多功能動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置檢測(cè)方法設(shè)計(jì)

1、目錄第一章緒論11.1 工程背景11.2 設(shè)計(jì)目的2第二章檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)32.1 檢測(cè)和控制的主要參數(shù) -3 -2.2 污垢測(cè)量方法與測(cè)量原理32.2.1 污垢測(cè)量方法 32.2.2 污垢測(cè)量原理3第三章參數(shù)檢測(cè)與控制53.1 實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)出口溫度以及水浴溫度測(cè)量 53.1.1 儀表選用53.1.2 儀表選用依據(jù) 53.1.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖 63.1.4 測(cè)量注意事項(xiàng) 63.1.5 誤差分析63.2 實(shí)驗(yàn)管壁溫度測(cè)量73.2.1 儀表選用73.2.2 儀表選用依據(jù)73.2.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖83.2.4 測(cè)量注意事項(xiàng) 93.2.5 誤差分析93.3 水位測(cè)量93.3.1 儀表選用93

2、.3.2 儀表選用依據(jù)93.3.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖1.0.3.3.4 測(cè)量注意事項(xiàng)103.3.5 誤差分析1.13.4 流量測(cè)量1.13.4.1 儀表選用1.13.4.2 儀表選用依據(jù) 113.4.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖123.4.4 測(cè)量注意事項(xiàng)123.4.5 誤差分析123.5 差壓測(cè)量1.33.5.1 儀表選用1.33.5.2 儀表選用依據(jù)133.5.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖1.33.5.4 測(cè)量注意事項(xiàng)143.5.5 誤差分析1.4第四章 課程設(shè)計(jì)新的體會(huì) 1.5參考文獻(xiàn)1.6第一章緒論1.1工程背景換熱設(shè)備污垢的形成過(guò)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(guò)程， 污垢的存在給廣

3、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(wèn)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。污垢熱阻可以通過(guò)清潔狀態(tài)和受污染狀態(tài)下總傳熱系數(shù)的測(cè)量而間接測(cè)量出來(lái)。實(shí)驗(yàn) 研究或?qū)嶋H生產(chǎn)則常常要求測(cè)量局部污垢熱阻，這可通過(guò)測(cè)量所要求部位的壁溫表示。如圖1-1所示的實(shí)驗(yàn)裝置是東北電力大學(xué)節(jié)能與測(cè)控研究中心楊善讓教授為首的課題 組基于測(cè)量新技術(shù)一軟測(cè)量技術(shù)開(kāi)發(fā)的多功能實(shí)驗(yàn)裝置?；诒緦?shí)驗(yàn)裝置，先后完成國(guó)家、 東北電力公司、省、市多項(xiàng)科研項(xiàng)目并獲獎(jiǎng)，鑒定結(jié)論為國(guó)際領(lǐng)先。目前承擔(dān)國(guó)家自然科 學(xué)基金、973項(xiàng)目部分實(shí)驗(yàn)工作。圖1-1多功能動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置外形圖本實(shí)驗(yàn)裝置的模擬換熱器

4、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)?？梢宰銎叫袠訉?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)。11出口1-恒溫槽體；2-試驗(yàn)管段；3-試驗(yàn)管入口壓力；4-管段出口溫度測(cè)點(diǎn);5-管壁溫度測(cè)點(diǎn)；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-集水有f; 10-循環(huán)水泵；11-補(bǔ)水有f; 12-電加熱管圖1-2試驗(yàn)裝置流程圖1.2設(shè)計(jì)目的能源對(duì)于

5、一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有決定性的影響。在我國(guó)，火力發(fā)電是電力工業(yè)的主 要組成部分，火力發(fā)電量約占總發(fā)電量的 70面右，而換熱器是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備之 一。換熱器污垢的存在給廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠的換熱器造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)污 垢的監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。1、測(cè)出管道換熱面有垢一側(cè)的污垢熱阻，能夠方便監(jiān)視管道狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)和及時(shí) 報(bào)警，使系統(tǒng)運(yùn)行更可靠，同時(shí)也能推算出工質(zhì)含雜質(zhì)量，為除雜質(zhì)提供參考。2、通過(guò)對(duì)各種測(cè)量方法的思考及各種資料的查閱，加深對(duì)本門(mén)課程的認(rèn)識(shí)。3、在設(shè)計(jì)過(guò)程中使學(xué)習(xí)能力、思維能力、動(dòng)手能力、工程創(chuàng)新能力和承受挫折能力 都得到綜合提高，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和工作適應(yīng)力。Word資料

