過程檢測技術(shù)及儀表

1、課設(shè)目的21、背景知識22、儀表選用與參數(shù)檢測及分析42.1 恒溫水浴42.1.1 恒溫水浴特點：42.1.2 恒溫水浴技術(shù)參數(shù)：52.1.3 恒溫水浴使用方法：52.1.4 恒溫水浴使用維護(hù)：52.2 基地式水位調(diào)節(jié)器水位測量校驗裝置設(shè)計52.2.1 基地式水位調(diào)節(jié)器水位測量檢驗法62.3 鎧裝熱電阻72.3.1 鎧裝熱電阻概述72.3.2 鎧裝熱電阻特點82.3.3 鎧裝熱電阻工作原理82.3.4 鎧裝熱電阻主要技術(shù)參數(shù)82.3.5 鎧裝熱電阻測量范圍92.3.6 鎧裝熱電阻偶絲直徑材料92.3.7 測量范圍及允差92.3.8 熱響應(yīng)時間102.4彈簧管壓力表102.4.1 壓力表的結(jié)構(gòu)與

2、原理102.4.2 壓力表精度112.4.3 選用的壓力表112.5 ZK-LG孔板流量計122.5.1 ZK-LG孔板流量計概述122.5.2孔板流量計使用范圍122.5.3 ZK-LG孔板流量計工作原理132.5.2 孔板流量計適用范圍13結(jié) 論13參考文獻(xiàn)14過程檢測技術(shù)及儀表課程設(shè)計課設(shè)目的通過在模擬的實戰(zhàn)環(huán)境中系統(tǒng)鍛煉，提高學(xué)習(xí)能力、思維能力、動手能力工程創(chuàng)新能力和承受挫折能力。1、背景知識換熱設(shè)備污垢的形成過程是一個極其復(fù)雜的能量、質(zhì)量和動量傳遞的物理化學(xué)過程，污垢的存在給廣泛應(yīng)用于各工業(yè)企業(yè)的換熱設(shè)備造成極大的經(jīng)濟損失，因而污垢問題成為傳熱學(xué)界和工業(yè)界十分關(guān)注而又至今未能解決的難

3、題之一。按對沉積物的監(jiān)測手段分有：熱學(xué)法和非傳熱量的污垢監(jiān)測法。熱學(xué)法中又可分為熱阻表示法和溫差表示法兩種； 非傳熱量的污垢監(jiān)測法又有直接稱重法、厚度測量法、壓降測量法、放射性技術(shù)、時間推移電影法、顯微照相法、電解法和化學(xué)法。這些監(jiān)測方法中，對換熱設(shè)備而言，最直接而且與換熱設(shè)備性能聯(lián)系最密切的莫過于熱學(xué)法。這里簡單介紹污垢監(jiān)測的熱學(xué)法中的污垢熱阻法。表示換熱面上污垢沉積量的特征參數(shù)有：單位面積上的污垢沉積質(zhì)量mf，污垢層平均厚度f和污垢熱阻Rf。這三者之間的關(guān)系由下式表示： (1) 圖1 清潔和有污垢時的溫度分布及熱阻壁（a）潔凈 （b）污染 壁污垢沉積層通常測量污垢熱阻的原理如下：設(shè)傳熱過程

4、是在熱流密度q為常數(shù)情況下進(jìn)行的，圖1a為換熱面兩側(cè)處于清潔狀態(tài)下的溫度分布，其總的傳熱熱阻為： (3)圖1b為兩側(cè)有污垢時的溫度分布，其總傳熱熱阻為 (4)如果假定換熱面上污垢的積聚對壁面與流體的對流傳熱系數(shù)影響不大，則可認(rèn)為。于是從式(4-4)減去式(3)得： （5）式(5)表明污垢熱阻可以通過清潔狀態(tài)和受污染狀態(tài)下總傳熱系數(shù)的測量而間接測量出來。實驗研究或?qū)嶋H生產(chǎn)則常常要求測量局部污垢熱阻，這可通過測量所要求部位的壁溫表示。為明晰起見，假定換熱面只有一側(cè)有污垢存在，則有： （6） （7）若在結(jié)垢過程中，q、Tb均得持不變，且同樣假定，則兩式相減有： (8)這樣，換熱面有垢一側(cè)的污垢熱阻可

