热工常用仪表及校验.docx
《热工常用仪表及校验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热工常用仪表及校验.docx（115页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
热工常用仪表及校验
第一章基本知识
第一节压力的概念与单位
一、压力的概念及单位
垂直作用在单位面积上的力称为压力，物理学中称为压强，其数学表达式为：
P=F/S
式中P—压力，Pa；
Ｆ—垂直作用在平面上的力,N；
Ｓ—受力面积，m2。
压力的单位也取法定计量单位，名称是“帕斯卡”，简称“帕”，用符号“Pa”表示。
它的物理意义是：
1N的力垂直作用在1m2的面积上。
在实际应用中，“Pa”的单位太小，工程上习惯以“帕”的1×106倍为压力单位，即“MPa”。
几种压力单位之间的换算关系见表1—1。
表1—1压力单位换算表
单位名称
帕斯卡”
（Pa）
标准大气压（atm）
工程大气压（kgf/cm2）
毫米水柱（mmH2O）
毫米汞柱（mmHg）
1帕斯卡”
（Pa）
1
9.86924×10-6
1.01972×105
1.01972×10-1
7.50064×10-3
1标准大气压（atm）
1.01325×105
1
1.03323
10332.3
760
1工程大气压（kgf/cm2）
9.80065×104
0.
1
10000
735.562
1毫米水柱（mmH2O）
9.80065
9.67842×10-5
1×10-4
1
0.×10-1
1毫米汞柱（mmHg）
133.322
1.31579×10-3
1.35951×10-3
13.5951
1
（1）绝对压力。
以完全真空作零标准表示的压力，称为绝对压力。
当用绝对压力表示低于环境压力（大气压力）的压力时把该绝对压力称为真空。
（2）表压力。
以环境压力（大气压力）作零标准表示的压力，称为表压力。
表压力为正时，简称压力；表压力为负时，称为负压力或真空。
因为各种工艺设备和测量仪表都处在环境压力（大气压力）的作用下，所以工程上都用表压力表示压力的大小，不加特别说明，所说的压力均指表压力。
（3）差压。
用两个压力之差表示的压力称为差压。
也就是以环境压力（大气压力）之外的任意压力作零标准表示的压力。
几种压力之间的关系见图1—1。
二、压力测量仪表的分类
压力测量仪表的品种和规格繁多，有按工作原理、用途、结构特点、精度等级及显示方法等的各种分类方法。
两种常见的分类方法如下：
1按仪表的测量参数范围分
有气压表（测量大气压力）、压力表（测量较大的正表压力）、真空表（测量负压力）、压力真空表（测量较小的正压力和真空）、微压计（测量250Pa以下的压力、负压或差压）等。
2按仪表的工作原理分
有液柱式、活塞式、弹性式、和电气式等。
测压仪表类型及其主要技术性能见表1—2。
表1—2测压仪表类型及其主要技术性能
类型
测量范围（Pa）
精确度
优缺点
主要用途
液柱式压力计
0～2.66×105
（0～2000mmHg）
0.5
1.0
1.5
结构简单，使用方便，但测量范围窄，只能测量低压或微压，易损坏
用来测量压力及真空，或作压力标准计量仪器
弹性式压力表
-105～109
（-1～10000Kgf/cm2）
精密：
0.2
0.250.50.35
一般：
1.0
1.52.5
测量范围宽，结构简单，使用方便，价格便宜，可制成电气远传式，广泛使用
用来测量压力及真空，可就地指示，也可集中控制，具有记录、发信报警、远传性能
电气压力表
7×102～5×108
（7×10-3～5×103Kgf/cm2）
0.2～1.5
测量范围广，便于远传和集中控制
用于压力需要远传和集中控制的场合
活塞式压力计
-105～2.5×105至
5×106～2.5×108
（-1～2.5至50～2500Kgf/cm2）
一等：
0.02
二等：
0.05
三等：
0.2
测量精度高，但结构复杂，价格较贵
用来鉴定精密压力表和普通压力表
