檢測(cè)儀表課程設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)目的1</b></p><p>　　2題目背景及意義1</p><p><b>　　3溫度測(cè)量2</b></p><p>　　3.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)2</p><p>　　

2、3.1.1熱電阻溫度計(jì)測(cè)出口溫度和水浴溫度2</p><p>　　3.1.2熱電偶溫度計(jì)測(cè)管壁溫度2</p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)依據(jù)2</b></p><p>　　3.3儀表種類選擇3</p><p>　　3.3.1熱電阻溫度計(jì)選用鎧裝鉑電阻溫度計(jì)3</p><p>　　3.

3、3.2熱電偶溫度計(jì)選用熱套式熱電偶溫度計(jì)4</p><p><b>　　3.4選用依據(jù)5</b></p><p>　　3.5測(cè)量注意事項(xiàng)5</p><p><b>　　3.6誤差分析5</b></p><p>　　3.6.1分度誤差5</p><p>　　3.6.2

4、通電發(fā)熱誤差5</p><p>　　3.6.3線路電阻不同或變化引入的測(cè)量誤差5</p><p>　　3.6.4附加熱電動(dòng)勢(shì)6</p><p><b>　　4水位測(cè)量6</b></p><p>　　4.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)依據(jù)6</b

5、></p><p>　　4.3儀表種類選用7</p><p><b>　　4.4選用依據(jù)7</b></p><p>　　4.5測(cè)量注意事項(xiàng)8</p><p><b>　　4.6誤差分析8</b></p><p><b>　　5流量測(cè)量8</b&

6、gt;</p><p>　　5.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　5.2設(shè)計(jì)依據(jù)9</b></p><p>　　5.3儀表種類選用9</p><p><b>　　5.4選用依據(jù)9</b></p><p>　　5.5測(cè)量注意事項(xiàng)9</p>&

7、lt;p><b>　　5.6誤差分析9</b></p><p><b>　　6差壓測(cè)量11</b></p><p>　　6.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)11</p><p>　　6.2設(shè)計(jì)依據(jù)11</p><p>　　6.3儀表種類選用11</p><p>　　6.4選用依

8、據(jù)11</p><p>　　6.5測(cè)量注意事項(xiàng)12</p><p>　　6.6誤差分析12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　阻垢及緩蝕性能的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)是影響并制約水處理技術(shù)及裝置

9、進(jìn)一步發(fā)展和完善的關(guān)鍵技術(shù)。換熱器污垢的形成過(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)用于火力發(fā)電廠的換熱器造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)污垢的監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。針對(duì)現(xiàn)行冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置的不足，提出一種在線阻垢監(jiān)測(cè)技術(shù)，并結(jié)合傳統(tǒng)的電阻法測(cè)量金屬腐蝕速度，研發(fā)了一種新型在線動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，測(cè)量管道換熱面有垢一側(cè)的污垢熱阻，能夠方便監(jiān)視管道狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)能夠及時(shí)報(bào)警，使系統(tǒng)運(yùn)行更可靠，同時(shí)也能推算出工

10、質(zhì)含雜質(zhì)量，為除雜質(zhì)提供參考。</p><p><b>　　2題目背景及意義</b></p><p>　　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題之一。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)裝置的模

11、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)。</p><p>　　恒溫槽體；2-試驗(yàn)管段；3-試驗(yàn)管入口壓力；4-管段

12、入口溫度測(cè)點(diǎn)；5-管壁溫度測(cè)點(diǎn)；6-管段出口溫度測(cè)點(diǎn)；7-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</p><p><b>　　圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖</b></p><p>　　該實(shí)驗(yàn)裝置上，需要檢測(cè)和控制的參數(shù)主要有：</p><p>　　1、溫度：包括實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)口（20~40℃）、出口溫度（20~

13、80 ℃）、實(shí)驗(yàn)管壁溫（20~80 ℃）以及水浴溫度（20~80 ℃） </p><p>　　2、水位：補(bǔ)水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測(cè)量并控制，以適應(yīng)不同流速的需要，水位變動(dòng)范圍200mm~500mm</p><p>　　3、流量：實(shí)驗(yàn)管內(nèi)流體流量需要測(cè)量，管徑Φ25mm，流量范圍0.5~4m3/h</p><p>　　4、差壓：由于結(jié)垢導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)阻力增