5、以通過測量清潔狀態(tài)和污染狀態(tài)下的壁溫和熱流而被間接測量出來。本實驗裝置的模擬換熱器是由恒溫水浴作為熱源加熱實驗管段（約2m），水浴溫度由溫控器、電加熱管以及保溫箱體構(gòu)成。水浴中平行放置兩實驗管，獨自擁有補水箱和集水箱，構(gòu)成兩套獨立的實驗系統(tǒng)?？梢宰銎叫袠訉嶒灪蛯Ρ葘嶒?。為獲取水處理藥劑的效果、強化換熱管的污垢特性、污垢狀態(tài)下強化管的換熱效果等等，管內(nèi)流體一般為人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質(zhì)。125834679101112220V冷卻水入口出口圖2 實驗裝置流程圖1-恒溫槽體；2-試驗管段；3-試驗管入口壓力；4-管段出口溫度測點；5-管壁溫度測點；6-管段出口溫度測點；7

6、-試驗管出口壓力；8-流量測量；9-集水箱；10-循環(huán)水泵；11-補水箱；12-電加熱管 2、儀表選用與參數(shù)檢測及分析2.1 恒溫水浴 2.1.1 恒溫水浴特點： 選用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)不銹鋼板和精密機械加工工藝制造，具有耐高溫，耐腐蝕，結(jié)構(gòu)緊湊，造型美觀，節(jié)省能源，使用壽命長等優(yōu)點。恒溫水浴是生物、植物、物理、化工、醫(yī)療、環(huán)保等實驗科學(xué)領(lǐng)域直接或輔助加熱的精密儀器，而且，控溫裝置采用高穩(wěn)定性運算放大器和雙積分高精度A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)設(shè)計而成，加上循環(huán)攪拌,產(chǎn)品熱平衡時間短，所以有溫度波動性小，均勻性好的優(yōu)點。 2.1.2 恒溫水浴技術(shù)參數(shù)： 控溫范圍:室溫100（0.1） 功率: 1000

7、 工作尺寸: 40×30×18 外形尺寸: 52×36×39 2.1.3 恒溫水浴使用方法： （1）使用時必須加入溫水能縮短加熱時間和節(jié)約用電。 （2）開上電源開關(guān)，電源指示燈亮表示電源接通。 （3）將儀表設(shè)定到所需要的溫度，加熱指示燈亮表示電熱管之電源 接通加熱，當(dāng)溫度表上之溫度到達(dá)所需使用之溫度時，稍待數(shù)分鐘后，既性自動恒溫控制。 （4）恒溫控制器之刻度，僅作溫度對照指示，并非溫度批示刻度。 2.1.4 恒溫水浴使用維護(hù)： （1）向工作室水箱注入適量的潔凈自來水,放置容器.。 （2）接通電源。 （3）選擇恒溫溫度:。 將溫度"設(shè)置測量&qu

8、ot;選擇開關(guān)撥向"設(shè)置"處，調(diào)節(jié)溫控旋鈕, 數(shù)字顯示所需的設(shè)定溫度。 將溫度"設(shè)置測量"選擇開關(guān)撥向"測量"處，數(shù)字顯示工作水箱的實際溫度，紅色指示燈亮,表示加熱器工作。 （4）工作完畢,將溫控旋鈕置于最小值，切斷電源.。 （5）若水浴鍋較長時間不使用，請將工作室水箱中的水排除,用軟布擦干凈并晾干。 （6）請不要在水浴鍋無水的狀態(tài)下使用加熱器。2.2 基地式水位調(diào)節(jié)器水位測量校驗裝置設(shè)計基地式水位調(diào)節(jié)器水位測量是利用浮力與物體浸在液體中的體積成正比的將液面的高度轉(zhuǎn)換成力的形式，從而測液面的高度。測量框圖如圖3 所示。 圖3 基地式水

9、位測量方框圖當(dāng)水位變化時，改變了浮筒浸入液體度，使浮筒感受的浮力發(fā)生變化，這個變過傳動杠桿 ， 密封傳動扭力管及其心軸，成心軸的轉(zhuǎn)角，經(jīng)二次轉(zhuǎn)換機構(gòu)帶動測進(jìn)行顯子 。2.2.1 基地式水位調(diào)節(jié)器水位測量檢驗法 基地式水位調(diào)節(jié)器校驗沒有專用設(shè)備般采用灌水校驗法，如圖4所示。 圖4 手工校驗水位測量示意圖調(diào)校過程如下 ： ( 1 ) 零點、滿刻度校驗 放水直至玻璃桿液位計指零，調(diào)整調(diào)零螺母，使指示為零； 灌水直至玻璃桿液位計指示出儀表的滿刻度值，調(diào)整滿度螺母，使儀表指示滿刻度值 ； 重復(fù)、 直至零點， 滿刻度值皆滿足基本誤差要求。 ( 2 ) 線性度校驗 慢慢灌水或放水，使指針分別指示儀表全量程的

