【正文】 化工儀表及自動化實(shí)驗指導(dǎo)書合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院39 / 42目 錄目 錄 2前 言 1實(shí)驗一 熱電偶的焊接與校驗 1實(shí)驗二 壓力表、流量計的校驗 3實(shí)驗三 電子自動平衡電橋及動圈表的使用和校驗 6實(shí)驗四 電子電位差計及數(shù)字顯示表的使用和校驗 9實(shí)驗五 DBW溫度變送器的校驗 13實(shí)驗六 電動調(diào)節(jié)器性能試驗 15實(shí)驗七 A3000過程控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗 21附表一 鎳鉻—鎳鋁，鎳鉻—鎳硅K(EU—2) 溫度—毫伏表 28附表二 鎳鉻—考銅EA—2溫度毫伏對照表 29附表三 鉑銠鉑LB—3溫度—毫伏對照表 30附表四 鉑電阻溫度與電阻值換算表 31附表五 鉑電阻溫度與電阻值換算表 32附表六 銅熱電阻溫度與電阻值換算表 33附錄七 鉑熱電阻溫度與電阻值換算表 34附錄八 銅熱電阻溫度與電阻值換算表 35附錄九 銅熱電阻溫度與電阻值換算表 36前 言本《實(shí)驗指導(dǎo)書》與厲玉鳴主編的《化工儀表及自動化（第三版）》配套使用，全書共分為兩大部分，實(shí)驗一～六屬于驗證型實(shí)驗部分，即現(xiàn)場儀表的使用和校驗方法，其中實(shí)驗一、二涉及到了溫度、壓力、流量等化工基本參量的測量與校驗方法，實(shí)驗三、四、五涉及到了顯示和變送儀表的使用方法和精度校驗，實(shí)驗六則是控制儀表性能參數(shù)的測定；實(shí)驗七則屬于綜合型實(shí)驗部分，即自動控制系統(tǒng)的使用和整定方法，要求學(xué)生在熟悉A3000過程控制系統(tǒng)的基本使用方法的基礎(chǔ)上，按照不同的專業(yè)要求有選擇地進(jìn)行溫度、壓力、液位和流量等化工參數(shù)的測量和控制。各個實(shí)驗均分作“實(shí)驗?zāi)康暮鸵蟆?、“工作原理”、“?shí)驗儀器及設(shè)備”、“實(shí)驗內(nèi)容”和“實(shí)驗報告內(nèi)容”等五個單元，本書末尾附有常用的分度號對照表。本書是在現(xiàn)行實(shí)驗講義的基礎(chǔ)上改編形成的，由合肥工業(yè)大學(xué)楊則恒副教授主編，并編寫其中的實(shí)驗五、六、七，參加編寫的有路緒旺（實(shí)驗二、三）、呂建平（實(shí)驗一）、王莉（實(shí)驗四），全書由路緒旺統(tǒng)稿。本書在改編過程中得到化工技術(shù)中心各位教師的大力支持，在此謹(jǐn)致謝意！成書匆忙，疏漏之處在所難免，懇請大家包涵指正。編者2006．7實(shí)驗一 熱電偶的焊接與校驗一、實(shí)驗?zāi)康暮鸵?掌握熱電偶的焊接和校驗方法。 了解熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)闹匾?。二、工作原理閱讀教材有關(guān)部分。三、實(shí)驗儀器及設(shè)備參見各實(shí)驗的實(shí)驗裝置圖。四、實(shí)驗內(nèi)容（一）熱電偶的焊接焊接熱電偶的方法很多，本實(shí)驗只介紹目前常用的一種方法——炭精粒焊接法，炭精粒焊接熱電偶設(shè)備接線原理，如下圖所示：按圖所示接線后，將待焊接熱電偶一端插入炭精粒中，調(diào)好適當(dāng)電壓，直至熱電偶焊接成球狀為止。使用中應(yīng)注意用電安全和負(fù)載防護(hù)設(shè)備。（二）熱電偶的校驗熱電偶校驗裝置電路連接，如圖所示：熱電偶的校驗方法（采用常用的比較法）： （1）將被校熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱端擺齊捆扎好，放入管式電爐的溫區(qū)（中間部分）。電爐兩端的爐口用燒過的石棉堵塞好，以減少空氣對流，如有條件，將一鎳塊置于熱電偶熱端下面，以使被校與標(biāo)準(zhǔn)電偶的熱端溫度更加一致。（2）被校熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的冷端用補(bǔ)償導(dǎo)線連接，補(bǔ)償導(dǎo)線的另一端與接至切換開關(guān)的導(dǎo)線相連接，并置入保溫瓶的冰水混合液中，標(biāo)準(zhǔn)與被校熱電偶經(jīng)切換開關(guān)控制后接至電位差計。（3）管式電爐用自藕調(diào)壓器控制升溫的快慢，并從動圈式溫度指示儀大致了解爐溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升到預(yù)測的溫度時，最好能使?fàn)t溫在5分鐘內(nèi)變化不超過2℃，以保證測量時有較高的準(zhǔn)確度。（4）對于鉑銠鉑熱電偶，一般從800℃開始校驗，而對于普通金屬熱電偶從300℃開始校驗，每隔100177。5℃讀數(shù)，每次讀數(shù)最好能反復(fù)4次以上，并以平均值為準(zhǔn)，本實(shí)驗要求不少于4個檢測點(diǎn)（如室溫、100℃、200℃、300℃等）。