【文章內容簡介】 2) 儀表測量范圍的確定 儀表的測量范圍是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進行測量的范圍，它是根據(jù)操作中需要測量的參數(shù)的大小來確定的。 在測量壓力時，為了延長儀表使用壽命，避免彈性元件因受力過大而損懷，壓力計上限值應該高于工藝生產中可能的最大壓力值。 根據(jù)“化工自控設計技術規(guī)定”： 在測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的 2/3； 在測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的 1/2； 在測最高壓壓力時，最大工作壓力不應越過測量上限值的 3／ 5。 為了保證測量值的準確度，所側的壓力值不能太接近于儀表的下限值，亦即儀表的量程不能選得太大，一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的 1/ 3為宜。 根據(jù)被測參數(shù)的最大值和最小值計算出儀表的上、下限后，應根據(jù)國家主管部門的規(guī)程或標淮規(guī)定進行園整。岡此，選用儀表的標尺極限值時，也只能采用相應的規(guī)程或標準中的數(shù)值 (一般可在相應的產品目錄中找到 )。 (3) 儀表精度級的選取 儀表精度是根據(jù)工藝生產上所允許的最大測量誤差來確定的。 例 3 某臺往復式壓縮機的出口壓力范圍為 25一 28MPa，測量誤差不得大于 1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報警。試正確選用 —臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。 解 由于往復式壓縮機的出口壓力脈動較大，所以選擇儀表的上限值為 M P app 562282m a x1 ????? 根據(jù)就地觀察及能進行高低限報警的要求，由本章附錄一，可查得選用 YX150型電接點壓力表，測量范圍為 0一 60MPa。 由于 25/60＞ 1/3，故被測壓力的最小值不低干滿量程的 1／ 3，這是允許的。 另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為 %%100601 ?? 所以，精度等級為 。 至此，可以確定，選擇的壓力表為 YX—150型電接點壓力表，測量范圍為 0一 60MPa。精度等級為 。 2．壓力計的安裝 壓力計的安裝正確與否，直接影響到測量結果的準確性和壓力計的使用壽命。 (1)測壓點的選擇 所選擇的測壓點應能反映被測壓力的真實大小。為此，必須注意以下幾點。 ① 要選在被測介質直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。 ② 測量流動介質的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直，取壓管內端面與生產設備連接處的內壁應保持平齊，不應有凸出物或毛刺。 ③ 測量液體壓力時，取壓點應在管道下部，使導壓管內不積存氣體；測量氣體壓力時，取壓點應在管道上方，使導壓管內不積存液體。 (2)導壓管鋪設 ① 管粗細要合適，一般內徑力 6—10mm，長度應盡可能短，最長不得超過 50m，以減少壓力指示的遲緩。 ② 導壓管水平安裝時應保證有 1： 10一 1： 20的傾斜度．以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。 ③ 當被洲介質易冷凝或凍結時，必須加設保溫伴熱管線。 ④ 取壓口到壓力計之間應裝有切斷閥，以備檢修壓力計時使用。 (3)壓力計的安裝 ① 壓力計應安裝在易觀察和檢修的地方。 ② 安裝地點應力求避免振動和高溫影響。 ③ 測量蒸汽壓力時，應加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸 [見圖 3—l 7(a)]；對于有腐蝕性介質的壓力測量，應加裝有中性介質的隔離罐，圖 3—17(b)表示了被測介質密度 ρ2大于和小于隔離液密度 ρ1的兩種情況。 ④ 壓力計的連接處，應根據(jù)被測壓力的高低和介質性質，選擇適當?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。 ⑤ 當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應按 Δρ＝ 177。 Hρg進行修正。 ⑥ 為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。 作業(yè)： 26（ ） 26．現(xiàn)有一臺測量范圍為 0—，精度為 壓力表，校驗后，其結果為： 試問這臺表合格否 ?它能否用于某空氣貯罐的壓力測量 (該貯罐工作壓力為 —，測量的絕對誤差不允許大于 )? 