多功能動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、過程檢測(cè)技術(shù)及儀表課程設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告學(xué)生姓名:*學(xué) 號(hào)：*學(xué) 院:自動(dòng)化工程學(xué)院班 級(jí):自動(dòng)*題 目:多功能動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置檢測(cè)方法設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 陳立軍 辛紅偉 2012 年 *月 *日目 錄第1章 緒 論11.1 課題背景與意義11.2 總實(shí)驗(yàn)裝置11.3 檢測(cè)和控制參數(shù)2第2章 溫度的測(cè)量和控制32.1 實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)出口溫度測(cè)量和控制32.1.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)32.1.2 儀表種類選用及依據(jù)32.1.3 測(cè)量注意事項(xiàng)52.1.4 誤差產(chǎn)生原因52.2 實(shí)驗(yàn)管壁溫度測(cè)量和控制52.2.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)52.2.2儀表種類選用及依據(jù)62.2.3 測(cè)量注意事項(xiàng)72.2.

2、4 誤差產(chǎn)生原因82.3 水浴溫度測(cè)量和控制82.3.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)82.3.2儀表種類選用及依據(jù)92.3.3 測(cè)量注意事項(xiàng)102.3.4 誤差產(chǎn)生原因10第3章 水位的測(cè)量和控制123.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)123.2 儀表種類選用及依據(jù)123.3 測(cè)量注意事項(xiàng)143.4 誤差產(chǎn)生原因14第4章 流量的測(cè)量和控制164.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)164.2 儀表種類選用及依據(jù)164.3 測(cè)量注意事項(xiàng)184.4 誤差產(chǎn)生原因18第5章 差壓的測(cè)量和控制205.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)205.2 儀表種類選用及依據(jù)205.3 測(cè)量注意事項(xiàng)215.4 誤差產(chǎn)生原因21參考文獻(xiàn)23第1章 緒 論1

3、.1 課題背景與意義換熱設(shè)備污垢的形成過程是一個(gè)極其復(fù)雜的能量、質(zhì)量和動(dòng)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(jì)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題之一。 按對(duì)沉積物的監(jiān)測(cè)手段分有：熱學(xué)法和非傳熱量的污垢監(jiān)測(cè)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(cè)法又有直接稱重法、厚度測(cè)量法、壓降測(cè)量法、放射性技術(shù)、時(shí)間推移電影法、顯微照相法、電解法和化學(xué)法。這些監(jiān)測(cè)方法中，對(duì)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。本設(shè)計(jì)題目以多功能動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置為對(duì)象，要求綜合以前所學(xué)知識(shí)，參考相關(guān)文獻(xiàn)資料

4、，完成此實(shí)驗(yàn)裝置所需檢測(cè)參數(shù)的檢測(cè)。設(shè)計(jì)檢測(cè)方案，包括檢測(cè)方法、儀表種類選用以及需要注意事項(xiàng)，并分析誤差產(chǎn)生的原因等等。1.2 總實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置的模擬換熱器是由恒溫水浴作為熱源加熱實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)管，獨(dú)自擁有補(bǔ)水箱和集水箱，構(gòu)成兩套獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。可以做平行樣實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)。為獲取水處理藥劑的效果、強(qiáng)化換熱管的污垢特性、污垢狀態(tài)下強(qiáng)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)。圖1-1 總實(shí)驗(yàn)圖1-恒溫槽體；2-試驗(yàn)管段；3-試驗(yàn)管入口壓力；4-管段入口溫度測(cè)點(diǎn)；5-管壁溫度測(cè)點(diǎn)；

