過程儀表基礎知識

關(guān)于過程儀表基礎知識第1頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第一章儀表基礎知識一、基本概念1、過程參數(shù)檢測基本概念?過程參數(shù)檢測-----指連續(xù)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位、和成分等參數(shù)的檢測。?檢測儀表-----將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表。?一次儀表-----一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量所使用的儀表。?二次儀表-----將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計量的標準電、氣信號并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。第2頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2、測量過程與測量誤差

?測量過程-----利用一個已知的單位量(即標準量)與被測的同類量進行比較的過程，即用儀器獲取數(shù)據(jù)各方面信息的過程。?測量誤差-----在測量過程中測量結(jié)果與被測量的真值之間會有一定的差值。它反映了測量結(jié)果的可靠程度。

第3頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三3、測量誤差的分類

按誤差的數(shù)值表示來分，分為絕對誤差、相對誤差和引用誤差?絕對誤差-----指測量結(jié)果與被測量的真值之差。?相對誤差-----指絕對誤差與真值或測量值之百分比。?引用誤差-----指絕對誤差與測量范圍上限值或測量儀表量程的比值，以百分數(shù)表示。工業(yè)儀表通常用引用誤差來表示儀表的準確程度。第4頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三按誤差出現(xiàn)的規(guī)律來分，可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和疏忽誤差。?系統(tǒng)誤差-----指測量儀表本身或其他原因(如零點沒有調(diào)整好等)引起的有規(guī)律的誤差。?隨機誤差-----指在測量中所出現(xiàn)的沒有一定規(guī)律的誤差。?疏忽誤差-----指觀察人員誤讀或不正確使用儀器與測試方法等人為因素所引起的誤差。第5頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三按儀表使用的條件來分，有基本誤差、附加誤差?基本誤差-----指儀表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的誤差。?附加誤差-----指儀表超出規(guī)定的正常工作條件時所增加的誤差。第6頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三4、儀表分類

?檢測與過程控制儀表最通用的分類，是按儀表在測量與控制系統(tǒng)中的作用進行劃分，一般分為檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)（控制）儀表和執(zhí)行器4大類。?檢測儀表根據(jù)被測變量分為：壓力儀表、溫度儀表、流量儀表、物位儀表、成分分析儀表。第7頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三在工程上儀表性能指標通常用準確度（又稱精度）、變差、靈敏度來描述。儀表工校驗儀表通常也是調(diào)校精確度、變差和靈敏度三項。

1、準確度和準確度等級?儀表精確度：簡言之就是儀表測量值接近真值的準確程度，通常用相對百分誤差（也稱相對折合誤差）表示。?準確度等級：在工業(yè)測量中，為了便于表示儀表的質(zhì)量，通常用準確度等級來表示儀表

的準確程度。準確度等級就是最大引用誤差去掉正、負號及百分號。準確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標。我國工業(yè)儀表等級一般劃分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七個等級。?儀表準確度習慣上稱精度，準確度等級習慣上稱為精度等級二、儀表主要性能指標第9頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

2、變差

?變差:是指儀表被測變量（可理解為輸入信號）多次從不同方向達到同一數(shù)值時，儀表指示值之間的最大差值，或者說是儀表在外界條件不變的情況下，被測參數(shù)由小到大變化（正向特性）和被測參數(shù)由大到小變化（反向特性）不一致的程度，兩者之差即為儀表變差。變差大小取最大絕對誤差與儀表標尺范圍之比的百分比。

變差產(chǎn)生的主要原因:是儀表傳動機構(gòu)的間隙，運動部件的摩擦，彈性元件滯后等。取勝著儀表制造技術(shù)的不斷改進，特別是微電子技術(shù)的引入，許多儀表全電子化了，無可動部件，模擬儀表改為數(shù)字儀表等等，所以變差這個指標在智能型儀表中顯得不那么重要和突出了。第10頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三3、靈敏度?靈敏度:是指儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度，或者說是對被測的量變化的反應能力，是在穩(wěn)態(tài)下，輸出變化增量對輸入變化增量的比值.靈敏度有時也稱“放大比”，也是儀表靜特性貼切線上各點的斜率。增加放大倍數(shù)可以提高儀表靈敏度，單純加大靈敏度并不改變儀表的基本性能，即儀表精度并沒有提高，相反有時會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，造成輸出不穩(wěn)定。儀表靈敏度應保持適當?shù)牧?。然而對于儀表用戶，諸如化工企業(yè)儀表工來講，儀表精度固然是一個重要指標，但在實際使用中，往往更強調(diào)儀表的穩(wěn)定性和可靠性，因為化工企業(yè)檢測與過程控制儀表用于計量的為數(shù)不多，而大量的是用于檢測。另外，使用在過程控制系統(tǒng)中的檢測儀表其穩(wěn)定性、可靠性比精度更為重要。第11頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三4、復現(xiàn)性（又叫重復性）?測量復現(xiàn)性（重復性）:是在不同測量條件下，如不同的方法，不同的觀測者，在不同的檢測環(huán)境對同一被檢測的量進行檢測時，其測量結(jié)果一致的程度。測量復現(xiàn)性必將成為儀表的重要性能指標。第12頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三5、穩(wěn)定性?穩(wěn)定性:在規(guī)定工作條件內(nèi)，儀表某些性能隨時間保持不變的能力稱為穩(wěn)定性（度）。儀表穩(wěn)定性是化工企業(yè)儀表工十分關(guān)心的一個性能指標。由于化工企業(yè)使用儀表的環(huán)境相對比較惡劣，被測量的介質(zhì)溫度、壓力變化也相對比較大，在這種環(huán)境中投入儀表使用，儀表的某些部件隨時間保持不變的能力會降低，儀表的穩(wěn)定性會下降。徇或表征儀表穩(wěn)定性現(xiàn)在尚未有定量值，化工企業(yè)通常用儀表零漂移來衡量儀表的穩(wěn)定性。儀表投入運行一年之中零位沒有漂移，相反儀表投入運行不到3個月，儀表零位就變了，說明儀表穩(wěn)定性不好。儀表穩(wěn)定性的好壞直接關(guān)系到儀表的使用范圍，有時直接影響化工生產(chǎn)，儀表穩(wěn)定性不好造成的影響往往比儀表精度下降對化工生產(chǎn)的影響還要大。儀表穩(wěn)定性不好儀表維護量也大，是儀表工最不希望出現(xiàn)的事情。第13頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三6、可靠性?可靠性:儀表可靠性是化工企業(yè)儀表工所追求的另一重要性能指標。可靠性和儀表維護量是相反相成的，儀表可靠性高說明儀表維護量小，反之儀表可靠性差，儀表維護量就大。對于化工企業(yè)檢測與過程控制儀表，大部分安裝在工藝管道、各類塔、釜、罐、器上，而且化工生產(chǎn)的連續(xù)性，多數(shù)有毒、易燃易爆的環(huán)境，這些惡劣條件給儀表維護增加了很多困難，一是考慮化工生產(chǎn)安全，二是關(guān)系到儀表維護人員人身安全，所以化工企業(yè)使用檢測與過程控制儀表要求維護量越小越好，亦即要求儀表可靠性盡可能地高。隨著儀表更新?lián)Q代，特別是微電子技術(shù)引入儀表制造行業(yè)，使儀表可靠性大大提高。儀表生產(chǎn)廠商對這個性能指標也越來越重視，通常用平均無故障時間MTBF來描述儀表的可靠性。一臺全智能變送器的MTBF比一般非智能儀表如電動Ⅲ變送器要高10倍左右，它可高達100~390年。第14頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三舉例PDT-2120P—代表壓力D—代表差壓T—代表傳送或變送器三、儀表位號的表示方法