14、大，需要測(cè)量流動(dòng)壓降，范圍為0~50mm水柱</p><p><b>　　3溫度測(cè)量</b></p><p>　　3.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)：</p><p>　　熱電阻溫度計(jì)測(cè)進(jìn)出口溫度和水浴溫度</p><p>　　電阻溫度計(jì)是利用金屬導(dǎo)體或金屬氧化物半導(dǎo)體做測(cè)溫質(zhì)，利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫

15、度測(cè)量的。</p><p>　　金屬電阻一般為正溫度系數(shù)，電阻隨溫度的變化可用多項(xiàng)式表示：</p><p><b>　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中：和分別為溫度為和0時(shí)的電阻值；、、均為常數(shù)，其值決定于熱電阻材料的種類。</p><p>　?、跓犭娕紲囟扔?jì)測(cè)管壁溫度 </p><p&g

16、t;　　熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：1.熱電偶（感溫元件）；2.測(cè)量?jī)x表；3.連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線及銅線）。</p><p>　　圖2 最簡(jiǎn)單的熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)</p><p>　　它是有兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 焊接而成，焊接的一端插入被測(cè)介質(zhì)中，感受被測(cè)溫度，稱為工作端或熱端，另一端與導(dǎo)線相連，稱為冷端或自由端。兩種不同成分的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接、形成回路，直接測(cè)溫端叫測(cè)

17、量端，接線端子端叫參比端。當(dāng)測(cè)量端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路地產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就批示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電流，接上顯示儀表，儀表上就批示同熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)的溫度值。</p><p>　　熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng)，熱電動(dòng)勢(shì)的的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)。裝配式熱電偶主要由接線盒、保護(hù)管、絕緣套管、接線端子、熱電極組成基本結(jié)構(gòu)，并配以種安

18、裝固定裝置組成。</p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)、出口溫度，管壁溫度和水浴溫度大約控制在℃之間，</p><p>　　屬于低溫測(cè)量，所以只需采用簡(jiǎn)單的接觸式溫度計(jì)即可。實(shí)驗(yàn)中，我們還需得到精度較高的溫度值并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，膨脹式溫度計(jì)精度雖高但不可以轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，低溫測(cè)量時(shí)熱電阻溫度計(jì)

19、精度比熱電偶溫度計(jì)要高。所以綜合考慮選擇熱電阻溫度計(jì)較好。對(duì)于測(cè)量管壁溫度，由于熱電阻溫度計(jì)不好安裝，所以選用熱電偶溫度計(jì)。</p><p><b>　　3.3儀表種類選用</b></p><p>　　①熱電阻溫度計(jì)選用鎧裝鉑電阻溫度計(jì)（產(chǎn)品規(guī)格為WZPK）</p><p>　　鎧裝式鉑電阻溫度計(jì)通常由鎧裝鉑熱電阻感溫元件、安裝固定裝置和接線裝

20、</p><p><b>　　置等主要部件組成。</b></p><p>　　圖3 鎧裝鉑電阻測(cè)量端結(jié)構(gòu)形式</p><p><b>　　適合等級(jí)（表1）</b></p><p>　　圖4 WZ系列鎧裝式鉑電阻溫度計(jì)</p><p>　?、跓犭娕紲囟扔?jì)選用熱套式熱電偶溫度

21、計(jì)（產(chǎn)品規(guī)格為WRN-625）</p><p>　　適合于蒸汽管道、鍋爐及其他對(duì)溫度、壓力、流速有所要求的場(chǎng)所。主要用于測(cè)量電站蒸汽管道及鍋爐溫度.結(jié)構(gòu)采用熱套保護(hù)管與電偶可分離方式,使用時(shí),用戶可將熱套焊接或機(jī)械固定在設(shè)備上,然后裝上電偶就可工作。</p><p>　　熱套式熱電偶（表2）</p><p>　　圖5 熱套式熱電偶</p><p