5、6-管段出口溫度測(cè)點(diǎn)；7-試驗(yàn)管出口壓力；8-流量測(cè)量；9-集水箱；10-循環(huán)水泵；11-補(bǔ)水箱；12-電加熱管 設(shè)備的主體是由兩根管組成的管式換熱器。這兩根管是可以拆裝的, 它們都可以作為實(shí)驗(yàn)管,如對(duì)于單純監(jiān)測(cè)水質(zhì)污垢熱阻來說, 則兩根實(shí)驗(yàn)管可同時(shí)進(jìn)行兩種水質(zhì)或不同工況的污垢熱阻檢測(cè)。也可以將其中一根作為實(shí)驗(yàn)管, 另一根作標(biāo)準(zhǔn)比較管, 以便比較水處理措施的效果。管內(nèi)工質(zhì)為欲模擬的實(shí)際換熱器的冷卻水或據(jù)其主要成分配制的工藝流體。管外是由電加熱器和溫度調(diào)節(jié)器構(gòu)成的可調(diào)溫度的恒溫水浴。實(shí)驗(yàn)管段安裝有壁溫、出入口介質(zhì)溫度、實(shí)驗(yàn)段流動(dòng)壓降等測(cè)點(diǎn)所有測(cè)量信號(hào)經(jīng)由傳輸電纜通過數(shù)據(jù)采集器送入計(jì)算機(jī), 實(shí)現(xiàn)了

6、污垢熱阻的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)。1.3 檢測(cè)和控制參數(shù)1、溫度：包括實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)口（2040）、出口溫度（2080 ）、實(shí)驗(yàn)管壁溫（2080 ）以及水浴溫度（2080 ） ；2、水位：補(bǔ)水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測(cè)量并控制，以適應(yīng)不同流速的需要，水位變動(dòng)范圍200mm500mm；3、流量：實(shí)驗(yàn)管內(nèi)流體流量需要測(cè)量，管徑25mm，流量范圍0.54m3/h；4、差壓：由于結(jié)垢導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)阻力增大，需要測(cè)量流動(dòng)壓降，范圍為050mm水柱。第2章 溫度的測(cè)量和控制2.1 實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)出口溫度測(cè)量和控制2.1.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)該實(shí)驗(yàn)管流體的進(jìn)口溫度為2040，出口溫度為2080，屬于低溫的范圍，

7、實(shí)驗(yàn)管徑較小，為25mm，不宜使用體積較大的測(cè)溫儀器，并且在測(cè)量時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)管的情況，也不宜使用較復(fù)雜的測(cè)溫儀器，在測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用價(jià)格較低、線性度較好的測(cè)溫儀器，綜上考慮，應(yīng)選擇分度號(hào)為Cu50的銅熱電阻，適合-50+150的溫度測(cè)量，符合設(shè)計(jì)要求。2.1.2 儀表種類選用及依據(jù)由給定的參數(shù)可知，試驗(yàn)管流體進(jìn)口溫度為2040，出口溫度為2080，溫度范圍小，此兩處的溫度比較低，測(cè)量不便，適合測(cè)量此段溫度的主要有液體膨脹式、雙金屬、熱電偶及熱電阻等溫度傳感器，而我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有上位機(jī)采集信息，所以最好選用熱電偶或者熱電阻。選用WZCK-230型號(hào)的熱電阻，即為固定螺紋式，防水式，保護(hù)管為6mm的

8、鎧裝式銅熱電阻，如下圖 圖2-1-1 WZCK-230熱電阻 圖2-1-2 WZCK-230螺紋銅熱電阻主要由接線盒、保護(hù)管、接線端子、絕緣套管和感溫元件組成。工業(yè)用銅熱電阻可直接和二次儀表相連接使用?？梢詼y(cè)量各種生產(chǎn)過程中從-200至420范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)及固體表面的溫度。工業(yè)用熱電阻作為測(cè)量溫度的傳感受器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中從-200至420范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。由于銅熱電阻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)記錄儀以及計(jì)算機(jī)提供準(zhǔn)確的溫度變化信號(hào)。其參數(shù)見下表：表2-1-

9、1 WZCK-230熱電阻參數(shù)熱電阻類別產(chǎn)品型號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍保護(hù)管材料直徑dmm熱響應(yīng)時(shí)間0.5s固定螺紋規(guī)格 Mo銅熱電阻WZCK-230Cu50-50100不銹鋼1Cr18Ni9Ti6120M27×2表2-1-2 熱電阻長(zhǎng)度規(guī)格6總長(zhǎng)Lmm2252503003504505506509001150置深lmm751001502003004005007501000熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境