1、儀表位號的組成第15頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2、被測變量和儀表功能的字母代號第16頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第18頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)熱量傳遞的方式本節(jié)的主要內(nèi)容一、熱傳導二、對流傳熱三、輻射傳熱第二章、溫度測量儀表第19頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三在環(huán)境工程中，很多過程涉及加熱和冷卻：對水或污泥進行加熱；對管道及反應器進行保溫以減少系統(tǒng)的熱量散失；在冷卻操作中移出熱量。傳熱是極普遍的過程：凡是有溫差存在的地方，就必然有熱量傳遞。環(huán)境工程中涉及的傳熱過程主要有兩種情況：強化傳熱過程，如各種熱交換設備中的傳熱；削弱傳熱過程，如對設備和管道的保溫，以減少熱量損失。傳熱速率問題第20頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三物體由于熱的原因而發(fā)出輻射能的過程。根據(jù)傳熱機理的不同，熱的傳遞主要有三種方式：熱傳導對流傳熱輻射傳熱通過物質(zhì)的分子、原子和電子的振動、位移和相互碰撞發(fā)生的熱量傳遞過程。流體中質(zhì)點發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞過程，僅發(fā)生在液體和氣體中。通常認為是流體與固體壁面之間的熱傳遞過程。物體各部分之間無宏觀運動

第21頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第22頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三本節(jié)思考題(1)什么是熱傳導？(2)什么是對流傳熱？分別舉出一個強制對流傳熱和自然對流傳熱的實例。(3)簡述輻射傳熱的過程及其特點。(4)試分析在居室內(nèi)人體所發(fā)生的傳熱過程，設室內(nèi)空氣處于流動狀態(tài)。(5)若冬季和夏季的室溫均為18℃，人對冷暖的感覺是否相同？在哪種情況下覺得更暖和？為什么？第23頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)、基本概念?溫度：反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學過程相聯(lián)系。?溫度概念的建立及測量：以熱平衡為基礎的，?溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產(chǎn)生?導熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。?而用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標有華氏溫標、攝氏溫標、熱力學溫標和國際實用溫標。第24頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三?華氏溫標（oF）規(guī)定：在標準大氣壓下，冰的熔點為32度，水的沸點為212度，中間劃分180等分，每等份為華氏1度，符號為oF。?攝氏溫度（℃）規(guī)定：在標準大氣壓下，冰的熔點為0度，水的沸點為100度，中間劃分100等分，每等份為攝氏1度，符號為℃。?攝氏溫度值t和華氏溫度值tF有如下關(guān)系：?熱力學溫標又稱開爾文溫標，或稱絕對溫標，它規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度，記符號為K。?熱力學溫度T（K）與攝氏溫度t的關(guān)系是：T（K）=273.15+t(℃)。第三節(jié)、溫度測量儀表的分類第25頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三?按使用的測量范圍分常把測量600℃以上的測溫儀表叫高溫計；測量600℃以下的測溫儀表叫溫度計?按用途分標準儀表和實用儀表?按工作原理分分為膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計五類?按測量方式分分為接觸式與非接觸式兩大類。前者測溫元件直接與被測介質(zhì)接觸，這樣可以使被測介質(zhì)與測溫元件進行充分地熱交換而達到測溫目的；后者測溫元件與被測介質(zhì)不接觸，通過輻射或?qū)α鲗崿F(xiàn)熱交換來達到測溫的目的。第三節(jié)、溫度測量儀表的分類第26頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三1、接觸式測溫溫度敏感元件與被測對象接觸，經(jīng)過換熱后兩者溫度相等。

(1)膨脹式溫度計 (2)熱電阻溫度計

(3)熱電偶溫度計(4)其他原理的溫度計直觀、可靠，測量儀表也比較簡單特點缺點：由于測溫元件與被測對象必須經(jīng)過充分的熱交換且達到平衡后才能測量，這樣容易破壞被測對象的溫度場，同時帶來測溫過程的延遲現(xiàn)象，不適于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處于運動中的對象。不適于直接對腐蝕性介質(zhì)測量。2、非接觸測溫溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過輻射能量進行熱交換，由輻射能的大小來推算被測物體的溫度。

(1)輻射式溫度計(2)紅外線溫度計：特點不與被測物體接觸，不破壞原有的溫度場。精度一般不高。缺點：容易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復雜，價格比較昂貴。第27頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三測溫方式溫度計種類優(yōu)點缺點使用范圍／℃接觸式測溫儀表玻璃液體溫度計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準確、價格低廉容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只能現(xiàn)場指示,不能記錄與遠傳-100～100（150）有機液體0～350（-30～650）水銀雙金屬溫度計結(jié)構(gòu)簡單、機械強度大、價格低、能記錄、報警與自控

精度低、不能離開測量點測量,量程與使用范圍均有限

0～300（-50～600）壓力式溫度計結(jié)構(gòu)簡單、不怕震動、具有防爆性、價格低廉、能記錄、報警與自控精度低、測量距離較遠時,儀表的滯后性較大、一般離開測量點不超過10米0～500（-50～600）液體型0～100（-50～200）蒸汽型電阻溫度計測量精度高,便于遠距離、多點、集中測量和自動控制

結(jié)構(gòu)復雜、不能測量高溫,由于體積大,測點溫度較困難

-150～500（-200～600）鉑電阻0～100（-50～150）銅電阻-50～150（180）鎳電阻-100～200（300）熱敏電阻熱電偶溫度計測溫范圍廣,精度高,便于遠距離、多點、集中測量和自動控制需冷端溫度補償,在低溫段測量精度較低