第二节流量的概念与单位
一、流量的概念与单位
气体与液体在流体中统称流体。
流体在有落差或差压的作用下容易流动，表示流体在单位时间内（如小时、分、秒）内，通过某一横截面的数量的物理量，称为流量。
1瞬时流量
瞬时流量就是单位时间内通过某一截面的物质数量。
这个数量若以质量为单位，就称为质量流量，其常用单位是kg/s
或kg/h等；流体的物质量若以体积为单位，则称为体积流量，其单位是m3/s、m3/h等。
瞬时流量是判断设备工作能力的依据，它反映了设备当时是在什么负荷下运行的，所以流量检测的内容主要在于监督瞬时流量。
一般我们所说的“流量”就是指的瞬时流量。
２累计流量
在某一段时间内流过管道某一截面的流体质量或体积称为累计流量，简称总量。
例如，在２４h内汽轮机消耗的主蒸汽量，热力网２４h内对外供应的热气（水）量等。
检测累计流量，是为热效率计算和成本核算提供必要的数据，总量用质量或体积来表示。
质量流量或体积流量的换算关系为：
qm=ρqv
式中qm—质量流量，kg/h
ρ—流体密度，kg/m3
qv—体积流量，m3/h
在表示流量大小时，要注意所使用的单位不同。
由于流体的密度受压力、温度的影响，所以在用体积流量表示流量大小时，必须同时指出被测流体的压力和温度的数值。
为了便于比较不同状态参数下体积流量的大小，常将所测得的体积流量换算成标准状态下的体积流量，称为标准体积流量。
所谓标准状态，即温度为２０℃、压力为１.０１Pa的状态。
常用体积流量单位和质量流量单位的换算见表１—２和表１—３。
表１—２体积流量单位换算表
米３／秒
（m3/s）
分米３（升）／秒
（dm3/s）
升／分
（l/min）
米３／时
（m3/h）
分米３（升）／时
（dm3/h）
1
1000
60×103
3600
3.6×106
0.001
1
60
3.6
3600
16.7×10-6
0.0167
1
0.06
60
278×10-6
278×10-3
16.7
1
1000
278×10-4
278×10-3
16.7×10-3
0.001
1
表１—３质量流量单位换算
千克（公斤）／时
（kg/h）
千克（公斤）／分
（kg/min）
千克（公斤）／秒
（kg/s）
吨／时
（t/h）
1
16.7×10-3
278×10-6
0.001
60
1
16.7×10-3
0.06
3600
60
1
3.6
1000
16.7
278×10-3
1
第三节取压管路及附加装置
一、取压管路
1仪表管材料应能抗侵蚀,一般采用钢管或铜管,其内径宜在8-12毫米之间。
2管路总长度一般不超过50米和不少于3米.若被测介质温度接近100℃时,长度不应小于6米。
3应根据所测介质压力,采用耐压强度足够的仪表管.一般汽水取样多用无缝钢管,测量风压等低微压介质时,可用优质瓦斯管。
导压管敷设完毕后,应作严密性试验或耐压试验.尤其是油、氢和高压汽水管路不应忽视。
4仪表管的装设应保持垂直,或与水平面之间具有不小于1-10%的倾斜角度.整个仪表管应向同一方面倾斜,否则应视具体情况在表管最高处装设排汽门,或在最低处装设放水门。
5敷设仪表管路时,每隔1～2米应有固定卡子,多根仪表管束一块敷设时,应排列整齐,敷设油、氢等易燃易爆介质的表管时，应注意隔热与防火。
6仪表管道穿越楼板、平台铁板时,应加装护管或留有富裕的孔口,并定期进行防磨损检查。
7采用管缆时,由于其外包有塑料套管,故不得敷设在靠近高温或煤粉易燃物多的处所,防止烤坏或可燃物积存发生自燃现象。
8管路弯曲处应均匀,内径不应变扁,弯曲半径不小于管子外径的8-10倍。
9测量差压（包括水位）的两根导压管应并排敷设,并处于同一环境温度中。
10导压管路应油饰,并有用途名称标牌,必要时可刷色标。
二、附加装置
１二次门、排污门、三通阀均应固定牢靠。
大修时应清洗研磨，达到转动灵活，并以１.２５倍工作压力作耐压试验。
一、二次阀门手轮应齐全完好，标志清楚。
２测量水蒸气介质流量时，应装设冷凝器，使导压管中的被测蒸汽冷凝,并使正负压导压管中的冷凝液面有相等的高度且保持恒定。