22、><b>　　3.4選用依據(jù)</b></p><p>　?、冁z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)-200~600℃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

23、。</p><p>　　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。</p><p>　?、跓崽资綗犭娕贾饕糜跍y(cè)量電站蒸汽管道及鍋爐溫度.結(jié)構(gòu)采用熱套保護(hù)管與電偶可分離方式,使用時(shí),用戶可將熱套焊接或機(jī)械固定在設(shè)備上,然后裝上電偶就可工作,它的優(yōu)點(diǎn)是提高了保護(hù)管的工作壓力和使用壽命,又便于電偶的維修或更換,目前這種

24、結(jié)構(gòu)形式被國(guó)外廣泛采用。</p><p><b>　　3.5測(cè)量注意事項(xiàng)</b></p><p>　　熱電阻溫度計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)管進(jìn)、出口溫度時(shí)應(yīng)注意接線方式，采用三線制接線</p><p>　　可較好地消除引線電阻的影響，測(cè)量準(zhǔn)確度高。</p><p>　　熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與

25、工作端兩端溫度差的函數(shù)；熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢(shì)的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。</p><p><b>　　3.6誤差分析</b></p><p>　?、?/p>

26、分度誤差。該誤差取決于材料純度和加工工藝。</p><p>　?、谕姲l(fā)熱誤差。由于電阻通電后會(huì)產(chǎn)生自升溫現(xiàn)象，從而帶來(lái)測(cè)量誤差。該誤差無(wú)法消除，但可用規(guī)定最大電流＜6。</p><p>　　③線路電阻不同或變化引入的測(cè)量誤差?？赏ㄟ^(guò)串聯(lián)電位器調(diào)整，此外規(guī)定三線、四線接線方法也可以減小誤差。</p><p>　?、芨郊訜犭妱?dòng)勢(shì)。電阻絲與引線接點(diǎn)處構(gòu)成熱偶，若節(jié)點(diǎn)溫度

27、不同將產(chǎn)生附加電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于測(cè)量回路可能產(chǎn)生影響。可通過(guò)節(jié)點(diǎn)靠近，同溫等方法減小或消除。</p><p><b>　　4水位測(cè)量</b></p><p>　　4.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)：磁浮子液位計(jì)測(cè)水位</p><p>　　磁浮子液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。它的結(jié)構(gòu)如圖6</p><p>　　所示，主體是一根連通管

28、體，通過(guò)法蘭與用戶容器連接，連通管體內(nèi)有一磁性浮子，隨著液位的升降而升降。管體外面固定由翻柱組成的指示器，翻柱由紅綠兩色組成，液位未上升前為綠色，當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)主體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、綠翻柱翻轉(zhuǎn)180°。當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，指示器的紅綠交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。</p

29、><p>　　圖6 磁浮子液位計(jì)的結(jié)構(gòu)圖 圖7 磁浮子液位計(jì)的原理圖</p><p>　　液位計(jì)下方可裝上排污閥，當(dāng)需要時(shí)可打開(kāi)排污閥，排除污垢。而上方設(shè)有排空螺栓，需要時(shí)可旋松螺栓排除空氣。</p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　基于水位測(cè)量，我首先想到的是浮子式液

30、位計(jì)，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作</p><p>　　可靠，測(cè)量范圍較大，不易受到外界環(huán)境的影響，并且能連續(xù)指示水位。但由于試驗(yàn)流體為易結(jié)垢的高硬度水，久而久之，浮子也會(huì)受到腐蝕，導(dǎo)致浮子所受浮力發(fā)生變化，影響測(cè)量結(jié)果。另外，浮子上承受的力除重錘的重力外，還有繩索本身的重力，以及繩與滑輪之間的摩擦力等，它們隨位置和運(yùn)動(dòng)方向而改變，使浮子的吃水線相對(duì)于浮子上下移動(dòng)，也會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差?？紤]到上述因素，我選擇了磁浮子液位計(jì)來(lái)

