化工仪表及自动化实验指导书35教材.docx
《化工仪表及自动化实验指导书35教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工仪表及自动化实验指导书35教材.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
化工仪表及自动化实验指导书35教材
化工仪表及自动化
实验指导书
合肥工业大学化学工程学院
目录
目录2
前言1
实验一热电偶的焊接与校验1
实验二压力表、流量计的校验3
实验三电子自动平衡电桥及动圈表的使用和校验6
实验四电子电位差计及数字显示表的使用和校验9
实验五DBW温度变送器的校验13
实验六电动调节器性能试验15
实验七A3000过程控制系统综合实验21
附表一镍铬—镍铝，镍铬—镍硅K（EU—2）温度—毫伏表28
附表二镍铬—考铜EA—2温度毫伏对照表29
附表三铂铑-铂LB—3温度—毫伏对照表30
附表四铂电阻温度与电阻值换算表31
附表五铂电阻温度与电阻值换算表32
附表六铜热电阻温度与电阻值换算表33
附录七铂热电阻温度与电阻值换算表34
附录八铜热电阻温度与电阻值换算表35
附录九铜热电阻温度与电阻值换算表36
前言
本《实验指导书》与厉玉鸣主编的《化工仪表及自动化（第三版）》配套使用，全书共分为两大部分，实验一～六属于验证型实验部分，即现场仪表的使用和校验方法，其中实验一、二涉及到了温度、压力、流量等化工基本参量的测量与校验方法，实验三、四、五涉及到了显示和变送仪表的使用方法和精度校验，实验六则是控制仪表性能参数的测定；实验七则属于综合型实验部分，即自动控制系统的使用和整定方法，要求学生在熟悉A3000过程控制系统的基本使用方法的基础上，按照不同的专业要求有选择地进行温度、压力、液位和流量等化工参数的测量和控制。
各个实验均分作“实验目的和要求”、“工作原理”、“实验仪器及设备”、“实验内容”和“实验报告内容”等五个单元，本书末尾附有常用的分度号对照表。
本书是在现行实验讲义的基础上改编形成的，由合肥工业大学杨则恒副教授主编，并编写其中的实验五、六、七，参加编写的有路绪旺（实验二、三）、吕建平（实验一）、王莉（实验四），全书由路绪旺统稿。
本书在改编过程中得到化工技术中心各位教师的大力支持，在此谨致谢意！
成书匆忙，疏漏之处在所难免，恳请大家包涵指正。
编者
2006．7
实验一热电偶的焊接与校验
一、实验目的和要求
1、掌握热电偶的焊接和校验方法。
2、了解热电偶冷端温度补偿的重要性。
二、工作原理
阅读教材有关部分。
三、实验仪器及设备
参见各实验的实验装置图。
四、实验内容
（一）热电偶的焊接
焊接热电偶的方法很多，本实验只介绍目前常用的一种方法——炭精粒焊接法，炭精粒焊接热电偶设备接线原理，如下图所示：
按图所示接线后，将待焊接热电偶一端插入炭精粒中，调好适当电压，直至热电偶焊接成球状为止。
使用中应注意用电安全和负载防护设备。
（二）热电偶的校验
1、热电偶校验装置电路连接，如图所示：
2、热电偶的校验方法（采用常用的比较法）：
（1）将被校热电偶与标准热电偶的热端摆齐捆扎好，放入管式电炉的温区（中间部分）。
电炉两端的炉口用烧过的石棉堵塞好，以减少空气对流，如有条件，将一镍块置于热电偶热端下面，以使被校与标准电偶的热端温度更加一致。
（2）被校热电偶与标准热电偶的冷端用补偿导线连接，补偿导线的另一端与接至切换开关的导线相连接，并置入保温瓶的冰水混合液中，标准与被校热电偶经切换开关控制后接至电位差计。
（3）管式电炉用自藕调压器控制升温的快慢，并从动圈式温度指示仪大致了解炉温，当炉内温度升到预测的温度时，最好能使炉温在5分钟内变化不超过2℃，以保证测量时有较高的准确度。
