教案内容.docx
- 文档编号:6315276
- 上传时间:2023-05-09
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:86.50KB
教案内容.docx
《教案内容.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《教案内容.docx(27页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
教案内容
热工仪表基础知识
审核:
编制:
孙立勇
恒丰热电公司
热工仪表维修讲义
一、参考材料
1、计量手册;2、仪表维修工读本、题库;3、热工仪表及控制装置安装。
二、授课的目的
提高仪表维修人员理论水平,从而提高员工在实际工人的能力,达到从理论到实际过程中一个扭带桥梁作用。
三、授课的方法
1、基本概念
2、理论与实际相结合(实例)
前言
一、仪表与计量单位是分不开的
在生产实践过程中,进行对生产对象监测,监测中由被测量介质和测量用具,测量用具又以什么为单位,就需要计量单位。
二、计量单位:
我国在1985年9月6日以前,计量单位特别杂,重量单位:
斤、吨、公斤、两等;长度单位:
米、尺、寸、丈;面积单位:
亩、(市)分、(市)厘等。
三、执行计量法的目的:
我国为了向前发展,要与国际接轨,统一了计量单位,中华人民共和国计量法己由中华人民共和国第八届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议于1985年9月6日通过,自1986年7月1日起施行(李先念)。
四、法定计量单位组成:
1、国际单位制的基本单位;
2、国际单位制的辅助单位;
3、国际单位制中具有专门名称的导出单位。
4、国家选定的非国际单位制单位;
5、由以上单位构成的组合形成的单位;
6、由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。
五、基本单位:
量的名称
单位名称
单位符号
长度
米
m
质量
千克(公斤)
Kg
时间
秒
S
电流
安[培]
A
热力学温度
开[尔文]
K
物质的量
摩[尔]
Mol
发光强度
坎[德拉]
Cd
六、国际单位制的辅助单位
量的名称
单位名称
单位符号
平面角
弧度
Rad
立体角
球面度
sr
七、国际单位制中具有专门名称的导出单位
量的名称
单位名称
单位符号
其它表示式例
频率
赫[兹]
HZ
S-1
力;重力
牛[顿]
N
Kg,m/S2
压力、压强、应力
帕[斯卡]
Pa
N/m2
能量、功、热
焦耳
J
N·m
功率、辐射通量
瓦[特]
W
J/S
电荷
库[仑]
C
A·S
电位、电压、电动势
伏[特]
V
W/A
电容
法[拉]
F
C/V
电阻
欧[姆]
Ω
V/A
电导
西[门子]
S
A/V
磁通量
韦[伯]
Wb
V·S
磁通量密度、磁感应强度
特[斯拉]
T
Wb/m2
电感
亨[利]
H
Wb/A
摄氏温度
摄氏度
℃
光通量
流[明]
Lm
Cd·sr
光照度
勒[克斯]
LX
Lm/m2
放射性活度
欠可[勒尔]
Bq
S-1
吸收剂量
戈[端]
Gy
J/Kg
剂量当量
希[沃牧]
SV
J/Kg
八、国家选定非国际单位制单位
量的名称
单位名称
单位符号
换算关系和说明
时间
分
min
1min=60s
[小]时
h
1h=60min=3600s
天[日]
d
1d=24h=86400s
[角]秒
(“)
1"=(∏/648000)rad(∏为圆周率)
平面角
[角]分
(‘)
1'=60=(∏/10800)rad
度
(°)
1°=60=(∏/180)rad
旋转速度
转每分
r/min
1r/min=(1/60)S-1
长度
海里
nmile
Lnmile=1852m(只用于航程)
速度
节
Kn
1kn=lnmile/n(1852/3600)m/s
(只用于航程)
质量
吨
t
1t=103kg