31、測(cè)量補(bǔ)水箱的水位。它可用于各種塔、罐、槽、球型容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測(cè)。該種液位計(jì)可以做到高密封，防泄漏和適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場(chǎng)合。它彌補(bǔ)了玻璃板（管）液位計(jì)指示清晰度差、易破裂等缺陷，且全過(guò)程測(cè)量無(wú)盲區(qū)，顯示清晰、測(cè)量范圍大。由于測(cè)量顯示部分不與介質(zhì)直接接觸，所以對(duì)高溫、高壓、有毒、有害、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)更顯其優(yōu)越性。因此，它比傳統(tǒng)的玻璃板（管）液位計(jì)具有更高的可靠性、安全性、先進(jìn)性、實(shí)用性。</p><p&

32、gt;　　4.3儀表種類選用：UHC系列磁性浮子式液位計(jì)</p><p>　　本液位計(jì)在就地指示的基礎(chǔ)上還可制成帶上下限報(bào)警或電遠(yuǎn)傳。輸出4-20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指示、控制及檢測(cè)。</p><p>　　磁性浮子液位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　●測(cè)量范圍：500~8000mm </p><p>　　●精確度：±5

33、mm ，±10mm（高溫型） </p><p>　　●介質(zhì)密度：0.45~2g/cm</p><p>　　●介質(zhì)密度差：≥0.15g/cm（測(cè)量界位）</p><p>　　●介質(zhì)溫度：-80℃~+450℃</p><p>　　●介質(zhì)粘度：≤0.4Pa.s，對(duì)于粘度大的介質(zhì)或溫度低時(shí)易結(jié)晶的介質(zhì)，可根據(jù)用戶要求選用加熱夾套式液位計(jì)。&

34、lt;/p><p>　　●環(huán)境振動(dòng)：頻率≤25HZ，振幅≤0.5mm</p><p>　　●接口法蘭：采用化工部1997年最新頒發(fā)的HG20592~20635-97法蘭標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　圖8 UHC系列磁性浮子式液位計(jì)</p><p><b>　　4.4選用依據(jù)</b></p><p>　

35、　由于本液位計(jì)直觀醒目、安全可靠，檢測(cè)功能齊全、測(cè)量范圍寬、使用壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)。所以廣泛用于石油、化工、電力、冶金、環(huán)保等部門的液位檢測(cè)與控制。它具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　●適合容器內(nèi)液體介質(zhì)的液位、界面的測(cè)量。除現(xiàn)場(chǎng)指示，還可配 遠(yuǎn)傳變送器、報(bào)警開(kāi)關(guān)、檢測(cè)功能齊全。</p><p>　　●指示新穎、讀數(shù)直觀、醒目、觀察指示器的方向可根據(jù)用戶需要改變角度。</p

36、><p>　　●測(cè)量范圍大，不受貯槽高度的限制。</p><p>　　●結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、維護(hù)方便、耐腐蝕、無(wú)需電源、防爆。</p><p><b>　　4.5測(cè)量注意事項(xiàng)</b></p><p>　　a.安裝時(shí)液位計(jì)筒體內(nèi)不允許有鐵屑、焊渣等異物進(jìn)入，以免卡死浮子，液位計(jì)必須垂直安裝。(┴≤30°）</p

37、><p>　　b.液位計(jì)與容器之間應(yīng)安裝截止閥，以便檢修清洗時(shí)關(guān)閉液料，液位計(jì)周圍不允許有強(qiáng)磁場(chǎng)，以免影響正常工作。</p><p>　　c.安裝完畢，翻柱可能是花的，或使用過(guò)程中，由于液位突變等其它原因造成個(gè)別翻柱不翻轉(zhuǎn)，這時(shí)可用磁鋼進(jìn)行較正，使零位(液位)以上翻成綠色。</p><p>　　d.液位計(jì)命使用時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)上閥門，然后緩慢打開(kāi)下閥門，防止磁浮子急速上升，

38、造成翻柱翻亂。</p><p>　　e.使用過(guò)程中應(yīng)定期進(jìn)行清洗，清除筒體內(nèi)的污垢雜質(zhì)。</p><p>　　f.對(duì)超過(guò)3.5米以上的液位計(jì)需考慮增加中間加固支承耳朵攀以增加其強(qiáng)度與穩(wěn)定.</p><p><b>　　4.6誤差分析</b></p><p>　　安裝誤差：液位計(jì)安裝傾斜，會(huì)給讀書(shū)帶來(lái)誤差；</p&g

