過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及儀表

1、課設(shè)目的21、背景知識(shí)22、儀表選用與參數(shù)檢測(cè)及分析42.1 恒溫水浴42.1.1 恒溫水浴特點(diǎn)：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(cè)量校驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)52.2.1 基地式水位調(diào)節(jié)器水位測(cè)量檢驗(yàn)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(diǎn)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(cè)量范圍92.3.6 鎧裝熱電阻偶絲直徑材料92.3.7 測(cè)量范圍及允差92.3.8 熱響應(yīng)時(shí)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(jì)122.5.1 ZK-LG孔板流量計(jì)概述122.5.2孔板流量計(jì)使用范圍122.5.3 ZK-LG孔板流量計(jì)工作原理132.5.2 孔板流量計(jì)適用范圍13結(jié) 論13參考文獻(xiàn)14過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及儀表課程設(shè)計(jì)課設(shè)目的通過(guò)在模擬的實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中系統(tǒng)鍛煉，提高學(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。1、背景知識(shí)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

3、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(guò)于熱學(xué)法。這里簡(jiǎn)單介紹污垢監(jiān)測(cè)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：?jiǎn)挝幻娣e上的污垢沉積質(zhì)量mf，污垢層平均厚度f(wàn)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(shí)的溫度分布及熱阻壁（a）潔凈 （b）污染 壁污垢沉積層通常測(cè)量污垢熱阻的原理如下：設(shè)傳熱過(guò)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(shí)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(duì)壁面與流體的對(duì)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(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。為明晰起見(jiàn)，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(guò)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(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)。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)?？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)。125834679101112220V冷卻水入口出口圖2 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖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

6、-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 2、儀表選用與參數(shù)檢測(cè)及分析2.1 恒溫水浴 2.1.1 恒溫水浴特點(diǎn)： 選用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)不銹鋼板和精密機(jī)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。恒溫水浴是生物、植物、物理、化工、醫(yī)療、環(huán)保等實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(jì)而成，加上循環(huán)攪拌,產(chǎn)品熱平衡時(shí)間短，所以有溫度波動(dòng)性小，均勻性好的優(yōu)點(diǎn)。 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(shí)必須加入溫水能縮短加熱時(shí)間和節(jié)約用電。 （2）開(kāi)上電源開(kāi)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(shí)，稍待數(shù)分鐘后，既性自動(dòng)恒溫控制。 （4）恒溫控制器之刻度，僅作溫度對(duì)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(lái)水,放置容器.。 （2）接通電源。 （3）選擇恒溫溫度:。 將溫度"設(shè)置測(cè)量&qu

8、ot;選擇開(kāi)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(cè)量"選擇開(kāi)關(guān)撥向"測(cè)量"處，數(shù)字顯示工作水箱的實(shí)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(zhǎng)時(shí)間不使用，請(qǐng)將工作室水箱中的水排除,用軟布擦干凈并晾干。 （6）請(qǐng)不要在水浴鍋無(wú)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(cè)量校驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)基地式水位調(diào)節(jié)器水位測(cè)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(cè)液面的高度。測(cè)量框圖如圖3 所示。 圖3 基地式水

9、位測(cè)量方框圖當(dāng)水位變化時(shí)，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(gè)變過(guò)傳動(dòng)杠桿 ， 密封傳動(dòng)扭力管及其心軸，成心軸的轉(zhuǎn)角，經(jīng)二次轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)進(jìn)行顯子 。2.2.1 基地式水位調(diào)節(jié)器水位測(cè)量檢驗(yàn)法 基地式水位調(diào)節(jié)器校驗(yàn)沒(méi)有專用設(shè)備般采用灌水校驗(yàn)法，如圖4所示。 圖4 手工校驗(yàn)水位測(cè)量示意圖調(diào)校過(guò)程如下 ： ( 1 ) 零點(diǎn)、滿刻度校驗(yàn) 放水直至玻璃桿液位計(jì)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(jì)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(diǎn)， 滿刻度值皆滿足基本誤差要求。 ( 2 ) 線性度校驗(yàn) 慢慢灌水或放水，使指針?lè)謩e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(jì) 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(fèi)時(shí)費(fèi)力，最少得二人才能校驗(yàn)，對(duì)于較高液位計(jì)，還得搭架子才能校驗(yàn)。 2.2.2 基地式液位調(diào)節(jié)器校驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)了一種校驗(yàn)裝置 ，即可以校驗(yàn)基地式水位調(diào)節(jié)器，也可以校驗(yàn)液位開(kāi)關(guān)，校驗(yàn)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(mén)使液位下降，并利用水位開(kāi)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(gè)人即可操作，非常便利。 圖 5 枝驗(yàn)裝置校驗(yàn)示意圖另外，該裝置也可現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)水位變送器