原子质量单位
u
1u=1.6605655×10-27kg
体积
升
L(l)
1L=1dm3=10-3m3
能
电子伏
eV
1eV=1.6021892×10-19J
级差
分欠
dB
线密度
特[克斯]
tex
1tex=1g/km
九、用于构成十进倍数和分数单位的词头
所表示的因数
词头名称
词头符号
1018
艾[可萨]
E
1015
拍[它]
P
1012
太[拉]
T
109
吉[咖]
G
106
兆
M
103
千
K
102
百
h
10
十
da
10-1
分
d
10-2
厘
c
10-3
毫
m
10-6
微
u
10-9
纳[诺]
n
10-12
皮[可]
p
10-15
飞[母]
f
10-18
阿[托]
a
十、其它与仪表中有关换算
1、体积
1立方米(m3)=106立方厘米(cm3)=103升(立方分米)[L。
(dm3)]
2、压力、应力
1帕斯卡(Pa)=10-5巴(bar)=0.102毫米水柱(mmH2O)=7.5024×10-3毫米汞柱(mmHO)=1.02×10-5千克力每平方厘=1.45×10-4磅力每平方英寸(1bf/in2)
3、流量(以体积计)
1立方米每秒(m3/s)=103升每秒(L/s)=6×104升每分(L/min)=3.6×106立方米每小时(h/m3)=3.6×104升每小时L/h)
4、不同温标间的换算
1升尔文TK=(K-273.15)℃(摄氏度tC)=[1.80(TK-273.15)+32]0F(华氏度tF)
式中TK、、tC、tF表示温度数值.
5、长度
1米(m)=106微米(um)=3.28英尺(ft)=39.37英寸(in)=5.4×10-4海里(mile)
6、市制单位与SI单位换算
量的名称
单位名称
与SI单位换算
长度
(市)里
1(市)里=500米(m)
丈
1丈=10/3米(m)=3.
厘米(cm)
尺
1尺=0.3
米(m)=3
厘米(cm)
寸
1寸=3.
厘米(cm)
质量(重量单位同)
(市)担
1(市)担=50千克(kg)
斤
1斤=0.5千克(kg)=500克(g)
两
1两=0.05千克(kg)=50克(g)
钱
1钱=0.005千克(kg)=5克(g)
面积
亩
1亩=6000/9米2(m2)=666.6米2(m2)
市(分)
1市(分)=66.6米2(m2)
市(厘)
1市(厘)=6.6米2(m2)
SI单位:
国际单位制的简称。
第一章基础知识
一、测量误差知识
1、测量误差的基本概念
对于在生产装置上使用的各种测量仪表,总是希望它们测量结果准确无误。
但是在实际测量过程中,往往由测量仪表本身使用环境、测量方法及操作人员疏忽等主客观因素的影响,使得测量结果与被测量的真实值之间存在一些偏差,这个偏差就称为测量误差。
2、测量仪表的误差
按误差规律来分:
系统误差、偶然误差和疏失误差
按仪表使用条件分:
基本误差、附加误差
按被测量随时间变化的关系分:
静态误差、动态误差
按与被测变量的关系来分:
定值误差、累计误差
按误差的数值表示来分:
绝对误差、相对误差和引用误差(常用的
(1)绝对误差
绝对误差是指仪表的测量值与被测变量真实值之差。
公式表示为:
△C=Cm-Cr
式中Cm代表测量值,Cr代表真实值(简称真值),△C代表绝对误差。
事实上,被测变量的真实值并不能确切知道,往往用精确度比较高的标准仪器来测量同一被测变量,其测量结果当作被测变量的真实值。
绝对误差的单位和符号,但不能完整地反映仪表的准确度,只能反应某点的准确度。
我们将各点绝对误差中最大的称为仪表的绝对误差。
绝对误差符号相反的值称为修正值。
(2)相对误差
相对误差是指测量的绝对误差与被测变量的真实值之比。
公式表示为Ca=△C/Cr
式中△C为测量的绝对误差;Cr为被测变量的真实值;相对误差Ca是一个比值,它能够客观地反映测量结果的准确度,通常以百分数表示。
例1:
某化学反应釜中物料实际温度为300℃,仪表的示值为298.5℃,求得测量的绝对误差,相对误差.
