过程参数检测及仪表复习资料(华电-热能专业)最终有用(共6页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上测量过程有三要素：测量方法；测量单位； 测量工具。 测量的定义：人们借助某种工具，通过某种方法，将被测量X0显示出来(单位为U)。绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。 示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。 基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。 允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差。允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。 测量误

2、差来源：测量装置的误差、环境误差、方法误差、人员误差。精确度等级:以引用误差（a）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级灵敏度：当输入量很小时，其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。线性度（非线性误差）：反映仪表的输入输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。回差（变差）：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的回差。产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。 重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致

3、性成为重复性。重复性是检测系统最基本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证 准确度：表示测量结果与测量真值之间的接近程度。 分辨率：反映仪表对输入量微小变化的反应能力。 漂移：工作条件和输入信号不变,经规定时间后输出的变化,称为漂移仪表的检定方法：标准物质检定法：被检测表检测某种标准值，从而确定仪表的示值误差。示值比较检定法：被检仪表与标准仪表同时去测量同一被测量,比较两者的指示值,确定仪表的质量指标 粗大误差：明显歪曲结果，使测量值无效的误差。原因：测量者主观过失，操作错误，测量系统突发故障。剔除坏值 随机误差：同一被测量多次测量时，误差的绝对值和符号的变化不可预知。特点：单次测量值误差的大

4、小和正负不确定；但对一系列重复测量，误差的分布有规律：服从统计规律。随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件可相互转化。系统误差：测量值中含有固定（恒值系统误差）或按某种规律变化的误差（变值系统误差）。特点: 增加测量次数不能减小该误差 原因：仪表本身原因，使用不当，测量环境发生大的改变 处理方法：找到引起误差的原因和误差规律，用计算或补偿装置对测量值进行修正 热电势的产生原因：由接触电势和温差电势两种电势的综合效果。 热电偶测温特点：热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量。 热电偶：由两种不同

5、材料的导体（或半导体）A和B组成。A、B是热偶丝，也叫热电极。放在被测对象中，感受温度变化的那端称为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端。热电现象（效应）：当热端和冷端温度不同时回路中有电流流过，此电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，这种物理现象称为热电现象。 热电偶测温原理：把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，当两接点分别置于t和t0 两种不同温度时，则在回路中就会有电动势存在，称为热电势，形成的回路电流称为热电流；将冷端温度t0保持恒定，则对一定材料的热电偶，其总热电势就只是热端温度t的单值函数，即Eab（t，t0）=fAB(t)-C，只要测出热电势的大小，就能得到热端

6、温度的数值。 均质导体定律：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路不论导体或半导体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势 中间导体定律：由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。中间温度定律：热电偶A、B在接点温度为t1、t3时的热电势等于热电偶A、B在接点温度分别为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和，即 EAB（t1，t3）EAB（t1，t2）EAB（t2，t3） 标准化热电偶：制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶 。 非标准化热电偶：是为适应更高或更低的温度以及特殊的介质

7、气氛而出现的,它们没有统一的国家标准和统一的分度号。它们是标准化热电偶的补充。 对热电偶冷端温度进行处理的原因：热电偶的测温原理表明：热电偶的热电势是两个接点温度的函数差，只有当冷端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数。但在实际应用中，热电偶冷端所处环境温度总有波动，从而使测量得不到正确结果，因此必须对热电偶冷端温度变化的影响采取补偿措施，使热电偶的热电势只反映热端温度（被测温度）的变化，而不受冷端温度变化的影响。电位差计原理：利用电压平衡的原理，将被测电势与已知的标准电势进行比较，当两者的差值为零时，被测电势就等于已知电势；回路：工作电流回路、工作电力标准化回路、测量回路。调零：机械调零

8、、工作电流标准化、电气调零。回路电压方程Ux Is RAB = I R 。影响电位差计准确性：工作电流值和电阻值RAB的准确度以及测量装置的灵敏度 常用的热电偶冷端温度处理办法：1、计算修正法2、仪表机械零点调整法3、恒温法：恒温法分为冰点槽法和恒温箱法4、补偿电桥法（冷端补偿器）：补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势的变化。5、补偿导线法。 热电偶测温的误差分析（1）热电偶的分度误差（2）热电偶冷端温度补偿误差 （3）显示仪表误差 （4）总误差热电偶的校验：定点法，就是在国际温标规定的定点温度下进行校验。这种方法的特点是精确度高，但设备复杂、校验点数少，