39、t;<p>　　裝置誤差：浮子運(yùn)動(dòng)不夠靈活或被卡死，會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差，這是主要誤差；</p><p>　　讀數(shù)誤差：讀數(shù)時(shí)應(yīng)平視液面的最低點(diǎn)。</p><p><b>　　5流量測(cè)量</b></p><p>　　5.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)：渦街流量計(jì)測(cè)流量</p><p>　　渦街流量計(jì)基本原理是流體流經(jīng)阻擋體或者

40、是特制的元件時(shí)，產(chǎn)生了流動(dòng)振</p><p>　　蕩，通過(guò)測(cè)定其振蕩頻率來(lái)反映通過(guò)的流量。</p><p>　　當(dāng)流體流動(dòng)受到一個(gè)垂直于流動(dòng)方向的非流線型阻體的阻礙時(shí)，柱體的下游</p><p>　　兩側(cè)會(huì)發(fā)生明顯的旋渦，左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反（如圖9所示），這種旋渦稱為卡門渦街。這些渦列多數(shù)是不穩(wěn)定的，只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排渦列，且渦列寬度與同列相鄰的兩

41、旋渦的間距之比滿足（對(duì)圓柱形旋渦發(fā)生體）時(shí)，渦街達(dá)到穩(wěn)定。</p><p>　　根據(jù)卡門渦街原理，渦列頻率（交替產(chǎn)生的頻率）與管內(nèi)平均流速有如</p><p>　　下關(guān)系 （式2）</p><p>　　式中 ——渦列發(fā)生體兩側(cè)流體的平均流速，m/s；</p><p&g

42、t;　　——渦列發(fā)生體特征寬度，m；</p><p>　　——斯特羅哈爾數(shù)（無(wú)量綱系數(shù)），它與旋渦發(fā)生體的形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖10所示為圓柱形旋渦發(fā)生體的斯特羅哈爾數(shù)與雷諾數(shù)之間的關(guān)系圖，由圖10所知，當(dāng)雷諾數(shù)在的范圍內(nèi)基本是一個(gè)常數(shù)；</p><p>　　——旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道內(nèi)橫截面積之比。</p><p>　　圖9 渦街流量計(jì)原理

43、 圖10 與的關(guān)系</p><p>　　對(duì)于直徑為的圓柱形旋渦發(fā)生體</p><p><b>　　（式3）</b></p><p>　　式中 ——管道內(nèi)徑，m。</p><p>　　瞬時(shí)體積流量（m3/s） （式4）</p><p>　　儀表系數(shù)

44、 （式5）</p><p>　　式中 ——通過(guò)流量記的體積流量，L/s;</p><p>　　——流量計(jì)輸出的信號(hào)頻率，Hz；</p><p>　　——渦街流量計(jì)儀表系數(shù)，L-1。</p><p>　　由上式可知，在斯特羅哈爾數(shù)為常數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)渦街流量計(jì)的體積流量與旋渦頻率成正

45、比。儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體幾何參數(shù)有關(guān)，而與流體物性和組分無(wú)關(guān)。</p><p>　　因此，只要測(cè)出流量計(jì)輸出的信號(hào)頻率，就可以求出通過(guò)渦街流量計(jì)的體積流量。</p><p><b>　　5.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　由于試驗(yàn)所用的流體為人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致</p><p>　　垢

46、物質(zhì)，其導(dǎo)電率變化較大，不固定，所以不宜采用電磁式流量計(jì)。</p><p>　　試驗(yàn)管段管徑只有25mm，空間很小，幾乎很難再在管中放置大的節(jié)流件，這樣會(huì)造成壓力損失，使流速減小，從而影響流量測(cè)量。所以也不宜采用節(jié)流式流量計(jì)和渦輪式流量計(jì)。</p><p>　　渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積

