東北電力大學(xué)_儀表課程設(shè)計_完成版

1、檢測技術(shù)及儀表課程設(shè)計1.1目的針對“應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型”普通工科高等教育的特點，從工程創(chuàng)新的理念出發(fā)，以工程思維模式為主，旨在培養(yǎng)突出“實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神”特色的、適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟社會發(fā)展需要的“工程應(yīng)用型人才”。通過在模擬的實戰(zhàn)環(huán)境中系統(tǒng)鍛煉，使學(xué)生的學(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都得到綜合提高。以增強就業(yè)競爭力和工作適應(yīng)力。以多功能動態(tài)實驗裝置為對象，成此換熱設(shè)備污垢的實驗裝置所需檢測參數(shù)的檢測。1.2背景意義1.2.1.污垢研究的現(xiàn)狀和污垢的形成換熱設(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)

2、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題之一。20世紀(jì)70年代，特別是80年代后期以來的能源危機，伴隨著資源利用效率和環(huán)境要求的不斷提高，Somerscales所抱怨的“污垢研究一直沒能得到足夠關(guān)注”的狀況開始有所轉(zhuǎn)變。進入20世紀(jì)90年代以后，污垢研究在其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展特別是計算機應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展的推動下，借助國際合作研究的良好氛圍，在預(yù)測、監(jiān)測和對策三個發(fā)展方向上都蓬勃開展起來。近10年來，基于污垢形成機理認(rèn)識的逐步深入，污垢的預(yù)測和模擬都取得了明顯進展。然而換熱設(shè)備污垢形成的影響因素眾多，是在動量、能量、質(zhì)量傳遞以及生物活動同時存在的多相、多

3、組分流動過程中進行的，其理論基礎(chǔ)除傳熱傳質(zhì)學(xué)外，還涉及到化學(xué)動力學(xué)、流體力學(xué)、膠體化學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理、微生物學(xué)、非線性科學(xué)以及表面科學(xué)等相關(guān)學(xué)科，是一個典型的多學(xué)科交叉的高度復(fù)雜問題，因而對其機理的清晰理解和準(zhǔn)確把握仍是一項極為艱巨的任務(wù)。在20世紀(jì)80年代中Epstein曾以矩陣形式對污垢形成過程的理論分析和實驗研究作了形象的概括，指出了發(fā)展趨勢；Pinhero則比較了當(dāng)時已有的各預(yù)測模型，找出其共同點，為建立一個通用模型做了十分有意義的工作；而且，Melo也對這期間的進展做了出色的概括和評述。雖然已取得的成就令人欣慰，但現(xiàn)離預(yù)期目標(biāo)仍然相當(dāng)遙遠！污垢形成的五個階段（起始，輸運，附著，老

4、化，剝蝕）中，輸運、附著、剝蝕相對研究得比較深入。單類污垢簡單可分成以下幾種類型：腐蝕污垢與混合污垢、析晶污垢、顆粒污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、生物污垢、凝固污垢等。1.2.2有關(guān)一種新型在線冷卻水動態(tài)模擬試驗裝置的知識長期以來,各類換熱設(shè)備都存在著不同程度的污垢問題。污垢問題的存在給換熱設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行造成了極大的危害,因此發(fā)展極為迅速。然而目前對于各種類型的水處理器,相互之間缺乏行之有效的比較方法和標(biāo)準(zhǔn),造成管理上的混亂,也給用戶的選型與使用帶來不便。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。1.2.3監(jiān)測原理

5、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1-1 清潔和有污垢時的溫度分布壁（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)傳熱過程是在熱流密度q為常數(shù)情況下進行的，圖3a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： (2)兩側(cè)有污垢時的溫度分布，其總傳熱熱阻為 (3)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(3)減去式(2)得： （4）式(4)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)?/p>

6、際生產(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： （5） （6）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： (7)這樣，換熱面有垢一側(cè)的污垢熱阻可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。式中：單位面積上污垢沉積質(zhì)量污垢沉積厚度結(jié)垢前管外介質(zhì)與管壁的對流換熱熱阻管壁的導(dǎo)熱熱阻結(jié)垢前管壁與管內(nèi)介質(zhì)的對流換熱熱阻結(jié)垢前總的傳熱熱阻結(jié)垢后總的傳熱熱阻結(jié)垢后管外介質(zhì)與管壁外污垢的對流換熱熱阻結(jié)垢后管壁外污垢的導(dǎo)熱熱阻結(jié)垢后管壁內(nèi)污垢的導(dǎo)熱熱阻結(jié)垢后管壁內(nèi)污垢與管內(nèi)介質(zhì)的對流換熱熱阻結(jié)垢前外管壁溫度

