热工测量仪表复习

过程参数监测仪表复习*精确度等级有（允许误差去掉百分号）：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0。*误差的分类：*系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值时，误差的大小和符号保持不变或者条件变化时按某一确定的规律变化的误差。用“正确度”表示。*随机误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值中，误差值的大小和符号总以不可准确预计的方式变化，但具有抵偿性的误差。*允许误差：仪表出厂时规定的基本误差不超过某一给定值，此给定值就是仪表的允许误差。*基本误差：最大引用相对误差。*随机误差的特性：对称性、单峰性、有界性、抵偿性。*变差：在全量程范围内，上下行程测量差异最大的数值与仪表量程之比的百分数，称为变差。*温标一一用来度量温度高低的标尺。有摄氏温标（°C）、华氏温标（°F）、热力学温度（K）和国际实用温标等。*水的三相点热力学温度是273.16K（0.01C），卡尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。t（C）=T（K）-273.15。*热电效应：将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两端接点的温度不同，回路中将产生电势，称为热电势。这个物理现象称为热电效应或塞贝克效应.*常用热点偶是由热电极（热偶丝），绝缘材料（绝缘管）和保护套管等部分构成。*热电偶的三条定律：（1） 均匀导体定律：由一种均匀导体（或半导体）组成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产生电动势。推论1） 热电偶必须由两种不同材料组成2） 由一种材料组成的闭合回路存在温差时，如回路有热电势，则材料不均匀（2） 中间导体定律：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。推论1） ：在热电偶回路接入第三种导体，若第三种导体的两接点温度相同，对回路中总热电势无影响。2） ：如果两种导体A,B对另一种导体C的热电势已知，则这两种导体组成热电势等于是它们对参考导体热电势的代数和。及E（t,t）=E（t,t）+E（t,t）AB0AC0CB0*工业热电偶有普通型热电偶和铠装性热电偶两种；普通型热电偶一般由热点极、绝缘套管、保护套管和接线盒组成；铠装性热电偶由热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者一体组成。*标准化热电偶是指生产工艺成熟、成批生产、性能优越并已列入工业标准文件中的热电偶。其中镍铭-镍硅（分度号^是目前使用量最大的热电偶；镍铭-康铜（E）是标准热电偶中灵敏度最高的。*热电阻:测温范围为一200〜500C。*与金属热电阻相比，半导体热敏电阻的特点：优点：(1)灵敏度高。电阻率p很大，体积很小，连接导线电阻变化的影响可忽略。结构简单，可测量点的温度。热惯性小，响应快。缺点：(1)互换性差电阻和温度的关系不稳定，随时间变化*压力表量程的选择：测量稳定压力时：最大被测工作压力不能超过压力表量程的2/3；测量脉动压力时:最大被测工作压力不能超过压力表量程的1/2；测量高压时:最大被测工作压力不能超过压力表量程的3/5,最小值不应低于压力表量程的1/3;目前我国压力仪表测量范围的标准系列值是1、1.6、2.5、4、6X10"nkPa(n是正整数、负整数或零。)*压力表精度的选择：主要根据生产允许的最大测量误差来确定。弹性压力表有1.0级、1.6级和2.5级。*流量范围：流量计在正常范围内使用，误差不超过允许范围的最大值与最小值的代数差称为流量量程；在保证准确度的条件下，可测的最大流量与最小流量的比值称为流量计的量程比。*流量系数：通过流量计的实际流量与理论流量的比值。*椭圆齿轮流量计计算公式和特点：计算公式：V=4nV0特点：测量准确度高，一般可达0.1%〜0.5%，且不受流动状态的影响；安装管道条件对流量计精度没有影响；测量范围宽，量程比5:1到10:1，特殊可达30:1；使用方便，可直接读出流量总量。结构复杂，体积庞大笨重，只适用于中小口径仪表；需要安装过滤器；大口径仪表会产生较大的噪声和振动；适用范围窄；*涡街流量计特点：输入输出成正比，抗干扰能力强，便于远距离传输；测量精度高，量程比宽；结构简单牢固，安装费用低；适用范围宽，寿命长。*涡轮流量计的特点及使用注意事项：特点：精度高，误差0.1%~1.0%，可作为标准仪表；量程比达10:1，刻度线性；动态响应好，事件常数1〜50ms；Q大于某一值时，成线性，耐压达5*10"7Pa；压力损失小，约5~75*10"3Pa；输入输出成正比，抗干扰能力强，易于积累；注意事项：介质洁净，否则加装过滤器；介质的粘度和密度对指示值有影响；（3）水平安装；*超声波流量计的特点：非接触式，不破坏流体的流场，无压力损失，对介质无要求，读一两相介质也能测量，测量准确度不受流体的影响，流程比达20:1。*常用的节流装置：孔板、喷嘴、文丘利管，1/4圆喷嘴等。属于标准节流装置：孔板、喷嘴。*汽包水位的特点：（1） 汽包内水汽无明显分界面；使得汽包水位有三种表示：实际水位，重量水位和指示水位；（2） 汽包水位上下波动剧烈，且成周期性；（3） 炉水中含盐碱，会生成大量气泡；（4） 汽包水位中间凸出，汽包壁成带状升高，并超过中间部分；（5） 存在虚假水位；*云母水位计的特点：直观反映汽包水位，可靠，只能就地监视，液位也不清晰，存在可是范围。