6、第二章檢測(cè)方法設(shè)計(jì)及依據(jù)2.1 檢測(cè)和控制的主要參數(shù)溫度：包括實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)口（ 2040C）、出口溫度（2080 C）,實(shí)驗(yàn)管壁溫 （2080 C）以及水浴溫度（2080 C）。水位：補(bǔ)水箱上位安裝，距地面 2m,其水位要求測(cè)量并控制循環(huán)水泵，以適應(yīng)不同 流速的需要，水位變動(dòng)范圍 200mm500mm 。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0.5 4m3/h。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2.2 污垢測(cè)量方法與測(cè)量原理2.2.1 污垢測(cè)量方法按對(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

7、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(guò)于熱學(xué)法。2.2.2 污垢測(cè)量原理表示換熱面上污垢沉積量的特征參數(shù)有：?jiǎn)挝幻娣e上的污垢沉積質(zhì)量，污垢層平均厚 度和污垢熱阻。這三者之間的關(guān)系由下式表示：圖2-1清潔和有污垢時(shí)溫度分布及熱阻 通常測(cè)量污垢熱阻的原理如下：(2-1 )設(shè)傳熱過(guò)程是在熱流密度q為常數(shù)情況下進(jìn)行的，圖2-1 (a)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：1/Uc Ric Rw R2c(2-2)圖2-1

8、(b)為兩側(cè)有污垢時(shí)的溫度分布，其總傳熱熱阻為1/UfRif Rfi Rw Rf2 R2f(2-3)如果假定換熱面上污垢的積聚對(duì)壁面與流體的對(duì)流傳熱系數(shù)影響不大，則可認(rèn)為R1cR1 f ,R2 cR2 f。于是從式(2-3)減去式(2-2)得:Rf1Rf2(2-4)式(2-4)表明污垢熱阻可以通過(guò)清潔狀態(tài)和受污染狀態(tài)下總傳熱系數(shù)的測(cè)量而間接測(cè) 量出來(lái)。實(shí)驗(yàn)研究或?qū)嶋H生產(chǎn)則常常要求測(cè)量局部污垢熱阻，這可通過(guò)測(cè)量所要求部位的 壁溫表示。假定換熱面只有一側(cè)有污垢存在，則有：1/Uc R1c Rw R2c (Ts1,c Tb)/q(2-5)1/UfR1c Rw Rf R2f 仁Tb)/q(2-6)若在

9、結(jié)垢過(guò)程中，q、Tb均保持不變，且同樣假定，則兩式相減有：Rf (Ts1,f Ts1,c)/q(2-7)這樣，換熱面有垢一側(cè)的污垢熱阻可以通過(guò)測(cè)量清潔狀態(tài)和污染狀態(tài)下的壁溫和熱流 而被間接測(cè)量出來(lái)。第三章參數(shù)檢測(cè)與控制3.1 實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)出口溫度以及水浴溫度測(cè)量3.1.1 儀表選用熱電阻溫度計(jì)測(cè)進(jìn)出口溫度和水浴溫度，電阻溫度計(jì)是利用金屬導(dǎo)體或金屬氧化物半導(dǎo)體 做測(cè)溫質(zhì)，利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。金屬電阻一般為正溫度系數(shù)，電阻隨溫度的變化可用多項(xiàng)式表示：Rt R （1 At Bt2 Ct3.）（3-1 ）式中：R和Ro分別為溫度為t和0時(shí)的電阻值；A,B

10、,C.均為常數(shù)，其值取決于熱電阻材料 的種類(lèi)。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器，它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其 中粕熱電阻的測(cè)量精度是最高的，它不僅能廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 這里選用WZC-200熱電阻。3.1.2 儀表選用依據(jù)從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái) 測(cè)量的，因此，熱電阻的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給問(wèn)的測(cè)量帶來(lái)影響。鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而 成的堅(jiān)實(shí)體。與普通型熱電阻相比，它有以下優(yōu)點(diǎn)：體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，測(cè) 量滯后小；機(jī)械性良好、耐震，抗沖擊；能彎曲，便于安裝，使用