（4）对于铂铑-铂热电偶，一般从800℃开始校验，而对于普通金属热电偶从300℃开始校验，每隔100±5℃读数，每次读数最好能反复4次以上，并以平均值为准，本实验要求不少于4个检测点（如室温、100℃、200℃、300℃等）。
（5）读数时，将电位差计切换开关打到标准热电偶，读完数据后，立即打到被校热电偶，每次读数时要迅速准确。
校验数据记录：
标准热电偶分度号：
被校热电偶分度号：
参考炉温
标准热电偶读数（mV）
对应的炉温（℃）
被校热电偶读数（mV）
（6）观察热电偶的冷端温度变化对测量的影响（选做）：
在热电偶热端处于任意恒定温度时，先从电位差计上读取热电势值，然后将电偶冷端从广口保温瓶取出，使之感受室温数分钟后，在从电位差计上读取热电偶电势值，并与冷端为0℃时电势值相比较。
参考炉温
冷端为0℃电势值
冷端为室温电势值
（℃）
（mV）
（mV）
五、实验报告内容
1、根据校验数据记录，以标准热电偶测出校验点炉温（℃）为图表的纵坐标，以被校电偶电势值（mV）为图表的横坐标，画出被校热电偶的E-t关系曲线，供实际使用。
2、验证冷端温度变化的误差公式：
3、对本实验的改进意见
实验二压力表、流量计的校验
一、实验目的和要求
1、了解压力表的结构和校验方法；
2、了解活塞式压力表的结构及使用方法；
3、了解转子流量计的结构和指示值的修正方法；
4、了解钟罩式气体计量器的结构、原理和使用方法。
二、工作原理
阅读教材有关部分
三、实验仪器及设备
活塞式压力计1台
标准压力表1只
被校压力表1只
气体计量器1台
气体转子流量计1只
秒表1只
四、实验内容
（一）压力表的校验
1、用活塞式压力计校验压力表原理，如下图所示。
2、观察拆开的压力表结构，了解调整部件的作用；
3、了解活塞式压力计的结构、作用原理及使用方法；
4、在油杯中加足油并排尽管道系统中的空气；
5、精度和变差的校验：
利用压力发生器加压，使被校表指针逐点上升至被校刻度上，读取记录校准表和被校表的示值，直至标尺最大值，然后逐渐降压，使被校表逐点到达被校刻度上，读取记录标准表和被校表示值。
校验过程中，应保持被校压力表指针单方向且无跳动的移动。
6、校验数据的记录处理
被校表型号＿＿＿＿＿＿＿测量范围＿＿＿＿＿＿＿精度等级＿＿＿＿＿＿＿
被校表（MPa）
标准表（MPa）
基本误差
变差
正行程
反行程
正行程
反行程
注：
也可采用标准砝码来校验压力表，数据处理方法类似。
（二）流量计的校验
钟罩式气体计量器是测量气体流量的标准装置，结构如下图所示，气体计量器是以钟罩内容量为标准容量的计量仪器；当钟罩下降时，钟罩内气体经实验管道排出，排往被测仪表，以钟罩内排出的气体容量比较被校仪表的精度。
1、了解转子流量计结构，气体计量器结构和工作原理、使用方法；
2、精度和变差校验
（1）将水槽注入水，放下钟罩使其浮于水面上，调节阀门8和转子流量计进气阀，使转子逐点上升至被校刻度上，用秒表测定钟罩下降0.1米所需时间，记录转子流量计示值和钟罩下降时间，直至标尺刻度最大值；同法进行反行程测定，用温度计测取室温。
（2）计算气体计量器产生的空气流量，即工作状况下空气流量
式中：
R——钟罩内半径，0.25m；h——钟罩下降高度，m；
t——钟罩下降h所需时间；
然后将Q1换算为工业基准状态下的流量Q0，利用
，
式中：
——工作状态下空气的流量，Hm3/h；
——被测介质在标准状态下的密度，kg/Hm3；
——校验用介质在标准状态下的密度，此处空气为1.293kg/Hm3；
——被测介质的绝对压力，MPa；
——工业基准状态下的绝对压力，0.10133MPa；
——工业基准状态下的绝对温度，K；
——被测介质的绝对温度，K；
注意：
若转子流量计刻度单位为l/h，则需将Q0单位转换与之一致。