解:
绝对误差△C=Cm–Cr=298.5-300=-1.5℃
相对误差Ca=△C/Cr=-1.5/300=-0.5%
(3)引用误差(相对折合误差或相对百分误差)
测量仪表的准确性不仅与绝对误差和相对误差有关,而且还与仪表的测量范围有关.工业仪表通常用引用误差来表示仪表的准确度,即绝对误差与测量范围上限值或测量表量程的比值,以百分比表示.
公式表示为:
Ca’=△C/(Cmax-Cmin)×100%
式中
为测量的绝对误差;Cmax为测量仪表上限值;Cmin为测量仪表下限值.
引用误差也称相对折合误差或相对百分误差,其特点是无量纲,有正负之分,能比较确切地反映仪表的准确程度.
由于引用误差与测量仪表的量程有关,在选用同一准确度的仪表测量被测变量时,为了减小被测点的绝对误差,提高测量的准确度,往往将仪表零点迁移压缩仪表量程.
例2:
被测介质的实际温度为300℃,现用一台量程0-400℃的仪表测量,示值为298℃,求测量的绝对误差、引用误差.
解:
△C=Cm–Cr=298-300=-2℃
Ca’=△C/(Cmax-Cmin)×100%=-2/400×100%=-0.5%
例3:
仪表量程为200-400℃,如引用误差-0.5%时,求该点允许的绝对误差是多少?
解:
△C’=(Cmax-Cmin)×Ca’=(400-200)×(-0.5%)
=200×(-0.5%)=-0.1℃
通过例2,3可见,仪表量程压缩一半,测绝对误差减一半,从而大大提高了仪表的测量准确度.
3、测量系统的误差
在生产中大量应用着由多个单元仪表组成的测量系统或控制系统,如何求得整个系统的测量误差呢?
通常采用以下两种方法。
一种用方和根计算法来求得:
式中Cai’为系统中各单元仪表的最大引用误差.
N为系统中单元仪表数.
例4:
用孔板、差压变送器、开方器,数字显示指示仪组成的流量测量系统,经过校验,它们的最大引用误差分别为Ca’a1=1%,Ca’a2=0.25%;Ca’a3=0.2%;Ca’a4=0.3%,则可依据公式求得:
另一种用系统联校方法来求得,即在一次元件端加入标准信号值,通过中间各单元仪表的信号传递,最终在二次仪表读取示值来计算引用误差,作为该测量仪表系统误差.
4、仪表示值误差校验
为了使各类仪表准、灵、可靠地长周期运行,仪表维修人员要定期对运行中的仪表进行示值较验,并对停车检修的仪表进行全性能周期检定,以考核仪表是否符合技术性能指示。
校验方法:
(1)信号比较法:
这是一种比较常用的校验方法,用可调信号发生器向被较仪表和标准仪器加同一信号,将被校仪表的示值与标准仪表的示值进行比较,求出各点示值误差。
如用手动压力泵同时给被校压力计和标准压力表输入信号。
(2)直接校验法:
这种校验方法是用标准仪器直接给被校仪表加信号,通过标准仪器的实际信号示值与被校仪表的检定点所对应的标准真值相比较,然后求出被校仪表检定点的误差,如用标准电阻箱校验配热电阻型动圈式指示仪(智能数显仪)。
二、仪表的质量指标
在工程上通常用以下几个质量指标来衡量仪表的品质。
1、允许误差与基本误差
根据仪表的使用要求,规定一个在正常情况下允许的最大误差,这个允许的最大误差叫允许误差。
通常用最大引用误差来表示。
仪表的基本误差是指仪表出厂时,制造厂保证该仪表在正常工作条件下的最大误差。
一般仪表的基本误差也就是该仪表的允许误差。
2、准确度和准确度等级
在正常使用条件下,仪表测量结果的准确度叫仪表的准确度。
引用误差越小,仪表准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度等级仪表时,往往采用压缩量程范围,以减小测量误差。
我国工业仪表等级一般划分0.1(0.075),0.2,0.5,1.0,1.5(1.6),2.5,4.0,5.0七个等级,并标志在仪表刻度标尺或铭牌上.
