热工基础讲义

1、热工讲义主要内容测量与误差温度测量和仪表压力测量和仪表流量测量和仪表汽包水位测量和仪表烟气分析和仪表测量与误差一、测量的基本概念与测量方法 测量：从客观事物中提取有关信息的认识过程，经整理后成为数据。 三要素：比值、单位、误差测量方法 按测量和被测量的差值大小 非零法：弹簧压力表 零位法：天平 微差法：测量压力的U形管接触法、非接触法接触式非接触式静态和动态静态：被测对象处于稳定状态下的测量动态：被测对象处于不稳定状态下的测量 点测量和场测量 点参数测量：测量某点的被测量 场参数测量：测量多点的被测量直接测量和间接测量直接测量：无需对被测量与其它实测的量进行函数关系的辅助计算而直接得到的被测量

2、的值间接测量：直接测量的量与被测量之间有已知函数关系，而得到的被测量的值。二、测量系统 测量系统：为完成测量任务而组合在一起的总体测量设备：测量中使用的一切设备传感器：测量系统与测量对象发生直接关系的部分准确性和稳定性灵敏性负载小经济性和耐腐蚀性 中间变换器：将传感器的输出信号进行远距离的发送、放大、线性化和转换成统一信号的装置 准确地传输、放大、和转换信号，信号损失小，显示装置（测量终端）：向观察者显示被测参数的数值和量值的装置三、测量误差 测量误差：测量结果与被测量的真值之差00iixXxX：测量结果：真值绝对误差：0X相对误差：真值无法测定，测量结果、误差 系统误差：在偏离规定条件时或由

3、于测量方法所引入的因素，按某确定规律所引起的误差 在同一条件下，多次测量同一被测量时，误差的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某种确定规律变化的误差 测量实际值测量读数修正值 修正值标准表读书值仪表读数随机误差：在测量条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号可以不可预定的方式变化的误差疏忽误差：读取或记录测量数据时疏忽大意造成的误差四、测量仪表的特性 仪表特性：包括静态特性和动态特性 静态特性：被测量在不随时间变换或变化极慢的情况下，用一组与时间无关的参数来描述测量仪表的特性 动态特性：被测量在随时间变化的情况下，用微分方程来描述测量仪表的输入、输出的动态关系 负载效应：被测量受

4、到仪表干扰而产生的偏离静态特性： 测量范围： 在允许的误差限内，测量仪表的被测量值的范围，上限、下限之差为量程 准确度等级 根据测量仪表准确度大小所划分的等级和范围 引用误差 基本误差 允许误差动态特性 动态特性：仪表对随时间变化的被测参数的响应特性 输出量随时间的变化曲线与被测参数随同一时间变化的曲线一致或比较接近 阶跃响应：仪表在输入阶跃信号时，输出信号能否立即跟随输入信号变化的能力 频率相应：由仪表的固有频率决定，固有频率高，频率特性好五、热工仪表的质量指标 仪表的准确度 仪表的非线性误差 变差 重复性 不灵敏区 漂移温度测量及仪表一、温度测量的基本概念 温度的定义：表征分子热运动的程度

5、的物理量 温标：衡量温度大小的标尺 摄氏： 热力学：K 华氏：温度计的分类和形式 膨胀式温度计 玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计 热电偶温度计 热电阻温度计 辐射式温度计二、膨胀式温度计 玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计1、玻璃液体温度计 是膨胀式温度计之一种,利用液体受热膨胀的性质制成, 常用的液体有水银和酒精。广泛用于测量-200-500摄氏度范围内的温度。 （1）优点和缺点 玻璃液体温度计是最常用,也是最简单,最便宜的温度计。这种温度计主要优点是构造简单,使用方便,精度高和价格低廉。缺点是惰性大,能见度低, 不能自动记录及远距离传送。（2）注意事项 (1)温度计不宜平放和平装

6、,保存与安装时都应使玻璃温度计直立, 而且测温泡在下部。如果倾斜安装也应使测温泡在下部。 (2)使用时应检查液柱是否脱离,测温泡内是否含有气泡, 如果液柱脱离可以缓慢加热或微振动起来消除。 (3)对于全浸式温度计,安装深度应满足要求,对于工业用玻璃管温度计,则应将尾部全部插入被测介质中。 (4)测量流体温度时,温度计不能顺向安置,应逆向安放,或与流向垂直或有一定倾斜角,而且测温套管的插入深度要超过中心线。使测温泡刚好位于中心线上。 (5)被测介质具有一定压力时,应在测温处焊上(或用螺丝旋紧)测温套管为减少热阻,测温套管壁不宜太厚(一般为1-2mm)。玻璃温度计2、压力式温度计 压力式温度计的工

7、作原理是当温度变化时,工质的体积或压力相应发生变化,以此制成温度计 这种温度计的主要优点是构造简单,防震可以远距离测量 , 并可制成自动记录式。主要缺点是损坏后很难修理,不能测点温和表面温度。 国产WTQ型式气体压力温度计,可用来指示货记录工业设备中气体, 蒸汽货液体的温度。测量范围:0-120,0-160,0-200,0-3009(单位摄氏度)工作压力:60kgf/cm2,精度1.5与2.5级。压力式温度计3、双金属温度计 (一)双金属温度计的工作原理： 双金属温度计是利用两种不同膨胀系数的金属片A和B将其焊接在一起并将一端固定。当温度发生变化时,膨胀悉数较大的金属片B伸长较多,故其未固定端