10、溫度變化，造成測(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤差。圖2-1-3 熱電阻三線制接法2.1.3 測(cè)量注意事項(xiàng)1、熱電阻應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時(shí)應(yīng)有保護(hù)套管，以方便檢修和更換；2、測(cè)量管道內(nèi)溫度時(shí)，元件長(zhǎng)度應(yīng)在管道中心線上(即保護(hù)管插入深度應(yīng)為管徑的一半)；3、為了使熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻；4、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測(cè)量誤差，熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度。2.1.4 誤

11、差產(chǎn)生原因1、分度誤差。該誤差取決于材料純度和加工工藝；2、通電發(fā)熱誤差。由于電阻通電后會(huì)產(chǎn)生自升溫現(xiàn)象，從而帶來測(cè)量誤差。該誤差無法消除，但可用規(guī)定最大電流<6mA，傳熱條件好來盡可能減??；3、線路電阻不同或變化引入的測(cè)量誤差?？赏ㄟ^串聯(lián)電位器調(diào)整，此外規(guī)定三線、四線接線方波等也能減小誤差；4、附加熱電動(dòng)勢(shì)。電阻絲與引線接點(diǎn)處構(gòu)成熱偶，若節(jié)點(diǎn)溫度不同將產(chǎn)生附加熱電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于測(cè)量回路可能產(chǎn)生影響?？赏ㄟ^接點(diǎn)靠近，同溫等辦法減小或消除。2.2 實(shí)驗(yàn)管壁溫度測(cè)量和控制2.2.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)由測(cè)量情形可知管壁溫度用一般的熱電偶和熱電阻都不易測(cè)量，測(cè)溫環(huán)境要求測(cè)溫儀器可以附著在管壁表面，

12、需要在測(cè)溫點(diǎn)將水浴與管壁分開，面積又不能太大，否則影響換熱。經(jīng)過綜合考慮，選擇了薄膜鉑熱電阻。工業(yè)用薄膜鉑熱電阻作為新一代的溫度測(cè)量和調(diào)節(jié)傳感器，通常用來和顯示儀表等配套，以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中-79600范圍內(nèi)液體，蒸汽和氣體介質(zhì)及固定表面等溫度，用真空沉積的薄膜技術(shù)把鉑濺射在陶瓷基片上，膜厚在2m以內(nèi)，用玻璃燒結(jié)料把Ni(或Pd)引線固定，經(jīng)激光調(diào)阻制成薄膜元件。繞線鉑電阻(陶瓷、玻璃、云母)：用0.020.04 高純鉑絲繞制而成。2.2.2儀表種類選用及依據(jù)選用日本生產(chǎn)的CRZ-2005-1000-A薄膜鉑熱電阻，分度號(hào)為Pt1000，見下圖，圖2-2-1 薄膜鉑熱電阻薄膜鉑熱電阻的優(yōu)

13、點(diǎn)，已成為鉑熱電阻元件的主體，其鮮明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)如下：1、體積細(xì)小目前最小尺寸的薄膜鉑熱電阻元件，其寬度為3m，長(zhǎng)度1.6mm，厚度為0.6mm;2、響應(yīng)時(shí)間快在0.5的條件下，水流速V=0.2m/s 時(shí)僅為0.05s，空氣流速V=1m/s 時(shí)僅為4s;3、一致性好自動(dòng)化的生產(chǎn)和檢測(cè)線，使元件具有良好的一致性;4、機(jī)械性能好抗震、抗振動(dòng)等機(jī)械性能明顯優(yōu)于繞絲類鉑熱電阻元件;5、精度高除常規(guī)的B級(jí)、A級(jí)外，還可提供1/3B級(jí)及1/10B級(jí)精度的元件;6、測(cè)溫范圍寬從-196到1000的薄膜鉑熱電阻元件已經(jīng)出現(xiàn)并投入應(yīng)用，最高溫度達(dá)到1250的產(chǎn)品已在研發(fā)，不久將可面市;7、結(jié)構(gòu)多樣化從傳統(tǒng)的帶引線