9、而且校验操作复杂。该方法只用于对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。比较法，它是广泛采用的方法，可用于实验室和工业用热电偶的校验。用标准热电偶与被校热电偶测同一稳定对象的温度来进行的。热电阻测温特点：准确度高；,灵敏度高，在中低温下（ 500以下）, 输出信号比热电偶的要大；输出电信号, 便于远传和切换。组成：由热电阻、显示仪表和连接导线组成，热电阻由电阻体、绝缘套管和保护套管等主要部件组成。原理：根据金属导体或半导体的电阻随温度变化而改变的性质而工作的。 热电阻的误差分析：（1）动态误差（2）连线电阻变化引起测量误差（3）热电阻通电发热引起误差（4）机械力带来的误差（5）氧化带来的误差(6) 淬

10、火效应的误差 管道内流体温度测量：1、测点要选在有代表性的地点，不能在温度死角区域2、保证元件有一定的插入深度，元件感温点应处在管道中心流速最大处3、对于高温管道，在测点引出处要加保温材料隔热。 电阻温度系数：温度变化l时电阻值的相对变化量，用来表示，单位是-1高温气体温度测量降低沿测温管传导散热采取的措施：1、选择合适的安装位置，确保烟气扫过测温管装在烟道内的整个部分。2、提高测温管装设地点的烟气内壁的壁温,如也让烟气流过。3、测温管装设部位外壁要敷较厚的绝缘层，使沿测温管的散热量减小。 热电偶与壁面的接触方式误差由小到大：等温线接触、面接触、分立接触、点接触非接触式测温仪表：利用物体的辐射

11、能随其温度变化的原理而制成的。分类：光学辐射式高温计：光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色高温计；光学高温计基本原理：由普朗克定律知道，物体的光谱辐射出射率Ml与温度有关，而物体在高温下会发光，称亮度，因亮度Ll与光谱辐射出射率Ml成正比，故通过测物体亮度Ll可求物体的温度。Ll = Ml / 。 亮度温度Ts ：当物体在辐射波长为 ，温度为时T，其光谱辐射亮度Ll和黑体在辐射波长为，温度为Ts时的光谱辐射亮度L0l相等，则把Ts称为这个物体在波长下的亮度温度。与实际被测温度的关系：T=C2 Ts / (l Ts ln + C2) 亮度温度总是低于真实温度灰色吸收玻璃的作用：加入吸收玻璃，

12、在14000C以上时，可减弱热源进入仪表的亮度后，再和灯丝比较，加大光学高温计的测量范围。红色滤光片的作用：造成单色光 造成窄的光谱段，使其在波长范围0.6-0.7m内进行亮度比较。影响光学高温计测量精确度的因素：发射率的影响、中间介质的影响 光电高温计：由光学系统与测量、放大显示两大部分组成。 热电堆：由几支同样的热电偶同向串联，其目的是增加输出的热电势，提高灵敏度辐射高温计原理：物体的辐射出射度与其温度的关系为对确定的物体，可近似认为其发射率为定值，那么M与T将呈单值对应关系，测出辐射出射度M与其发射率即可知其温度。辐射高温计能连续自动测温。组成：辐射高温计由辐射传感器和显示仪表组成，辐射

13、传感器又由光学系统与辐射变换器两部分构成。辐射温度：若温度为T的物体的辐射出射度与全辐射体在温度Tp下的辐射出射度相等，则把全辐射体的温度Tp称为该物体的辐射温度（辐射温度低于被测物体的实际温度） 影响辐射高温计测量精确度的主要因素：1）发射率的影响2）热电堆冷端温度的影响3）距离系数L/D的影响比色高温计原理：根据被测物体在两个不同波长下的光谱辐射出射度的相互比值与被测温度的关系，通过测二者的比值进而测知被测温度。 比色温度：若温度为T的实际物体在两个不同的波长下的亮度比值与温度为Tg的全辐射体在同样两个波长的亮度比值相等，则把Tg称为被测物体的比色温度。比色高温计的优点：测量准确度高，中间

14、介质的影响小，可在恶劣环境下工作。电容式压力(压差)变送器基本工作原理：将激励电压加于电容器，产生的交变电流经整流、控制、放大，输出420mA直流电流。特点：它具有精确度高，性能稳定，单向过载保护性能好，调整方便，体积小，重量轻等一系列优点。应用：使用在电力、石油、化工等各领域的生产过程中。在火力发电厂使用1151电容式压力变送器几乎有一种替代其他种类压力变送器的趋势。组成：变送器由两部分组成：差动式压力电容转换和测量电路。电容式压力传感器如何消除非线性误差和温度对测量的影响：采用差动平板电容，采用电容之差和电容之和的比值。差动平板电容：消除硅油介电常数随温度变化带来的影响，并使输出的差动信号