8、(自由端)必然向膨胀系数较小的金属A一方弯曲变形。利用弯曲变形的大小不同,从而可表示出温度的高低不同。 (二).双金属片温度计按指示部分与保护管连接方式不同,分为下列三种类型: (1)轴项型 (2)径向型 (3)135度角型双金属温度计三、热电偶1、热电偶的测温原理 热电势：两种不同的导体材料（或半导体）A，B组成的闭合回路。相接触时，存在电子的迁移，达到平衡时，在接触的两端形成电势 可用于点温度的测量 只与材料和温度 有关，与热电偶的长度、直径无关 接触电势和温差电势组成mV(1)热电偶基本定律的内容 两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电级直径，长度和沿热电级长度上的温度分布无关，只与

9、热电级材料和两端温度有关； 热电势大小是两端温度的函数差，如果两端温度相等，则热电势为零。 (2)热电偶基本定律的推论 （1）热电偶必须用两种性质不同的热电级构成。 （2）若热电级材料的性质不均匀，即当热电级温度分布不同时， 则热电偶将产生附加电势。 所以根据附加热电势检查热电极材料 是否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。一. 标准化热电偶1.铂铑10-铂热电偶(LB-3)2.铂铑30-铂铑6(EU-2)热电偶3.镍铬-镍硅(EU-2)热电偶4.镍铬-考铜热电偶(EA-2)5.铜-康铜热电偶(CK)耐腐热电偶和耐磨热电偶压着式铠装热电偶耐高温耐腐蚀热电偶 以特殊金属陶瓷材料作为外保护套管，采用复

10、合型结构，使用温度1600C，具有良好的耐高温、抗气流冲击、抗氧化性能。主要用于高温加热炉、裂解炉、尾气焚烧炉、焦化炉等装置的测温。 吹气型热电偶 吹气型热电偶的结构原理： 铠装热电偶感温元件和外保护管之间构成一定的气路，在气路中，通入一定压力的惰性气体，以排除或减少热电偶在高温、高压条件下还原气体的渗入WR系列隔爆热电偶 热电偶温度计二. 热电偶的构造 1.热电偶的作用原理 2.普通型热电偶的构造 3.铠装热电偶的构造 1.热电偶的工作原理2.普通型热电偶的构造 (1)热电极 (2)绝缘材料 (3)保护套管 (4)接线盒3.铠装热电偶的构造 铠装热电偶是由热电极,绝缘材料和金属套管三者组合而

11、成的坚实结合体。铠装热电偶的套管材料为铜,不锈钢或镍基高温合金等。 在热电偶与套管之间填满氧化粉末绝缘材料,套管中的热电极有单丝的,双丝的和四丝的,互不接触。 热电偶的种类有铂铑10-铂,铂铑30-铂铑6,镍铬-镍硅和镍铬-考铜等.目前生产的铠装热电偶,其外径为12-25mm,长度可达100m以上。铠装热电偶的结构(1)热电极 热电偶的热电极直径由材料的机械强度,电导率,价格及热电偶的用途和测量范围等决定。用贵金属时直径很细,为0.35-0.65mm,用廉价金属时,其直径为1-2mm.热电偶的长度可根据实际需要来决定。普通插入式热电偶的长度可在300mm-2150mm之间。(2)绝缘材料 在热

12、电偶的两根电极上套有绝缘材料, 其作用是防止两根电极之间和电极与保护套管之间发生短路。 常用绝缘材料橡皮,塑料等,最常用的绝缘材料是瓷管和高温瓷管,其结构有单孔,双孔,四孔,孔的大小根据热电极的直径而定 (3)保护套管 热电偶的热电极(包括绝缘管)装在保护套管中。使热电极避免遭受有害气体的腐蚀,玷污及机械损伤,防止或减小火焰与气流的冲刷和辐射,保护热电极. 对保护套管材料的要求是耐腐蚀,不渗透气体,不与氧化性和还原性气体发生化学反应,耐酸碱腐蚀,热惯性小,能承受温度剧变,价格低。 常用的保护套管材料有:铜,20号碳钢,镍铬合金。(4)接线盒 主要作用是防止灰尘和水,汽的侵入,便于热电偶与补偿导

13、线或导线连接。接线盒用侣合金材料制成,装在保护套管的尾部,接线盒的上部有垫片或垫圈加以密封。三.热电偶冷端温度补偿 热电偶的热电势是两个接点温度的函数表, 只有当冷端温度不变时,热电势才是热端温度的单值函数。 实际应用中,热电偶冷端所处环境温度总有波动,从而使测量得不到正确结果, 必须采取补偿措施. 冷端温度处理办法有以下几种: 1.计算修正法 2.仪表机械零点调整法 3.恒温法 4.补偿法 5.多点测量的热电偶冷端温度补偿热电偶补偿导线的外形图1.恒温法 在精密测温中,一般要求热电偶温度保持为0摄氏度,通常采用冰点槽。用清洁的水制成冰屑与清洁的水相混合盛于冰点槽的保温瓶内, 并使其达到平衡而