（5）讀數(shù)時，將電位差計切換開關(guān)打到標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，讀完數(shù)據(jù)后，立即打到被校熱電偶，每次讀數(shù)時要迅速準(zhǔn)確。校驗數(shù)據(jù)記錄：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度號： 被校熱電偶分度號： 參考爐溫標(biāo)準(zhǔn)熱電偶讀數(shù)（mV）對應(yīng)的爐溫（℃）被校熱電偶讀數(shù)（mV）（6）觀察熱電偶的冷端溫度變化對測量的影響（選做）：在熱電偶熱端處于任意恒定溫度時，先從電位差計上讀取熱電勢值，然后將電偶冷端從廣口保溫瓶取出，使之感受室溫數(shù)分鐘后，在從電位差計上讀取熱電偶電勢值，并與冷端為0℃時電勢值相比較。參考爐溫冷端為0℃電勢值冷端為室溫電勢值（℃）（mV）（mV）五、實(shí)驗報告內(nèi)容 根據(jù)校驗數(shù)據(jù)記錄，以標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測出校驗點(diǎn)爐溫（℃）為圖表的縱坐標(biāo)，以被校電偶電勢值（mV）為圖表的橫坐標(biāo)，畫出被校熱電偶的Et關(guān)系曲線，供實(shí)際使用。 驗證冷端溫度變化的誤差公式： 對本實(shí)驗的改進(jìn)意見實(shí)驗二 壓力表、流量計的校驗一、實(shí)驗?zāi)康暮鸵?了解壓力表的結(jié)構(gòu)和校驗方法； 了解活塞式壓力表的結(jié)構(gòu)及使用方法； 了解轉(zhuǎn)子流量計的結(jié)構(gòu)和指示值的修正方法； 了解鐘罩式氣體計量器的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法。二、工作原理閱讀教材有關(guān)部分三、實(shí)驗儀器及設(shè)備活塞式壓力計 1臺標(biāo)準(zhǔn)壓力表 1只被校壓力表 1只氣體計量器 1臺氣體轉(zhuǎn)子流量計 1只秒表 1只四、實(shí)驗內(nèi)容（一）壓力表的校驗用活塞式壓力計校驗壓力表原理，如下圖所示。觀察拆開的壓力表結(jié)構(gòu)，了解調(diào)整部件的作用；了解活塞式壓力計的結(jié)構(gòu)、作用原理及使用方法；在油杯中加足油并排盡管道系統(tǒng)中的空氣； 精度和變差的校驗：利用壓力發(fā)生器加壓，使被校表指針逐點(diǎn)上升至被校刻度上，讀取記錄校準(zhǔn)表和被校表的示值，直至標(biāo)尺最大值，然后逐漸降壓，使被校表逐點(diǎn)到達(dá)被?？潭壬?，讀取記錄標(biāo)準(zhǔn)表和被校表示值。校驗過程中，應(yīng)保持被校壓力表指針單方向且無跳動的移動。 校驗數(shù)據(jù)的記錄處理被校表型號＿＿＿＿＿＿＿ 測量范圍＿＿＿＿＿＿＿ 精度等級＿＿＿＿＿＿＿被校表（MPa）標(biāo)準(zhǔn)表（MPa）基本誤差變差正行程反行程正行程反行程注：也可采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼來校驗壓力表，數(shù)據(jù)處理方法類似。（二）流量計的校驗鐘罩式氣體計量器是測量氣體流量的標(biāo)準(zhǔn)裝置，結(jié)構(gòu)如下圖所示，氣體計量器是以鐘罩內(nèi)容量為標(biāo)準(zhǔn)容量的計量儀器；當(dāng)鐘罩下降時，鐘罩內(nèi)氣體經(jīng)實(shí)驗管道排出，排往被測儀表，以鐘罩內(nèi)排出的氣體容量比較被校儀表的精度。 了解轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)，氣體計量器結(jié)構(gòu)和工作原理、使用方法； 精度和變差校驗(1) 將水槽注入水，放下鐘罩使其浮于水面上，調(diào)節(jié)閥門8和轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)氣閥，使轉(zhuǎn)子逐點(diǎn)上升至被?？潭壬?，記錄轉(zhuǎn)子流量計示值和鐘罩下降時間，直至標(biāo)尺刻度最大值；同法進(jìn)行反行程測定，用溫度計測取室溫。(2) 計算氣體計量器產(chǎn)生的空氣流量，即工作狀況下空氣流量 式中：R——鐘罩內(nèi)半徑，；h——鐘罩下降高度，m；t——鐘罩下降h所需時間；然后將Q1換算為工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)下的流量Q0 ，利用，式中：——工作狀態(tài)下空氣的流量，Hm3/h；——被測介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，kg/ Hm3；——校驗用介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，；——被測介質(zhì)的絕對壓力，MPa；——工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對壓力，；——工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度，K；——被測介質(zhì)的絕對溫度，K；注意：若轉(zhuǎn)子流量計刻度單位為l/h，則需將Q0單位轉(zhuǎn)換與之一致。 