进行化工工艺管道设计时，要充分重视工艺管道和设备上一次仪表的布置设计，以期得到设计合理和操作、维修方便的最终设计成品。目前，设计人员大量使用三维设计，将一次仪表的安装位置、方位及一次阀等明确地表示在单线图中，但要遵循相关的原则。为此，昌晖仪表对一次仪表布置设计原则和方法作以归纳。
一次仪表布置原则
化工工艺管道和设备上进行一次仪表布置设计的四个要求：
1、满足工艺流程的要求
工艺管道和设备上一次仪表布置设计之前，需要了解并掌握工艺流程，熟悉每个控制点的作用及其控制方法，并且清楚所对应的调节阀及其控制流体的流体特性。
2、满足控制仪表对管道设计的要求
一般工艺流程图虽把控制仪表对旁路、扩大管及过滤器等的要求标注清楚，但还需满足前、后直管段的长度和拆卸要求。
3、满足调节阀组布置的要求
调节阀组常带有旁路、导淋及前、后切断阀等，占用较大的空间。因此在管道设计时，为了避免管道走向混乱及无法操作维修等问题的发生，应首先根据前、后关联设备的相对位置规划好调节阀组的位置。
4、满足操作、观察、维护和维修的要求
一次仪表布置时应该避开电磁干扰、静电干扰、强烈振动和高温场所，无法避开时应采取适当的抗电磁干扰和抗静电干扰措施。一次仪表一般布置在操作通道旁边或操作人员易接近的地方，必要时设置专用的操作平台和梯子。
一次仪表布置要点
化工工艺管道和设备上常见的一次仪表有温度计、压力表、一体化温度变送器、压力变送器、流量计、液位计及调节阀等。下面分别说明其布置要求。
1、温度计和温度变送器布置要点
温度测量点不应位于介质不流动的死角处，而应设在能灵敏、准确反映介质温度的位置。温度计最好安装在表盘高度为1200-1500mm的位置，即在操作工的视线高度范围。当温度计的高度低于1200mm时，要求接管高度不得低于300mm；当温度计的高度高于1500mm时，要求表盘高度不能高于2200mm；如果温度计必须在2200mm以上安装，则要设置爬梯或平台，而且温度计必须靠近爬梯边布置。温度计安装时表盘必须朝向操作面。温度计也可以安装在平台外边，但接管管嘴与平台边缘的距离不得超过500mm。
温度计可安装在水平管、垂直管或弯管上。管道直径较小时(小于DN80mm) ，温度计可安装在弯头处或扩大管径后，扩大部分的管径部分长度为 250-300mm。在弯头处或倾斜45°安装时，应与介质逆向，在管道拐弯处安装时，管径不应小于DN40mm。为了配管方便，在立式设备上不同标高处的温度计应尽可能布置在同一方位，但不应与设备内构件碰撞或插入流体死角处，分馏塔顶温度的测温点宜选在气相流出线上；其他部位的热电偶或热电阻应位于液相，或根据工艺要求确定其安装位置。
不带现场指示一体化温度变送器的安装高度应根据管道前、后情况设计，需要注意的是接管的最低高度为300mm，接管管嘴与平台边缘的最大距离为500mm。如果温度变送器的安装高度较高，一般利用临时直爬梯检修。带现场指示温度变送器的布置类似于温度计的布置。
为了避免温度计无法安装及拆卸困难等情况的发生，布置一体化温度变送器和温度计时需要预留温度计的抽出空间。楼面开孔要特别注意，若设计不当，温度计的安装和拆卸很容易碰到楼面圈梁。
2、压力表和压力变送器布置要点
压力表应设在流束稳定的直管段上，不宜设在管道弯曲或流束呈漩涡状处。塔和容器上的压力测量点一般设在气相段。测量高压时，压力表应该安装在操作岗位附近，而且压力表高度需在1800mm以上，或者在压力表正面添加保护罩。当压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时，压力取源部件应设在温度取源部件的上游侧。
压力表一般安装在保证表盘高度为1200-1500mm的位置，当布置有困难时，压力表的表盘高度也可低于1200mm或高于1500mm，但表盘高度最高不能高于2200mm；若表盘高度需要大于2200mm，则设爬梯或平台，而且压力表必须布置在爬梯旁边。压力表也可安装在平台外边，但接管管嘴与平台边缘的最大距离为500mm。压力表安装时表盘朝向操作面。
压力变送器的布置类似于压力表的布置。布置设计压力表和压力变送器时，表盘上方要预留出至少100mm距离，方便安装和拆卸压力表和压力变送器。压力表和压力变送器最好安装在直管段处，当然也可安装在水平管和立管上，但此时的压力表表盘必须向上倾斜或垂直向上。
3、流量计布置要点
为保证测量精度，流量计都要求有一定的直管段。不同的流量计对于介质的流向、安装于水平管还是垂直管及其前、后直管段的要求有所不同。在设计初期要充分注意流量计的选型，保证其前、后直管段和流向的要求，尤其是大直径的管道，更要留足空间。
管道和设备上的流量计布置原则
①满足仪表对配管的要求