11、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)、出口溫度，管壁溫度和水浴溫度大約控制在20-80 C之間,屬于地問(wèn)測(cè)量，所以只需采用簡(jiǎn)單的接觸式溫度計(jì)即可。試驗(yàn)中，我們還需得到精度較高的溫度值并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，膨脹式溫度計(jì)精度雖高但不可以轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，低溫測(cè)量時(shí)熱電阻溫度計(jì)精度比熱電偶溫度計(jì)要高。所以綜合考慮選擇熱電阻溫度計(jì)較好。3.1.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖表3-1 WZC-200 熱電阻參數(shù)型號(hào)分度號(hào)安裝形式允差值測(cè)量范圍WZC-200Cu50管螺紋G1/2±0.5%-50-150 C圖3-1 WZC-200熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖3.1.4 測(cè)量注意事項(xiàng)熱電阻溫度計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)管進(jìn)、出口溫度時(shí)應(yīng)注意接線方

12、式，采用三線制接線可較好地消除 引線電阻的影響，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。3.1.5 誤差分析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(lái)測(cè)量誤差。該誤差無(wú)法消 除。3、線路電阻不同或變化引入的測(cè)量誤差?？赏ㄟ^(guò)串聯(lián)電位器調(diào)整，此外采用三線、四線接 線方法也可以減小誤差。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)生附加電動(dòng)勢(shì)，對(duì) 于測(cè)量回路可能產(chǎn)生影響。可通過(guò)節(jié)點(diǎn)靠近，同溫等方法減小或消除。5、熱電阻安裝時(shí)，其插入深度不小于熱電阻保護(hù)管外徑的8倍10倍，盡可能使熱電阻受熱部分增長(zhǎng)。6、熱電阻在使用中為了減小輻射熱和熱傳導(dǎo)所產(chǎn)

13、生的誤差，應(yīng)盡量使保護(hù)套管表面和被測(cè) 介質(zhì)溫度接近，并減小熱電阻保護(hù)套管的黑度。3.2 實(shí)驗(yàn)管壁溫度測(cè)量3.2.1 儀表選用熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：熱電偶（感溫元件）、測(cè)量?jī)x表、連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線及銅線）。圖3-2簡(jiǎn)單的熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)它是由兩種不同材料的導(dǎo)體 A和B焊接而成，焊接的一端插入被測(cè)介質(zhì) 中，感受被測(cè)溫度，稱為工作端或熱端，另一端與導(dǎo)線相連，稱為冷端或自由 端。兩種不同成分的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接形成回路，直接測(cè)溫端叫測(cè)量端，接線端 叫參比端。當(dāng)測(cè)量端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路上產(chǎn)生熱電流，接上顯 示儀表，儀表就會(huì)顯示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。3.2.2 儀表選用依據(jù)

14、本次儀表選用卡箍式 K型鎧裝熱電偶 WRKK-191測(cè)量實(shí)驗(yàn)管壁溫，如圖 3-3。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管 和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝 配后，經(jīng)過(guò)拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。鎧裝熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的溫度器 件，他的主要特點(diǎn)就是測(cè)溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳 4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。K型熱電偶是目前用量最大的廉金屬熱電偶，K型熱電偶絲直徑一般為 1.24.0mm。K型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻

15、性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便 宜等優(yōu)點(diǎn)。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)中從-20 C到100 c （熱電阻）范圍內(nèi)的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度，為了保證冷端溫度不變，使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長(zhǎng)到一個(gè)溫度穩(wěn)定的 地方再將冷端處理。本設(shè)計(jì)采用卡箍式聯(lián)接方式，采用卡箍式夾緊裝置，無(wú)需焊接，就可將溫度探頭上的加熱板與管道壓接，具有裝拆方便，反應(yīng)靈敏、抗壓耐震和測(cè)量可靠?？ü渴綗犭娕际菍犭娕兼z裝材料制 成的補(bǔ)償導(dǎo)線一端焊接在直徑能收縮的包箍上，包箍又安裝在被測(cè)管道的外面，通過(guò)包箍的集 熱就可由熱電偶測(cè)得管道表面的溫度。3.2.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖表3-2鎧裝熱電偶參數(shù)型號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍精度等級(jí)WRKK-