为此,冷凝器的容积应大于全量程内差压计或差压变压器工作空间的最大容积变化的3倍。
水平方向的横截面积不得小于差压计或差压变送器的工作面积,以便忽略由于冷凝器中冷凝液面波动而产生的附加误差。
３被测流体为液体时,在导压管的最高点上应装设集气器或排气阀,以便收集和定期排出信号管路中的气体。
当差压计或差压变送器的安装位置高于主管道时,更应设置集气器或排气阀。
４对于各种被测流体,在导压管的最低点应装设沉降器或排污阀,以便收集和定期排出信号管路中的污物和气体信号管路中的积水。
５为了不受被测介质高温影响,应在二次门前加装盘形或U型管,以便留存冷态液体隔热。
６为不受急剧变化或转动压力的影响,应装有缓冲器。
７为了不受大的振动影响,应装有减振器或固定装置。
８为了不受浸蚀或大粘度的影响,应装有隔离装置。
三、仪表垫片的材料选用取决于测量条件与介质。
1低压、低温（80℃以下）用皮革、橡胶和尼龙类。
2中压、温度在300～400℃时用石棉垫、橡胶垫或铝垫。
3高温高压工况下用退火紫铜垫片,特殊要求时可用不锈钢垫片。
4测量介质为氢气时,必须用除油脂铝垫或石棉垫,不可用有机材料。
第四节节流装置
一、 标准孔板
孔板的取压方式有角接取压、法兰取压及D-D/2取压三种。
1孔板上游端面A的平面度应小于0.5%。
2孔板上游端面A及开孔圆筒形e面的表面粗糙度Ra应满足Ra≤10-4.d。
3边缘G、H和I
（1）上游边缘G无卷边和毛刺,亦无肉眼可见的异常。
（2）边缘应是尖锐的其园弧半径rK不得超过±0.0004d。
（3）下游边缘H和I不允许有明显缺陷。
4厚度E及开孔圆筒形e
（1）e在（0.005～0.02）D之间,任意位置上测得的e值之差不得超过±0.001D。
（2）厚度E在e～0.05D之间（当D=50mm时，E可以等于3.2mm）。
任意位置上测得的E值之差不得超过±0.001D。
5节流孔直径d
（1）d≥12.5mm
（2）任意一个直径与直径平均值之差不大于直径平均值的±0.05%。
6出口斜角φ
斜角φ在（30～60）°之间。
二、标准喷嘴
标准喷嘴也称ISA1932喷嘴，其形状如图1所示。
喷嘴在管道内的部分是圆的，喷嘴是由圆弧形的收缩部分和圆筒形喉部组成。
标准喷嘴采用角接取压法。
图1
1上游侧端面A及喉部E的表面粗糙度Ra≤10-4.d。
2入口收缩段的廓形
在垂直于入口收缩段轴线的同一平面上，任意两个直径之差不超过平均直径的±0.1%。
3喉部E的直径d
（1）喉部长度b=0.3d
（2）喉部是圆筒形,横截面上直径d应满足任意一个直径与直径平均值之差不大于直径平均值的±0.05%。
4出口边缘f
f边缘应锐利,无明显缺陷。
5喷嘴总长度L的数值列在下表1中
表1喷嘴总长度
β
喷嘴总长度（不包括保护槽长度）L
0.32≤β＜2/3
0.6041d
2/3＜β≤0.8
[0.4041+（0.75/β-0.25/β2-0.5225）1/2]d
△L=±0.05L
三、长径喷嘴
长径喷嘴的形状如图2所示，这两种形式的喷嘴都是由型线为1/4椭圆的入口收缩部分、圆筒形喉部组成。
它采用D-D/2取压法。
1A、B面的表面粗糙度Ra
A、B面的Ra应满足本章2.2项的规定。
2入口收缩段1/4椭圆廓形应满足本章3.2项的规定。
3喉部直径d
（1）喉部长度b=0.6d;
（2）任意直径d与平均直径之差应符合本章2.5.2项的规定。
（3）在流动方向上,喉部允许有轻微的收缩,但不允许有扩张。
四、取压装置
1D-D/2取压方式和法兰取压方式
（1）D-D/2取压口间距和法兰取压口间距如图3所示。
取压口间距L是取压口轴线与孔板的某一规定端面的距离。
设计取压口位置时，预先考虑垫圈和（或）密封材料的厚度。
图3
D-D/2取压：
L1、L2都是指取压口轴线到孔板上游端面的距离。
法兰取压：
L1是取压口轴线到孔板上游端面的距离；L2是取压口轴线到孔板下游端面的距离。
（2）取压口的轴线与管道轴线应成直角。