第三節(jié) 流量檢測及儀表 一、概述 在化工和煉油生產過程中，為了有效地進行生產操作和控制，經常需要測量生產過程個各種介質 (液體、氣體和蒸汽等 )的流量，以便為生產操作和控制提供依據(jù)。同時，為了進行經濟核算，經常需要知道在一段時間 (如一班、一天等 )內流過的介質總量。所以，介質流量是控制生產過程達到優(yōu)質高產和安全生產以及進行經濟核算所必需的一個重要參數(shù)。 瞬時流量：指單位時間內流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小 。 總量：在某一段時間內流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量 在某一段時間內的累計值。 流量和總量，可以用質量表示，也可以用體積表示。單位時間內流過的流體以質量表示的稱為質量流量，常用符號 M表示。以體積表示的稱為體積流量，常用符號 Q表示。若流體的密度是 ρ，則體積流量與質量流最之間的關系是： ?QM ? 或 ?MQ?（ 3—21） 如以 t表示時間，則流量和總量之間的關系是： ?? tT QdtQ 0 和 ?? tT MdtM 0（ 3—22 ） 測量流體流量的儀表 —般叫流量計；測量流體總量的儀表常稱為計量表。然而兩者并不是截然劃分的，在流量計上配以累積機構，也可以讀出總量。 常用的流量單位有噸每小時 (t/h)、千克每小時 (kg/h)、千克每秒(kg/s)、立方米每小時 (m3/h)、升每小時 (L／ h)、升每分 (L／ min)等。 目前有許多流量測量的分類方法，本書僅舉一種大致的分類法，簡介如下。 1．速度式流量計 一種測量流體在管道內的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表，例如差壓式流量計、轉子流量計、電磁流量汁、渦輪流量計、堰式流量計等。 2．容積式流量計 一種以單位時間內所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。例如橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等。 3. 質量流量計 一種以測量流體流過的質量 M為依據(jù)的流量計。質量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質量流量計直接測量質量流量。間接式質量流量計是用密度與容積流量經過運算求得質量流量的。質量流量計具有測量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點，是一種發(fā)展中的流量測量儀表。 二、差壓式流量計 差壓式 (也稱節(jié)流式 )流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經節(jié)流裝置時產生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是目前生產中測量流量最成熟，最常用的方法之一。 通常是由能將被測流量轉換成壓差信號的節(jié)流裝置和能將此壓差轉換成對應的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。 在單元組合儀表中，由節(jié)流裝置產生的壓差信號，經常通過差壓變送器轉換成相應的標準信號 (電的或氣的 )，以供顯示、記錄或控制用。 1. 節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式 (1)節(jié)流現(xiàn)象 流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置，節(jié)流件是能使管道中的流體產生局部收縮的元件，應用最廣泛的是孔板、其次是噴嘴、文丘里管等。下面以孔板為例說明節(jié)流現(xiàn)象。 流動流體的能量有兩種形式，即靜壓能和動能。這兩種形式的能量在一定的條件下可以互相轉化，但是，根據(jù)能量守恒定律，流體所具有的靜壓能和動能，再加上克服流動阻力的能量損失，在沒有外加能量的情況下，其總和是不變的。 圖 3—18表示在孔板前后流體的速度和壓力的分布情況。 節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱為正比，常以“十”標志；節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱為負壓 (注意不要與真空混淆 )，常以“一”標志。節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關。管道中流動的流體流量越大，在節(jié)流裝置前后產生的壓差也越大，我們只要測出孔板前后兩側壓差的大小，即可表示流量的大小，這就是節(jié)流裝置測量流量的基本原理。 值得注意的是：要準確地測量出截面 Ⅰ 與截面 Ⅱ 處的壓力是有困難的，這是因為產生最低靜壓力的截面 Ⅱ 的位置隨著流速的不同會改變的 ,事先根本無法確定。 