3、校验数据记录处理
测量与实验内容
计算数据
校验点
正行程
反行程
变差
Q0
δ指
Q0
δ指
五、实验报告内容
1、记录实验所用仪器设备的规格型号、实验数据；
2、计算被校表基本误差、变差，确定被校表是否符合原精度等级。
3、对本实验的改进意见
实验三电子自动平衡电桥及动圈表的使用和校验
一、实验目的
电子自动平衡电桥及XCZ（T）-102型动圈式温度指示（调节）仪与热电阻或产生电阻值变化的变送器配合使用，对温度或其他参数进行测量和记录，它比较准确和灵敏，在工业中得到广泛的使用。
通过本实验，了解仪表的结构、使用与测定方法
二、工作原理
阅读教材有关部分。
三、实验仪器及设备
1—XCZ（T）-102型动圈式温度指示调节仪1台
2—电子自动平衡电桥1台
3—标准电阻箱（0.1Ω以上）1台
4—5Ω外接电阻3只
四、实验内容
（一）电子自动平衡电桥的使用和校验
1、电子自动平衡电桥校验的接线方法
如图所示，A、B、C为连接铜导线，其中A、B两线的连接电阻（即由标准电阻箱的接线端子至仪表接线端子之间的接线电阻），与线路调整电阻R之和应调整为2.5Ω。
2、将仪表通电预热；
3、测定指示基本误差及不灵敏区应在输入信号增大和减小两个方向上进行，其方法如下：
将标准电阻箱调到被测电子自动平衡电桥的指针位于比被检分度线（与被检分度线指示值相当的欧姆值为R示）低2-3个分格处，再慢慢增加电阻值，使指针达到被测分度线上并与之重合，读下此时电阻箱的实际电阻值R实，此为正行程的读数。
用以上方法依次在指示尺所有数字的分度线上进行测定。
按下式计算指示值的基本误差及不灵敏区：
指示基本误差：
指示不灵敏区：
式中：
——被检查指针指示在被检刻度线上时，输入被检表的实际欧姆值（即电阻箱上的读数）；
——与被检电子平衡电桥上被检分度线指示值相当的欧姆值；
，——与被检电子平衡电桥标尺终端和始端分度线指示值相当的欧姆值。
另外，仪表的基本误差应不超过±0.5%，高值的不灵敏区亦不应超过±0.5%。
4、校验数据的记录整理
被校表型号＿＿＿＿＿＿分度号＿＿＿＿＿＿
测量范围＿＿＿＿＿＿精度等级＿＿＿＿＿＿
实验内容
测量与计算数据
校验点
正行程
反行程
变差
R示
R实
δ指
R示
R实
δ指
5、测量全程时间
仪表指针从标尺始端走至标尺终端需要的时间叫全程时间，使仪表指针从标尺始端走至终端和从终端走至始端，如此三次，用秒表记下时间，每个方向三次时间的平均值为对应时间的行程时间。
（小型平衡电桥的全程时间约为5秒）
（二）XCZ（T）-102型动圈式温度指示（调节）仪的校验
1、XCZ（T）-102型动圈式温度指示（调节）仪校验的接线方法，如下图所示：
2、调整仪表的机械零点，由指导教师检查合格后再接通电源；
3、调节仪表的电气零点，细心调节标准电阻箱之电阻值，使R6等于表刻度下限所对应的电阻，指针应指在下限刻度，否则拆开仪表调整R2和R0使指针与下限重合；
4、进行正反行程刻度校验，若基本误差超过仪表精度等级范围，则用另一电阻箱代替R串，将Rt调到上限刻度对应之电阻值，改变R串使指针指在上限位置，然后又使Rt调到刻度下限之阻值，再调节R2、R0反复数次，直到上限和下限调好后，再根据电阻值重新配置R串。
（该项工作一般由指导教师事先完成）
5、按正行程由小到大，细心调节标准电阻箱的电阻值，并观察动圈表指示，一直调到动圈表准确指在校验点上，读取校验点的温度及电阻箱的电阻值，记入表中，每只表的校验点不少于5个。
6、按反行程由大到小，依次完成反行程实验，并记录数据；注意读数时应使指针与镜中之线重合。
7、校验数据记录及处理
被校表型号＿＿＿＿＿＿分度号＿＿＿＿＿＿
测量范围＿＿＿＿＿＿精度等级＿＿＿＿＿＿
被校表指示值t
升级会员 