-20～1300（1600）鉑銠10-鉑-50～1000（1200）鎳鉻-鎳硅-40～800（900）鎳鉻-銅鎳-40～300（350）銅-銅鎳非接觸式測溫儀表光學高溫計攜帶用、可測量高溫、測溫時不破壞被測物體溫度場

測量時,必須經(jīng)過人工調(diào)整,有人為誤差,不能作遠距離測量,記錄和自控900～2000（700～2000）輻射高溫計測溫元件不破壞被測物體溫度場,能作遠距離測量、報警和自控、測溫范圍廣只能測高溫,低溫段測量不準,環(huán)境條件會影響測量精度,連續(xù)測高溫時須作水冷卻或氣冷卻100～2000（50～2000）第28頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三1、應用熱膨脹原理測溫

測量原理物體受熱時產(chǎn)生膨脹

液體膨脹式溫度計

固體膨脹式溫度計

玻璃管溫度計

雙金屬溫度計第四節(jié)、工業(yè)常用溫度檢測儀表第29頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2、膨脹式溫度計

雙金屬片雙金屬片溫度計雙金屬溫度信號器1-雙金屬片2-調(diào)節(jié)螺釘3-絕緣子4-信號燈感溫元件:兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的.第30頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三3、壓力式溫度計

利用密閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣簡單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性動態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度第31頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三4、雙金屬溫度計一、工作原理雙金屬溫度計屬于固體膨脹式溫度計。雙金屬溫度計中的感溫元件是用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的。雙金屬片受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲，溫度越高產(chǎn)生的線膨脹長度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。雙金屬溫度計就是基于這一原理而制成的，它是用雙金屬片制成螺旋形感溫元件，外加金屬保護套管，當溫度變化時，螺旋的自由端便圍繞著中心軸旋轉(zhuǎn)，同時帶動指針在刻度盤上指示出相應的溫度數(shù)值。第32頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三雙金屬溫度計是一種測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表?？梢灾苯訙y量各種生產(chǎn)過程中的-80℃～+500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。特點現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便；安全可靠，使用壽命長；多種結(jié)構(gòu)形式。第33頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第34頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第35頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三5、熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的，它廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。

第36頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三應用熱電阻原理測溫

導體或半導體的電阻值隨溫度變化

測量原理TR熱電阻熱電阻溫度計適用于測量-200~500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度；具有遠傳、自動記錄和實現(xiàn)多點測量等優(yōu)點。熱電阻輸出信號大，測量準確第37頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三什么是RTD?ResistanceTemperatureDetector鉑線電阻的變化近于理想曲線－IEC751電阻(歐姆)電阻與溫度國際通用關(guān)系圖:oC Ohms0 100.0010 103.9020 107.7930 111.67IEC751IEC751溫度(oC)第38頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三?熱電阻測溫原理及材料：

熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用銠、鎳、錳等材料制造熱電阻。?熱電阻測溫系統(tǒng)的組成：熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導線和溫度控制顯示表等組成。必須注意兩點：“熱電阻和溫度控制顯示表的分度號必須一致；為了消除連接導線電阻變化的影響，必須采取三線制接法?！?常用工業(yè)熱電阻包括：鎧裝熱電阻、裝配熱電阻、防爆熱電阻第39頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三4-線RTD

為什么使用2-,3-,或4-線RTD??2-線:

成本最低--使用極少，因為引線電阻的誤差很大?3-線:

成本/性能比適中.引線補償良好.?4-線:

理論上最好的引線補償方法(完全補償);精度最高，成本最高.第40頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)保護管內(nèi)有金屬屑、積灰，接線柱處臟污或短路除去金屬屑，清掃灰塵、水滴等，找到短路點，加強絕緣溫度示值無窮大熱電阻或引線斷路更換熱電阻，找到斷點重新接好溫度顯示負值熱電阻接線有錯或有短路現(xiàn)象改正接線，找出短路處，加強絕緣溫度顯示誤差大熱電阻絲材料受腐蝕變質(zhì)更換熱電阻常見故障原因及處理

第41頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第42頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第43頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第44頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三RrRt第45頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三WZP-230總長/插入深度=500/350mm第46頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三WZPK2-230總長/插入深度=300/150mm第47頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第48頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第49頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第50頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第51頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三6、熱電偶如圖所示，兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。置于被測溫度為t的介質(zhì)中，稱為工作段，另一端為自由端，放在溫度為t0的恒定溫度下，當工作段的被測介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，熱電勢也隨溫度發(fā)生一定規(guī)律的變化。熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢，其大小只與電極材料與兩端的溫差有關(guān)，而與熱電極的長度和直徑的粗細無關(guān)。采用熱電偶為測量元件的變送器稱之為熱電偶溫度變送器。從外觀上看，熱電阻和熱電偶溫度變送器沒有太大的區(qū)別。熱電偶兩端的熱電勢差可以用下式表示：E=eAB(t)-eAB(t0)式中：Et----熱電偶的熱電勢；eAB(t)----溫度為t時工作端的熱電勢；eAB(t0)----溫度t0時自由端的熱電勢；