校驗數(shù)據(jù)記錄處理 測量與 實(shí)驗內(nèi)容計算數(shù)據(jù)校驗點(diǎn)正行程反行程變差Q0δ指Q0δ指五、實(shí)驗報告內(nèi)容 記錄實(shí)驗所用儀器設(shè)備的規(guī)格型號、實(shí)驗數(shù)據(jù)； 計算被校表基本誤差、變差，確定被校表是否符合原精度等級。 對本實(shí)驗的改進(jìn)意見實(shí)驗三 電子自動平衡電橋及動圈表的使用和校驗一、實(shí)驗?zāi)康碾娮幼詣悠胶怆姌蚣癤CZ（T）102型動圈式溫度指示（調(diào)節(jié)）儀與熱電阻或產(chǎn)生電阻值變化的變送器配合使用，對溫度或其他參數(shù)進(jìn)行測量和記錄，它比較準(zhǔn)確和靈敏，在工業(yè)中得到廣泛的使用。通過本實(shí)驗，了解儀表的結(jié)構(gòu)、使用與測定方法二、工作原理閱讀教材有關(guān)部分。三、實(shí)驗儀器及設(shè)備1—XCZ(T)102型動圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀 1臺2—電子自動平衡電橋 1臺3—標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（） 1臺4—5Ω外接電阻 3只四、實(shí)驗內(nèi)容（一） 電子自動平衡電橋的使用和校驗 電子自動平衡電橋校驗的接線方法如圖所示，A、B、C為連接銅導(dǎo)線，其中A、B兩線的連接電阻（即由標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的接線端子至儀表接線端子之間的接線電阻）。 將儀表通電預(yù)熱； 測定指示基本誤差及不靈敏區(qū)應(yīng)在輸入信號增大和減小兩個方向上進(jìn)行，其方法如下：將標(biāo)準(zhǔn)電阻箱調(diào)到被測電子自動平衡電橋的指針位于比被檢分度線（與被檢分度線指示值相當(dāng)?shù)臍W姆值為R示）低23個分格處，再慢慢增加電阻值，使指針達(dá)到被測分度線上并與之重合，讀下此時電阻箱的實(shí)際電阻值R實(shí)，此為正行程的讀數(shù)。用以上方法依次在指示尺所有數(shù)字的分度線上進(jìn)行測定。按下式計算指示值的基本誤差及不靈敏區(qū)：指示基本誤差：指示不靈敏區(qū)：式中：——被檢查指針指示在被檢刻度線上時，輸入被檢表的實(shí)際歐姆值（即電阻箱上的讀數(shù)）；——與被檢電子平衡電橋上被檢分度線指示值相當(dāng)?shù)臍W姆值；，——與被檢電子平衡電橋標(biāo)尺終端和始端分度線指示值相當(dāng)?shù)臍W姆值。另外，儀表的基本誤差應(yīng)不超過177。%，高值的不靈敏區(qū)亦不應(yīng)超過177。%。 校驗數(shù)據(jù)的記錄整理被校表型號＿＿＿＿＿＿ 分度號＿＿＿＿＿＿測量范圍＿＿＿＿＿＿ 精度等級＿＿＿＿＿＿ 實(shí)驗內(nèi)容測量與計算數(shù)據(jù)校驗點(diǎn)正行程反行程變差R示R實(shí)δ指R示R實(shí)δ指 測量全程時間儀表指針從標(biāo)尺始端走至標(biāo)尺終端需要的時間叫全程時間，使儀表指針從標(biāo)尺始端走至終端和從終端走至始端，如此三次，用秒表記下時間，每個方向三次時間的平均值為對應(yīng)時間的行程時間。（小型平衡電橋的全程時間約為5秒）（二） XCZ(T)102型動圈式溫度指示（調(diào)節(jié)）儀的校驗 XCZ(T)102型動圈式溫度指示（調(diào)節(jié)）儀校驗的接線方法，如下圖所示： 調(diào)整儀表的機(jī)械零點(diǎn)，由指導(dǎo)教師檢查合格后再接通電源； 調(diào)節(jié)儀表的電氣零點(diǎn)，細(xì)心調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱之電阻值，使R6等于表刻度下限所對應(yīng)的電阻，指針應(yīng)指在下限刻度，否則拆開儀表調(diào)整R2 和R0使指針與下限重合； 進(jìn)行正反行程刻度校驗，若基本誤差超過儀表精度等級范圍，則用另一電阻箱代替R串，將Rt調(diào)到上限刻度對應(yīng)之電阻值，改變R串使指針指在上限位置，然后又使Rt調(diào)到刻度下限之阻值，再調(diào)節(jié)R2 、R0反復(fù)數(shù)次，直到上限和下限調(diào)好后，再根據(jù)電阻值重新配置R串。（該項工作一般由指導(dǎo)教師事先完成） 按正行程由小到大，細(xì)心調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的電