因此實際上是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化的。 (2)流量基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導而得的，即 pFQ ??102???(3—23) pFM ?? 10 2 ???（ 3—24） 式中 α——流量系數(shù)。它與節(jié)流裝置的結構形式、取壓方式、孔 口截面積與管道截面積之比 m、雷諾數(shù) Re、孔口邊緣銳度、管壁粗糙度等因素有關； ε——膨脹校正系數(shù)，它與孔板前后壓力的相對變化量、介 質的等熵指數(shù)、孔口截面積與管道截面積之比等因素有關。應用時可查閱有關手冊而得。但對不可壓縮的液體來說，常取 ε=1； F0——節(jié)流裝置的開孔截面積； Δp——節(jié)流裝置前后實際測得的壓力差； ρ1——節(jié)流裝置前的流體密度。 2. 標準節(jié)流裝置 差壓式流量計，由于使用歷史長久，已經積累了豐富的實踐經驗和完整的實驗資料。因此，國內外已把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為“標準節(jié)流裝置”。標準化的具體內容包括節(jié)流裝置的結構、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。例如．標淮孔板對尺寸和公差、光潔度等都有詳細規(guī)定。如圖 3—19所示，其中 d／ D應在 ~；最小孔徑應不小于 ；直孔部分的厚度 h＝ ( )D；總厚度 H＜；錐面的斜角 α=300一 450等等，需要時可參閱設計手冊。 我國國家規(guī)定的標準節(jié)流裝置取壓方法為兩種，即角接取壓法和法蘭取壓法。 所謂角接取壓法，就是在孔板 (或噴嘴 )前后兩端面與管壁的夾角處取壓。 角接取壓方法可以通過環(huán)室或單獨鉆孔結構來實現(xiàn)。 環(huán)室取壓結構如圖 3—20(a)所示，單獨鉆孔結構如圖 3—20(b)所示。 標準節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于 50mm，雷諾數(shù)在104~105以上的流體，而且流體應當清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。此外，為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段。 節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉換為相應的差壓大小，但這個差壓信號還必須由導壓管引出，并傳遞到相應的差壓計，以便顯示出流量的數(shù)值。 3．差壓式流量計的測量誤差 差壓式流量汁的應用是非常廣泛的。但是，在現(xiàn)場實際應用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達 10％一 20％ (造成這些誤差是由于使用不當引起的，而不是儀表本身的測量誤差 )。 下面列舉一些造成測量誤差的原因，以便在應用中注意。 (1)被測流體工作狀態(tài)的變動 (2)節(jié)流裝置安裝不正確 (3)孔板入口邊緣的磨損 (4)導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象 ① 測量液體的流量時，應該使兩根導壓管內部充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導壓管內的液體密度相等。 a．取壓點應該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角 α應為 00—450，如圖 3—21所示 (如果從底部引出，液體中夾帶的固體雜質會沉積在引壓管內．引起堵塞，亦屬不宜 )。 b．引壓導管最好垂直向下，如條件不許可，導壓管亦應下傾一定的坡度 (至少 1： 20一 1： 10)，使氣泡易于排出。 c．在引壓導管的管路中，應有排氣的裝置。如果差壓計只能裝在節(jié)流裝置之上時，則須加裝貯氣罐，如圖 3—22中的貯氣罐 6與放空閥 3。這樣，即使有少量氣泡，對差壓 Δp的測量仍無影響。 ② 測量氣體流量時，上述的這些基本原則仍然適用。盡管在引壓導管的連接方式上有些不同，其目的仍是要保持兩根導管內流體的密度相等。 a．取壓點應在節(jié)流裝置的上半部。 b．引壓導管最好垂直向上，至少亦應向上傾斜一定的坡度，以便引壓導管中不滯留液體。 c．如果差壓計必須裝在節(jié)流裝置之下，則須加裝貯液罐和徘放閥，如圖 3—23所示。 ② 測量蒸汽的流量時，要實現(xiàn)上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問題，以消除冷凝液液位的高低對測量精度的影響，最常用的接法見圖 3—24所示。取壓點從節(jié)流裝置的水平位置接出，并分別安