16、191K0-800 C1圖3-3卡箍式熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖3.2.4 測(cè)量注意事項(xiàng)1、熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)差，而不是熱電偶冷端與工作段兩端溫度差的函數(shù);2、熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料均勻時(shí)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān),只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān);3、當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲成分確定后，熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；4、若熱電偶冷端的溫度保持一定，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。3.2.5 誤差分析1、水浴與管壁分開(kāi)的面積太大，影響流體的流量及換熱；2、外界環(huán)境變化會(huì)影響管壁溫度，故應(yīng)使外界環(huán)境溫度盡量保持穩(wěn)定；3、由于存在導(dǎo)熱

17、、傳熱、輻射換熱導(dǎo)致誤差；4、冷端溫度不恒定。3.3水位測(cè)量3.3.1 儀表選用水位要求測(cè)量并控制，以適應(yīng)不同流速的需要。因管內(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)，為了不因結(jié)垢影響測(cè)量，應(yīng)選用不與流體直接接觸的裝 置進(jìn)行測(cè)量。此處使用電磁波雷達(dá)液位計(jì)，可以測(cè)量黏稠、有沉淀、有腐蝕或易凍結(jié)的液體。3.3.2 儀表選用依據(jù)雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射能量很低的極短的微波脈沖通過(guò)天線系統(tǒng)發(fā)射并接收。雷達(dá)波以光速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間可以通過(guò)電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。一種特殊的時(shí)間延伸方法可以確保極短時(shí) 間內(nèi)穩(wěn)定和精確的測(cè)量。即使工況比較復(fù)雜的情況下，存在虛假回波，用最新的微處理技術(shù)和調(diào)試軟件

18、也可以準(zhǔn)確的分析出物位的回波。天線接收反射的微波脈沖并將其傳輸給電子線路，微處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別出微脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波。正確的回波信號(hào)識(shí)別由智能軟件完成，精度可達(dá)到毫米級(jí)。距離物料表面的距離 D與脈沖的時(shí)間行程 T成正比：D=C XT/2(3-1 )其中C為光速，因空罐的距離 E已知，則物位 L為：L=E-D(3-2 )通過(guò)輸入空罐高度 E (二零點(diǎn))，滿罐高度 F (=滿量程)及一些應(yīng)用參數(shù)來(lái)設(shè)定，應(yīng)用參數(shù)將自動(dòng)使儀表適應(yīng)測(cè)量環(huán)境。對(duì)應(yīng)于4 20mA輸出。應(yīng)用介質(zhì)：智能雷達(dá)物位計(jì)適用于對(duì)液體、漿料及顆粒料的物位進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，適用于溫度、壓力變化大；有惰性氣體及揮發(fā)存在

19、的場(chǎng)合。采用微波脈沖的測(cè)量方法，并可在工業(yè)頻率波段范圍內(nèi)正常工作。波束能量較低，可安裝于各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi)，對(duì)人體及環(huán)境均無(wú)傷害。3.3.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖表3-3電磁波雷達(dá)液位計(jì)參數(shù)類(lèi)型供電電源測(cè)量精度量程環(huán)境溫度YLPS626-24V±0.1%0-10KPa-40-150 C圖3-5電磁波雷達(dá)液位計(jì)基本結(jié)構(gòu)圖3.3.4 測(cè)量注意事項(xiàng)1、測(cè)量范圍從波束觸及罐低的那一點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算，但在特殊情況下，若罐底為凹型或錐形， 當(dāng)物位低于此點(diǎn)時(shí)無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。2、若介質(zhì)為低介電常數(shù)當(dāng)其處于低液位時(shí)，罐底可見(jiàn)，此時(shí)為保證測(cè)量精度，建議將零點(diǎn) 定在低高度為C的位置。3、理論上測(cè)量達(dá)到天線尖

