【正文】 如圖所示 雙金屬溫度計(jì)測量范圍一般在 80600℃ 之間，精度最高可達(dá) — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 熱膨脹式溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì) 它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度。 ?注意事項(xiàng)： — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 熱膨脹式溫度計(jì) 圖 321 （ a） 雙金屬片 雙金屬溫度信號器 1— 雙金屬片； 2— 調(diào)節(jié)螺釘；3— 絕緣子； 4— 信號燈 ? (2)固體膨脹式溫度計(jì) ? 應(yīng)用最多的是雙金屬溫度計(jì)。 ?工作液體的選擇：主要取決于測溫范圍。 ?優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、直觀、使用方便、靈敏度與精度較高、價(jià)格便宜，測量范圍較廣，應(yīng)用廣泛。 18 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 概述 ? 表 33列出了按測溫方法分類的一些常用的測溫儀表 測溫儀表分類 按測量范圍 按用途 高溫計(jì)、溫度計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 按工作原理 膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì) 按測量方式 接觸式與非接觸式 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 概述 測溫方式 溫度計(jì)種類 測溫范圍 ℃ 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 接 觸 式 測 溫 儀 表 膨脹式 玻璃液體 50～ 600 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉 測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制 ,易碎，不能記錄遠(yuǎn)傳 雙金屬 80 ～ 600 結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠 精度低 ,量程和使用范圍有限 壓力式 液體 氣體 蒸汽 30 ～ 600 20 ～ 350 0 ～ 250 結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、報(bào)警，價(jià)格低廉 精度低，測溫距離短 ,滯后大 熱電偶 鉑銠 鉑 鎳鉻 鎳硅 鎳鉻 考銅 0 ～ 1600 50 ～ 1000 50 ～ 600 測溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動控制 需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測量精度較低 熱電阻 鉑 銅 200 ～ 600 50 ～ 150 測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動控制 不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響 非接 觸式 測溫 儀表 輻射式 輻射式 光學(xué)式 比色式 400 ～ 2022 700 ～ 3200 900 ～ 1700 測溫時(shí)，不破壞被測溫度場 低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會影響測溫準(zhǔn)確度 紅外線 光電探測 熱電探測 0 ～ 3500 200 ～ 2022 測溫范圍大，適于測溫度分布 ,不破壞被測溫度場，響應(yīng)快 易受外界干擾，標(biāo)定困難 表 33 常用溫度計(jì)的種類及優(yōu)缺點(diǎn) — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 熱膨脹式溫度計(jì) 利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)制成，是最簡單的測溫儀器。 ?溫度測量：不能直接測量，只能借助物體的某些性質(zhì)隨溫度不同而變化的特性來加以間接測量。至此，可以確定，選擇的壓力表為 YX150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍為 0～ 60MPa，精度等級為。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 壓力計(jì)的選用及安裝 316025? 由于 ，故被測壓力的最小值不低于滿量程的 1/3，這是允許的。 壓力計(jì)的選用及安裝 M P app 562282m a x1 ?????舉例 例 3 某臺往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25～ 28MPa， 測量誤差不得大于 1MPa。 當(dāng)切斷閥 2關(guān)閉 ， 平衡閥 3打開時(shí) ， 即可以對儀表進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn) 。 啟用 差壓變送器時(shí) ， 應(yīng)先開平衡閥 3， 使正 、 負(fù)壓室連通 ， 受壓相同 ，再打開切斷閥 2， 最后再關(guān)閉平衡閥 3， 變送器即可投入運(yùn)行 。 － + － + － + 1 1 2 2 3 3 1 1 4 4 5 5 1 6 6 5 5 7 7 7 (a) (b) (c) 1－取壓口 2－放空閥 3－貯氣罐 4－貯液罐 5－排放閥 6－凝液罐 7－差壓變送器 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? ③ 差壓變送器本身的安裝 差壓變送器通常必須安裝切斷閥 2和平衡閥 3， 構(gòu)成三閥組 － + 2 1 3 2－切斷閥 3－平衡閥 差壓變送器是用來測量差壓的 ， 但如果正 、 負(fù)引壓管上的兩個(gè)切斷閥不能同時(shí)打開或者關(guān)閉時(shí) ， 就會造成差壓變送器單向受很大的靜壓力 ， 有時(shí)會使儀表產(chǎn)生附加誤差 ， 嚴(yán)重時(shí)會使儀表損壞 。 在測量氣體介質(zhì)時(shí) ， 如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時(shí) ， 必須加裝如圖 (b)所致的貯液罐和排放閥 ， 克服因滯留液對測量精度產(chǎn)生影響 。 引壓管的管路應(yīng)保持垂直 ，或者與水平線之間不小于 1:10的傾斜度 ， 必要時(shí)要加裝氣體 、 凝液 、微粒收集器等設(shè)備 ， 并定期排除收集物 。 45176。 最常見的接法是從管道水平位置接出 ， 并分別安裝凝液罐 ， 這樣兩根引壓管內(nèi)部都充滿冷凝液 ， 而且液位高度相同 。 (b)氣體 被測介質(zhì)為 蒸汽 時(shí) ， 取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成 0～ 45176。 45176。 (a)液體 被測介質(zhì)為 氣體 時(shí) ， 取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道垂直中心線成 0～ 45176。 角內(nèi) ， 目的是保證引壓管內(nèi)沒有氣泡 ， 兩根引壓管內(nèi)液柱產(chǎn)生的附加壓力可以相互抵消； 思考：能否從底部引出 ？ 為什么 ？ 45176。 如圖 (a)、 (b) (a) (b) ? 測量高壓流體介質(zhì)的壓力時(shí) ， 安裝時(shí)壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無人通過之處 ， 以防發(fā)生以外 。 輸出信號類型 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 2. 壓力檢測儀表的安裝 分三種情況介紹： (1) 一般壓力檢測儀表的安裝 (2) 特殊壓力檢測儀表的安裝 （ 高溫 、 高壓 、 腐蝕等 ） (3) 壓力變送器的安裝 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 在 壓力 儀表的安裝過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ? 壓力儀表必須經(jīng) 檢驗(yàn)合格 后才能安裝 ? 壓力 儀表 的連接處 ， 應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì) ， 選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈 ， 以防泄漏 ? 環(huán)境要求 ：盡可能安裝在室溫 ， 相對濕度小于 80％ ， 振動小 ， 灰塵少 ， 沒有腐蝕性物質(zhì)的地方 ， 對于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾 ? 壓力 儀表 應(yīng) 垂直安裝 。 ⑶ 儀表類型 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 上述選型原則也適用于差壓 、 流量 、 液位等其它檢測儀表的選型 ?使用環(huán)境 對爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境 ， 在使用電氣壓力儀表時(shí) ， 應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特別低 、 環(huán)境溫度變化大的場合 ， 應(yīng)選擇使用溫度適當(dāng) 、溫度系數(shù)小小的敏感元件以及其他變換元件 。 主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面 : ?儀表的材料 壓力檢測 (檢測儀表 )的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測介質(zhì)直接接觸 ， 因此在選擇儀表材料的時(shí)候要綜合考慮儀表的工作條件 。 MPa 這就要求所選儀表的相對百分誤差為： （ 10） *100%=% 按照儀表的精度等級 ， 可選擇 。 由題意 ， 被測壓力的允許最大絕對誤差為： Δmax= 177。 4％ ， 試確定該表的量程和精度等級 。 在選擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約的原則 ， 只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求 ， 就不必追求用過高精度的儀表 。 被測參數(shù)的正常值一般要求工作在儀表量程 1/3~2/3為宜。 測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力 Pimax不超過上限值 Pmax的 3/4 測量脈動壓力：最大工作壓力 Pimax不超過上限值 Pmax的 2/3 測量高壓壓力：最大工作壓力 Pimax不超過上限值 Pmax的 3/5 最小工作壓力 Pimin不低于上限值 Pmax的 1/3 儀表的量程等級： 、 、 、 10n倍 。 