14、保持恒定的0摄氏度, 使用时将热电偶冷端放在插入冰点槽的试管底部 恒温法是准确度很高的冷端处理方法,然而使用比较麻烦,需要保持冰,水两相。 2.补偿法 补偿法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势的变化。四.多点测量的热电偶冷端温度补偿 在工业生产中为了有效利用控制盘和节省显示仪表，常通过多点切换开关把几只甚至几十只同一分度号的热电偶接到一块表上.这时可将各热电偶的冷端用补偿导线引至温度变化比较小的地方，然后共用一个桥式补偿器进行冷端温度补偿.补偿方法有以下两种. 补偿方法有以下两种: (1)利用一块显示仪表和一个冷端温度补偿器的多点测量线路. (2)用一只辅助热电偶

15、对多只同型号热电偶冷端进行补偿的线路. 五.多量的热电偶冷端温度补偿六. 热电偶的校验和误差分析 热电偶的误差来源主要有以下一些: (1)分度误差:由于热电极材料成分不符要求和材料均匀性等原因, 使热电偶的热电性质与统一的分度表之间产生分度误差。 (2)补偿导线误差:由于补偿导线和热电极材料在1000C 以下的热电性质不同将产生误差。 (3)参比端温度变化引起的误差:在利用补偿电桥进行参比温度补偿时,由于不能完全补偿而产生误差。 (4)由于热电极变质,使热电性质变化而产生误差。六.热电偶的校验和误差分析四、热电阻温度计一.热电阻测温原理 二.工业常用热电阻 三.热电阻构造 一.热电阻测温原理

16、物理学指出:各种材料的电阻率都随温度变化。若忽略物体的长度和截面随温度的变化,则在参比温度t0下的电阻值Rt0和电阻率的温度系数(简称电阻温度系数 )a已知物体,可以通过 测量此物体的电阻来反映其温度。二.工业常用热电阻 在我国,标准化的热电阻现有铂的和铜的两种 工业热电阻的品种与性能 : 1.分度号 2.R0电阻与比阻W100 3.使用特点1.分度号 根据IEC规定,铂电阻有Pt10和Pt100两种分度号 铜热电阻按WZC标准,代号有Cu50和Cu100两种。2.R0电阻与比阻W100 零摄氏度热电阻值因分度号而异.比阻W100=R100/R0表示阻丝材料的存度.比阻W100越大,存度越高,

17、同时灵敏度也越高.存度高, 则复现性和稳定性也好。 若比阻W100相同,R0不同时,则Rt值也不同.Pt100的Rt值是Pt10值的10倍;Cu100的Rt 值是Cu50的Rt 值的两倍。3.使用特点 铂热电阻用于摄氏度范围内测温，铜热电阻因在高温下易氧化而适用于摄氏度范围内测温。前者稳定性好，准确度高；后者价格便宜，电阻与温度关系的线性度较好。三.热电阻构造 与热电偶一样，工业热电阻有普通基型结构和铠装结构两种。它们都由感温元件，引出线，保护套管，接线盒，绝缘材料等组成， 热电阻的结构电厂专用热电阻和隔爆型热电阻套管式热电阻 套管式热电阻作为温度测量和控制的传感器与显示仪表配套，以直接测量和

18、控制生产过程中气体，液体和蒸汽的温度。不仅用于发电厂管道测温，同时也用于其他工业部门的测温。 装配式热电阻 工业用铂电阻作为温度测量的传感器，通常用来和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。 耐腐型、耐磨型热电阻 但在某些特殊场合，如化工厂、冶炼厂、火电厂等，用普通热电偶，热电阻就极易损坏。因此，在这些场合必须采用特殊材料及机构的热电偶热电阻。 热敏电阻体温表原理压力测量和仪表 概述 结构形式 弹性式压力计一 概述1、法定的定义和单位 在静止的真实流体或在理想流体中,作用在一个给定点上的压力P 单位:Pa(帕斯卡).1牛顿的力作用在1平方米平面上造成的压力等于是1Pa.常用的单位有MPa,K

19、Pa。2、压力的不同型式 环境压力或大气压力- -这是用气压计测定的压力它是随大气条件和地点而变化的. .确定为 标准状态 的大气压力参考值等于是101325Pa101325Pa。 相对压力或有效压力- -这是相对于环境压力测定的压力。如果环境压力是可变的, ,那末在某些时间间隔中测定的压力的相对值或有效值。 真空或负压- - 这是负的相对压力，因此它低于环境压。 过压-这是正的相对压力。 差压-这是两个压力的差值。 绝对压力-相对于真空测量的压力。3、压力测量 A A压力探头和静压测量（1 1）静止流体 （2 2）运动流体 B. B. 总压和动压测量（1 1）总压测量- -单毕托管（2 2）