*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。水位计中汽柱呈红色，水柱呈绿色。*电接点水位计的工作原理:利用连通器原理将水位反映到测量量筒内，汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位。。*电接点水位计存在的问题：（1） 指示不连续，不便于实现水位的自动控制；（2） 存在测量筒内水柱温降造成误差，使示值偏低；（3） 电接点使用寿命短；（4） 随压力升高，测量筒取样负误增大；（5） 满水或缺水时必须解列，使用不方便；*差压式水位计：*（1）单式平衡容器Ap=p-p=L（p-p）g-H（p-p）g-（p-p）gAH+ - as 0ws ws（注：汽包内的水处于饱和状态）存在问题：正压容器水温不能保持恒定，密度pa的变化将会引起误差；且只能在额定工作压力下使用时，指示才正确。*（2）双式平衡容器Ap=p-p=（L-H0-AH）（pw-p）g氧化锆氧量计正确测量的条件：1、 应有恒温装置。因为氧浓差电势E与温度T成正比关系，需保持恒温。2、 工作温度要在800度以上，一般选850度，以保证有足够的灵敏度。因为氧化锆本身的烧结温度为1200度，其使用温度不能超过1150度。且温度过高时，烟气中的可燃物会与氧化合，形成燃料电池，使输出增大，干扰测量。3、 使用时应保持被测气体与参比气体的压力相等，只有这样，两种气体中的氧分压之比才能代表两种气体中的氧浓度之比。4、由于氧浓差电池有使两侧氧浓度趋于一致的倾向，因此，必须保证被测气体与参比气体都有一定的流速，以便不断地更新，否则输出电势会下降。问：1、热电偶冷端为什么要进行补偿？工业上都有哪些处理方法？答：（1）热电势与温度直接关联，必须使冷端温度恒定，所测热电势才准确；（2）仪表在设计时是以0度为条件的。处理方法有：计算法、冰点法、补偿导线法、仪表机械零点调整法和冷端温度补偿器法（补偿电桥法）。问：2.工业上使用补偿导线的注意事项？答：补偿导线的型号要与热电偶型号匹配；补偿导线正、负极应与热电偶正负极对应连接；补偿导线和热电偶连接点温度不得超过规定使用的温度范围；冷端导线起到延伸电极的作用，但并不能消除新冷端温度变化对回路热电势的影响，应使新冷端温度恒定。用镍铭一镍硅（K型）热电偶测温，热电偶参比端温度为30°C。测得的热电势为28mV，求热端温度？解：E（30,0）=1.203mV E（T,30）=28mVE（T,0）=28mV+1.203mV=29.203mV反查K分度表得T=701.5C1、 某台合格测温仪表的测温范围为200C〜700C，检验该表时得到的最大绝对误差为4C，试确定该表的精度等级。解：r=4/（700—200）=0.8%选精度等级为0.5。2、 有二支温度计，刻度范围和精度分别为A表：刻度范围为0〜800C，精度1.0级；B表：刻度范围为-50〜400C，精度1.5级。问：（1）哪个温度计精度等级高，允许误差小？（2）要求测温误差不超过土7C时，应选用哪个温度计？解：（1）A表精度等级高，允许误差小。（2）A表的最大误差：800*0.01=8B表的最大误差：450*0.015=6.75。所以选B表。3、用0〜16MPa压力表测量10MPa左右的主蒸汽压力，要求|相对误差|<0.5%,试选择仪表的精度等级。解：（1）求绝对误差=10x0.5%=0.05MPa（2）最大的引用相对误差（允许误差）：0.05/16=0.313%

（3）精度等级的选择:0.2。4、两支温度计：A:刻度范围为0〜800°C，精度1.0级；B:刻度范围为0〜400C，精度1.5级。被测温度常为300〜350C，若要求|测量误差|W6C，应选哪一支?5、一支水位计，量程为一320mm~320mm，精度1.0级，当水位上升至零水位时，指示一5mm；水位下降至零水位时，指示5mm。问水位计是否合格。解：求变差：r=（5+5）/640=1.56%所以，水位计不合格。6、现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为一100〜500C,一50〜550C,0〜1000C，现要测量500C的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用那块表最合适？解：求绝对误差：500*2.5%=12.5求各个温仪表的绝对误差：对2.5级，600*2.5%=15.不合格对2.0级，600*2.0%=12.合格对1.5级，1000*1.5%=15.不合格所以，选2.0级的温仪表。例：一支镍铭一镍硅热电偶，在冷端温度为室温25C时，测得热电势EK（t，25）=17.537mV，试求热电偶所测的实际温度t=?解：查表得EK（25，0）=1mV,则 EK（t，0）=EK（t，25）+EK（25，0）=18.537mV查分度表求得t=450.5C。如果用EK（t，25）=17.537mV直接查表，则得t=427C，显然误差是很大的。热电偶冷端温度t0=34C，测得热电（34，0）1.3666例：用镍铬■镍铝热电偶（分度号K）热电偶冷端温度t0=34C，测得热电（34，0）1.3666解：3（（t，0）=EK（t，34）+EK=38.339+=39.7056mVt=39.705°39.314（960-950）+950=959.939.708-39.3145、现有二种方法产生指示温度：将仪表机械零位调至30°C，然后通上热电势产生指示;先通上热电势产生指示温度，然后读