化工仪表实验指导书310Word格式文档下载.docx

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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

参见各分实验的实验装置图。

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。

冷端为0℃电势值

冷端为室温电势值

（℃）

（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

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。

阅读教材有关部分

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

（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

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

，

——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

Q0

δ指

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。

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

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

（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：

——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

R示

R实

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

被校表指示值t指

电阻箱读数Rt

正

反

对应温度t实

绝对误差t指-t实

变差t正-t反

五、实验报告

1、记录实验所用仪器设备的规格型号、实验数据，并计算出各项指标，判断被校仪表是否符合原精度等级。

2、思考并回答下列问题：

（1）对于电子自动平衡电桥的校验，若仪表指针指在标尺始端回不来，其原因可能是下述原因中的哪一种情况？

①可能是RT断路，上支路的R调接触不良；

特殊情况下，也可能是下支路电阻R2短路；

②可能是R4或其连接线短路，特殊情况下，也可能是下支路R3断路。

（2）在使用热电阻温度计测温时，为什么要采用三线制接线法？

（3）对于动圈式温度指示（调节）仪的校验

①被校仪表通电后，指针打向极右，试分析原因；

②被校仪表通电后，指针打向极左，试分析原因。

3、对本实验的改进意见

实验四电子电位差计及数字显示表的使用和校验

电子电位差计、XCZ（T）—101温度指示调节仪及XMTA-101型数字显示仪表，常用作热电偶测温的显示仪表，也常作为其他直流毫伏或直流毫安参数的显示仪表，在工厂中用的很普遍。

通过本实验，进一步了解仪表的构造，并掌握其使用与校验的方法。

1、XMTA—101型数字显示表一只

2、XCZ—101（或XCT—101）型动圈温度指示（调节）仪一只

3、XWC—100电子电位差计一只

4、UJ59型标准电位差计一只

5、Z21标准电阻箱一只

6、毫伏信号发生器一只

（一）电子电位差计校验

1、电子电位差计校验接线示意图，如上图所示。

2、通电预热，送入电子电位差计的电势为0时（即把两导线短接），记下电子电位差计的指示值。

3、测定指示基本误差：

按以上接线图连接装置后，进行指示基本误差的测定。

应在输入信号增大或减小两个正反行程上进行，其方法如下：

（1）先送信号给电子电位差计，使其指针移动到低于（按增大方向测定时）或高于（按减小方向测定时）被测分度线2—3个分格处，可缓慢送入信号，使指针与被测分度重合，并在手动电位差计上读出输入信号的实际值，记录下结果。

（2）用上述方法依次在标尺所有标有数字的分度线进行测定，记下100℃、200℃……等各点处的实验结果。

（3）按下式计算指示基本误差δ指

E实——手动电位差计上实际毫伏数；

E示——与被测电子电位差计上被测分度线指示值对应的毫伏数；

E终E始——被测电子电位差计终端和始端相应的毫伏数，即为仪表的电量程；

e——输入信号为0时，电子电位差计所显示的温度对应的毫伏值。

4、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

实验内容测量与计算数据

正行程

反行程

变差

（正反行程之差）

E示

E实

测定记录基本误差时，可参照前述方法。

（如时间不够可免做）

在指示标尺及记录标尺的所有分度线上，仪表的指示基本误差及记录基本误差不应超过下列规定。

精度等级

允许指示基本误差%

允许基本误差%

0.5

±

1.0（长图记录仪表）

1.5（圆图记录仪表）

（二）数字显示仪表校验

1、数字显示表校验接线示意图如下图所示。

2、通电预热。

3、送如数字显示表的电势为0时，记下数字显示表的指示值。

4、测定基本误差：

按上图接线，测定基本误差时，应进行正反行程测量，其方法如下：

（1）先送信号给数字显示表，使显示值低于（正行程时）或高于（反行程时）检验点温度2～3℃，然后缓慢送入信号，使其显示校验点温度，并在手动电位差计上读出输入信号的实际值，记录下结果。

（2）用上述方法依次在各校验点进行测定，记录实验结果。

（3）按下式计算基本误差δ指

E实——手动电位差计上显示的实际毫伏数；

E示——数字显示表显示校验点温度对应的毫伏值（查表得到）；

E终、E始——数字显示表测量范围的上限和下限相对应的毫伏数，因此，E终-E始为仪表的量程；

e——送入数字显示表的信号为0时，所显示的温度对应的毫伏数。

5、校验数据记录及处理

6、XCZ（T）—101温度指示调节仪可选做。

1、记录实验所用仪器设备的规格、型号，计算被校仪表各校验点的指示基本误差与不灵敏区，判断该仪表是否符合原精度等级。

2、对于电子电位差计的校验，思考并回答下列问题：

（1）在校验时为什么可以用手动电位差计代替热电偶，送一个已知电势信号给电子电位差计，在校验动圈温度指示仪时，可否这样做？

为什么？

（2）

若接线如图，当送入电子电位差计电势为0时（即将接到手动电位差计上的铜导线短接），将补偿导线与铜导线的连接点置于冰水中，电子电位差计应指示什么值？

再将该点置于室温下，电子电位差计应指示什么数值？

实验五DBW温度变送器的校验

通过实验更好地掌握温度变送器的工作原理，学会正确使用DBW—5500A型温度变送器并掌握其校验方法。

DBW—5500A型温度变送器一只

直流毫安表（0～20mA）一块

电阻箱二只

电位差计一台

（一）热电偶温度变送器校验

1、初步检查：

接通电源，机芯上两只发光二极管点亮，表示已有4mA信号输出，加输入信号使输出为20mA，预热30分钟。

2、DBW温度变送器零点和满量程调整：

由温度（设0℃～800℃）与毫伏换算表查得相应“零点”与“满度”时的毫伏值U1和U2，仪表量程ΔU＝U2-U1,输入U1调整零点迁移电位器，使输出为4mA，然后输入U2调“量程”电位器，使输出为20mA，这样反复调整几次，直到“零点”和“满度”调准为止。