10、 O 、2 5 、5 0 、7 5 、1 O O ，與玻璃桿液位計 比較應(yīng)不超差 ，否則調(diào)線性度螺母 。這種方法極不方便，掖位不好調(diào)節(jié)，費時費力，最少得二人才能校驗，對于較高液位計，還得搭架子才能校驗。 2.2.2 基地式液位調(diào)節(jié)器校驗裝置設(shè)計 根據(jù)現(xiàn)場情況，設(shè)計了一種校驗裝置 ，即可以校驗基地式水位調(diào)節(jié)器，也可以校驗液位開關(guān)，校驗裝置如圖 5所示。工作原理：利用基地式調(diào)節(jié)器的氣源( 也可用其它氣源代替)壓力使水位上升，利用放氣門使液位下降，并利用水位開關(guān)維持水位，可以很方便地調(diào)節(jié)水位， 并從容地調(diào)校儀表，一個人即可操作，非常便利。 圖 5 枝驗裝置校驗示意圖另外，該裝置也可現(xiàn)場校驗水位變送器

11、，不用拆卸變送器，校驗方法直觀、方便，校驗 原理如圖 6所示。 圖6 水位變送器校驗示意圖校驗方法 ： 校驗裝置的三通一端接水位變送器的正端排污門，校驗時，關(guān)掉變送器 正、負(fù)端進(jìn)水門及平衡門，打開正負(fù)端排污門，標(biāo)準(zhǔn)水位計的零點對準(zhǔn)變送器測壓口的中線。利用密封容器內(nèi)氣壓的變化改變標(biāo)準(zhǔn)水位計的水位，也就是改變水位變送器的差壓，從而校驗變送器。2.3 鎧裝熱電阻 2.3.1 鎧裝熱電阻概述鎧裝鉑電阻作為一種溫度傳感器，它比裝配式鉑電阻直徑小，易彎曲，適宜安裝在管道狹窄和要求快速反應(yīng)、微型化等特殊場合。其可對-200600溫度范圍內(nèi)的氣體、液體介質(zhì)和固體表面進(jìn)行自動檢測，并且可直接用銅導(dǎo)線和二次儀表相

12、連接使用，由于它具有良好的電輸出特性，可為顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器、 掃描器、數(shù)據(jù)記錄儀以及電腦提供精確的輸入值。鎧裝電阻外保護(hù)管采用不銹鋼，內(nèi)充滿高密度氧化物質(zhì)絕緣體，因此它具有很強的抗污染和優(yōu)良的機械強度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場合。鎧裝鉑電阻通常由鎧裝鉑熱電阻感溫元件、安裝固定裝置和接線裝置等主要部件組成。2.3.2 鎧裝熱電阻特點（1）熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差； （2）直徑小，長度不受限制；（3）測量精度高；（4）進(jìn)口薄膜電阻元件，性能可靠穩(wěn)定；2.3.3 鎧裝熱電阻工作原理鎧裝熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測量溫度的。當(dāng)阻值變化時，工作儀表便顯示出阻值所對應(yīng)

13、的溫度值。鎧裝熱電阻是一種溫度傳感器，它比裝配式熱電阻直徑小，易彎曲，抗震性好，適宜安裝在裝配式熱電阻無法安裝的場合，WZPK系列鎧裝熱電阻采用引進(jìn)熱電阻測溫元件，因此，具有精確、靈敏、熱響應(yīng)時間快、質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)點。 鎧裝熱電阻外保護(hù)套采有不銹鋼，內(nèi)充滿高密度氧化物質(zhì)絕緣體，因此，鎧裝熱電阻具有很強的抗污染性能和機械強度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場合。圖72.3.4 鎧裝熱電阻主要技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) IEC751JB/T8623-1997JB/T8622-1997熱電阻在環(huán)境溫度為1535°C，相對濕度不大于80%，試驗電壓為10100V（直流）電極與外套管之間的絕緣電阻&

14、gt;100M。2.3.5 鎧裝熱電阻測量范圍熱電阻感溫元件100時的電阻值（R100）和它在0時的電阻R0比值：（R100/R0） 分度號Pt100：A級R0=100±0.06 B級R0=100±0.12 R0/R100=1.38502.3.6 鎧裝熱電阻偶絲直徑材料引線形式套管外徑   套管材質(zhì) 單支式  21Cr18Ni9Ti34568雙支式 34568 2.3.7 測量范圍及允差型  號分 度 號測溫范圍°C精度等級允  差WZPKPt100-200-+500A級±（0.15+