15、仅与中心膜片的位移有关，与外加差压成正比，而不受高频电压频率、幅值变化的影响，提高了变送器的精度和稳定度。提高灵敏度和改善非线性。扩散硅压力（压差）变送器原理：半导体应变片的电阻变化率与被测压力成正比；硅膜片上扩散电阻的位置：其中两个电阻处于中心位置，使其受拉应力，另外两个电阻处于边缘位置使其受压应力，四个电阻排成直线。优点：测压的转换精度很高。变送器体积小、动态性能好、工作可靠、结构简单、重量轻、可以测量几十千赫的脉动压力，能在恶劣的环境条件下工作，便于实现显示数字化。应变式压力变送器原理： 利用金属应变片或半导体应变片将测压弹性元件的应变转换成电阻变化。组成：感压弹性元件，应变片。也可将二

16、者结合成一体。测量电路的工作：将应变片电阻的变化转换成电流或电压输出是由测量电路完成的。应变片的贴法：两片在膜片中心感受正的轴向应力，两片在边缘感受负的轴向应变。压力表的选择原则：根据工艺过程对压力的测量要求、被测介质的性质和现场环境情况等条件来确定仪表的种类、型号、量程、精度和指示形式。 常用压力仪表的准确度有:1.0级、1.6级、2.5级、4.0级等四个级别。工业仪表精度等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4流量测量：按不同的测量原理，流量仪表可分为容积式、速度式和质量式三类；按测量对象分为封闭管道流量计和明渠流量计两类。 流量计特性曲线是描述随流量变化流量计性能变化的曲

17、线，主要有两种不同的表示形式：一种是表示流量计的某种特性（通常是流量系数或仪表系数，也有的是某一与流量有关的输出量）与流量q或雷诺数Re的关系；另一种是表示流量计测量误差随流量q或雷诺数Re变化的关系，这种特性曲线一般称为流量计的误差特性曲线。量程比：在保证仪表准确度的条件下，可测出的最大流量与最小流量的比值。实际流量小于最小流量会产生测量误差过大，超过允许误差。流量系数：表示通过流量计的实际流量与理论流量的比值，一般是通过实验确定。 仪表系数：表示通过流量计的单位体积流量所对应的信号脉冲数。速度式流量计分类：涡轮式，电磁式，超声波式，热式和差压式。涡轮流量计工作原理：1、在仪表中装一旋转叶轮

18、，流体流过时，推动涡轮旋转，涡轮的转速与流速成正比。2、涡轮转动时，涡轮上导磁的叶片顺次接近管壁上的线圈，改变线圈磁回路的磁阻，使线圈磁通量发生变化，产生与流量成正比的脉冲信号。3、将此脉冲转换成电流信号给出瞬时流量信号，同时累积得到累计流量。这种将转速转换成脉冲信号的方法叫磁阻法。 涡轮流量计的仪表常数：单位体积流量输出的脉冲数；与哪些因素有关：流体性质、状态、变送器结构、流量。涡街流量计工作原理：利用流体流过阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率而实现流量计量的。优点：输出与流量成正比的脉冲信号，抗干扰，便于远距离传输，精度高，压损小，量程比宽。缺点：需配置足够长的直管段，才能保证

19、测量精确度，不适用低雷诺数的流量测量。卡门涡街：在流动的流体中放置一根其轴线与流向垂直的非流线性柱形体，称之为漩涡发生体。当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生不对称但有规律的交替漩涡列，这就是所谓的卡门涡街。保证产生稳定的卡门涡街：形成互相交替的内旋的两排涡街列，且涡街两列漩涡的宽度与单列两涡之间的距离之比满足 h/l = 0.281漩涡频率：与阻流体处的平均流速成正比，与阻流体的特征尺寸成反比； 涡分离频率f 的检测方法：1、检测漩涡发生后在漩涡发生体上受力的变化频率，即受力检测类（应力，电容，电磁）2、检测漩涡发生后在漩涡发生体上流动的变化频率，即流速检测类（热敏，超声，光电）

20、超声波流量计原理：超声波脉冲在流体中向上游流和向下游的传播速度不同（叠加了流体流速），故可根据超生波向上、下游传播速度之差测得流体的流速。特点：不接触被测介质，不破坏流场，没有压损，不受被测流体温度，压力，密度等影响。测速度之差法：时差法(测量顺、逆流传播时由于超声波传播速度不同而引起的时间差)、相差法(测量超声波在顺、逆流中传播的相位差) 频差法（是目前常用的测量方法）。差压式流量测量工作原理：伯努利定律，通过测量流体流动过程中产生的差压来测量流速或流量。种类：毕托管、均速管、翼型动压管、节流变压降流量计。毕托管（测流场固定点流速）：1）对毕托管部件尺寸有要求；2）测量时必须将毕托管固定，3

21、）毕托管探头的轴线必须与管道中心轴线平行，4）前后要有足够长的直管段。毕托管原理：毕托管顶端小孔的流速被滞止为零，压力由原来的静压上升到滞止压力。滞止压力不但包含了流体原来的静压力，而且包含了由流体动能转化为静压的部分，既包含了流速信息，只要从滞止压力中将原来的静压减去，就得到流速V。怎样测平均流速：(1)毕托管只能测管道某一点的流速，并不是平均流速。(2)在层流中，平均流速从管壁算起为y=0.2929R处(3)紊流由于截面的流速与雷诺数有关，故用实验法在截面上取若干个测点处,确定平均流速.节流式流量计工作原理：在管道中放置一节流元件，流体流经节流元件时发生节流，在节流元件的前后两侧产生压力差

