Cm， 单位为Nm3/h； Qs =(3~4)Vm ，单位为Nm3/h。 其中： Cm为调节回路数，Vm为调节阀台数。 根据Qs就可确定气源的设计容量。

40 二、仪表供气系统设计 仪表供气系统设计包括两部分，即气源装置设计和供气系统配管设计。 气源装置设计的目的是为仪表提供符合要求的压缩空气；
供气系统配管设计则是将符合要求的压缩空气送到各个用气仪表上。

41 1．气源装置设计 组成：气源装置通常由空气压缩机、冷却器、干燥器、过滤器和缓冲罐组成。
为了保证气源装置能够送出符合要求的压缩空气，气源装置设计应当符合下列原则。 （1） 为了保证不间断供气，空气压缩机应当配备两台，一台工作另一台备用。空气压缩机宜采用无油润滑型空气压缩机。 （2） 空气压缩机的吸入口应当设置在空气温度尽可能低的地方，并应避开有害气体及粉尘多的场所。压缩机的吸入口应加装过滤器，以过滤掉灰尘和其他固体颗粒。 （3） 空气经压缩之后应当立即冷却，以除去空气中的水和油的蒸汽，减轻后面干燥器的工作负荷。

42 （4） 为了减少压缩空气压力的波动，经净化处理后的压缩空气应当经过缓冲罐后再向仪表供气。
这样不但可使气源压力均衡平稳，消除波动，而且在空气压缩机出现短时故障不能工作时，仍然可由缓冲罐内的气量维持一定时间的供气。 （5） 为了除去压缩空气中夹带的灰尘和杂物颗粒，在由缓冲罐向仪表供气时，必须经过空气过滤器。 空气过滤器应当有足够大的气量以满足供气要求。由于空气过滤器需要定时清理维护，为了保证生产的正常运行，必要时可采取两个空气过滤器并联使用，一个工作另一个备用。清理维护空气过滤器时进行气路切换即可保证连续供气。

43 2．供气系统配管设计 供气系统配管设计可分为控制室内供气配管设计和现场供气配管设计两种。 （1） 控制室内供气配管设计
（1） 控制室内供气配管设计 控制室内仪表供气的特点是用气仪表空间位置比较集中，工作环境良好，可以采用集合方式供气。 集合供气方式是通过一套公用减压过滤装置，通过一个气源分配器向各个用气仪表供气。 气源分配器是一个直径较大的管段，其上面分接出若干气源头，由这些气源头向各个仪表供气。图10-5是集合式供气系统与气源分配器的系统图。 气源分配器通常是水平安装在仪表盘下部。

44 图10－5 集合式供气系统与气源分配器的系统图 减压阀

45 由气源总管引出若干条干管，再由干管分出若干条支管，在支管上引出若干条管线，通过一个减压过滤器向各仪表供气。
(2) 现场供气配管设计 现场供气系统配管可分为单线式供气、支干线式供气和环形供气几种。 ① 单线式供气。 这种供气方式直接从气源总管引出管线，经减压过滤后为单台仪表供气。该方式适用于耗气量较大或空间位置较远的用气负荷。图10-6是该供气方式配管系统图。 ② 支干线式供气。 由气源总管引出若干条干管，再由干管分出若干条支管，在支管上引出若干条管线，通过一个减压过滤器向各仪表供气。 该方式适用于仪表数量较多，且分散在各个不同空间，但在区域上仪表又相对比较集中的情况。 支干线式供气可以按楼层进行布局，比较方便。 其缺点是由于阻力的原因，离气源最远处仪表的供气压力会有所降低。图10-7为支干线式供气系统图。

46 图10－8 环形供气系统图 图10－6 单线式供气方式配管系统图 管线 图10－7 支干线式供气系统图

47 ③环形供气。 这种供气方式是将供气主管构成一个环形回路，然后根据用气情况再从环形回路的适当位置分出若干条管线向不同区域供气。如图10－8所示。 环形供气方式多用于界区外部气源管线配置，这部分管线通常由工艺专业负责设计。需要时界区内也可采用这种供气方式。 近年来在自控工程设计中，现场供气系统配管中也越来越多的采用气源分配器方式对现场仪表群进行供气，特别是在一些引进项目中使用这种方式供气的较多。这种供气方式的优点是安装、维护和保养比较方便。

48 （3） 供气管线材质及管径的选择。 ① 供气管线材质选择。 供气管线材质最好选择镀锌管，一旦仪表气源工作不正常，不致因压缩空气夹带的杂质（水、油等）而造成供气管路生锈，给生产带来麻烦。 在气源系统稳定情况下，供气系统中所含水蒸气是不会结露的，此时不用镀锌管对仪表正常工作也不会产生影响。此外，采用碳钢管除了可以螺纹连接，还可以进行焊接连接，尤其是在各大管径管路中，选用碳钢管会给安装工作带来一定方便。 因此管线材质并不是绝对的，应当根据工程的具体情况而定。 应当着重指出的是： 对于控制室（或现场）仪表盘后的供气主管、过滤器后的配管，必须选择耐腐蚀材料（紫铜、黄铜、不锈钢或塑料）的管材，因为进仪表前对空气不再进行处理，因此绝对不允许管路中再有杂质出现。