仪表准确度习惯上称精度,准确度等级习惯上称精度等级。
3、变差
在外界条件不变的情况下,当仪表的被测变量多次进行正反行程的测量,仪表指示值中的最大值叫做变差。
即变差等于上行程示值与下行程示值差的绝对值。
4、灵敏度和灵敏限
灵敏度表达仪表对被测变量变化的敏感程度。
仪表指针的位移变化量△S(或数字式仪表显示的数字),与引起这个位移变化量的被测变量变化值△u之比值思虑做灵敏度S。
用公式表示S=△S/△u
仪表的灵敏度在数值上等于单位被测量的变化引起指针在刻度标尺上的位移变化,一般有四种表示方式,即角灵敏度,线灵敏度,分度灵敏度和分度值。
灵敏限也称不灵敏区或死区,是指仪表指针或数字显示不发生变化的被测变量的最大变化范围。
一般仪表的灵敏限数值应不大于仪表允许误差绝对值的一半。
即:
灵敏限≤|允许误差|/2
5、复现性(稳定性)
测量结果的复现性是外界条件下变的情况下,同一操作人员,用同一台仪表对同一个被测值进行多次测量,所得结果之间的接近程度。
各次测量值越接近,则仪表的复现性越好。
从误差的角度来看,复现性反映了偶然误差的大小,它不涉及示值与真值之间的误差大小。
而准确度则直接表示与真值的接近程度。
6、标准仪器的使用
选择标准仪器的一般原则是:
(1)标准仪器的准确度等级应高于被测对象的准确度等级,一般要求高出1-2个等级,标准仪器的量程,范围应与被测量的范围相适应,一般应超过被测量量程上限值的120%。
(3)其他配套仪器的准确度要求,应满足全套测量系统综合总误差不超过被测量的准确度等级的1/3。
对标准仪器的准确度要求:
被检仪表的准确度等级
全套标准仪器的系统误差,%
0.1
±0.03
0.2
±0.05
0.5
±0.1
三、仪表施工图的识图知识
仪表安装位置的图形符号:
序号
内容
图形符号
1
就地安装仪表
○
就地安装仪表(嵌在管道中)
2
集中仪表盘面安装仪表
3
就地仪表面安装仪表
4
集中仪表盘后安装仪表
5
就地仪表盘后安装仪表
流量检出元件和检测仪表的图形符号:
序号
内容
图形符号
备注
1
孔板
2
文丘里管及喷嘴
3
无孔板取压接头
4
转子流量计
圆圈内应标注仪表位号
5
其他嵌在管道上的检测仪表
圆圈内应标注仪表位号
字母代号的含义:
字母
第一位字母
后继字母
被测变量或初始变量
修饰词
功能
A
分析
报警
B
喷嘴火焰
供选用
C
电导率
控制
D
密度
差
E
电压(电动势)
检出元件
F
流量
比(分数)
G
尺度(尺寸)
玻璃
H
手动(人工触发)
I
电流
指示
J
功率
扫描
K
时间或时间程序
自动-手动操作器
L
物位
指示灯
M
水分或湿度
N
供选用
供选用
O
供选用
节流孔
P
压力或真空
试验点(接头)
Q
数量或件数
积分、积算
积分、积算
R
放射性
记录或打印
S
速度或频率
安全
开关或联锁
T
湿度
传送
U
多变量
多功能
V
振动,机械监视
阀、挡板、百叶窗
W
质量或力
套管
X
未分类
未分类
Y
供选用
继动器或计算器
Z
位置
驱动、执行或示未分类的执行器
第二章温度
一、温度概念:
温度是表征物体冷热程度的物理量。
由于温度不能直接测量,只能借助于各种物体的热交换及冷热程度变化的物理特性加以间接测量。
常用以下几种特性进行测量被测物体的温度:
热膨胀、电阻变化,热电效应,热辐射等。
二、热偶的种类
1、种类
(1)铂铑-铂热电偶,分度号S,热偶丝由直φ=0.5mm的纯铂丝和相同相同直径的铂铑合金丝(铂90%,铑10%)制做成.铂铑丝为正极,铂丝为负极.此种材质是贵金属,故价格较高,但复现性、准确性高,测温范围0-1300℃。
(2)镍铬-镍硅(镍铬-镍铅)热电偶,分度号K。
热偶丝由直径φ=1.2-2.5mm.以镍络丝为正极,镍硅丝负极.这种热电偶具有化学稳定性高,价格便宜,复现性好,线性也好,且对同等情况下能产生较大的热电势,并能相应提高测温仪表的灵敏度与准确度等优点.此外,由于镍硅的材质和镍铅的材质热电性质几乎完全一致,而且抗氧化性能比镍铅合金更好,所以人们将镍硅材质替代镍铅格质,并进行批量生产.测温范围0-900℃。
(3)镍铬-康铜热电偶,分度号E.热偶丝直径φ=1.2-2mm.镍铬丝为正极,康铜为负极.这咱热电偶具有灵敏度高,价格便宜等优点.当被测介质的温度在0-600℃的测量范围内,此种热电偶广泛使用.