14、結(jié)構(gòu)，到無引線的SMD 產(chǎn)品以及適應(yīng)于各種特殊領(lǐng)域的特殊結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品已經(jīng)面市;8、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好在元件的極限溫度工作超過1000小時(shí)后，其電阻值的變化<0.02%;9、標(biāo)稱阻值多從 Pt6.8到Pt10k的產(chǎn)品均已投入市場(chǎng);10、價(jià)格便宜由于元件用鉑量大幅度減少并采用自動(dòng)化生產(chǎn)，使得薄膜鉑熱電阻元件的價(jià)格逐步走低，A級(jí)精度的元件價(jià)格將低于10元/支;其參數(shù)見下表：表2-2-1 CRZ-2005-1000-A參數(shù)型號(hào)分度號(hào)規(guī)定電流寬(mm)長(zhǎng)l(mm)厚B(mm)CRZ-2005-1000-APt10000.5mA251表2-2-2 鉑電阻元件的誤差級(jí) 別零度時(shí)阻值誤差(%)溫 度 誤 差()

15、溫度系數(shù)TCR誤差(ohm/ohm/)A±0.06±(0.15+0.002|T|)0.003851±0.000005表2-2-3 鉑電阻元件的熱響應(yīng)時(shí)間型號(hào)熱響應(yīng)時(shí)間T0.9(秒)空氣水V=1.0m/sV=3.0m/sCRZ-2005-1000-A16110.3 表2-2-4 鉑電阻元件的自熱系數(shù)型   號(hào)自熱系數(shù)(mW/)空氣靜水V=1.0m/s靜止CRZ-2005-1000-A4220 2.2.3 測(cè)量注意事項(xiàng)1、直接使用元件或制成溫度傳感器測(cè)溫時(shí)，避免超過測(cè)溫量程，短時(shí)間內(nèi)雖不會(huì)損壞亦影響產(chǎn)品壽命和精度；2、

16、用CRZ元件組裝溫度傳感器時(shí)，在使用高溫固化環(huán)氧膠灌封時(shí)，應(yīng)注意其在固化過程中應(yīng)力的變化，否則可能損壞元件(一般為開路)；在使用氧化鎂或氧化鋁充填過程中，應(yīng)避免元件直接接觸保護(hù)管尖銳的內(nèi)表面，否則在振動(dòng)過程中，有可能使元件的瓷片邊緣破損，造成元件開路損壞；3、在制作溫度傳感器時(shí)，必須保證灌封材料的高度絕緣性能，否則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的電氣絕緣性能降低，并且影響元件的測(cè)試數(shù)據(jù)，一般會(huì)導(dǎo)致測(cè)試電阻值偏低。2.2.4 誤差產(chǎn)生原因1、由于薄膜鉑熱電阻元件的工作電流較小，因此，由于工作電流而產(chǎn)生偏差，使測(cè)量造成誤差，且工作電流的大小與產(chǎn)生的溫度偏差成正比；2、引線的長(zhǎng)短、材質(zhì)的不同，引線在不同的環(huán)境溫度下電阻

17、值也發(fā)生變化；3、測(cè)量線路和顯示儀表的誤差。它是由顯示儀表本身的準(zhǔn)確度等級(jí)和線路電阻決定的。如用Cu50型銅電阻測(cè)溫，在規(guī)定條件下銅導(dǎo)線的電阻為5歐,儀表指示被測(cè)溫度為40°。若此時(shí)環(huán)境溫度變化10°，則兩線制連接的導(dǎo)線會(huì)給測(cè)量值帶來約2°的誤差，三線制鏈接會(huì)帶來0.1°的誤差。此外，引線電阻、連接導(dǎo)線的阻值變化也將引起誤差；4、其他誤差。這是指除上述誤差以外的，由屏蔽絕緣不良、插入深度不夠、熱電阻劣化等所引起的誤差。2.3 水浴溫度測(cè)量和控制2.3.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)由實(shí)驗(yàn)裝置要求分析，水槽內(nèi)水浴溫度是一個(gè)存在一定變化的物理量，而水浴溫度又通過穩(wěn)控