（3）在孔的穿透处其投影为圆形的边缘,与管壁内表面平齐,允许有倒角但尽量小,圆弧半径小于取压口直径的1/10。
在连接孔的内部，在管壁上钻出的孔的边缘或靠近取压口的管壁上不得有不规则性。
（4）取压口直径应小于0.13D,同时小于13mm。
上、下游取压口的直径相同。
（5）从管道内壁量起至少在2.5倍取压口直径的长度范围内,取压孔是圆筒形的.将第5.1.2～5.1.5项的要求表示在{图5}中。
（6）取压口的轴线允许位于管道的任意轴向平面上。
在单次流向改变（弯头或三通）之后，如果采用一对单独钻孔的取压口，那么取压口的轴线垂直于弯头或三通所在的平面。
（7）对于孔板不同形式的取压装置允许一起使用,但避免相互干扰,在孔板一侧的几个取压口的轴线不得处于同一个轴向平面内。
2角接取压方式
（1）角接取压装置有两种形式,即具有取压口的夹持环（环室）和具有取压口的单独钻孔
（2）取压口轴线与孔板各相应端面之间的距离等于取压口直径之半或取压口环隙宽度之半。
取压口出口边缘与管壁内表面平齐，如采用单独钻孔取压，则取压口的轴线尽量与管道轴线垂直。
若在同一个上游或下游取压口平面上，有几个单独取压口，它们的轴线应等角度均匀分布，取压口大小a的数值如下：
对清洁流体和蒸汽
当β≤0.65;0.005D≤a≤0.03D
β＞0.65;0.01D≤a≤0.02D
对任何β值
清洁流体1mm≤a≤10mm
用单独钻孔取压测量蒸汽和液化气体时:
4mm≤a≤10mm
当用夹持环取压测量蒸汽时:
1mm≤a≤10mm
（3）夹持环的内径
应等于或大于管道内径D,以保证它不致突入管道内,并满足式
（1）的要求:
上、下游夹持环长度分别为C和C｀，且不大于0.5D。
此外，b值在如下极限范围内：
D≤b≤1.04D
（4）所有与被测流体接触的夹持环的表面是清洁的，光滑的。
3标准喷嘴的取压方式
标准喷嘴采用角接取压方式。
（1）上游取压口应符合本章角接取压方式的规定。
（2）下游取压口按角接取压口进行设置,也可设置在较远的下游处,但在任何情况下,取压口轴线与喷嘴端面A之间的距离L2应满足下面的要求:
当β≤0.67时,L2≤0.15D
当β＞0.67时,L2≤0.2D
4长径喷嘴取压方式
长径喷嘴采用图3所示的D-D/2取压方式。
（1）上游取压口的轴线距喷嘴入口端面的距离L1为（1.2～0.9）D。
（2）下游取压口的轴线距喷嘴入口端面的距离L2为0.5D±0.01D,但在任何情况下不得在喷嘴出口的更下游处。
（3）其余要求应符合本章D-D/2取压方式和法兰取压方式的规定。
第一篇压力检测仪表
本篇所述压力检测仪表，是指采用弹性应变原理制造的各种单圈弹簧管（包括膜盒和膜片式）压力表、真空表、压力真空表以及远传压力（真空）表。
第一章压力（差压）变送器
压力、差压变送器按其工作原理可分为力平衡式、电容式、电感式、应变式和频率式等。
本章适用于新制造、使用中以及修理后的压力、差压变送器的检修与校准。
1.检修项目与质量要求
1.1外观检查
1.1.1变送器的铭牌和标志应完整、清晰，并应注明其型号、规格、测量范围、制造厂、出厂编号、出厂日期等。
差压变送器的高、低压容室外部应有明显的标记。
1.1.2内部检查：
变送器内部应清洁,各零部件完整无损；接插件紧固无松动；元器件和引出线焊接牢固，引线无折痕、伤痕和明显老化现象；杠杆传动部分等可动部件灵活无卡涩；调整电位器上的锁母应锁定牢固,并有明显的标记。
1.1.3新制造变送器的外壳、零部件表面涂覆层应光洁、完好无锈蚀，内部不得有铁屑等杂物。
使用中和修理后的变送器不允许有影响使用和计量性能的缺陷。
1.2密封性检查
1.2.1压力变送器加压至最高测量值（差压变送器为额定工作压力）,保持五分钟以上,其测量元件不得有泄漏、膨胀和损坏现象。
1.2.2差压变送器的正负压室同时加压至其额定工作压力的1.25倍,保持五分钟以上,应无泄漏。
2调校项目与技术标准
2.1密封性试验
2.1.1平稳上升（或疏空），使变送器测量室压力达到测量上限值（或当地大气压力90%疏空度）后,切断压力源，保持15min，最后5min内通过压力表观察，其压力值下降不得超过测量上限值的2%。