47、流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進(jìn)、理想的流量?jī)x表。</p><p>　　5.3儀表種類選用：LUGB型渦街流量計(jì) </p><p>　

48、　LUGB型渦街流量計(jì)適用于測(cè)量過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體、水和液體的質(zhì)量流量和體積流量。</p><p>　　圖11 渦街流量計(jì)實(shí)物圖</p><p><b>　　5.4選用依據(jù)</b></p><p>　　與國(guó)內(nèi)其他同類產(chǎn)品相比，它具有以下功能特點(diǎn)：①無(wú)可動(dòng)部件，運(yùn)行可靠，性能較好，使用壽命長(zhǎng)。②測(cè)量被測(cè)流體，不直接接觸傳感器

49、，性能穩(wěn)定。③輸出信號(hào)是與流量成正比的脈沖信號(hào)或輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。④壓力損失較少，故比差壓流量計(jì)具有節(jié)能特點(diǎn)。⑤測(cè)量量程比大，可達(dá)1：10。而差壓式只有1：3。⑥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，安裝方便，維修費(fèi)用極少。</p><p><b>　　5.5測(cè)量注意事項(xiàng)</b></p><p>　　正確地選擇安裝點(diǎn)和正確安裝傳感器都是非常重要的環(huán)節(jié)，若在安裝環(huán)節(jié)失誤輕者影響測(cè)

50、量精度，重者會(huì)影響傳感器的使用壽命，甚至損壞傳感器。</p><p>　?。?）渦街流量計(jì)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾較強(qiáng)的地方，振動(dòng)存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動(dòng)的影響。 </p><p>　?。?）直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計(jì)的要求，所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。 </p><p>　?。?）傳感器避免安裝在溫度變化很大的

51、場(chǎng)所和受到設(shè)備的熱輻射。</p><p><b>　　5.6誤差分析</b></p><p>　　旋渦發(fā)生體的雷諾數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致斯特羅哈爾數(shù)不在常數(shù)范圍內(nèi)，</p><p>　　變化，給測(cè)量帶來(lái)誤差。</p><p>　　頻率檢測(cè)產(chǎn)生的誤差給流量測(cè)量帶來(lái)誤差。</p><p>　　環(huán)境溫度變化給

52、測(cè)量帶來(lái)誤差。</p><p><b>　　6差壓測(cè)量</b></p><p>　　6.1檢測(cè)方法設(shè)計(jì)：用電容式差壓傳感器測(cè)差壓</p><p>　　圖12所示是一種電容式差壓傳感器示意圖。左右對(duì)稱的不銹鋼基座內(nèi)有玻</p><p>　　璃絕緣層，其內(nèi)側(cè)的凹形球面除邊緣部分外均鍍有金屬膜作為固定電極，中間被夾緊的彈性膜片

53、作為可動(dòng)測(cè)量電極，左、右固定電極和測(cè)量電極經(jīng)導(dǎo)線引出，從而組成了兩個(gè)電容器。不銹鋼基座和玻璃絕緣層中心開(kāi)有小孔，不銹鋼基座兩邊外側(cè)焊上了波紋密封隔離膜片，這樣測(cè)量電極將空間分隔成左、右兩個(gè)腔室，其中充滿硅油。當(dāng)隔離膜片感受兩側(cè)壓力的作用時(shí)，通過(guò)硅油將差壓傳遞到彈性測(cè)量膜片的兩側(cè)從而使膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比。電容極板間距離的變化，將引起兩側(cè)電容器電容值的改變。此電容量的變化經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q器電路，可以轉(zhuǎn)換成反應(yīng)被測(cè)差壓的標(biāo)準(zhǔn)電

54、信號(hào)輸出。</p><p>　　圖12 電容式差壓傳感器</p><p><b>　　6.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　由于結(jié)垢導(dǎo)致流動(dòng)管內(nèi)阻力增大，所以需要測(cè)量流動(dòng)壓降。一般，我們都會(huì)</p><p>　　想到測(cè)出試驗(yàn)管的出口壓力和入口壓力，然后相減即可求出流動(dòng)壓降。但這種方法存在它的弊端，因?yàn)閴毫y(cè)量需要