第52頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件是兩熱電極材料相異、兩接點溫度相異。第53頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三同種補償導線配同種熱電偶，如果所選的補償導線種類不對，一樣產(chǎn)生誤差。假設使用S型熱電偶，選擇了K型偶的補償導線KX，如圖5所示。根據(jù)中間導體定律，儀表所接收的總熱電勢為E′Z（T1，T2）=ES（T1，T3）+EKX（T3，T2）如果正確使用S型偶補償導線SC，不考慮補償導線自身誤差，儀表測量的總電勢為EZ（T1，T2）=ES（T1，T3）+ES（T3，T2）第54頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三由于選錯了補償導線儀表測量值由此產(chǎn)生誤差為式:EZ′-EZ=ES（T1，T3）+EKX（T3，T2）-ES（T1，T3）-ES（T3，T2）=EKX（T3，T2）--ES（T3，T2如果S型熱電偶工作溫度為900℃，控制間環(huán)境溫度為25℃，仍按照T3-T2=8℃，分別查S偶和K偶分度表，得出電勢差為；EK（T3，T2）-ES（T3，T2）=0.278mV儀表測量溫度比實際溫度高。如果儀表控制在900℃時，實際值只有875.1℃，誤差24.9℃。如果上述情況又將極性接反，儀表測量值偏高，儀表顯示900℃時，實際溫度為933.2℃，誤差33.2℃。第55頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三如果正確連接，儀表所接收的總熱電勢為：EZ=EK（T1，T3）+EKX（T3，T2）因為連接的錯誤，根據(jù)中間導體定律，儀表所接收的總熱電勢為：E′Z=EK（T1，T3）-EKX（T3，T2）計算，儀表測量值由此產(chǎn)生誤差為：EZ′-EZ=EK（T1，T3）+EKX（T3，T2）-EK（T1，T3）-EKX（T3，T2）=2EK（T3，T2）第56頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三一般工業(yè)爐附近的溫度，至少比控制間的溫度高8℃。那么由此產(chǎn)生誤差正好是補償導線補償值的2倍。對于K型偶，微分電勢值基本在40℃（/μV）左右，測量溫度大約比實際溫度低16℃。如果控制溫度設定在600℃，實際溫度應該在616℃左右。從上面的分析可以看出，當熱電偶補償導線正負極接反，不僅沒有起到補償作用，誤差比不接補償導線還增加一倍，因此補償導線在連接時一定要注意極性。如果不能確定熱電偶補償導線極性時，可以取一段補償導線，將一端絕緣去掉后擰在一起，放在熱水杯中，用普通萬用表直流電壓量程最低檔測量另一端的2根線，萬用表上會顯示測量電壓的正負，信號的正極為補償導線的正極。第57頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第58頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第59頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第60頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第61頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三溫度變送器的作用:有人說是測量溫度的，這是不對的。其作用是將檢測的熱電偶或則熱電阻等溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实膬x表信號如4-20mADC,或者1-5VDC.七、溫度變送器AD105撥碼開關(guān)型智能溫度變送器Pt100、Cu50、Pt1000輸入，4...20mA輸出，防雷，抗脈沖群，抗射頻干擾，能有效抑制因漏電造成的影響第62頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三AD105撥碼開關(guān)型智能溫度變送器，是一種可以通過撥碼開關(guān)設置量程范圍的智能型兩線制溫度變送器，同時還具備PC可編程的功能。它能接受熱電阻信號輸入，并對輸入信號進行線性化處理，輸出4...20mA(兩線制)標準信號，并傳輸?shù)紻CS、PLC等系統(tǒng)控制設備；具有傳感器損壞、短路故障信號可預設置等特點。供電方式為輸出回路供電，無需另配電源，即無源式，一般安裝在溫度傳感器的頭部接線盒里，安裝孔為圓形條狀設計，可滿足不同尺寸接線盒的要求，也可通過安裝支架裝在標準DIN導軌上。第63頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第三章壓力測量儀表第一節(jié)概述第二節(jié)液柱式壓力計第三節(jié)彈性式壓力計第四節(jié)電氣式壓力計第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗第六節(jié)差壓變送器第64頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)概述壓力是重要的熱工參數(shù)之一,正確測量和控制壓力對保證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟性有重要意義。壓力及差壓的測量還廣泛地應用在流量和液位的測量中。垂直作用在單位面積上的力稱壓力。在國際單位制（SI）和我國法定計量單位中，壓力的單位是“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號為“Pa”。

1Pa=1N/m2

即1N力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。第65頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

過去采用的壓力單位“工程大氣壓力”（kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“物理大氣壓”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等均應改成法定計量單位帕。換算關(guān)系如下：1kgf/cm2=0.9807×105Pa1mmH2O=0.9807×10Pa1mmHg=1.332×102Pa1atm=1.01325×105Pabar=105Pa

1PSI=6.89×103Pa第一節(jié)概述第66頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三一、壓力幾種不同表示方法

(1)絕對壓力指作用于物體表面積上的全部壓力,其零點以絕對真空為基準,又稱總壓力,一般用大寫符號P表示。

(2)大氣壓力指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力,以P0表示。

(3)表壓力絕對壓力與大氣壓力之差,一般用P表示。測壓儀表一般指示的壓力都是表壓力,表壓力又稱相對壓力。當絕對壓力小于大氣壓力,則表壓力為負壓,負壓又可用真空度表示,負壓的絕對值稱為真空度。如測爐膛和煙道氣的壓力均是負壓。

(4)差壓任意兩個壓力之差稱為差壓。如靜壓式液位計和差壓式流量計就是利用測量差壓的大小知道液位和流體流量的大小。第一節(jié)概述第67頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)概述1.平衡法：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力。2.彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓力或負壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的大小。3.電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。第68頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三三、壓力測量儀表的分類第一節(jié)概述壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)可分為：液柱式、機械式及電氣式測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類：液柱式：根據(jù)流體靜力學原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度；機械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移；電氣式：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量；活塞式：根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。第69頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)液柱式壓力計利用液柱對液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測壓力相平衡的原理，通過液柱高度來反映被測壓力的大小。采用水銀或水為工作液，用U形管或單管進行測量，常用于低壓、負壓或壓力差的檢測。被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風道各段壓力、通風空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有相當高的準確度，應用廣泛。缺點：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便。第70頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三一、U形管壓力計△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降低。U形管壓力計原理圖1-U型玻璃管；2-工作液；3-刻度尺第二節(jié)液柱式壓力計第71頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三二、單管壓力計因則故由于D>>d，所以P=ρgh2單管液柱式壓力計1-測量管2-寬口容器3-刻度尺第二節(jié)液柱式壓力計

由于U形管壓力計需兩次讀取液面高度，為使用方便，設計出一次讀取液面高度的單管壓力計。第72頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三習題1、用平管液柱式壓力計測得的介質(zhì)壓力為液柱高度380mmH2O,由于大容器D>>d(d為測壓管直徑),可忽略大容器液位下降值.求介質(zhì)壓力。已知：容器中灌注為1K,設ρ=1000kg/m3,g=9.81。解：被測介質(zhì)壓力

P=ρgh=1000×9.81×0.38=3.73×103(Pa)第73頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三三、斜管微壓計第二節(jié)液柱式壓力計

主要用于測量微小壓力、負壓和壓差，它將單管液柱壓力計的測量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差。第74頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三傾斜角度越小，l越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤差增大，不能小于15°。這種傾斜管液柱式壓力計可以測量到0.98Pa的微壓。為了進一步提高微壓計的精確度，應選用密度小的酒精作為工作液體。三、斜管微壓計第二節(jié)液柱式壓力計第75頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)彈性式壓力計用彈性傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測量儀表稱為彈性式壓力計。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出（力或位移），可以通過傳動機構(gòu)直接帶動指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣元件組成變送器，實現(xiàn)壓力（或壓差）信號的遠傳。第76頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三1、彈性元件

采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感壓元件,可以適用于不同場合、不同范圍的壓力測量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。第三節(jié)彈性式壓力計第77頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