20、动压测量- -双毕托管4、计量特性 （1）特性规范 （2）准确度规范 （3）环境参数的影响 （4）压力计的分类 （1）特性规范 量程对仪表来说可适用的被测量终端值之间的代数差值, , 而且在该范围内别处确定的传感器的计量特性是受保证的。 量程的选择是一项重要的工作. .例如要用一只量程为0-50bar,0-50bar,准确度为1%1%满刻度的传感器测量0.1bar0.1bar的压力, ,这是十分可笑的。 为了得到仪表的最佳特性, ,以工作在满量程为好, ,但也不要超过仪表的量程. .后者可能损坏传感器。（2）准确度规范 迁移误差- -定义为造成传感器指示值发生可觉察变化的被测量的最大变化量。

21、它是由于摩擦间隙及引伸到所有那些造成传感器输出信号不连续性的现象造成的。 在大多数压力传感器中, ,这种误差是觉察不到的或者非常小。（3）环境参数的影响 环境参数是指所有那些对于测量仪器的随便那一元件起作用的量它可能造成错误的指示值。 然而这些参数的物理效应一般被很好地定量说明往往有可能通过简单的计算或特殊的校验加以修正。当然我们这里说的是影响量的慢变化而不是热冲击( (热冲击或机械冲击),),后者可能具有破坏作用。 a. a. 温度 b. b. 其它参数a. 温度 温度使得构成压力传感器的材料的尺寸和物理性质发生变化。 最受影响的特性是: :电阻率与应变计系数有关的压阻系数, ,电容式传感器

22、的介电常数压电系数以及可使感受体压力- -变形关系发生变化的杨氏模量。 由此引入了零点误差和灵敏误差以量程的百分数来表示。b. 其它参数 在可变电容式传感器情况下, ,大气湿度影响它的介电常数; ; 大气压力的影响可容易地通过加减加以修正在运动情况下加速度在感受件上造成一个附力并改变了它的影响。对于振动来说它导致背景噪声, ,而且, ,如果传感器的可动部件在它的谐振频率附近被激励, ,那么, ,这种振动可能是特别有害的。（4）压力计的分类 a. a. 压力计按感压元件分类 b. b. 按被测压力的种类分类 c. c. 按压力计的性能分类 d. d. 按压力计的用途分类 E. E. 按压力计的形

23、状, ,精度分类 a.压力计按感压元件分类 (1)(1)液柱式压力计UU形管压力计 单管压力计 斜管压力计 钟罩压力计 C C字形压力计 盘旋形压力计 (2)(2)弹性压力计 波纹管压力计螺旋形压力计 膜片式压力计 波纹管压力计 膜盒式压力计b.按被测压力的种类分类 (1)(1)表压力计 真空计 压力真空计 压力计 (2)(2)绝对压力计 (3)(3)差压计 c.按压力计的性能分类 指示式压力计 带警报器压力计1 1 现场显示型 - - 带调节器压力计 记录式压力计 电动压力变送器2 2 远距离显示型 气动压力变送器 d.按压力计的用途分类 普通型, ,耐热型, ,耐振型, ,耐热耐振型, ,

24、密封型, ,安全型, ,蒸气型, ,禁油型, ,法兰连结型, ,带隔膜封入液型。E.按压力计的形状,精度分类 外部形状 指示形状, ,同心, ,偏心型, ,单针型, ,双针型, ,多针 型, ,刻度形状, ,圆形刻度型, ,扇形刻度型, ,直线 刻度型。 精度:0.2:0.2级-0.3-0.3级圆型圆型方型方型一般压力表袖珍数字压力计 弹簧管压力计 1.金属弹簧管 2.指针 3-连杆 4.扇型齿轮 5.弹簧 6-底座 7.测压接头 8.小齿轮 9.外壳 耐高温压力表弹簧管压力计四、压力变送器 一. . 变送器的概念 二. . 电阻应变片式 三. . 压力表的选择和安装一.变送器的概念 变送器(

25、 (传感器) )这一词是指将被测的某一物理量按照一定转换规律转换成另一种已知的物理量的一种转换装置。它是一个用于检测控制变量( (信息) )的器件, , 它具有检测, ,转换, ,传输信息的功能。 近来把传感器直接定义为: :能感知, ,并检测出被测对象之信息的机器。也就是说, ,传感器能够代替人的五官( (视、听、嗅、味、触) ) 来完成某些功能的机器。同时, ,即使人的五官不能感知的现象( (例如红外线、电磁波、超声波等) )也能感知。工作原理：YSZK-100YSZK-100系列压力变送是一种固态压力变送器。用先进工艺制成的压阻式敏器件，在激励电压的作下，将作用在膜片上的被恻力所性趁形成

26、的应力转换电压信号。YSZK-100系列压力变送器144LD144LD，144LVD144LVD智能型电动浮筒液位变送器是根据阿基米德浮力原理进行设计的，利用微小的金属膜片应变传感技术，用于测量液体的液位、界位或密度。可通过现场组态进行常规设定操作，也可通过PCPC机软件或终端进行远程组态和监控。可用于各类危险场合。智能型电动浮筒液位变送器 144LD144LD，144LVD144LVD智能型电动浮筒液位变送器， 引进福克斯波罗的技术和原装组件生产的智能型液位、界位或密度测量变送器。具有极的高精度和良好的稳定性。智能型电动浮筒液位变送器智能式变送器扩散硅压力变送器变送器外型尺寸变送器外型尺寸电