18、器來實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，測(cè)溫儀表要求較高的靈敏性和精確度。其次，水浴溫度的變化范圍在2080之間，屬于低溫范疇。綜合以上要求，我們采熱電偶溫度測(cè)量法。熱電偶具有以下特點(diǎn)：1、裝配簡(jiǎn)單，更換方便；2、壓簧式感溫元件，抗震性能好；3、測(cè)量精度高；4、測(cè)量范圍大（2001300，特殊情況下2702800）；5、熱響應(yīng)時(shí)間快；6、機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；7、耐高溫可達(dá)2800度；8、使用壽命長(zhǎng)。2.3.2儀表種類選用及依據(jù)選用型號(hào)為WRNK-15B，分度號(hào)為K型鎧裝熱電偶，其測(cè)溫范圍為0260，在流速9m/s的情況下進(jìn)行，采用套管能有效的防止熱電偶腐蝕，均符合實(shí)驗(yàn)要求。套管式熱電偶，作為溫度測(cè)量和控制的傳

19、感器與顯示儀表配套，以直接測(cè)量和控制生產(chǎn)過程中氣體，液體和蒸氣的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測(cè)溫，同時(shí)也用于其他工業(yè)部門的測(cè)溫。熱電偶如下圖圖2-3-1 WRNK-15B熱電偶其參數(shù)如下：表2-3-1 WRNK-15B參數(shù)名 稱型 號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍公稱壓力MPa流速m/s保護(hù)管材料單支熱電偶WRNK-15BK0260291Cr18Ni9Ti置入深度（mm）：50，100，150，200，250，300，350，400，450，500該套管熱電偶的優(yōu)點(diǎn)有：1、測(cè)量精度高。因直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響；2、構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受

20、大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。2.3.3 測(cè)量注意事項(xiàng)1、在生產(chǎn)中由于被測(cè)對(duì)象不同，環(huán)境條件不同，測(cè)量要求不同，和熱電阻的安裝方法及采取的措施也不同，需要考慮的問題比較多，但原則上可以從測(cè)溫的準(zhǔn)確性、安全性、維修方便三個(gè)方面來考慮。2、為避免測(cè)溫元件損壞，應(yīng)保證其人足夠的機(jī)械強(qiáng)度，為保護(hù)感溫元件不受磨損應(yīng)加保護(hù)屏或保護(hù)管等，為確保安全、可靠，測(cè)溫元件的安裝方法應(yīng)視具體情況（如待測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、測(cè)溫元件的長(zhǎng)度及其安裝位置、形式等）而定。3、對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的熱電偶，一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處（垂直安裝或傾斜安裝）.如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米，那熱電偶或

21、熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護(hù)套管。2.3.4 誤差產(chǎn)生原因1、安裝不當(dāng)引入的誤差如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，換句話說，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的810倍；熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100；熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)，所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤

22、差；熱電偶不能安裝在被測(cè)介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測(cè)量管內(nèi)氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了，保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴(yán)重，這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)的損耗而且還會(huì)引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百度。3、熱惰性引入的誤差由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測(cè)溫度的變化，在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測(cè)溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測(cè)量滯后，用熱電偶檢測(cè)出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測(cè)量滯后越大，熱電偶

23、波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測(cè)溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準(zhǔn)確的測(cè)量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在較精密的溫度測(cè)量中，使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時(shí)校正及更換。4、熱阻誤差高溫時(shí)，如保護(hù)管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電