11、，不用拆卸變送器，校驗(yàn)方法直觀、方便，校驗(yàn) 原理如圖 6所示。 圖6 水位變送器校驗(yàn)示意圖校驗(yàn)方法 ： 校驗(yàn)裝置的三通一端接水位變送器的正端排污門(mén)，校驗(yàn)時(shí)，關(guān)掉變送器 正、負(fù)端進(jìn)水門(mén)及平衡門(mén)，打開(kāi)正負(fù)端排污門(mén)，標(biāo)準(zhǔn)水位計(jì)的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)變送器測(cè)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(jì)的水位，也就是改變水位變送器的差壓，從而校驗(yàn)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(chǎng)合。其可對(duì)-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(dòng)檢測(cè)，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(qiáng)的抗污染和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場(chǎng)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(diǎn)（1）熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差； （2）直徑小，長(zhǎng)度不受限制；（3）測(cè)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(shí)，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來(lái)測(cè)量溫度的。當(dāng)阻值變化時(shí)，工作儀表便顯示出阻值所對(duì)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(wú)法安裝的場(chǎng)合，WZPK系列鎧裝熱電阻采用引進(jìn)熱電阻測(cè)溫元件，因此，具有精確、靈敏、熱響應(yīng)時(shí)間快、質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 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(qiáng)的抗污染性能和機(jī)械強(qiáng)度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場(chǎng)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(duì)濕度不大于80%，試驗(yàn)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(cè)量范圍熱電阻感溫元件100時(shí)的電阻值（R100）和它在0時(shí)的電阻R0比值：（R100/R0） 分度號(hào)Pt100：A級(jí)R0=100±0.06 B級(jí)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(cè)量范圍及允差型  號(hào)分 度 號(hào)測(cè)溫范圍°C精度等級(jí)允  差WZPKPt100-200-+500A級(jí)±（0.15+

15、0.002 ltl）WZPKPt100-200-+500B級(jí)±（0.30+0.005ltl）2.3.8 熱響應(yīng)時(shí)間套管直徑熱響應(yīng)時(shí)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(cè)量無(wú)爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對(duì)銅和銅合金無(wú)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(pán)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(diǎn)

16、 9固定端 彈簧彎管是由金屬管(無(wú)縫銅管或無(wú)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(shí)，它的截面有變成圓形的趨勢(shì)，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(dòng)作經(jīng)過(guò)杠桿、扇形齒輪、小齒輪的傳動(dòng)，使指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，在刻度盤(pán)上指示出壓力高低。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)壓力降低時(shí)，彈簧管要恢復(fù)原狀，指針退回到相應(yīng)刻度處。電接點(diǎn)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(diǎn)裝置構(gòu)成的。它不但能隨時(shí)測(cè)量介質(zhì)壓力變化情況，而且還能將被測(cè)介質(zhì)保持在一定壓力范圍內(nèi)，當(dāng)被測(cè)壓力超過(guò)這一范圍時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。電接點(diǎn)壓力表也可帶繼電器及接觸器的電氣線路，獲得自動(dòng)控制信號(hào)，通過(guò)控制機(jī)構(gòu)，使被測(cè)介質(zhì)的壓力自動(dòng)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(jí)，是以允許誤差占?jí)毫Ρ砹砍痰陌俜致蕘?lái)表示的，一般分為05、1、15、2、25、3、4七個(gè)等級(jí)(鍋爐上不用3級(jí)和4級(jí))，數(shù)值越小，其精度越高。例如，表盤(pán)量程025 MPa精度25級(jí)的壓力表，它的指針?biāo)緣毫χ蹬c被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際壓力值之間的允許誤差，不得超過(guò)上25MPa×25=&

18、#177;0062 5 MPa；當(dāng)壓力表指示壓力為08MPa時(shí)，實(shí)際氣壓在0737 50862 5MPa之間。由此可見(jiàn)，壓力表實(shí)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(shí)，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(shí)，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(hào)： Y 精度等級(jí)：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(cè)量對(duì)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(cè)量氧氣的壓力或負(fù)壓；YH系列測(cè)量氫氣的壓力或真空值；YY系列測(cè)量乙炔的壓

19、力或真空值；YA系列測(cè)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(jiǎn)單、測(cè)量范圍廣、運(yùn)行可靠、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)2.5.1 ZK-LG孔板流量計(jì)概述節(jié)流裝置又稱為差壓式流量計(jì),是由一次檢測(cè)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(cè)量.具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,性能穩(wěn)定,使用可靠等特點(diǎn).ZK-LG一體化孔板流量計(jì)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(cè)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(guò)程控制和測(cè)量。圖 102.5.2孔板流量計(jì)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(jì)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(dòng)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(wú)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