27、感式液位变送器压力变送器BUS液位变送器气动差压变送器 主要用来连续测量生产过程中液体、蒸汽及气体的压力，并将压力转换成20-100KPa20-100KPa的压力讯号。带法兰差压变送器 QBFQBF带法兰差压变送器系法兰的形式和被测量对象相联系的差压变送器，可用来连续测量粘兴流体、腐蚀性、沉淀性、结晶性流体的液位、分界面和流量等。 电感压力变送器 气动绝对压力变送器 DBY-DBY-型气动压力变送器，主要用来连续测量生产过程中液体或气体的绝对压力，并将其转换成标准的统一信号。本变送器可以在有爆炸危险的场合工作。 气动带法兰压力变送器 QBYFQBYF型气动带法兰压力变送器，系以法兰形式与被测介

28、质联接，用隔离膜片测量的压力变送器，可用来测量粘性，腐蚀性、沉淀性、结晶性流体的压力。陶瓷压力变送器 差压变送器 气动温度变送器 QBWQBW型气动温度压力变送器与相应的敏感元件配套，用来测量工业生产过程中的各种介质的温度，将温度比例地转换成20-20-100kPa100kPa的标准气压信号输出。法兰安装差压变送器 压力（表压）变送器二.电阻应变片式 电阻式压力传感器是目前用得最多的一种压力传感器, , 其作用原理是根据导体在外界压力作用下电阻发生变化, ,而电阻的变化R R与作用的压力P P成比例, ,即 R= f(P) R= f(P)。 根据压力式传感器的发展情况。大体经历了以下的变化过程

29、: : 电位计式非粘帖式粘帖式薄膜应变式扩散半导体和粘帖梁半导体应变式等多种类型. . 除电位计式外, ,其它统称为应变式。 1. 1. 电位式压力传感器 2. 2. 非粘帖应变式压力传感器 3. 3. 红外线光电传感器1. 电位式压力传感器 电位式压力传感器实质上是压力仪表中弹性敏感元件受压后的位移, , 推动一个电位器的滑动电刷, ,从而改变电位器电阻比产生输出信号, ,其输出信号可以是电压或电流, ,从而进行压力测量的传感器. .所以这种传感器实际上是一个变阻器。 这种传感器的结构简单, ,成本低, ,有较大的信号输出, ,适用于交直流, ,精度一般在1%1%左右。 但是不能适用于振动,

30、 ,动态和精密测试。2. 非粘帖应变式压力传感器 金属导体或半导体在外力作用下产生机械形变( (应变) )时, , 其电阻也发生相应的变化的现象称为应变效应. .利用应变效应制作的传感器称为应变式传感器. .在应变式压力传感器中, , 直接利用电阻丝或片, ,当压力作用下其电阻随之相应变化来测量压力的传感器. .三.压力表的选择和安装 1 1一般的选择条件 首先在明确所要求的规格, ,使所用压力计与所要求的规格完全相符, ,编制规格说明书。 (1)(1)仪器种类的选择 (2)(2)仪器规格的选择 (3)(3)性能规格的选定 三.压力表的选择和安装 2 2 环境与被测对象的选择条件。 (1)(1

31、)环境的选择条件 (2)(2)测量对象的选择 压力计的安装 在压力测量中, ,通常采用的方式是先选定测压点, ,再选一个位置放压力控制部分, ,然后用导压管把测压点和检测部分连接起来进行测量。(1)仪器种类的选择 需要有现场指示或现场报警的场合,选用有指针的直接传动式压力计。 关于气动或电动压力变送器的选用应有效地利用其各自的特点。关于气动压力变送器, 不需要考虑防爆,防噪声等问题。缺点是传送的距璃受限制。 电动压力变送器,对传送距璃没有限制。但是必须根据要求考虑防爆问题和采取防雷电,防噪声的比要措施。(2)仪器规格的选择 a.测量范围: 压力计一般采用系列化的几种型号的仪器,可测量很宽的压力

32、范围。 b.材料: 在材料的选择方面,对于感压元件安装法兰盘部分和指示变换部分有具体要求,按要求选择标准材料或特殊材料。在进行材料选择时, 要考虑被测流体和设置的环境等。 c.输出指示部分: 选择压力计时即要符合工业要求,还要遵守有关压力规格的法规.例如在高压气体管理法和劳动安全卫生规则适用的场合使用压力计时,必须遵守相应的规定。(3)性能规格的选定 a.a.测量精度: : 测量仪器的精度一般指相对于仪器满量程的百分比, ,通常用包括直线性, , 迟滞和重复性的综合精度表示。机械式压力计的测量精度一般在正负1-1-3%, 3%, 气动和电动压力变送器的精度一般为正负0.5-0.2%.0.5-0