24、偶保護(hù)管外部的清潔，以減小誤差。第3章 水位的測(cè)量和控制3.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置補(bǔ)水箱內(nèi)水為人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質(zhì)。其介電常數(shù)與空氣的差別很大。而電容式液位測(cè)量是利用被測(cè)對(duì)象物質(zhì)的導(dǎo)電率，將液位變化轉(zhuǎn)換成電容變化來進(jìn)行測(cè)量的一種液位計(jì)。電容式液位計(jì)的特點(diǎn)是無可動(dòng)部件，與液體密度無關(guān)，但要求液體的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別足夠大，且需用高頻電路。對(duì)于測(cè)量高溫、高壓、低溫、高粘度、腐蝕性、泥漿等特殊介質(zhì)，或在用其他方法難以檢測(cè)的各種惡劣條件下的某些特殊場(chǎng)合，可以選用電容式物位計(jì)。綜合考慮，選用電容式液位計(jì)。3.2 儀表種類選用及依據(jù)選用型號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)型套管式UY

25、Z-511B電容式液位計(jì)，介質(zhì)溫度范圍為-4085，滿足實(shí)驗(yàn)中水溫的要求。見下圖：圖3-1 UYZ-511B其由6個(gè)功能部件組成：1、傳感轉(zhuǎn)換部件，2、溫度緩沖器，3、散熱裝置，4、安全火花型防爆柵，5、顯示儀表，6、測(cè)量電極。其工作原理如下：圖3-2 UYZ-511B工作原理當(dāng)被測(cè)液位發(fā)生變化時(shí)，傳感電容量產(chǎn)生相應(yīng)變化，經(jīng)傳感器前置線路轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，再傳送到顯示儀表放大成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，并使電流表直接指示。顯示儀表是通用的，表面上的直型條形給出液位指示，同時(shí)有綠色指針供高低料位報(bào)警位置的鑒定。通過外接信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)內(nèi)，對(duì)液位的高低進(jìn)行控制，使得當(dāng)補(bǔ)水箱內(nèi)的水位超出水位變動(dòng)范圍（20050

26、0mm）時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)使得循環(huán)水泵開始工作以調(diào)節(jié)水位。其參數(shù)如下：表3-1 UYZ-511B參數(shù)型號(hào)非防爆型UYZ-511B傳感器結(jié)構(gòu)內(nèi)電極聚四氟乙烯護(hù)套1Cr18Ni桿外電極結(jié)構(gòu)型式套管式最大測(cè)量范圍3m適用范圍不粘滯導(dǎo)電介質(zhì)如水，某些酸性溶液，炭黑傳感器介質(zhì)使用溫度標(biāo)準(zhǔn)型-4085-25-圖3-3 UYZ-511B主要技術(shù)指標(biāo)3.3 測(cè)量注意事項(xiàng)1、介質(zhì)的介電常數(shù)應(yīng)穩(wěn)定（對(duì)于非導(dǎo)電介質(zhì)）；2、對(duì)于軟纜型傳感器，安裝時(shí)需考慮傳感器周圍均衡，應(yīng)遠(yuǎn)離爬梯等；3、安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離設(shè)備出入口；4、同軸型傳感器應(yīng)防堵；5、如果被測(cè)介質(zhì)是導(dǎo)電的粘滯性介質(zhì)，當(dāng)液位下降時(shí)，由于電極套管上仍粘附一層被測(cè)介質(zhì)，因

27、此會(huì)造成虛假的液位指示，在這種情況下應(yīng)定期清洗探頭。而在測(cè)量粘滯性非導(dǎo)電液體時(shí)，當(dāng)液位下降后，光電極上會(huì)附上一薄層介質(zhì)，但這不影響儀表的正常測(cè)量。3.4 誤差產(chǎn)生原因液體本身的物理參數(shù)會(huì)對(duì)液位測(cè)量有影響，包括液體的電導(dǎo)率、介電常數(shù)和腐蝕情況等，對(duì)測(cè)量液位的敏感元件的材料選用起決定性作用。電容極板結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量的影響在液位測(cè)量中起關(guān)鍵性作用，電容極板本身結(jié)構(gòu)，比如尺寸、長(zhǎng)度等直接決定著液位測(cè)量的精度。增加初始值，可以使寄生電容和相對(duì)電容傳感器的電容量較小。電容極板板間距離大，寄生電容就大、精度就低；板間 距離小，寄生電容就小、精度就高。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的電容極板尺寸。另外電容傳感器的材料