7、僅管內(nèi)結(jié)垢后外管壁溫度結(jié)垢前后管內(nèi)表面溫度熱流密度:單位面積的截面內(nèi)單位時間通過的熱量1.2.4新型在線動態(tài)模擬試驗裝置基于前述原理的動態(tài)模擬試驗裝置主體結(jié)構(gòu)如圖1所示（圖中為一根管的水系統(tǒng)）該裝置的主體設(shè)備是由兩根可拆裝的同材料、同尺寸管組成的管式換熱器（以電加熱器和溫度調(diào)節(jié)器控制的恒溫水浴為熱源），并配有上位恒壓水箱、下位循環(huán)水箱、循環(huán)水泵等。試驗中，這兩根管可以都作為試驗管，同時進行兩種水質(zhì)或不同工況的對比檢測。也可以將其中一根作為試驗管，另一根做比較管，以比較不同水處理技術(shù)及設(shè)備的阻垢和緩蝕性能。 所有測量信號接入893智能數(shù)據(jù)采集前端，通過專用網(wǎng)絡(luò)適配卡輸入計算機，通過所開發(fā)的應(yīng)用軟

8、件最終實現(xiàn)阻垢和緩蝕性能的在線監(jiān)測與評價。125834679101112220V冷卻水入口出口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-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 圖1-2 實驗裝置流程圖由題目提供“需要檢測和控制參數(shù)”可知，本設(shè)計需要為實驗裝置提供4個溫度測量裝置（流體進口出口溫度、實驗管壁溫度及水浴溫度）；1個水位測量裝置（補水箱水位）；1個流量測量裝置（實驗管內(nèi)流體流量）；1個壓差測量裝置。1.3需要檢測和控制的主要參數(shù)1.溫度：包括實驗管流體進口（2040

9、）、出口溫度（2080 ） ，實驗管壁溫（2080 ）以及水浴溫度（2080 ）。 2.水位：補水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測量并控制循環(huán)水泵，以適應(yīng)不同流速的需要，水位變動范圍200mm500mm。3.流量：實驗管內(nèi)流體流量需要測量，管徑25mm，流量范圍0.54m3/h。4.差壓：由于結(jié)垢導(dǎo)致管內(nèi)流動阻力增大，需要測量流動壓降，范圍為050mm水柱。第2章 溫度測量21實驗管流體進、出口溫度測量實驗管流體進口（2040）、出口溫度（2080 ）。2.1.1檢測方法設(shè)計以及依據(jù)由上述實驗裝置可知，實驗裝置的進出口管直徑較小，為25mm，故不宜使用體積較大的溫度計，否則會增加流動阻力影

10、響流速。而且，溫度變化范圍在2080之間，水溫變化較小，屬于低溫范圍溫度測量，所以需要選用精度較高的測溫元件。所以所選的測溫元件的特點要求結(jié)構(gòu)簡單、方便、體積小、靈敏度高。進出口溫度可以用同種方法測量，這樣可以在求溫差時減小誤差。而熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差；直徑小，長度不受限制；進口薄膜電阻元件，性能可靠穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。2.1.2儀表種類選用以及設(shè)計依據(jù)（1）測量方法選擇：利用熱電阻測量進出口溫度；（2）測量原理：金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加。當(dāng)阻

11、值變化時，工作儀表便顯示出阻值所對應(yīng)的溫度值；（3）產(chǎn)品選擇：Pt100鉑熱電阻；（4）結(jié)構(gòu)：采用鎧裝熱電阻，它是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，外徑一般為2-8mm，最小可達mm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后?。粰C械性能好、耐振抗沖擊；能彎曲，便于安裝；使用壽命長。（5）數(shù)學(xué)模型為：Rt=R0（1+At+Bt2),其中,A=0.0039083/;B=-0.005775/，R0=100；（6） 數(shù)據(jù)處理：由于利用熱電阻進行溫度測量時，容易產(chǎn)生溫度誤差，所以，我們要對管壁不同處多次測量求取平均值，以確保接近真實溫度。