33、.2%.应根据所要求的规格, ,选择必要精度的压力计。 b.b.温度变化范围和静压选择范围：关于这些特性, ,有工厂发表的数据. .在选择压力计时, , 特别是在这些特性对产品质量有影响时, ,要全面研究选择压力计的条件。(1)环境的选择条件 a.在受机械振动与冲击时,选用具有耐振结构的压力计。 b.装设压力计的场所,如环境温度是高温时,要选用结构上耐高温, 行能上具有温度补偿的压力计。 c.在腐蚀性环境或爆炸性环境中不得不装设压力计。要采用防腐措施, 防止损坏仪表。选用的压力计符合工厂防爆安全结构标准。(2)测量对象的选择 a.测量高温或低温流体时,最好的方法,一般是对导压管采取散热, 冷却

34、或加热等措施,使得被测流体的温度在到达感压元件之前就变成常温,尽可能选用标准规格的温度计。 b.当被测对象是高粘度流体或固体细粒的流体时, 最好选用接触面积大的带隔膜的压力计。对于常温下粘度大的流体,要用蒸气进行保温。 c.当被测流体具有腐蚀性时, 可以选择采用耐腐蚀材料感压元件的压力计或选用带腐蚀材料隔膜的压力计。(2)测量对象的选择 d.对于氧气或食品之类的被测对象,如果所用压力计内存有油,则可能发生危险或造成污染.因此必须使用禁油标记的压力计。 e.当被测压力急剧变化时,不仅难以准确测量,而且由于指示机构磨损和感压元件疲劳,压力计的主要部分会受到损害。在这样场合,最好使用带有缓冲装置的压

35、力计或感压元件,带有缓冲用阻尼阀的压力计。 此外,压力计应做到安全防护,如加防护罩, 新购进的压力计仪器要很好地验收和保管。1、速度测量仪表 毕托管 激光测速 热线风速仪流速和流量测量及仪表 节流式流量计 转子流量仪表 （速度）涡轮流量计 靶式流量计 罗茨流量计 其它流量测量仪表 2、流量仪表的分类 差压流量计 转子流量计 速度式流量计 容积式流量计 靶式流量计 电磁流量计漩涡流量计漩涡流量计超声波流量计超声波流量计量热式流量计量热式流量计质量流量计质量流量计其它流量计其它流量计按测量方法分类按测量方法分类流量仪表的主要技术参数 公称直径：公称直径指进入管道的公称通径 测量范围：测量范围是指仪

36、表在一定的基本误差内最小(下限)流量至最大(上限)流量的范围。 量程比：在一定的基本误差内, 最大流量与最小流量的比值。 压力损失：压力损失一般是指在最大流量时,流经仪表之后,总的压力能源的损耗。流量仪表的主要技术参数 基本误差：基本误差是指仪表在规定的参比工作条件下确定的误差。 死区：死区是指不能引起输出响应变化的输入范围。 稳定性：稳定性是指在规定的和保持恒定的条件下,仪表性能在规定时间内保持不变的能力。 仪表最大工作压力和最高工作温度：是指仪表在运行条件下,长期正常工作所能承的最大压力和最高温度。3 、工艺流程管道的常用流速 (1)流速,管道,流量的分类 低流速:小于1m/s 流速 普通

37、流速:25m/s 高流速:大于10m/s 3 、工艺流程管道的常用流速 小管径:450mm 管径 中管径:50150mm 大管径:150mm以上 微流量:小于60l/h 流量 小流量:60l/h20m3/h 一般流量:20100m3/h 大流量:100m3/h以上一. 节流式流量计 差压式流量计是利用流体流经节流装置或均速管时产生的压力差来实现流量测量的。 一. .(1)(1)节流现象 (2)(2)原理 二. . 标准节流装置 三. . 非标准节流装置和特殊差压流量测量装置 (1)节流现象 连续流动的流体遇到安插在管道内的节流装置时, , 在节流装置的管壁处的流体静压力产生差异, ,形成静压差

38、, ,此及节流现象。 节流式流量计节流式流量计结构图1-1-夹持件 6 6差压变送器2 2节流件 7 7防冻式隔离器3 3针型阀 8 8法兰4 4支撑杆 9 9螺栓5 5导压管 1010管道法兰取压楔式流量计一体化差压式流量计 节流孔板与节流装置二 .标准节流装置 一. 国际上公认的标准节流装置 (1)标准孔板:角接取压 (2)标准孔板;法兰取压 (3)标准孔板;径距取压 (4)ISA1932喷嘴:角接取压 (5)长径喷嘴:径距取压二 .标准节流装置 (6)文丘里喷嘴 (7)古典文丘里管 二. 我国国家标准GB2624-81规定的标准节流装置 (1)标准孔板:角接取压 (2)标准孔板:法兰取压

39、 (3)ISA1932喷嘴:角接取压三 . 涡轮流量计 1.涡轮流量计原理和特点 2.涡轮流量计转速n与流量Q的关系 3.涡轮流量计的安装 4.涡轮流量计的使用及维护1.涡轮流量计原理和特点 涡轮流量计是一种速度式流量仪表。它具有测量精度高, , 反应快以及耐压高等特点。 它是以动量距守恒原理为基础的它是以动量距守恒原理为基础的, ,流体冲击涡流体冲击涡轮叶片。使涡轮旋转轮叶片。使涡轮旋转, ,涡轮的旋转速度随流量涡轮的旋转速度随流量的变化而变化的变化而变化, ,最后从涡轮的转数求出流量值。最后从涡轮的转数求出流量值。通过磁电转换装置将涡轮转数变换成电脉冲通过磁电转换装置将涡轮转数变换成电脉冲