15、0.002 ltl）WZPKPt100-200-+500B級±（0.30+0.005ltl）2.3.8 熱響應(yīng)時間套管直徑熱響應(yīng)時間334558612815 2.4彈簧管壓力表 彈簧管壓力表屬于就地指示型壓力表，就地顯示壓力的大小，不帶遠(yuǎn)程傳送顯示、調(diào)節(jié)功能。彈簧管壓力表適用測量無爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對銅和銅合金無腐蝕作用的液體、氣體或蒸汽的壓力。 2.4.1 壓力表的結(jié)構(gòu)與原理主要由彈簧彎管、連桿、扇形齒輪、小齒輪、中心軸、指針、表盤等構(gòu)件組成，如圖8所示。 圖8 彈簧管式壓力表構(gòu)造圖1彈簧管 2游絲 3指針 4小齒輪 5扇形齒輪 6自由端 7連接杠桿 8支點

16、 9固定端 彈簧彎管是由金屬管(無縫銅管或無縫鋼管)制成的。管子截面呈扁圓形或橢圓形，它的一端固定在支撐座上，并與汽水介質(zhì)相通；另一端是封閉的自由端，與杠桿連接。杠桿的另一端連接扇形齒輪，扇形齒輪又與中心軸上的小齒輪相嚙合，壓力表的指針固定在中心軸上。當(dāng)彈簧彎管受到介質(zhì)壓力的作用時，它的截面有變成圓形的趨勢，迫使彈簧彎管逐漸伸直，從而使彈簧彎管的自由端向上翹起。壓力越高，自由端向上翹起的幅度越大。這一動作經(jīng)過杠桿、扇形齒輪、小齒輪的傳動，使指針偏轉(zhuǎn)一個角度，在刻度盤上指示出壓力高低。當(dāng)被測介質(zhì)壓力降低時，彈簧管要恢復(fù)原狀，指針退回到相應(yīng)刻度處。電接點壓力表是在普通彈簧管壓力表上加裝一

17、套高低限電接點裝置構(gòu)成的。它不但能隨時測量介質(zhì)壓力變化情況，而且還能將被測介質(zhì)保持在一定壓力范圍內(nèi)，當(dāng)被測壓力超過這一范圍時，能自動發(fā)出報警信號。電接點壓力表也可帶繼電器及接觸器的電氣線路，獲得自動控制信號，通過控制機構(gòu)，使被測介質(zhì)的壓力自動保持在上下限給定值的范圍內(nèi)。2.4.2 壓力表精度彈簧管式壓力表的精度等級，是以允許誤差占壓力表量程的百分率來表示的，一般分為05、1、15、2、25、3、4七個等級(鍋爐上不用3級和4級)，數(shù)值越小，其精度越高。例如，表盤量程025 MPa精度25級的壓力表，它的指針?biāo)緣毫χ蹬c被測介質(zhì)的實際壓力值之間的允許誤差，不得超過上25MPa×25=&

18、#177;0062 5 MPa；當(dāng)壓力表指示壓力為08MPa時，實際氣壓在0737 50862 5MPa之間。由此可見，壓力表實際誤差的大小，不但與精度有關(guān)，而且還與壓力表的量程大小有關(guān)。量程相同時，精度越高(即數(shù)字越小)，壓力表的允許誤差越小。精度相同時，量程越大，壓力表的誤差越大。2.4.3 選用的壓力表圖9品牌：沈拓 型號： Y 精度等級：1.6環(huán)境溫度 -40-70（）概述： 該系列壓力表是利用彈簧管為彈性元件的壓力表，可測量對銅和鋼及其合金不起腐蝕作用的非結(jié)晶、非凝固的液體、氣體、或蒸汽的壓力或真空值。YO系列測量氧氣的壓力或負(fù)壓；YH系列測量氫氣的壓力或真空值；YY系列測量乙炔的壓

19、力或真空值；YA系列測量氨液體、氣體、蒸氣的壓力或真空值。由于該系列儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍廣、運行可靠、安裝維修方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、制冷、供水、供熱等行業(yè)。 2.5 ZK-LG孔板流量計2.5.1 ZK-LG孔板流量計概述節(jié)流裝置又稱為差壓式流量計,是由一次檢測件（節(jié)流件）和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成廣泛應(yīng)用于氣體.蒸汽和液體的流量測量.具有結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,性能穩(wěn)定,使用可靠等特點.ZK-LG一體化孔板流量計是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器（或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量，廣泛應(yīng)用

20、于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過程控制和測量。圖 102.5.2孔板流量計使用范圍(1)公稱直徑： 15 mm DN1200mm  (2).公稱壓力：PN10MPa  (3).工作溫度：50t550  (4).量程比：1:10， 1:15  2.5.3 ZK-LG孔板流量計工作原理充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，在節(jié)流件附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力差。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。其基本公式如下：c流出系數(shù)無量綱d工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑D工作條件下上游管道內(nèi)徑