20、端的位置是可能的，但是考慮到腐蝕及粘附的影響，測(cè)量范圍的 終值應(yīng)距離天線的尖端至少100mm。4、對(duì)于過(guò)溢保護(hù)，可定義一段安全距離附加在盲區(qū)上。5、最小測(cè)量范圍與天線有關(guān)。3.3.5誤差分析1、校正過(guò)程傳遞了人工檢尺系統(tǒng)誤差；2、參照高度隨機(jī)變化引起液位誤差；3、單點(diǎn)測(cè)溫影響液位的準(zhǔn)確度。3.4流量測(cè)量3.4.1 儀表選用由于實(shí)驗(yàn)所用的流體為易結(jié)垢的高硬度誰(shuí)或是含有固體微粒等致垢物質(zhì)，其導(dǎo)電率變化較 大，不固定，所以不宜采用電磁式流量計(jì)。實(shí)驗(yàn)管徑小，管內(nèi)空間小，很難再在管中放置大的 節(jié)流件，這樣會(huì)造成壓力損失，使流速減小，從而影響流量測(cè)量，所以也不宜采用節(jié)流式流量 計(jì)和渦輪式流量計(jì)。流量檢測(cè)儀

21、表應(yīng)該選擇非接觸式流量計(jì)，以防止使用接觸式流量計(jì)在脫落 過(guò)程發(fā)生污垢卡渦輪葉片、對(duì)接觸部分摩擦致傷等各種情況。這里我采用超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子轉(zhuǎn)換線路、流量顯示累積系統(tǒng)3部分組成。它利用超聲波在橫向穿過(guò)流動(dòng)的液體時(shí)，在其順流和逆流介質(zhì)中，其超聲波的速度有差異而形成速度差(時(shí)間差)。時(shí)差法超聲波流量計(jì)就是利用該原理對(duì)流體的流速和流量進(jìn)行測(cè)量的。如圖9示，超聲波入射到管道流體中，順流傳播時(shí)間與逆流傳播時(shí)間之差與流體的流速有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。超聲波測(cè)流量的作用原理有傳播速度法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關(guān)法、流速一液面法等多種方法。3.4.2 儀表選用依據(jù)RS485固定安

22、裝管外夾裝型高精度時(shí)差式超聲波流量計(jì)，RS485固定安裝管外夾裝型高精度時(shí)差式超聲波流量計(jì)融合了世界上先進(jìn)的非接觸式流量測(cè)量技術(shù)，提供了高精度的測(cè)量系統(tǒng)，多用途性、便利的安裝和可靠性，可在幾分鐘內(nèi)投運(yùn)。其測(cè)量量程比大于400: 1,這種極寬的量程使儀表可以測(cè)量正常流速的流量，也可測(cè)量因管道和閥門(mén)泄漏引起的微流量；讀數(shù)精確、可靠，特別在低流量區(qū)域，性能大大優(yōu)于各種文丘利機(jī)械式、差壓式和渦街式流量計(jì)性能；自動(dòng)雷諾數(shù)補(bǔ)償，可確保測(cè)量層流、管徑大小頭和管路擾動(dòng)區(qū)域流量的精確度，非接觸 式，安裝簡(jiǎn)便，成本低，免維護(hù)。3.4.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖表3-4超聲波流量計(jì)基本技術(shù)參數(shù)測(cè)量范圍類(lèi)型精度等級(jí) 供電方

23、式輸出信號(hào)(m3/h)RS485 液體 1.0 級(jí)10-36V0-54-20mA7L圖3-7 RS485超聲波流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖3.4.4 測(cè)量注意事項(xiàng)超聲波流量計(jì)安裝應(yīng)避開(kāi)時(shí)鐘6點(diǎn)、12點(diǎn)方向，以免管道底部沉淀物或管道上部的氣泡、氣穴引起信號(hào)的衰減。3.4.5 誤差分析1噪聲影響。超聲波流量計(jì)可能會(huì)受附近超聲波噪聲源的不利影響。這種噪聲源包括減少 可聽(tīng)見(jiàn)噪聲的無(wú)噪聲閥、壓力調(diào)節(jié)器和管道的其他重要節(jié)流部件?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明：在流量計(jì)和 噪聲源之間設(shè)置彎頭會(huì)有助于減輕額外的超聲波噪聲。2換能器安裝位置引起的誤差。時(shí)差法超聲波流量測(cè)量的測(cè)量精度與超聲波換能器的安裝 尺寸有十分緊密的關(guān)系。3流體溫度變化引起的