40、, , 经前置放大经前置放大, ,送入二次仪表进行计数和显示送入二次仪表进行计数和显示, ,由由单位时间的脉冲数和累计脉冲数反映出瞬时流单位时间的脉冲数和累计脉冲数反映出瞬时流量和累积流量。量和累积流量。2.涡轮流量计的安装 1.涡轮流量计应水平安装,进出口处前后直管段应不小于15D和D。 变送器与前置放大器之间的距离不超过3m。 3.变送器应安装在不受外界电磁场影响的地方,否则在变送器的磁电感应转换上加设屏蔽罩。 3.涡轮流量变送器与二次仪表都应良好的接地,连接电缆应采用屏蔽电缆。涡轮流量计3.涡轮流量计的使用及维护 1.涡轮流量计变送器与仪表连接使用,通常采用数字式积算频率仪表作二次显示仪

41、表,以测出流量的瞬时值和累积值。 2.变送器的比例常数C在一般情况下,除受介质粘度的影响外, 几乎只与几何参数有关。实际使用时,若与厂家标定时条件不符,为保证足够测量精度,需实际重新标定。4.涡轮流量计的使用及维护 3.由于变送器在工作时叶轮要高速旋转,即使润滑情况良好,也仍有磨擦产生。这样,在使用过一定的时间之后,因磨擦而致使涡轮变送器不能正常工作, 就应更换轴或轴承,并经重新标定后方能使用。 4.发现故障,及时诊断处理。四. 罗茨流量计 (一)特点 (二)安装 (三) 使用 (一)特点 1.流量测量与流体的流动状态无关, 这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量

42、的。 2.粘度愈大的介质,从齿轮和计量室间隙中泄漏出去的泄漏量愈小,因此被测介质的粘度愈大,泄漏误差愈小,对测量愈有利。 3.腰轮齿轮流量计计量精度高,适用于高粘度介质流体测量,但不适合于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将持轮卡死。以致无法测量流量). 如果被测液体介质中夹杂有气体时,也会引起测量误差。(二)安装 (1)安装流量计前应核实流量计的规范,包括管道口径,介质压力, 温度和流量测量范围。 (2)容积式流量计是直接与生产管道相接进行流量测量的,故仪表安装前应作耐压及密封性试验,特别对于高压管道上的仪表要认真进行。 (3)因流量计有转动部件,所以选择安装地点时应注意避免流量计工作时发生振动

43、和噪音。(二)安装 (4)流量计可安装在水平管道或垂直管道上,但流量计转子应处于水平工作位置。计数器安装位置应便于读数。 (5)流量计上,下游不必设置直管段,但管道必须保持清洁。 整个管路系统若无严格的过滤装置,则应在流量计上游安装过滤器。 (6)在生产管道上安装流量计时,应设有旁路,以供检修清理时使用, 注意管道介质流向与流量计上的标志一致。 (7)由于漏流量等因素的影响,实用流量计的准确度和测量范围及被测介质粘度有关。(三) 使用 (1)仪表启动或停运前都应先启动旁路,缓慢地开关阀门。 (2)在运转过程中要经常监视有无不正常的响声。例如、摩擦声、碰撞声等。 (三) 使用 (3)经常清洗过滤

44、器.过滤器是堵塞,由其进出口压力差来判断,当压力差增大, 例如超过70千帕时,必须进行清理。 (4)流量计测易凝介质(如燃油),停运后介质因温度降低而凝固, 应立即对管路进行处理,清除残留介质,并将流量计前后端盖的放油孔打开,放掉积存的介质。五. 其它流量测量仪表 1. 超声波 2. 电磁流量计 1. 超声波 超声波流量计可用于测量任何液体流量,尤其适用于测量腐蚀性液体,高粘度液体和非导电液体的流量。同时,也可用于测量大口径管道的水流量或各种水渠,河流,海水的流速和流量。1. 超声波 工作原理有如下几种。根据被测流体, 精度要求等的不同,予以选择。一般来说,时差法适用于大口径管道; 频差法适用

45、于小口径管道,其受温度影响较小;多普勒法适用于测定散布在介质中的反射体移动的速度分布;波末偏移法和噪音法设备简单但测量精度较低;相关法和超声漩涡法正处在研究中,尚未广泛应用,流速一截面法适用于敞开水道,河渠,非充满水管。2.电磁流量计 流体流动时,两电极之间产生感应电势E, 设两电极之间距离为L。则根据法拉第电磁感应定律: Q = 3.14D2E/(4KLB)= CE/B (7-5) 其中 Q 被测流体的流量 m3/s C 检验因数 C = 3.14D2/(4KL) D 测量管内径水位测量及仪表 在容器中液体介质的高低叫液位。容器中固在容器中液体介质的高低叫液位。容器中固体或颗粒状物质的堆积高