孔板流量计、涡街流量计、涡轮流量计和气体热质量流量计的前、后直管段要求较长，前直管段至少10D，后直管段至少5D。其他流量计的直管段要求一般为直管段至少5D、后直管段至少3D，较易满足。
②流量计管线和旁路应尽可能布置在一个立面上，以便节省空间。要特别注意大口径管系主管和旁路的支承。当空间许可时，为方便操作和检修，流量计管线和旁路可以布置在一个平面上。
③要特别注意流量计的流向，而且流量计安装时表盘必须朝着操作区和通道。
④要合理安排流量计和调节阀的位置。若流量计和调节阀属于同一系统，应该将其布置在同一平面，不可以分平面布置。
◆孔板流量计布置要点
孔板流量计前后必须有仪表要求的直管段，以保证测量精度。由于易于满足前、后直管段的要求，孔板流量计一般应优先安装在水平管段上，但也可以安装在垂直管段上。当孔板流量计安装在垂直管段上时，为防止孔板处积液影响计量精度和孔板处有气泡影响计量精度，气体流向应为自上而下，液体流向为自下而上。如果能够保证管道中充满液体时，液体流向也可以设计为自上而下。
在管廊上设计孔板流量计时，为了在管架梁旁边的操作台上进行孔板流量计的安装、操作、检修和维护，孔板流量计不应布置在两个管架梁中间，而应布置在有柱子的管架梁附近。
◆转子流量计布置要点
转子流量计必须安装在垂直、无振动管段上，流向自下而上。为保证测量精度，转子流量计前后必须保证仪表要求的直管段。为了便于安装、操作、维护和检修，转子流量计周围要预留一定的空间，设计中容易出现指示盘一侧无安装空间。安装转子流量计时需设置旁路，当转子流量计拆下清洗和维修时，以转子流量计正常运行时前切断阀的开度为依据，控制旁路阀的开度可以粗略控制流量，以保证系统仍能继续正常运行。当流量较小时，为便于控制流量，前切断阀和旁路阀应采用针形阀。操作调节阀旁路阀时为了能够看到转子流量计的表盘，调节阀和转子流量计应协调布置。
◆其他流量计布置要点
除孔板流量计和转子流量计外，还有弯管流量计、靶式流量计、质量流量计、涡轮流量计、电磁流量计及齿轮流量计等。涡街流量计、电磁流量计、质量流量计应安装在被介质完全充满的管道上，各项要求与孔板流量计相同; 靶式流量计和齿轮流量计可安装在水平或垂直管道上；气体热式质量流量计和涡轮流量计宜安装在水平管道上。
4、液位计布置要点
由于玻璃管液位计易破损，因此液位计一般不会布置在工作区、通道和检修区一侧，而是布置在设备上较安全的一侧。为避免影响操作通行，除玻璃板液位计外，液位计一般布置在平台端头。液位计的上端高度一般在1600-1800mm，当高于2000mm时需设置平台或爬梯。插入式液位计的上方需预留出足够的安装和拆卸空间。当介质有毒性、腐蚀性及易燃易爆等特性时，液位计所排出的液体应排入相关系统中进行处理。超声波或微波液位计的波束途径应避开容器进料流束的喷射范围，避开搅拌器和其他障碍物。
结霜液位计及玻璃罐液位计等的上、下接口为刚性连接的液位计，其测量范围广，常会穿楼面或平台，布置时应该全面考虑。当液位计穿楼面时，需要在楼面上留孔。若液位计的下接口在空中，为方便观察和检查，需设置平台或爬梯。当液位计穿平台时，应该将液位计布置在梯子旁边或平台外边，要避免液位计穿越平台。
为方便带现场指示的液位变送器和就地液位计进行对照和校验，液位变送器的指示表盘应和液位计布置在一起。为方便操作，液位调节阀组与一次液位计尽可能布置在一起，但在实际应用中很难实现。因此，为方便操作调节阀旁路阀时可观察到液位指示，可将液位变送器指示表盘布置在调节阀组旁边。
5、调节阀布置要点
为方便用附线进行手动操作时可以观察到仪表的指示值，避免因操作不当引起的事故，调节阀应与相关的一次仪表和测量元件靠近布置。调节阀一般在操作通道旁边或水平管段上布置，而且膜头必须垂直向上。膜头也可以设置支撑水平或向上倾斜安装，但必须征求仪表专家的同意。膜头上方有管道时，为避免介质泄漏时滴落在调节阀上，管道上的阀门必须错开布置。
调节阀必须安装旁路和切断阀，旁路一般采用截止阀，切断阀采用闸阀或球阀。当工艺过程不能采用旁路调节或调节阀可以停车检修时，可以不设置旁路和切断阀。另外，当有备用马达驱动机械式蒸汽调节阀、输送流体洁净及可以切断的管线等情况时，可以不设置旁路和切断阀。
调节阀应设DN20mm或DN25mm的排气阀和排泄阀。排气阀和排泄阀的作用是：放空和排液；接入置换气和清洗液；取样接口及拆卸调节阀时确保完全泄压等。
化工工艺管道设计中，除管道走向合理、满足工艺要求外，管道和设备上一次仪表的布置会直接影响到装置的外观、操作、检修、维护和安全，也要保证合理且符合规范。本文归纳工艺管道和设备上一次仪表布置方法和布置设计原则，为设计人员提供参考，提高管道设计的专业水平。
作者：徐茹