22、（差压）。当流体、工况、管道、节流件、差压取出方式一定时，管道流量与差压有确定的关系。因此可通过测量差压来测量流量。节流式流量计也称为变压降式流量计。使用中存在问题：实际流量测量中，不能完全符合标准节流装置的设计参数，会引起测量误差，有必要进行温度压力补偿。方法：改进平衡容器的结构；对平衡容器输出的有误差的信号引入压力校正。节流式流量计组成：将流体流量转换成差压信号的节流装置，传输压力信号的管路和测量差压并显示流量的差压计。标准节流装置组成：标准节流件、符合标准的取压装置、节流件前后直管段。定义：按照国际标准和国家标准规定的技术条件设计定制使用的节流装置标准节流件：标准孔板（角接取压，法兰取压

23、，D-D/2取压），标准喷嘴（角接取压），文丘里管，文丘里喷嘴。标准节流装置适用的流体：满管流、单相流、定常流、无相变流、无旋流，不适用脉动流和临界流。适用管道：节流件前后有足够长的直管段L、上游2D范围内为圆形截面管道、上游10D至下游4D管道清洁，并满足粗糙度规定。如何推导出节流装置的流量公式：流量公式就是压差和流量之间的关系式，它是利用伯努利方程和流体流动连续性方程来推导的。流出系数影响因素：节流件的形式、取压方式、节流件直径比、雷诺数、管道粗糙度。可膨胀系数影响因素：p/p1、节流件直径比、被测流体的等熵指数。压力损失：流体流经节流件时，由于流体微团的碰撞以及在节流件前后附近产生涡流而

24、损失。节流件直径比越小，压力损失越大测量液位的方法1.浮力式2.静压式3.电气式4.声波式 根据锅炉汽包水位测量的重要性和测量技术的特点，锅炉汽包水位测量系统至少应满足下列基本要求：(1)准确性好。(2)可靠性高(3)维护性好汽包水位沿其长度方向常常是不一致的，甚至会有很大偏差，其原因:1、汽包安装条件的影响 2、下降管的影响3、燃烧偏差的影响 云母水位计：云母水位计是一根连通管，低压锅炉，用玻璃做水位计观察窗，高压锅炉，炉水对玻璃有腐蚀性，故用云母片做观察窗。故称云母水位计。工作原理：此时，在汽包水位测量基准线开一导压口所引出的压力与假想运行状态时在该导压口处引出的压力是相同的,所引出压力的

25、变化代表了水位的变化。（利用连通器的原理进行工作）实际水位：汽包内每根垂线上取出汽水混合物湿度的最大变化率这个点，然后由无数这样的点所连成的液面。指示水位：水位计能检测的汽包水位值。重量水位：运行中的某一瞬时，汽包的全部出口、入口封闭，水位中的汽回到汽侧，汽侧中的水回到水侧，而且平静下来，此时汽包内的汽水界面称为重量水位。汽包水位检测系统即测量汽包的重量水位，它表征锅炉负荷量与给水流量的平衡程度。由于云母水位计温度低于汽包内温度，因此云母水位计的示值水柱高度低于汽包重量水位高度 误差原因： 云母水位计中的水的平均密度av不等于汽包内饱和水的密度时w ，使得液位计显示的液位不同于容器中的液位，影

26、响因素主要在于：由于液位计中与被测容器中的液温有差别，另外与锅炉汽包压力的变化有关减小误差措施：常采用保温、加热、校正等手段云母水位计的特点：优点：直接反映汽包水位，直观，可靠，缺点：但只能就地监视，并且液位显示不够清晰双色水位计工作原理 ：改进了云母水位计结构，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，并有利于用工业电视等方式远传显示。具体方法：当红绿光以不同的角度进入到蒸汽空间，由于蒸汽与空气的光学性质相近，所以折射小，红光通过到影屏上显示，绿光不被显示。当红绿光以不同的角度进入到水空间，由于水棱镜的折射作用，绿光通过到影屏上显示，红光不被显示。结论：水位计中汽柱呈红色，水柱呈绿色。电接点水位计工作原理：电接点水位计使利用汽包内汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位。 误差来源：散热引起的误差、不连续指示引起的误差、汽包工作压力的影响。 特点：散热引起的误差比云母水位计小，但指示不连续，两电极间的距离就是仪表的不灵敏区。接点之间在高度上的间距不是均匀的，在正常水位附近要密一些。差压水位计工作原理：利用平衡容