49 供气管路中的管件、阀门材质的选择也是非常重要的，它也直接影响到供气质量。一般供气管路中的管件、阀门材质有铜合金、不锈钢和塑料三种，用户可根据具体情况选用。现在一般采用专用的仪表管件和阀门，例如江苏的扬中化工仪表配件厂就生产各种各样的仪表管件和阀门。 供气管线管径的选择。 供气管线管径的大小取决于供气点数的多少。《石油化工自控设计规定》中对供气配管尺寸与供气点数规定如下：

50 根据采用的标准规范的不同，所完成的设计资料也有所不同。
三、仪表供气系统工程表达 根据采用的标准规范的不同，所完成的设计资料也有所不同。 根据《自控专业施工图设计内容深度规定》(HG )的规定，仪表供气系统有两种工程表达方法，即仪表供气空视图和仪表供气系统图，其中仪表供气系统图为任选图。采用气源分配器的工程还需要绘制气源分配器接管图。 1．仪表供气空视图 仪表供气空视图是供气系统的立体表达图，具有空间感明显的优点。 《自控专业施工图设计内容深度规定》(HG )中规定： （1）当仪表供气总管和支干管均由自控专业设计时，需绘制仪表供气空视图。而气源的分配采用气源分配器时，只画至气源分配器。

51 2．仪表供气系统图 （2）本图应按比例，以立体图的形式绘制。
内容应包括建、构筑物的柱轴线、编号、尺寸、所有供气管路的规格、长度、总（干）管的标高、坡度要求、气源来源、供气对象的位号（或编号），以及供气管路上的切断阀、排放阀、并应编制材料表。至各供气仪表的气源阀可视情况统计在本图、气源分配器接管图或仪表安装图中。 （3） 若工艺装置为多层布置时，允许层高不按比例，以求图面消晰。 图10-9是仪表供气空视图的一个示例。（P185） 2．仪表供气系统图 仪表供气系统图是供气系统的另一种工程表达，以系统图的方式表示出供气系统的整体情况。该图除了不按立体方式表达之外，设计要求与仪表供气空视图相同。图10—10是一个仪表供气系统图示例。

52 3．仪表气源分配器接管图 如果工程当中某些需供气的仪表空间位置比较集中，则可在仪表集中的某处设置气源分配器。
将压缩空气接到气源分配器上，然后从气源分配器将压缩空气接到用气仪表上。 接到气源分配器的管路通常是镀锌水煤气管，由气源分配器接到用气仪表的管路通常是φ6的紫铜管或不锈钢管。 气源分配器有定型产品可供选用，这类产品有不同数量的引出接头。某些特殊需要时也可自己设计加工制作。供气系统配管时，还需要给气源分配器配接排污阀、接管件（活接头、法兰、缩径接头）等管件。 图10-11是某型号气源分配器示意图。

53 采用气源分配器的工程需要绘制气源分配器接管图。图10-12是仪表气源分配器接管图示例。
该图中左侧为气源分配器部分，上面标明该气源分配器编号101AD， 下面是各个引出管，各个引出管向右引到说明表格，该表格中分别标明该路气管的引向（即用气仪表位号）、供气压力、供气流量、该用气仪表的安装位置、供气管线情况（材质名称、规格和长度）。最下面是压缩空气引入管。 图10－11 气源分配器示意图 1-气源接管；2－气源引出头；3－固定管夹；4－气源分配器；5－排污阀

54 图10－12 仪表气源分配器接管图

55 采用国际通用设计体制时，仪表供气系统的表达与原化工部颁发的《自控专业施工图设计内容深度规定》 (HG )规定有所不同。根据《自控专业工程设计文件深度的规定》(HG/T 20638—1998)的规定，仪表供气系统应绘制出仪表空气管道平面图(或系统图)。采用气源分配器的工程还需要编制仪表气源分配器表。 国际通用设计体制中不采用仪表供气空视图表达供气系统。该规定所采用的仪表空气管道平面图(或系统图)与《自控专业施工图设计内容深度规定》(HG 20506—92)中仪表供气系统图相似，没有太大的区别，绘图时可参见《自控专业工程设计文件深度的规定》(HG/T 20638—1998)规定中的例图进行绘制。 仪表气源分配器表采用表格方式表达出气源分配器接管情况。表10-1是一个气源分配器接管的示例。该表中主要列出了仪表气源分配器编号、型号安装图号等。对引出管内容列出了用气仪表位号、接管尺寸、接管材质和接管长度。

56 表10－1 气源分配器接管表