3、线性度检验：

把U2-U1四等分的毫伏数U1，U1+25%ΔU,U1+50%ΔU,U1＋75％ΔU，U1＋100％ΔU，依次输入温度变送器，输出电流应分别为4、8、12、16、20mA按正行程、反行程分别校验各点，求出基本误差和变差。

I标

I实

δ正

δ反

4、零点迁移（可选做）

将零点迁移到300℃，测量范围为300℃～1100℃，查表得对应毫伏数为

和

，输入

，调整“零点迁移”电位器，输出为4mA，然后输入

输出应为20mA。

5、带负载能力

改变负载电阻（0—450Ω）观察温度变送器输出恒流性能。

（二）热电阻温度变送器的校验

1、零点和满量程调整：

设温度为0℃～200℃，由温度与电阻值换算表查得相应“零点”与“满度”R1和R2，则ΔR＝R1－R2，分别输入R1和R2，分别调整“零点迁移”和“量程”电位器，使输出各为4mA和20mA，然后再检查线性并记录。

其方法和热电偶温度变送器的校验相同。

2、改量程：

设温度为100℃～200℃，查表得出

、

。

分别输入

调整“零点迁移”和“量程”电位器，使输出各为4mA和20mA，，反复调整，使“零点”和“满度”都调准为止。

五、实验报告要求

1、简要说明实验内容；

2、整理实验数据，说明校验结果及该表的精度等级；

实验六电动调节器性能试验

DTL-121型调节器是DDZ-Ⅱ型电动调节器，DTZ-2300型指示调节仪是DDZ-Ⅲ型电动调节器，在炼油化工生产过程中已得到广泛应用，通过本实验进一步了解这种调节仪表的构造、使用与校验方法。

1—DTL—121电动调节器1台

2—DTZ-2300电动指示调节仪1台

3—DFX—02校验信号发生器1台

4—直流毫安表0～10mA，0～20mA，0.5级各2只

5—直流稳压电源：

电压24V,D.C.电流>

1A1台

6—数字电压表：

量程>

5V，分辨率<

1mV1台

7—标准电阻箱0.1Ω1台

8—秒表1只

（一）DTL—121电动调节器性能测试

1、熟悉DTL—121调节器面板上各部件的作用，背后各接线板上各接线柱的作用。

位于仪表外壳内的δ、TⅠ、TD电位器及各种开关的作用。

仪表背后接线板的布置如下图所示，其中输入Ⅰ为主输入，Ⅱ为副输入，即输入有两条通道可将两路信号综合，当只用一条通道时，将输入信号接入端子①②即可。

仪表的负载电阻为0～3KΩ，当负载电阻＜1.5KΩ时，输出应接在

；

当负载电阻＞1.5KΩ时，输入应接在

2、将仪表背后接线板上有关端子按下图接好。

3、熟悉校验信号发生器的使用方法

校验信号发生器的使用方法见后附注。

4、仪表的调校步骤

（1）按图6—2接好后，连接220V电源，预热1小时。

（2）开环放大倍数的调校。

将手动、自动开关置于“自动”，正、反开关置于“正”，内、外开关置于“外”，偏差、平衡开关置于“平衡”，微分开关置于“0”，将比例带电位器旋钮逆时针方向转至极限位置为止，即是反馈位置最小（比例带最小），积分时间旋钮位置任意，合上积分电容短接开关K。

当输入信号为“零”时，调整调零电位器W2（在印刷线路板前端上方），使输出在1～1.5mA之间，调好后，输入50μA，输出应为6～6.5mA，否则应调整增益电位器W4（在印刷线路板右端上方）,使之满足要求,调整W4时零位亦有变化,需反复调整W2和W4,直到符合要求为止.

在不加输入信号（输入信号Ⅰ入＝0）情况下,比例带置＞50％,（此时为闭环情况）输出应回零（允许偏差＜0.1mA）。

（3）比例带测试

各开关的位置如下：

“自动”、“正”、“外”、“平衡”，D在“0”，积分时间旋钮位置任意，积分电容短接开关K合上。

将比例带置于被测档，输入一个阶跃信号Ⅰ入，测出此时的输入Ⅰ出，计算出实际比例带的数值，按下式计算在此被测档处的比例带刻度误差

也可按下法测试：

1当δ＜100％时，输入使输出为10mA的信号，实际输入值与标准输入值之差即为刻度误差

，计算式如下：

2当δ＞100％时，输入10mA信号，观察输出值

按下式计算：

技术要求规定测试最大值及100％三点允许刻度误差不大于±

25％。

（4）积分时间测试

“自动”、“正”、“外”、“平衡”，微分开关D在“0”，比例带P置于100％，积分时间置于被测档，短接开关合上。

加入5mA的信号，输出很快变为5mA，此时将开关断开（即接入积分电容，进行积分作用），同时计时，待输出增大至10mA信号时停表，这段时间即为实测积分时间，按下式计算积分误差

DTL—121