測壓原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。

F：軸向外力；

A:彈性元件承受壓力的有效面積；

P:被測壓力；

C：彈性元件的剛度系數(shù)；

X:彈性元件的形變位移。

第三節(jié)彈性式壓力計第78頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2、彈簧管壓力表彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)如圖所示。被測壓力由接頭9通入,迫使彈簧管1的自由端產(chǎn)生位移,通過拉桿2使扇形齒輪3作逆時針偏轉(zhuǎn),于是指針5通過同軸的中心齒輪4的帶動而作順時針偏轉(zhuǎn),在面板6的刻度標尺上顯示出被測壓力的數(shù)值。第三節(jié)彈性式壓力計第79頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬;

可測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓;

精度有0.5、1.0、1.5、2.5等。第三節(jié)彈性式壓力計2、彈簧管壓力表第80頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)電氣式壓力計為適應集中檢測、自動調(diào)節(jié)及使用計算機技術(shù)的需要，希望把彈性元件的輸出——位移或壓力轉(zhuǎn)為統(tǒng)一信號，出現(xiàn)了電氣式壓力計。電氣式壓力檢測方法一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。能實現(xiàn)壓力－電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、應變片和壓阻元件。第81頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三1、壓電式壓力傳感器

壓電效應原理：壓電材料受壓時會在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料：單晶體、多晶體特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應高，量程范圍廣?；魻栐抢?)工作的半導體元件。A磁電效應B電磁效應C壓電效應D以上都不是C問題？第四節(jié)電氣式壓力計第82頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2、應變式壓力傳感器應變片是基于應變效應工作的一種壓力敏感元件，當應變片受外力作用產(chǎn)生形變時，應變片的電阻值也將發(fā)生相應變化。應變式壓力傳感器是由彈性元件、應變片以及相應的橋路組成的，利用彈性敏感元件和應變計將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應電阻值變化的壓力傳感器。第四節(jié)電氣式壓力計第83頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三缺點：輸出信號小、線性范圍窄,而且動態(tài)響應較差(見電阻應變計、半導體應變計)。優(yōu)點：應變片的體積小,商品化的應變片有多種規(guī)格可供選擇，而且可以靈活設計彈性敏感元件的形式以適應各種應用場合，所以用應變片制造的應變式壓力傳感器仍有廣泛的應用。分類：按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同,應變式壓力傳感器大致可分為應變管式、膜片式、應變梁式和組合式4種。2、應變式壓力傳感器第四節(jié)電氣式壓力計第84頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三3、壓阻式壓力傳感器

壓阻元件是基于壓阻效應工作的一種壓力敏感元件，它指在半導體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴散電阻，當它受外力作用時，其阻值由于電阻率的變化而改變。擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅膜片。優(yōu)點：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微小的壓力變化，動態(tài)響應好；缺點：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小。第四節(jié)電氣式壓力計第85頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三右圖是壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在一塊圓形的單晶硅膜片上,布置四個擴散電阻,組成一個全橋測量電路。膜片用一個圓形硅杯固定,將兩個氣腔隔開。一端接被測壓力,另一端接參考壓力。當存在壓差時,膜片產(chǎn)生變形,使兩對電阻的阻值發(fā)生變化,電橋失去平衡,其輸出電壓反映膜片承受的壓差的大小。第四節(jié)電氣式壓力計第86頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇1.儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應超過儀表滿量程的3/4；被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應超過儀表滿量程的2/3；為保證測量準確度：最小工作壓力不應低于滿量程的1/3；優(yōu)先滿足最大工作壓力條件。第87頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2.儀表精度的選擇壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應小于儀表的基本誤差。3.儀表類型的選擇從被測介質(zhì)壓力大小來考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)對儀表輸出信號的要求使用的環(huán)境第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇第88頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三習題16、鍋爐給水壓力值最大16MPa,最小15MPa,試問應選用多大量程的壓力表？解：儀表刻度上限值=3/2×測量上限值

=3/2×16=24MPa

根據(jù)計算結(jié)果,可選用0～25MPa的壓力表。第89頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三二、壓力儀表的校驗第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗校驗就是將被校驗壓力表和標準壓力表通以相同壓力，比較它們指示數(shù)值，如果被校表對于標準表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定最大準許絕對誤差時，則認為被校表合格。常用的校驗儀器是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級有0.02、0.05和0.2級，可用來校準0.25級精密壓力表，也可校準各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。第90頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三校驗方法：1.在測量范圍內(nèi)選取3-4個點，選在帶有刻度數(shù)字的大刻度點上；2.均勻增至刻度上限，保持上限壓力3min，觀察指針的變動情況；3.單方向增至校驗點后度數(shù)，輕敲表殼再讀數(shù)，再單方向?qū)⒅列ｒ烖c校驗，計算誤差。二、壓力儀表的校驗第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗第91頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三三、壓力表的安裝第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗1.取壓口的選擇測量液體：在管道下部取壓測量氣體：在管道上部取壓測量蒸汽：在管道兩側(cè)偏上取壓2.導壓管的鋪設導壓管是傳遞壓力、壓差信號的，要有3%坡度，長度小于50m。導壓管應垂直或傾斜敷設，起傾斜度不小于1:12，粘度高的流體，其傾斜度應更增大。第92頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三三、壓力表的安裝第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗3.

取壓口管與工質(zhì)流速方向垂直，與設備內(nèi)壁平齊，無凸起和毛刺。4.

防止儀表傳感器與高溫和有害介質(zhì)直接接觸。5.

取壓口和壓力表之間要有隔離閥，以備檢修。第93頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三習題61、在水平管道上測量氣體壓力時的取壓點應選在()。

A、管道上部、垂直中心線兩側(cè)45度范圍內(nèi)

B、管道下部、垂直中心線兩側(cè)45度范圍內(nèi)

C、管道水平中心線以上兩側(cè)45度范圍內(nèi)

D、管道上部、垂直中心線兩側(cè)45度范圍內(nèi)64、一般工業(yè)用壓力表耐壓檢驗時間為()分鐘。

A、3B、5C、10D、8第94頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三17、在進行差壓管路敷設時,已知敷設的管路長度24米,試問管路兩端的最小高度差不少于多少米？解：根據(jù)規(guī)程,在敷設差壓管路時,管路應保持不小于1:12的坡度。最小的高度差=24×（1/12）

=2(米)

即管路兩端最小高度差不應小于2米。第95頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

差壓變送器可以測量液體、氣體和蒸汽的壓力、壓差及液位等參數(shù),與節(jié)流裝置配合可測量流量。差壓變送器有氣動差壓變送器（輸出20～100KPa壓力信號）和電動差壓變送器（輸出4～20mA或0～10mA標準電流信號）。第六節(jié)差壓變送器第96頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