12、（7） 安裝：固定螺紋或者固定法蘭安裝，插入深度以接觸液氨液體50-100mm為宜，現(xiàn)場如果有易燃氣、液，還要選擇隔爆型的。某生產(chǎn)廠家Pt100主要技術(shù)參數(shù)：溫度測量范圍：0300輸出信號：420mA、0-10V、0-5V負(fù)載電阻：500  供電電源：24V DC  功耗：1W  基本誤差：0.20.5圖2-1 Pt100實物圖2.1.3測量注意事項以及誤差分析（1）由于熱電阻通電后會產(chǎn)生自升溫現(xiàn)象，從而帶來誤差，并且該誤差無法消除，故規(guī)定最大電流6mA。（2）熱電阻安裝時,其插入深度不小于熱電阻保護管外徑的8倍10倍,盡可能使熱電阻

13、受熱部分增長。熱電阻盡可能垂直安裝,以防在高溫下彎曲變形。（3）熱電阻在使用中為了減小輻射熱和熱傳導(dǎo)所產(chǎn)生的誤差,應(yīng)盡量使保護套管表面和被測介質(zhì)溫度接近,減小熱電阻保護套管的黑色系數(shù)。2.2實驗管壁溫測量實驗管道在恒溫水槽中，通過與水槽中的水進行熱交換傳熱，壁溫范圍2080 。2.2.1檢測方法設(shè)計以及依據(jù)由測量情形可知管壁溫度用一般的熱電偶和熱電阻都不易測量，測溫環(huán)境要求測溫儀器可以附著在管壁表面，需要在測溫點將水浴與管壁分開，面積又不能太大，否則影響換熱。接觸式測溫中熱電阻和熱電偶比較適合，但熱電偶冷端處理困難，且溫差較小誤差大。用光刻技術(shù)制作一個薄片熱電阻外層加上隔熱層貼在管壁溫度側(cè)點上

14、，三組值同時測量取平均值，以達到精確測溫效果。2.2.2儀表種類選用以及設(shè)計依據(jù)膜式鉑電阻是近年來發(fā)達國家的一種鉑熱電阻新技術(shù)，這種新型熱電阻是有外型尺寸小、靈敏度高、響應(yīng)快、絕緣性能好、穩(wěn)定性好、耐震耐腐蝕使用壽命長等優(yōu)點，特別是pt500和Pt1000 Pt2000 高阻值熱電阻，其分辨率相當(dāng)于常規(guī)鉑電阻pt100的510倍。表2-1 膜式鉑電阻pt500主要技術(shù)指標(biāo)測量范圍0500測量精度A級±0.15+0.002t.()，B級 ±0.3+0.05t.()阻值偏差阻值偏差A(yù)級±0.06（），B級 ±0.12（）2.2.3測量注意事項以及誤差分析（1

15、）水浴與管壁分開的面積太大，影響流體的流量及換熱。所以溫度計的體積應(yīng)盡可能小。（2）外界環(huán)境變化會影響管壁溫度，故使外界環(huán)境溫度保持穩(wěn)定。（3）固定螺紋或者固定法蘭安裝。（4）由于熱電阻與儀表之間一般都有一段較長的距離,因此兩根連接導(dǎo)線的電阻隨溫度的變化,將同熱電阻阻值的變化一起加在不平衡電橋的一個臂上,使測量產(chǎn)生較大的誤差。為減小這一誤差,一般在測溫?zé)犭娮枧c儀表連接時,采用三線制接法。2.3水浴溫度測量該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。2.3.1檢測方法設(shè)計以及依據(jù)由實驗裝置要求分析，水槽內(nèi)水浴溫度是一個存在一定變化

16、的物理量，而水浴溫度又通過穩(wěn)控器來實時監(jiān)控。因此，測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量法。2.3.2儀表種類選用以及設(shè)計依據(jù)WRET-02 型鎳鉻-銅鎳熱電偶（分度號 E）是一種裸露式熱電偶，適用于測量0400溫度范圍內(nèi)各種不需要保護管的場合。該熱電偶無接線盒，不帶固定裝置，熱電偶外表包黃銅防護套，帶有軟性延長導(dǎo)線，可以自由彎曲，外型尺寸較小，具有熱響應(yīng)時間小、結(jié)構(gòu)簡單、價廉、使用方便等特點， 適用于分析儀器設(shè)備等工業(yè)測溫。 表2-2 型號和規(guī)格 單位mm圖2-2 WRET-02 型鎳鉻-銅鎳熱電偶2.3.3