儀表類型的選用 儀表精度級的選取 儀表測量范圍的確定 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 壓力檢測儀表的選用 三個(gè)方面 —— 選用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求 、 被測介質(zhì)的特性 、 現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的 量程 、 精度 、 類型 （ 材質(zhì) ） 等 。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá) 。 工作原理 電容式差壓變送器原理圖 1— 隔離膜片； 2， 7— 固定電極； 3— 硅油； 4— 測量膜片； 5— 玻璃層； 6—底座； 8— 引線 先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化 ， 然后進(jìn)行測量 。 ?被測壓力作用在膜片上，并經(jīng)過膜片傳遞給壓電元件； ?壓電元件產(chǎn)生的電荷分布在兩個(gè)端面的極板上，其數(shù)量相等而極性相反，相當(dāng)于一個(gè)電容器，兩極板間的電壓為：U=q/C0 ?后接高阻放大器將 U測出，即得壓力 P — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 力矩平衡式壓力變送器 是一種典型的自平衡檢測儀表 ， 它利用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料 、 加工工藝等不利因素的影響 ， 使儀表具有較高的測量精度 （ 一般為 ） 、 工作穩(wěn)定可靠 、 線性好 、 不靈敏區(qū)小等一系列優(yōu)點(diǎn) 。其關(guān)系式為： q＝ dsp 式中， d：壓電系數(shù)； p：壓力； s：作用面的面積。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? (1)石英的壓電效應(yīng) ? 對于如圖 319所示的石英晶體，沿 x軸方向切片，然后將兩塊電極板放在垂直于 x軸的兩個(gè)面上，施以壓力 p，電極板表面就會產(chǎn)生大小相等、方向相反的電荷 q。 ? 壓電式壓力計(jì)特點(diǎn)： ?優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、重量輕、工作可靠、測量頻率范圍寬。 ?常用石英作為壓電元件。 ?壓電效應(yīng)：晶體在承受壓力 (或拉力 )時(shí)，表面產(chǎn)生電荷的特性。 ? 一般說來半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度與半導(dǎo)體材料、摻雜深度、應(yīng)力相對于晶軸的取向等因素有關(guān) 壓阻式壓力傳感器 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 壓阻式壓力傳感器 1— 基座； 2— 單晶硅片；3— 導(dǎo)環(huán)； 4— 螺母； 5— 密封墊圈； 6— 等效電阻 2） 壓阻式壓力計(jì) 特點(diǎn) 精度高 、 工作可靠 、 頻率響應(yīng)高 、 遲滯小 、 尺寸小 、重量輕 、 結(jié)構(gòu)簡單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測量壓力 ， 稍加改變 ， 還可以測量差壓 、 高度 、速度 、 加速度等參數(shù) 。 當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí) ， 單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變 ， 使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化 ， 再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號 。 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖 1— 應(yīng)變筒；2— 外殼；3— 密封膜片 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 壓阻式壓力傳感器 利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成 。 電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類 ， 被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變 。 利用這一電勢即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動控制 。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 將霍爾元件與彈簧管配合 ， 就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器 ， 如圖 310所示 。 提高 B和 I值可增大霍爾電勢 UH， 但兩者都有一定限度 ， 一般 I為 3～ 20mA，B約為幾千高斯 ， 所得的霍爾電勢 UH約為幾十毫伏數(shù)量級 。 霍爾效應(yīng) 霍爾電勢 可用下式表示 BIRU HH ? 式中 ， UH為霍爾電勢； RH為霍爾常數(shù) ，與霍爾片材料 、 幾何形狀有關(guān)； B為磁感應(yīng)強(qiáng)度； I為控制電流的大小 。 常用的信號處理裝置有指示儀 、