力平衡式差壓變送器是基于力矩原理工作的,它是以電磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了深度負反饋,因而測量精度較高,而且保證了被測差壓ΔPi和輸出電流I0之間的線性關(guān)系。

一、力平衡式差式變送器

力平衡式差壓變送器的構(gòu)成方框圖如圖所示,它包括測量機構(gòu)、杠桿力平衡機構(gòu)、位移檢測放大器及電磁反饋機構(gòu)。第六節(jié)差壓變送器第97頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

壓力、差壓變送器結(jié)構(gòu)都一樣,只是彈性元件稍有差別。右圖為電動力平衡壓力變送器結(jié)構(gòu)簡圖。被測壓力p作用在測量膜片1上,轉(zhuǎn)換為輸入力作用于主杠桿2的下端。主杠桿以支點膜片3為軸而偏轉(zhuǎn),并以力沿水平方向推動矢量機構(gòu)4。矢量機構(gòu)將水平向左的力變成連桿6向上的力,此力帶動副杠桿7,繞其支點順時針轉(zhuǎn)動,因而使差動變壓器8的銜鐵下移,氣隙變小,銜鐵的位移變化量通過低頻位移檢測放大器9轉(zhuǎn)換并放大為4-20mA的直流電流I0,作為變送器的輸出信號。

第六節(jié)差壓變送器第98頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

調(diào)節(jié)支點5的水平位置,可改變矢量機構(gòu)的夾角θ,從而能連續(xù)改變兩杠桿間的傳動比,能細調(diào)量程。調(diào)節(jié)彈簧11的張力,可起調(diào)整零點的作用。低頻位移檢測放大器的作用是將副杠桿上銜鐵的微小位移轉(zhuǎn)換成直流輸出電流I0,所以它實際上是一個位移-電流轉(zhuǎn)換器。第六節(jié)差壓變送器第99頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三二、電容式差壓變送器

電容式差壓變送器是沒有杠桿機構(gòu)的變送器,它采用差動電容作為檢測元件,整個變送器沒有傳動機構(gòu),因而尺寸緊湊,抗振性好,性能穩(wěn)定可靠,具有較高的精度。它可以測量壓力、差壓、絕對壓力、帶開方的差壓（用于測量流量）。第六節(jié)差壓變送器第100頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三1、電容式差壓變送器的組成

變送器包括差動電容傳感器和變送器電路兩部份,其構(gòu)成方框圖如圖所示。輸入差壓Δpi作用于差動電容的動極板,使其產(chǎn)生位移,從而使差動電容器的電容量發(fā)生變化。此電容變化量由輸入轉(zhuǎn)換部份變換成直流電流信號,此信號與反饋信號進行比較,其差值送入放大電路,經(jīng)放大得到整機的輸出電流I0。第六節(jié)差壓變送器第101頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三2．電容式差壓變送器測量原理采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測量電容量C便可以知道被測壓力的大小，從而實現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。定極板彈性元件動極板被測壓力第六節(jié)差壓變送器

ε——電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/mA——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2

d——兩平行板之間的距離，mC——電容量，F(xiàn)第102頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三測量部分I0P1轉(zhuǎn)換放大單元

P2電容式壓力傳感器

測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等.

測量原理:將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。第六節(jié)差壓變送器第103頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三3.電容式壓力、差壓變送器特點結(jié)構(gòu)簡單、體積小、動態(tài)性能好，電容相對變化大、靈敏度高在普通壓力傳感器上增加微處理器具有遠程通訊的功能依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場或控制室設定變送器各種參數(shù)使用維護方便長期穩(wěn)定工作，每5年才需校檢一次。第六節(jié)差壓變送器第104頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三簡答題：（第25小題）簡述電容式差壓變送器的組成和工作原理。答：電容式差壓變送器的檢測元件采用電容式壓力傳感器，組成分測量和放大兩大部分。輸入差壓作用于測量部分電容式壓力傳感器的中心感壓膜片，從而使感壓膜片（即可動電極）與兩固定電極所組成的減去電容的電容量發(fā)生變化，此電容變化量由電容/電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號進行比較，其差值送入放大器，經(jīng)放大得到整機的輸出信號IO。

習題第105頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三習題下列說法錯誤的是（）。A、測量值小數(shù)點后的位數(shù)多，測量越精確。B、1.5級儀表的精度等級可寫為±1.5級。C、熱電偶的測溫原理是基于熱電效應，它的熱電勢大小，不僅取決于熱電偶材料的材質(zhì)和兩端的溫度，而且與熱電偶的直徑和長短也有關(guān)系。D、力平衡式壓力變送器與電容式壓力變送器一樣，都是利用彈性元件受壓后產(chǎn)生的位移變換成電量的如果把1151變送器的電源極性接反，則儀表不可能是（）。A燒壞B沒有輸出C輸出跑最大D輸出跑最小第106頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三解：儀表的原測量范圍為0～100KPa，輸出范圍：4～20mA現(xiàn)零位正遷了100%，所以：

1．測量范圍成了100～200KPa。

2．儀表的量程是200-100=100KPa。

3．輸入為100KPa時，儀表的輸出為4mA。

輸入為150KPa時，儀表的輸出為12mA。

輸入為200KPa時，儀表的輸出為20mA。33、1151GP壓力變送器的測量范圍原為0～100KPa，現(xiàn)零位遷移100%。則

1．儀表的測量范圍變?yōu)槎嗌伲?/p>

2．儀表的量程是多少？

3．輸入多少壓力時，儀表的輸出為4、12、20mA？習題第107頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三35、有人在校驗1151AP絕對壓力變送器時，發(fā)現(xiàn)只要通上電源，儀表就有12mA輸出。這種現(xiàn)象是正常的嗎？（如果儀表的測量范圍是50～150KPa絕壓，當時的大氣壓為100KPa）解：絕對壓力變送器測的是絕對壓力，該儀表的測量范圍是50～150KPa，也就是說輸入50KPa絕壓時，儀表輸出4mA；輸入150KPa絕壓時，儀表輸出20mA；儀表在大氣壓下，即輸入的是大氣壓力100KPa時，儀表輸出為（（100-50）/（150-50））*16+4=12mA

現(xiàn)儀表輸出正好12mA，所以是正常的。習題第108頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三12、利用差壓變送器測量蒸汽流量，在排汽(放空)后，為什么要等一段時間后再啟動差壓變送器？