17、測量注意事項以及誤差分析（1）測溫點的選擇：熱電偶的安裝位置，即測溫點的選擇是最重要的。測溫點的位置，對于工藝過程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量。（2）插入深度：熱電偶插入被測場所時，沿著傳感器的長度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時就會有熱損失。致使熱電偶與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差?？傊蔁醾鲗?dǎo)而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。第3章 水位測量補水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測量并控制，以適應(yīng)不同流速的需要，水位變動范圍200mm500mm。3.1檢測方法設(shè)計以及依據(jù)實驗裝置補水箱內(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

18、。而電容式液位測量是利用被測對象物質(zhì)的導(dǎo)電率，將液位變化轉(zhuǎn)換成電容變化來進行測量的一種液位計。與其他液位傳感器相比，電容液位測量具有靈敏性好、輸出電壓高、誤差小、動態(tài)響應(yīng)好、無自熱現(xiàn)象、對惡劣環(huán)境的適用性強等優(yōu)點。所以，我們采用此方法來測量補水箱內(nèi)的水位。此外，實驗裝置要求水位還可控制，以適應(yīng)不同流速的需要。所以這里我們把電容傳感器輸出的信號傳遞給一個單片機系統(tǒng)，并且通過一個顯示裝置（數(shù)碼管或LCD）得以顯示該水位。通過單片機對信號的分析運算，使得當(dāng)補水箱內(nèi)的水位超出水位變動范圍（200500mm）時，產(chǎn)生一個信號使得循環(huán)水泵開始工作以調(diào)節(jié)水位。 圖3-1 補水箱水位測量及控制總體框圖3.2儀

19、表種類選用以及依據(jù)常見的電容傳感器測量電路有變壓器電橋式、運算放大器式及脈沖寬度式等。這類儀表適用于腐蝕性液體、沉淀性液體以及其它化工工藝液體液面的連續(xù)測量與位式測量，或單一液面的液位測量。經(jīng)過比較分析，我們采用某生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的UCD-628系列電容式液位計，其采用電容法測量原理，適用于電力、冶金、化工、食品、制藥、污水處理、鍋爐汽包等的液位測量。該電容式液位計有以下特點：1、 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安裝維護簡單，統(tǒng)一外形尺寸。2、多種信號輸出形式，可用于不同系統(tǒng)配置。 圖7 電容式液位計3、測水位范圍0.12m。4、浸入液體的測量部分，只有一條四氟軟線或四氟棒式探極作為傳感，可靠性高。5、全密封

20、鋁合金外殼及不銹鋼聯(lián)接件。6、對高溫壓力容器與測量常溫常壓一樣簡單，且測量值不受被測液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響。7、完善的過流、過壓、電源極性保護。3.3測量注意事項1）電容式液位計應(yīng)垂直安裝，并固定以防止晃動引起的誤差。2）應(yīng)采用非隔離兩線制、三線制或測量、輸出、電源三端隔離四線制多種電路結(jié)構(gòu)方式。 3）注意得使用高頻電路。第四章 流量測量實驗管內(nèi)流體流量需要測量，其管徑25mm，流量范圍0.54m3/h（流速為0.282.26m/s）。4.1檢測方法設(shè)計以及依據(jù)從實驗前提得知，實驗管徑很小，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

21、式流量計或普通的速度式流量計都無法準(zhǔn)確測量，甚至無法安裝?；谏鲜銮樾危梢圆捎梅墙佑|式測量方法超聲波流量計。超聲波流量計應(yīng)用超聲波技術(shù)準(zhǔn)確測量液體的流量，同時監(jiān)測超聲波信號的變化。超聲波傳感器固定在所測液體的管道外側(cè)，無須改變和拆除管道和中斷生產(chǎn)和使用過程。其可應(yīng)用于各種材質(zhì)的管道和各種清潔液體及雜質(zhì)含量小于10%的不潔液體，而采用多普勒原理的超聲波流量計適用于大量雜質(zhì)，氣泡的污水流量的測量。4.2儀表種類選用以及依據(jù) 通過比較分析，我們采用如下超聲波流量計L5760134（適用管徑：13mm到115mm） 性能指標(biāo)；適合各種不超過3%微粒子的液體流量測量，包括原水、海水、柴油、飲料、 化學(xué)