28、和電信號(hào)引線的選用，也會(huì)對(duì)液位測(cè)量的精度產(chǎn)生影響。第4章 流量的測(cè)量和控制4.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)從實(shí)驗(yàn)前提得知，實(shí)驗(yàn)管徑很小，流體是人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質(zhì)，且其流速也很小。用通常的差壓式流量計(jì)或普通的速度式流量計(jì)都無法準(zhǔn)確測(cè)量，甚至無法安裝?；谝陨峡紤]，選用靶式流量計(jì)比較合適。靶式流量計(jì)是基于力學(xué)原理的一種流量計(jì)，它在工業(yè)上的開發(fā)應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史。中國(guó)于20世紀(jì)70年代開發(fā)電動(dòng)、氣動(dòng)靶式流量變送器它是電動(dòng)、氣動(dòng)單元組合儀表的檢測(cè)儀表。新型靶式流量計(jì)的力轉(zhuǎn)換器采用應(yīng)變式力轉(zhuǎn)換器，它完全消除了上述力平衡機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，新型靶式流量計(jì)還把微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用

29、到信號(hào)轉(zhuǎn)換器和顯示部分，流量計(jì)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，相信今后在眾多流量計(jì)中發(fā)揮重要的作用。4.2 儀表種類選用及依據(jù)選用SST-YFNCCIAS-20 含義為：SST 系列電容式靶式流量計(jì)，介質(zhì)為液體，連接方式為法蘭管道式，殼體為不銹鋼，法蘭公稱壓力1.6Mpa，溫度為常溫（-2080），420mA電流輸出，本安型，傳感器材質(zhì)為316不銹鋼，公稱通徑20mm。如下圖圖4-1 法蘭管道式其特點(diǎn)如下：1、適用管徑范圍寬：102000至更大；2、適用溫度范圍廣：-196°C 500°C；3、適用高/低壓力工況：042MPa；4、適用各種介質(zhì)：氣體、液體（包括高粘度液體、漿體）、蒸汽；5

30、、適用于低流速介質(zhì)，其可測(cè)量最低流速為0.08m/s。工作原理：當(dāng)介質(zhì)在測(cè)量管中流動(dòng)時(shí)，因其自身的動(dòng)能通過阻流件（靶片）時(shí)而產(chǎn)生的壓差，并對(duì)阻流件有一作用力，其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比。阻流件(靶片)接受的作用力F，經(jīng)剛性連接的傳遞件（測(cè)桿）傳至電容力傳感器，電容力傳感器產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出。由此，此電壓信號(hào)經(jīng)前置放大、AD 轉(zhuǎn)換及計(jì)算機(jī)處理后，即可得到相應(yīng)的瞬時(shí)流量和累積總量。圖4-2 工作原理其主要技術(shù)參數(shù)如下表：表4-1 主要技術(shù)參數(shù)被測(cè)介質(zhì)液體；氣體；蒸汽公稱直徑法蘭式20mm公稱壓力1.6MPa介質(zhì)溫度-2080精 確 度±0.2%范 圍 度1：3（液體）補(bǔ)償形式溫度

31、補(bǔ)償；壓力補(bǔ)償重 復(fù) 性0.05%0.08%供電電源機(jī)內(nèi)自備鋰電池（3.6V）；外供電源24VDC輸出形式現(xiàn)場(chǎng)顯示；420mA 二線制；脈沖05V；RS485/RS232；GPRS 無線遠(yuǎn)傳測(cè)量管材料碳鋼；不銹鋼；亦可按用戶要求協(xié)商提供防爆標(biāo)志本安型（ExiaIICT4）； 隔爆型（ExdIICT4）防護(hù)等級(jí)IP65；IP67法蘭規(guī)格流量計(jì)連接法蘭規(guī)格執(zhí)行GB/T 系列標(biāo)準(zhǔn)，也可以根據(jù)用戶要求特殊加工表4-2 外形尺寸公稱通徑DN（mm）總寬總高AB201503504.3 測(cè)量注意事項(xiàng)1、常溫型、低溫型、高溫型流量計(jì)視不同工況采用水平、垂直或倒置式安裝；2、為保證流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量，要求設(shè)置前后直