答：等一段時間后，可使冷凝器和導壓管充滿蒸汽冷凝水，這不但可產(chǎn)生表頭真實差壓，從而減小測量誤差，而且可防止高溫蒸汽直接與表頭內(nèi)的膜盒或膜片接觸，從而提高儀表使用壽命。習題第109頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三第四章流量測量儀表第一節(jié)流量測量的主要方法和分類第二節(jié)差壓式流量計第三節(jié)轉(zhuǎn)子流量計第四節(jié)橢圓齒輪流量計第五節(jié)渦輪流量計第六節(jié)電磁流量計第七節(jié)渦街流量計第八節(jié)靶式流量計第九節(jié)其它流量計主要內(nèi)容第110頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三類別工作原理儀表名稱可測流體種類適用管徑mm測量精度％安裝要求、特點體積流量計差流壓量式計流體流過通管道中的阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關(guān)系，通過測量差壓值求得流量節(jié)流式孔板液、氣、蒸汽50～1000±1～2需直管段，壓損大噴嘴50～500需直管段，壓損中等文丘里管100～1200需直管段，壓損小均速管液、氣、蒸汽25～9000±1需直管段，壓損小轉(zhuǎn)子流量計液、氣4～150±2垂直安裝靶式流量計液、氣、蒸汽15～200±1～4需直管段，彎管流量計液、氣±0.5～5需直管段，無壓損容流積量式計直接對儀表排出的定量流體計數(shù)確定流量橢園齒輪流量計液10～400±0.2～0.5無直管段要求，需裝過濾器，壓損中等腰輪流量計液、氣刮板流量計液±0.2無直管段要求，壓損小第四章流量測量儀表第111頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三溫度、壓力補償±0.5液、氣體積流量經(jīng)密度補償同時測體積流量和流體密度來計算質(zhì)量流量間接式±0.15液、氣科氏質(zhì)量流量計±0.2～2固體粉料沖量式質(zhì)量流量計±1氣熱式質(zhì)量流量計直接檢測與質(zhì)量流量成比例的量來質(zhì)量流量直接式需直管段，無壓損±1＞10液超聲波流量計直管段要求不高，無壓損±0.5～1.56～2000導電液體電磁流量計需直管段±0.5～1150～1000液、氣渦街流量計需直管段，裝過濾器±0.1～0.54～600液、氣渦輪流量計通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量速流度量式計質(zhì)量流量計體積流量計第四章流量測量儀表第112頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三容積式流量計，它們的基本組成部分是差不多的，既測量部分、密封聯(lián)軸器、調(diào)速器、顯示部分和發(fā)訊部分。1、測量部分這是流量計本體部分，它包括轉(zhuǎn)子及殼體和蓋板組成的計量腔。在流體的作用下轉(zhuǎn)子不斷的轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速與流經(jīng)的流體體積成正比。2、密封聯(lián)軸器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速需要傳輸出去，在傳送時，既要保證流體不外漏，又不能阻力太大。通常有兩種聯(lián)軸器，一是磁性密封聯(lián)軸器，另一種是機械密封聯(lián)軸器。因為磁耦合不存在泄露問題，所以一般都采用磁性密封聯(lián)軸器。第四章流量測量儀表第113頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三3、調(diào)速器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很快，所以需要用齒輪組將其速度減下來，以滿足讀數(shù)和發(fā)訊需要。4、顯示部分這是流量計的讀數(shù)部分，通常有指針指示和記數(shù)器記數(shù)兩種。5、發(fā)訊部分發(fā)訊部分是將被測介質(zhì)流量信號轉(zhuǎn)換成輸出脈沖，以便遠傳。脈沖可以是電壓，也可以是電流脈沖。但若流量計僅就地使用，就沒有這一部分。常用類型：橢圓齒輪流量計，羅茨流量計（又叫腰輪流量計，分4轉(zhuǎn)子的和兩個轉(zhuǎn)子的），旋轉(zhuǎn)活塞式流量計，刮板流量計。第四章流量測量儀表第114頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體的數(shù)量，是瞬時流量；累積流量：在某一段時間內(nèi)流過流體的總和，稱為總量或累積流量。體積流量：以體積表示的瞬時流量用qv表示，單位為m3/s以體積表示的累積流量用Qv表示，單位為m3第一節(jié)流量測量的主要方法和分類第115頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三質(zhì)量流量：以質(zhì)量表示的瞬時流量用qm表示，單位為kg/s以質(zhì)量表示的累積流量用Qm表示，單位為kg標態(tài)下的體積流量:工程上通常把工作狀態(tài)下測得的體積流量換算成標準狀態(tài)（溫度為20℃，壓力為一個標準大氣壓）下的體積流量。第一節(jié)流量測量的主要方法和分類第116頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三流量的累計計算是由流量積算器完成的，它的作用原理是把反映瞬時流量大小的輸入信號轉(zhuǎn)換成與該輸入信號成正比的脈沖頻率信號，然后再對該脈沖頻率信號進行計數(shù)，用該計數(shù)值表示所流過的流體總量。簡答題第26小題第一節(jié)流量測量的主要方法和分類第117頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

就測量原理而言，可分直接測量法和間接測量法2類:

直接測量法可直接測量出管道中的體積/質(zhì)量流量；間接測量法則是通過測量出流體的(平均)流速，結(jié)合管道的截面積、流體的密度及工作狀態(tài)等參數(shù)計算。

除了橢圓齒輪流量計、科里奧利力質(zhì)量流量計之外，

其它均基于間接法來流量測量。第一節(jié)流量測量的主要方法和分類第118頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

標準孔板差壓式(節(jié)流式)流量計，是最成熟、最常用的方法之一。流束收縮使流速加快、靜壓力降低，在阻力件前后產(chǎn)生較大的壓差(節(jié)流現(xiàn)象)。壓差↑流速↑流體的流量↑。

第二節(jié)差壓式流量計壓差↑流速↑流體的流量↑。阻力件==節(jié)流件第119頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三(a)標準孔板(b)噴嘴(c)文丘里管相比而言，標準孔板制作最簡單，使用也最廣泛以下只介紹標準孔板第二節(jié)差壓式流量計第120頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三123節(jié)流原理

流動流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。這兩種形式的能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。節(jié)流裝置前后壓差ΔP流量第二節(jié)差壓式流量計Δp=kq2靜壓流速123第121頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和前后直管段。標準節(jié)流裝置：標準化，前后直管段符合規(guī)定要求。標準孔板，要求：d/D應在0.2～0.8之間d不小于12.5mm直孔厚度h應在0.005D到0.02D之間孔板的總厚度H應在h和0.05D之間圓錐面的斜角α應在30～45°之間

…………

標準噴嘴和標準文丘里管的結(jié)構(gòu)參數(shù)的規(guī)定也可以查閱相關(guān)的設計手冊。有手冊可查，不要求記dDHha第二節(jié)差壓式流量計第122頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