(4)铂铑30-铂铑6热电偶,分度号B,以铂铑30丝(铂70%,铑30%)为正极,铂铑丝(铂94%,铑6%)为负极构成.测量范围为0-1600℃.此热电偶的特点是性能稳定,测量精度高,但与其他热电偶相比在同样的被测温度下产生的热电势小.
三、冷端温度补偿
热电偶冷端温度变化时,在热电偶的闭合回路中的热电势也发生变化,二次表即使能准确地检测出热电偶回路的热电势E,但并非是热端的真实温度。
只有将冷端温度恒定,才能使热电偶的工作端(热端)温度与热电偶的热电势保持恒定的单值关系。
目前通常采用以下几种方法使其冷端温度恒定。
1、补偿导线法
为使冷端温度恒定,较简单的方法是将热偶丝延促伸长。
如延伸到中央控制室或恒温的地方。
但这种做法很不妥,一方面厂家很难制做这么长的热电偶丝,另一方面价格昂贵,所以工业上不采用。
2、冷端温度校正法
所有热电偶的热电势和温度的关系图表均为冷端温度恒定于0℃时,所得到的单值关系数值。
前面讲到关于为使热电偶冷端温度恒定,利用补偿导线将热电偶移到中控室。
但非恒定在0℃,如恒寂静在t0℃,但此时从二次表读出的温度仍然低于实际被测介质的真实温度。
补偿公式:
E(t0,0)=E(t,t0)+E(t0,0)
例1:
镍铬-镍硅热电偶的检测系统处于运行状态时,其冷端温度t0=30℃,仪表测得热电势
E(t,t0)=39.17mV,试求被测介质的实际温度.
解:
查表E(30℃,0℃)=1.20mV
E(T,0℃)=E(T,30℃)+E(30℃,0℃)=39.17+1.20=40.370mV
再反查热电势,得真实温度为977℃.
3、冰浴法
冷端温度校正法是由于冷端温度发生变化或冷端温度非恒定于0℃而进行冷端温度校正的一种方法。
冰浴法用于实验室,常将冷端置于冰水共存的保冷容器中,亦就是冰点恒温槽,确保热电偶冷端恒定于0℃。
4、补偿电桥法
利用不平衡电桥产生的电势,来弥补由于热电偶因冷端温度变化而引起热电势变化值的一种冷端温度补偿方法。
具有补偿电桥的热电偶测量线路
R1、R2、R3(锰铜丝绕制),RCu(铜丝绕制)的四个桥臂和稳压电源构成,而且串联的热电偶的测量回路中.其中热电偶的冷端和电阻RCu感受相同的温度.桥路定于20℃时处于平衡(R1=R2=R3=RCu),这时对角线a,b两点电位相等(Vab=0),P这样电桥对仪表的读数无影响.当周围环境温度高于20℃时,热电偶因冷端温度升高而电热势减小,而电桥RCu由于环境温度升高,其值升高,致使桥路出现不平衡,Va>Vb,在桥路的对角线上出现一个平衡电压Vab,此输出电压Vab与热电偶电势相叠加,一并送入测量仪表.如能适当选择桥臂电阻数和电流值,完全可以使电桥产生的不平衡电压Vab正好补偿由于冷端温度变化引起的热电偶热电势变化值,二次表可指示出正确的被测介质的实际温度.