32、管段；3、因工藝需要可采用垂直安裝，被測(cè)介質(zhì)流向可由下至上，也可由上至下；4、流量計(jì)口徑與相連的管道口徑尺寸盡量相同，以減少流動(dòng)干擾，造成計(jì)量誤差；5、法蘭式流量計(jì)安裝時(shí)，應(yīng)注意法蘭之間密封墊片內(nèi)孔尺寸大于流量計(jì)和工藝管道通徑 6-8mm 及否同軸，以避免因其產(chǎn)生干擾流而影響計(jì)量精確度；6、對(duì)于新完工的工藝管道，應(yīng)先進(jìn)行初步吹掃后再安裝流量計(jì)；7、測(cè)量管外壁上箭頭所指方向?yàn)楸粶y(cè)介質(zhì)流向；8、流量計(jì)殼體必須可靠接地；9、不充許直接在流量計(jì)測(cè)量管前后端安裝閥門、彎頭等極大改變流體流態(tài)的部件；10、如果需要在流量計(jì)前后管道上安裝閥門、彎頭等部件也應(yīng)盡量保證前后直管段長(zhǎng)度。4.4 誤差產(chǎn)生原因1、安裝

33、時(shí)流量計(jì)與連接管道相對(duì)同心度出現(xiàn)較大錯(cuò)位，密封墊片未同心，從而形成節(jié)流阻件，極大影響被測(cè)介質(zhì)流態(tài)；處理方法：調(diào)整安裝狀態(tài)。2、流量計(jì)前后直管段太短，并于流量計(jì)前直接安裝了彎頭，閥門等極大干擾被測(cè)介質(zhì)流態(tài)部件；處理方法：按照說明書要求進(jìn)行安裝或?qū)α髁坑?jì)進(jìn)行實(shí)地實(shí)流標(biāo)定。3、旁通管道泄漏 ；處理方法：檢查及更換旁通管路。4、靶片上繞纏有帶狀雜物，增大了靶片受力；處理方法：參照前面處理雜物方法。第5章 差壓的測(cè)量和控制5.1 檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)測(cè)量管道的管徑較小使得我們建議不采用安裝體積較大的差壓計(jì)，且實(shí)驗(yàn)裝置給出的壓降范圍為050mm水柱（500Pa），它是一個(gè)很小的差壓，用普通的差壓計(jì)測(cè)量方法很

34、難精確的測(cè)量。由于流體是人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢的流體，當(dāng)它在試驗(yàn)管段內(nèi)流動(dòng)時(shí)，容易在內(nèi)結(jié)垢，使管內(nèi)流動(dòng)阻力增大，這就在試驗(yàn)管段的兩端產(chǎn)生流動(dòng)壓降。壓阻式壓力傳感器靈敏度高，阻值大，響應(yīng)快，測(cè)量范圍寬，精度高，易于微小型化，故選擇壓阻式壓力傳感器。5.2 儀表種類選用及依據(jù)選用型號(hào)為TMS-QY110的通用型壓阻式壓力傳感器，如圖：圖5-1 TMS-QY110TMS-QY110型小巧型不銹鋼壓力變送器采用微熔技術(shù)，利用高溫玻璃將微加工硅壓敏電阻熔化在不銹鋼膜片上。玻璃粘接工藝避免了溫度、濕度、機(jī)械疲勞和介質(zhì)對(duì)膠水和材料影響，從而提高了傳感器在工業(yè)環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性能。其特點(diǎn)：1、 結(jié)構(gòu)小巧、重量輕，可在狹窄位置安裝使用；2、不銹鋼機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固耐用。并且可抗振易于安裝；3、集成化專用芯片，分立元件少，溫度特性好，長(zhǎng)期穩(wěn)定性