22、藥水、工業(yè)廢水等等。采用非破壞式傳感器安裝方式，適合各種材質(zhì)的水管、油管、空調(diào)管路、食品管路、腐蝕/放射性管路的流量測量 。 只要鍵入管徑尺寸、管道材質(zhì)、液體溫度，就能迅速完成測量 傳感器采用子母扣固定方式，安裝拆卸極其方便，兩分鐘內(nèi)即可完成 儀器測量的流速單位可以選擇：米/秒，英尺/秒，流量單位可選擇：升/分 鐘，加侖/分鐘等，可測量累計流量。 響應(yīng)時間只有1-2秒鐘，測量迅速準(zhǔn)確圖4-1 超聲波流量計4.3測量注意事項4.3.1對超聲波流量計進行檢定或校準(zhǔn) 任何流量計使用前都需要進行檢定或校準(zhǔn)，便攜式超聲波流量計在這一點尤為重要。大家知道，便攜式超聲波流量計一般配置兩到三組探頭，分別適用于

23、不同的管徑范圍，每組探頭與主機的搭配在某種意義上講都是一套獨立的流量計。用戶根據(jù)自己的使用情況為參考依據(jù)，盡可能在與使用管道口徑相同或接近的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對便攜式超聲波流量計進行多條管道的檢定或校準(zhǔn)。至少要保證流量計配置的每組探頭都要檢校到。 便攜式超聲波流量計檢定或校準(zhǔn)證書上都會給出儀表修正系數(shù)。各種流量計都會因為原理、制造等原因在標(biāo)定時給出一個儀表系數(shù)，只是名稱和表現(xiàn)形式各不相同罷了。便攜式超聲波流量計更是由于配有多組探頭，適用不同口徑而可能有數(shù)個儀表修正系數(shù)。在使用流量計測流量時，要保證正確使用儀表修正系數(shù)，既不要忘記使用又須注意不要用混，應(yīng)養(yǎng)成正式測量前確認(rèn)主機內(nèi)設(shè)置的儀表修正系數(shù)是否

24、正確的好習(xí)慣。 4.3.2忽視了對流量計使用條件和使用環(huán)境的要求 任何速度式流量計對被測管道內(nèi)流體的流場都是有一定的要求的，超聲波流量計也不例外。當(dāng)流量計的安裝位置不能保證其前后直管段長度要求時，由于流場不穩(wěn)定帶來的計量誤差是不容忽視的。不少用戶受儀表測量井的限制，在不能滿足安裝要求的位置測量，由此造成了測量誤差的加大。 超聲波流量計的安裝應(yīng)盡量避開水泵出口，管線最高點等易受氣體影響的位置，探頭的安裝點也要盡量避開管道上部和底部，在與水平直徑成45°角的范圍內(nèi)安裝，還要注意避開焊縫等管道缺陷。 超聲波流量計的安裝使用環(huán)境應(yīng)注意避開強電磁干擾和振動，在使用中我們發(fā)現(xiàn)，高壓線下方，車輛密

25、集的馬路邊，主機附近使用手機或?qū)χv機都會對測量產(chǎn)生或多或少的影響。 4.3.3不能準(zhǔn)確地測量管道參數(shù)造成計量不準(zhǔn) 便攜式超聲波流量計探頭在管道外部安裝，它直接測量的是管道內(nèi)流體的流速，流量是流速與管道流通面積的乘積，而其管道面積和聲道長度都是使用者由主機手工輸入的管道參數(shù)計算出來的，這些參數(shù)的準(zhǔn)確與否直接影響到測量結(jié)果。也就是說：流量計即使流速測得很準(zhǔn)確，如果你輸入了一組不準(zhǔn)確的管道參數(shù)，測量結(jié)果也是不準(zhǔn)確的。 在小管徑上使用便攜式超聲波流量計進行流量測量時，管道內(nèi)徑輸入不準(zhǔn)確所引起的誤差更是不容忽視。 管道襯里對測量的影響也是很大的，在測量時如果忽略了它的存在，將會產(chǎn)生很大的誤差。在測量時，

26、如果沒有輸入襯里參數(shù)，按正常操作就是找不到信號時，就應(yīng)該考慮可能管道是有襯里的。第5章 差壓測量5.1檢測方法設(shè)計：用電容式差壓傳感器測差壓圖11所示是一種電容式差壓傳感器示意圖。左右對稱的不銹鋼基座內(nèi)有玻璃絕緣層，其內(nèi)側(cè)的凹形球面除邊緣部分外均鍍有金屬膜作為固定電極，中間被夾緊的彈性膜片作為可動測量電極，左、右固定電極和測量電極經(jīng)導(dǎo)線引出，從而組成了兩個電容器。不銹鋼基座和玻璃絕緣層中心開有小孔，不銹鋼基座兩邊外側(cè)焊上了波紋密封隔離膜片，這樣測量電極將空間分隔成左、右兩個腔室，其中充滿硅油。當(dāng)隔離膜片感受兩側(cè)壓力的作用時，通過硅油將差壓傳遞到彈性測量膜片的兩側(cè)從而使膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓

27、力差成正比。電容極板間距離的變化，將引起兩側(cè)電容器電容值的改變。此電容量的變化經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q器電路，可以轉(zhuǎn)換成反應(yīng)被測差壓的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。圖5-1 電容式差壓傳感器5.2設(shè)計依據(jù)由于結(jié)垢導(dǎo)致流動管內(nèi)阻力增大，所以需要測量流動壓降。一般，我們都會想到測出試驗管的出口壓力和入口壓力，然后相減即可求出流動壓降。但這種方法存在它的弊端，因為壓力測量需要進行溫度補償，當(dāng)兩側(cè)壓力溫度補償不一致時，相減后就會給測量帶來較大誤差，而且這種誤差會積累起來，最后使測量結(jié)果存在嚴(yán)重偏差。所以，最好的測量方法就是采用壓力變送器。綜合考慮，我選擇了電容式壓力傳感器。它結(jié)構(gòu)堅實，靈敏度高，過載能力大，精度高，其精確度可

28、達，可以測量壓力和差壓。5.3儀表種類選用：WS1151系列電容式壓力/差壓變送器 基本參數(shù)：測量介質(zhì)：液體、氣體和蒸氣。 測量范圍：見PDF資料(表一)。 輸出信號：420mA(特殊可為四線制010mADC輸出)。 供電電源：供電電源為12 45VDC，帶LCD數(shù)字顯示器為15 45VDC，典型供電為24VDC。 負(fù) 載：與供電電源有關(guān),在某一電源電壓時帶負(fù)載能力見圖2,負(fù)載阻抗R與電源電壓V的關(guān)系式為R50(V-12) 圖5-2 WS1151系列電容式變送器 圖5-3 負(fù)載特性圖5.3.1選用依據(jù)WS1151系列電容式變送器引進國外先進制造技術(shù)和設(shè)備,并吸取了國外1151系列變送器設(shè)計的特

29、點,安裝使用和調(diào)校都很方便簡單,電氣外殼采用二腔結(jié)構(gòu),即接線端子和放大器線路各占一腔,密閉性較好,具有防爆和全天候結(jié)構(gòu)。變送器的電子元器件和關(guān)鍵零部件均選用國際上高質(zhì)量產(chǎn)品,保證了整機性能的優(yōu)異。放大器線路有反向極性保護,防止因電源極性接錯而損壞變送器。5.3.2測量注意事項測量時應(yīng)限制膜片過大變形，以保護膜片在過載時不致于損壞。防爆電氣接頭是在傳統(tǒng)的防爆接頭基礎(chǔ)上對其結(jié)構(gòu)進行了改進，采用多重密封，膠塞選用丁腈橡膠或硅橡膠，增加了其密封性能及防爆性能。防爆接頭和防水堵頭的安裝順序如下圖。 圖5-4 防爆接頭安裝順序 圖5-5 防水堵頭安裝順序5.3.3誤差分析表5-1 溫度影響量程代號精確度等

30、級0.2、0.25級0.5 級1- - 0.54%/10 2 0.364%/10 0.6%/10 39 0.182%/10 0.3%/10 2（流量） 0.46%/10 0.8%/10 3 、4 、5（流量） 0.28%/10 0.4%/10 3、4 、5（遠傳、液位） 0.27%/10 表5-2 靜壓影響量程代號精確度等級0.2級0.25級0.5 級1（ 微差壓）- - - 1%2 、5 、6 、7 0.4% 0.5% 0.7%3 、 4 0.25% 0.3% 0.6%3 、4 、5 、6 （高靜壓）- - 0.2% 2.5% 振動影響：在任意軸向上，振動頻率為200Hz時，誤差為測量范圍上限的±0.05%/g 心得體會經(jīng)過兩周的課程設(shè)計, 讓我更進一步地熟悉了各種檢測儀器及掌握了各儀器的工作原理和其具體的使用方法。設(shè)計過程中，我深刻的體會到實踐出真知，通