國家規(guī)定標準的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓和徑距取壓(D－D/2取壓)。環(huán)隙取壓單獨鉆孔取壓夾持環(huán)流體兩個取壓口分別位于孔板上下端面與管壁的夾角處；取壓口可以是環(huán)隙取壓口和單獨鉆孔取壓口。環(huán)隙取壓利用左右對稱的兩個環(huán)室把孔板夾在中間，再利用導壓管把孔板上下游的壓力分別引出。當采用單獨鉆孔取壓時，取壓口的軸線應盡可能以90°與管道軸線相交。第二節(jié)差壓式流量計環(huán)隙取壓由于環(huán)室的均壓作用，測量精度高，但加工制造和安裝要求嚴格。當管徑D＞500mm時，一般采用單獨鉆孔取壓。第123頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三原理：

應用廣泛，但如使用不當會出現(xiàn)很大的測量誤差，甚至高達10～20％。在安裝使用過程中應充分注意，并予以解決。流體在管道中正常流動（v、p）節(jié)流件使流束收縮，流速增大，壓力降低節(jié)流件前后出現(xiàn)“壓差”“壓差”與流量有關(guān)再采用差壓變送器，將差壓信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標準信號，便于顯示及控制。節(jié)流裝置引壓管差壓變送器顯示儀表/控制器pDoIpDvq第二節(jié)差壓式流量計第124頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三差壓式流量計的使用特點具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的特點，適于大流量的測量；孔板測量的壓損大，當不允許有較大的管道壓損時，便不宜采用；標準噴嘴和文丘里管的壓損較孔板為小，但結(jié)構(gòu)比較復雜，不易加工；標準節(jié)流裝置僅適于管道D大于50mm，雷諾數(shù)在104～105以上的流體；第二節(jié)差壓式流量計第125頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三差壓式流量計的使用要求流體應當清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變；為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段；節(jié)流裝置經(jīng)過長時間的使用，會因物理磨損或化學腐蝕，造成幾何形狀和尺寸的變化，從而引起測量誤差，因此需及時檢查、維修和更換。第二節(jié)差壓式流量計第126頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三節(jié)流式流量計誤差產(chǎn)生的原因：實際工況與設計要求不符，如：溫度、壓力等參數(shù)發(fā)生變化，則會造成較大的誤差。為了消除這種誤差，必須按新工藝重新設計計算加以必要的修正。節(jié)流裝置安裝不正確，特別要注意安裝方向。在使用中，要保持節(jié)流裝置的清潔。在節(jié)流裝置處防止有沉淀、結(jié)焦、堵塞等現(xiàn)象。節(jié)流裝置的磨損。應注意日常檢查、維修，必要時應換用新的孔板。導壓管安裝不正確，或有諸塞、滲漏現(xiàn)象。第二節(jié)差壓式流量計第127頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三52、流體在管道中流動產(chǎn)生的阻力與流體的平均流速的(

)成正比。A一次方B二次方C三次方D四次方53、標準節(jié)流裝置不適用于測量管徑小于(

)的流體。A150㎜B100㎜C80㎜D50㎜55、節(jié)流裝置不論在管道的什么位置，必須安裝在直管段上，應盡量避免任何局部阻力對()的影響。A流量B流動方向C流束D溫度56、標準孔板在安裝時，如果銳面正對著流體來的方向，其測量結(jié)果將()。A偏大B偏小C正常D可能偏大，也可能偏小習題DCCB第128頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三54、一定長度和管徑的管道，輸送一定的介質(zhì)時，其流速阻力與流速的平方成()。A正比B反比C無差D無比例關(guān)系5、在孔板流量測量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中孔板為什么裝在調(diào)節(jié)閥的前面？答：由于液體經(jīng)調(diào)節(jié)閥降壓后易產(chǎn)生汽化，從而形成汽液兩相共存，而孔板測量的條件要求流體是連續(xù)單相的，不得有兩相共存，所以孔板要裝在調(diào)節(jié)閥前面。習題A第129頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三13、標準孔板用于測量管道中（）的流量A氣體B膠狀體C蒸汽D液體ACD4、下列屬于標準孔板的取壓方式的是（

ABD

）。A角接取壓B徑距取壓C理論取壓D法蘭取壓8、下列差壓式流量計安裝措施正確的是（ABD）。A必須保證節(jié)流件開孔與管道同心B導壓管盡量按最短距離敷設在3~50m之間C測量氣體流量時，差壓式流量計最好安裝在低于節(jié)流裝置處D測量液體流量時，差壓式流量計最好安裝在低于節(jié)流裝置處習題第130頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三18、利用標準節(jié)流裝置測量流量時，必須滿足的條件有（）。A流體充滿管道B流體流經(jīng)節(jié)流裝置時不發(fā)生相變C流體必須是單向均質(zhì)的D流體流經(jīng)節(jié)流裝置時流速大于聲速68、標準節(jié)流裝置的取壓方式主要有（）。A損失取壓B法蘭取壓C理論取壓D角接取壓90、節(jié)流式流量計由（）組成。A節(jié)流裝置B壓差信號管道C差壓計D放大器96、標準節(jié)流裝置適用于（）。A截面形狀任意的管道B截面形狀為圓形的管道C流體充滿管道D單相流體習題ABCBDABCBCD第131頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三標準節(jié)流裝置的形式有多樣，主要有（）。A偏心孔板B長徑噴嘴C文丘里管D噴嘴答：用節(jié)流裝置測流量時，目前用得最多的取壓方法是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。因為角接取壓法容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，所以測量精度比較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)比較簡單，易于裝配，計算也方便，但精度不如角接取壓法高。徑距取壓法和理論取壓法由于下游取壓點均在流束的最小截面區(qū)域內(nèi)，而流束的最小截面是隨流量而變的，在流量測量范圍內(nèi)，流量系數(shù)不是常數(shù)，而且又難于采用環(huán)室取壓法，因而應用比較少。論述題：2、試述角接取壓法、法蘭取壓法、徑距取壓法和理論取壓法的特點。習題ABD第132頁，講稿共242頁，2023年5月2日，星期三

計算題：4、有一臺節(jié)流式差壓流量表，其刻度上限為320t/h，差壓上限為80kPa，問：(1)當儀表流量測量值在80t/h時，相應的差壓是多少？(2)若差壓為40kPa時，相應的流量為多少？解：根據(jù)流量方程⊿p=kq2,知：⊿p/⊿pmax=q2/q2max

所以:⊿p=q2/q2max*⊿pmax,q2=⊿p/⊿pmax*q2max則：

(1)流量值為80t/h時差壓為：

⊿p=802/3202*80=5（kPa）

(2)差壓值為40kPa時的流量值為：

q2=40/80*3202q=226.24（t/h）習題第133頁