46、度叫料位。测量液体或颗粒状物质的堆积高度叫料位。测量液位的仪表叫液位计位的仪表叫液位计, ,测量料位的仪表叫做料位测量料位的仪表叫做料位计。而测量两种密度不同计。而测量两种密度不同, ,互不相溶液体介质互不相溶液体介质的界面的仪表叫界面计。上述三种仪表统称的界面的仪表叫界面计。上述三种仪表统称为物位仪表为物位仪表。 第一节. 云母水位计 第二节. 差压式水位计 第三节. 电接点水位计 液位计结构原理 液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。 当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递补到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转180,当液位上升时,翻柱由白

47、色转为红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。磁性液位控制器 UQK磁性液位控制器 利用磁性浮子随液位变化而升或降，使检测管内的干簧管开关动作，送出接点信号。 结构简单，易于安装维修。 应用广泛，价格低廉。 磁翻柱液位计 UHZ-517系列磁翻柱液位计最显著的特点是液体介质与指示器完全隔离，所以在任何情况下都非常安全、可靠、耐用，而且各种型号的液位计配上液位报警、控制开关 ，可实现液位或界位的上、下限越位报警，控制或联锁。浮球液位控制器 UQK-RE液位浮动开关 采用意大利MAC3公司的元件组装。利用重力与浮力的原理设计。主要包括浮标和微动开关，当液位变化，浮标内的开关通、

48、断。浮球液位控制器 UQK浮球液位控制器 由测量和输出两部分组成，当液位变化时，浮球随之上下移动，从而使磁钢摆动。根据磁性同性相斥原理，使触点接通或断开顶装式磁翻柱液位计液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当液位上升时,翻柱由白色转为红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。第一节.云母水位计 云母水位计是玻璃水位计的一种云母水位计是玻璃水位计的一种, ,属于直读式属于直读式 液位计。液位计。 优点优点: :结构简单结构简单, ,使用方便使用方便, ,价格便宜价格便宜, ,可以自制可以自制; ; 在液位测量中得到广泛应用。在液位测量中得到广泛应用。 缺点缺点: :是玻璃

49、强度低是玻璃强度低, ,液位信号不能远传和记录液位信号不能远传和记录, ,而且不适用于粘稠及有深色的液位测量。而且不适用于粘稠及有深色的液位测量。 一一. . 工作原理工作原理 二二. . 云母水位计的使用云母水位计的使用 一. 工作原理 玻璃液位的上端通过阀门与被测容器中的气相连接,下端经阀门与被测容器中液相连接。按照连通器液柱静压平衡的原理,只要被测容器内和玻璃管内液体的温度相同,两边的液柱高度必然相等。 若两侧介质温度不同,可按下式进行修正: H = h(p/p) 式中: H 容器内液位高度 h液位计读数 p 液位计中介质在温度t时的密度 p 容器中介质在温度t时的密度二.云母水位计的使

50、用 (1)为了保证玻璃管(板)一旦被打碎时,上,下阀内的小钢球能自动密封, 要求介质压力不得小于2105Pa(2Kgf/cm2)。 (2)液位计投入使用时,先开启连接液位计上端的阀门,后开启连接液相的阀门.当设备停止运行时,要先停止液位计的使用.二.云母水位计的使用 (3)定期清洗玻璃管(板)内外壁污垢.使液位显示清晰. (4)用根据被测介质的压力和温度合理选用液位计,不得把低压产品用在高压设备上. (5)当以液位指示值来计算大容器内的介质数量时,应考虑到介质温度,压力等影响及容器形状不规则而引起的误差。第二节. 差压式水位计 ( (一一) ) 原理原理: :压力可用液柱高度来表示;反之,液柱

51、高度(即液位)也可用压力(或差压)来表示。 静压液位计就是以这一原理为基础的液位测量仪表.根据流体静力学原理,有以下关系: 即: P = PB - PA = pgh 式中: PB 容器底部的压力 Pa PA 容器上部气相压力 Pa p 被测介质密度 Kg/m3 g重力加速度 m/s2 H 液位高度 m P差压 Pa(二)差压式液位计 在有压力的密封容器中, ,因为液面上部的气相压力不一定为定值。 所以用压力式液位计来测量液位时, ,其示值中就包含有气相压力值。因此 , ,即使在液位不变时, ,压力表的示值也可能变化, ,因而无法正确反映被测液位。 为了消除气相压力变化的影响, , 在容器气相部

52、位再接上一根导管, , 用差压仪表测量容器内液面底部和气相之间的压力差, ,按公式就可以反映所测液位。这样, , 液位测量就成为测量压差了。因此, , 压力式液位计或差压式液位计的安装规程和使用注意事项基本上与压力表或差压计的要求相同。第三节.电接点水位计 电极式液位计是一种简易的液位测量仪表电极式液位计是一种简易的液位测量仪表. .可以自可以自制制, ,也有许多定型产品可供选用也有许多定型产品可供选用, ,与发讯装置或控制与发讯装置或控制线路配合使用。可以测量密闭容器导电液体的液位。线路配合使用。可以测量密闭容器导电液体的液位。 一. 电接点水位计工作原理 二. 电极式水位计 一.电接点水位计工作原理 在被测液位的金属容