55、進(jìn)行溫度補(bǔ)償，當(dāng)兩側(cè)壓力溫度補(bǔ)償不一致時(shí)，相減后就會(huì)給測(cè)量帶來(lái)較大誤差，而且這種誤差會(huì)積累起來(lái)，最后使測(cè)量結(jié)果存在嚴(yán)重偏差。所以，最好的測(cè)量方法就是采用壓力變送器。綜合考慮，我選擇了電容式壓力傳感器。它結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，靈敏度高，過(guò)載能力大，精度高，其精確度可達(dá)，可以測(cè)量壓力和差壓。</p><p>　　6.3儀表種類選用：WS1151系列電容式壓力/差壓變送器</p><p><b>

56、　　基本參數(shù)：</b></p><p>　　測(cè)量介質(zhì)：液體、氣體和蒸氣。 </p><p>　　測(cè)量范圍：見(jiàn)PDF資料(表一)。 </p><p>　　輸出信號(hào)：4~20mA(特殊可為四線制0~10mADC輸出)。 </p><p>　　供電電源：供電電源為12 ~ 45VDC，帶LCD數(shù)字顯示器為15 ~ 45VDC，典型供電為

57、24VDC。 </p><p>　　負(fù) 載：與供電電源有關(guān),在某一電源電壓時(shí)帶負(fù)載能力見(jiàn)圖2,負(fù)載阻抗R與電源電壓V的關(guān)系式為R≤50(V-12)Ω</p><p>　　圖13 WS1151系列電容式變送器 圖14 負(fù)載特性圖</p><p><b>　　6.4選用依據(jù)</b></p><

58、;p>　　WS1151系列電容式變送器引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備,并吸取了國(guó)外1151系列變送器設(shè)計(jì)的特點(diǎn),安裝使用和調(diào)校都很方便簡(jiǎn)單,電氣外殼采用二腔結(jié)構(gòu),即接線端子和放大器線路各占一腔,密閉性較好,具有防爆和全天候結(jié)構(gòu)。變送器的電子元器件和關(guān)鍵零部件均選用國(guó)際上高質(zhì)量產(chǎn)品,保證了整機(jī)性能的優(yōu)異。放大器線路有反向極性保護(hù),防止因電源極性接錯(cuò)而損壞變送器。</p><p><b>　　6.5測(cè)量注

59、意事項(xiàng)</b></p><p>　　測(cè)量時(shí)應(yīng)限制膜片過(guò)大變形，以保護(hù)膜片在過(guò)載時(shí)不致于損壞。防爆電氣接</p><p>　　頭是在傳統(tǒng)的防爆接頭基礎(chǔ)上對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用多重密封，膠塞選用丁腈橡膠或硅橡膠，增加了其密封性能及防爆性能。防爆接頭和防水堵頭的安裝順序如下圖。</p><p>　　圖15 防爆接頭安裝順序 圖1

60、6 防水堵頭安裝順序</p><p><b>　　6.6誤差分析</b></p><p><b>　　溫度影響</b></p><p><b>　　靜壓影響</b></p><p>　　③振動(dòng)影響：在任意軸向上，振動(dòng)頻率為200Hz時(shí)，誤差為測(cè)量范圍上限的±0.05

61、%/g</p><p>　　④安裝位置影響：最大可產(chǎn)生0.24kPa的零點(diǎn)誤差，但可校正，對(duì)量程沒(méi)有影響。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.王建國(guó)主編.檢測(cè)技術(shù)及儀表.北京：中國(guó)電力出版社，2007</p><p>　　2.周霞萍編著.工業(yè)熱工設(shè)備及測(cè)量.上海：華東理工大學(xué)出版社，2

62、007</p><p>　　3.陳書(shū)旺等編.傳感器應(yīng)用及電路設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008</p><p>　　4.鮑丙豪等編.傳感器手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008</p><p>　　5.孫靈芳等，一種新型在線冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，儀器儀表學(xué)報(bào)，2002</p><p>　　6. 楊善讓等，換熱設(shè)備污垢與對(duì)策，科學(xué)出版社，2