以上四种补偿均将使用补偿导线,所以补偿导线是热电偶冷端温度补偿基本方法.
四、热电阻温度计
工业上应用热电阻温度计的测量范围为-200-500℃。
其特点是精度高,宜于检测低温。
热电阴温度计的测温原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化的性质,视其阻值变化用二次表显示其检测温度。
热电阻是由电阻体,绝缘套管,接线盒等部件构成,其中电阻体是最主要的部件,所以对热阻丝的材料和绕阻丝的支架(骨架)均有相应的要求。
热阻丝的材料一般要求电阻温度系数大,电阻率(比电阻)高,热容量小.在检测范围内应具有稳定的物理、化学性能,阻值与温度呈线关系,易加工,易复制,价格低。
目前较为广泛应用的材料是铂、铜。
此外,对其支架亦有要求。
体膨胀系数小,耐高温、良好的绝缘性,机械强度好。
能满足上述要求的材料有石英、云母、陶瓷、塑料等。
为使热电阻在检测温度时无电感存在,以免去附加误差,影响测温的准确性。
所以,采用双线无感绕法。
1、热电阻的型号及基本特性
热电阻分为铂电阻pt10、pt100。
铜电阻Cu50、Cu100。
我公司使用pt100、Cu50两种。
(1)铂电阻:
特点是精度高,稳定性好,性能可靠等。
主要因为铂在氧化性介质中,尤其在高温下,其物理、化学性质均较为稳定,所以人们往往用铂制成的测温元件来检测被测介质的温度。
但铂在还原性介质中,尤其是在高温下,易被氧化,使铂丝质量变坏。
在0-630.74℃的范围内阻值与温度的关系如下式:
Rt=R0(1+At+Bt2)
式中:
Rt---温度为t℃时的电阻值.
R0---温度为0℃时的电阻值.
A、B---常数,A=3.90802×10-3t℃-1,B=-5.802×10-7t℃-1.
铂的纯度以R100/R0来表示.R100代表水中沸点时铂电阻的电阻值,R0代表水在冰点时铂电阻的电阻值.一般工业常用的铂电阻,我国分度号为Pt10,R0=10Ω;Rt100,R0=100Ω
铂电阻体是用很细的铂丝绕在云母、石英或瓷支架上制成的。
为减少引出线与连接导线因环境湿度变化引起的测量误差,铂电阻的初始值R0越大越好,但R0太大,反而使体积增大,热惯性增大。
此外,对电阻体的引出线亦有一定的要求,要求引出线与金属热电阻丝连接导线(铜导线)不应产生较大的热电势,以免影响测量精度。
工业用的铁电阻的引出线不是两根,而是三根,可以减小热电阻与测量仪表间的连线电阻因环境温度变化引起的测量误差。
铂电阻的外面有护套管,以防机械损伤,腐蚀性介质的侵蚀,增长其寿命。
(2)铜电阻
在测温中铜电阻的使用较为广泛。
因铂丝价格贵,对于测温要求高的场合使用铂电阻检测温度,而对于测温要求不高、测温又低的被测介质,一般均使用铜电阻检测温度。
铜电阻的测量范围为-50+150℃。
铜电阻具有物性:
a、铜电阻值与被测温度呈线性关系:
Rt=R0(1+αt )
b、铜电阻温度系数α高,α=4.25×10-3t℃-1---4.258×10-3t℃-1
c、铜易提纯,价格低。
目前我国使用的铜电阻分度号为Cu50(R0=50Ω),Cu100(R0=100Ω),其电阻比R100/R0=1.428±0.002.
2、热电阻、热电隅的安装要求:
热电偶在护套管的末端应越过流束中心线5-10mm;热电阻的护套管的末端应越过流束中心线,铂电阻为50-70mm,铜电阻为25-30mm.测温元件暴露在面外面部分的热损失,会产生测温误差.尤其是当测温深度不够,外露部分又空气流通,这样所测出的温度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 教案 内容