24、誤差。流速、流量大小與聲速成正比，而聲速是隨著溫度的變化而 變化的，由于溫度變化而產(chǎn)生的誤差比較大，必須加以修正。溫度為T(mén)時(shí)，被測(cè)流體的聲速為：c CT0(1 aT )(3-3)式中cT0溫度T為0 c時(shí)的聲速a被測(cè)流體聲速溫度系數(shù)4測(cè)量電路不對(duì)稱引入的誤差。由于兩個(gè)換能器控制采集電路不絕對(duì)的一致，在順流向發(fā) 射超聲波信號(hào)時(shí)，由硬件電路造成的延時(shí)與逆流向發(fā)射超聲波信號(hào)時(shí)的延時(shí)并不完全一樣。為 了消除測(cè)量電路本身不對(duì)稱引入的誤差，必須進(jìn)行零流量的校核，就是驗(yàn)證系統(tǒng)超聲波流量測(cè) 量在沒(méi)有流量流過(guò)時(shí)是否會(huì)顯示流量值。3.5差壓測(cè)量3.5.1 儀表選用由于結(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

25、圍為 0-50mm 水柱。由于被測(cè)流 體為高硬度水并且差壓較小，選用液壓差壓變送器。3.5.2 儀表選用依據(jù)變送器的測(cè)量元件是一個(gè)壓阻壓力傳感器。它利用半導(dǎo)體硅的壓阻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)壓力與電信 號(hào)的轉(zhuǎn)換。被測(cè)壓力做用到不銹鋼膜片上，通過(guò)為銹、鋼膜片與敏感芯片之間灌充的硅油，把壓力傳遞到敏感芯片上，敏感芯片上的惠斯登電橋輸出的電信號(hào)與作用壓力有著良好的現(xiàn)行關(guān)系，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的準(zhǔn)確測(cè)量。變送器對(duì)液體測(cè)量的基本原理，就是把與液體深度成正比的液體靜壓力，通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成電流（或電壓）信號(hào)輸出，從而建立輸出電信號(hào)與液體深度的現(xiàn)行對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體深度的測(cè)量。3.5.3 產(chǎn)品參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖表3-5液壓式差

26、壓變送器基本參數(shù)型號(hào) 測(cè)量范圍測(cè)量精度工作電壓V輸出信號(hào)量程比DH3851DP 0-0.6-6KPa0.1%18-364-20mA1:1-1:10圖3-8液壓式差壓變送器基本結(jié)構(gòu)圖3.5.4 測(cè)量注意事項(xiàng)1、切勿用高于36V電壓加到變送器上，導(dǎo)致變送器損壞；2、被測(cè)介質(zhì)不允許結(jié)冰，否則將損傷傳感器元件隔離膜片，導(dǎo)致變送器損壞，必要時(shí)需對(duì)變送器進(jìn)行溫度保護(hù)，以防結(jié)冰；3、在測(cè)量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時(shí)，其溫度不應(yīng)超過(guò)變送器使用時(shí)的極限溫度，高于變送器 使用的極限溫度必須使用散熱裝置；4、測(cè)量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使用散熱管，使變送器和管道連在一起，并使用管道上 的壓力傳至 變壓器。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為水蒸氣時(shí)，散熱管中要注入適量的水，以防過(guò)熱蒸汽直接與 變送器接觸，損壞傳感器；5、在壓力傳輸過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a、變送器與散熱管連接處，切勿漏氣b、開(kāi)始使用前，如果閥門(mén)是關(guān)閉的，則使用時(shí)，應(yīng)該非常小心、緩慢地打開(kāi)閥門(mén)，以免 被測(cè)介質(zhì)直接沖擊傳感器膜片，從而損壞傳感器膜片；c、管路中必須