2.1.2差压变送器在进行密封性检查时,高、低压力容室连通,并引入额定工作压力进行观察。
2.2示值检定
2.2.1示值检定系统如图1。
输出负载按制造厂规定选取。
2.2.2仪表在检定前一般需通电预热30min以上。
2.2.3在压力变送器输入量程内,选择不少于5个检定点,包括上、下限值（或上限值的10%和90%附近）。
检定点应均匀分布在整个测量范围内。
2.2.4检定前用改变输入压力信号的办法在整个测量范围内至少做三个循环的操作。
在此过程中可对输出下限值和上限值进行调整，使其与理论的下限值和上限值相吻合。
2.2.5在检定时输出信号要缓慢平稳的按同一个方向接近检定点，3S后读取输出信号的实测值。
2.2.6从下限至上限为上行程,从上限至下限为下行程。
上、下行程为一个循环。
基本误差检定至少取1个循环；回程误差取1至3个循环；需要做重复性时至少取3个循环。
将全部数据记入检定记录。
2.2.7变送器基本误差限，回程误差应符合表1要求：
表1压力变的准确度等级
准确度等级
0.2（0.25）
0.5
1.0
1.5
2.5
基本误差限
±0.2（0.25）
±0.5
±1.0
±1.5
±2.5
回程误差
0.16（0.2）
0.4
0.8
1.2
2.0
注:
表中的误差是输出量程的百分数。
2.3静压误差的校验与调整
2.3.1对新装或经过改变测量范围,更换弹性元件,重新组装机械部分的差压变送器,应作此项试验。
2.3.2将差压变送器的高、低压力容室连通后通大气，并测量输出下限值。
2.3.3引入静压力，由大气压力缓慢改变到额定工作压力，稳定3min后，测量输出下限值，并计算其对大气压力时输出下限值的差值应在允许静压误差范围内。
2.4变送器电性能检定
2.4.1输出开路影响
加压至变送器量程的100%，断开输出回路后,再恢复正常接线时，变送器输出毫安信号的变化不得超过满量程的0.25%。
2.4.2输出交流分量
输出为0～10mA的变送器,在200Ω取样电阻两端的交流电压有效值应不大于20mV。
输出为4～20mA的变送器,在250Ω取样电阻两端的交流电压有效值应不大于50mV（力平衡式应不大于150mV）。
2.5绝缘电阻
在环境温度为15～35℃,相对湿度为45%～75%时,变送器各端子之间的绝缘电阻应不小于下列值:
输出端子—接地端子（机壳）：
20MΩ
电源端子—接地端子（机壳）：
50MΩ
电源端子—输出端子：
50MΩ
2.6绝缘强度
在环境温度为15～35℃，相对湿度为45%～75%的条件下,变送器各端子之间在频率为50Hz的以下正玄交流电压下，历时1min后,应无击穿和飞弧现象:
输出端子—接地端子（机壳）：
500V
电源端子—接地端子（机壳）：
1000V
电源端子—输出端子：
1000V
二线制的变送器，电压为500V。
电容式变送器及制造厂有特殊规定的变送器可不进行该项检定。
2.7再现性试验
调整输入压力或差压,使变送器输出电流保持在某一输出值，切断电源,一分钟后重新通电,待稳定后,其输出电流变化值不得超过变送器允许基本误差绝对值的一半。
2.8电源电压波动影响试验
2.8.1调整电源电压为~220V±2.5V,加压力（差压）使输出为测量上限值,保持压力（差压）不变。
2.8.2调整电源电压使其在~190V～240V范围内变化,此时输出电流变化不大于±0.5%mA。
2.9环境振动试验
先对变送器各零件的紧固程度进行检查,再给变送器加入满量程信号,用螺丝刀柄轻轻而快速地敲击变送器机架,观察输出电流变化情况,其变化量不应超过基本允许误差。
2.10长期运行漂移试验
2.10.1更换元件重新组装的变送器及运行中有漂移或不稳定现象的变送器,应做此项试验。
2.10.2试验后,变送器连续运行24小时.在不同压力（差压），不同时间间隔内,多次校验基本误差（一般为五次）。
2.10.3在同一方向、同一被校点变送器输出电流的变化值,应小于基本误差绝对值。
3运行和维护
3.1起动前的检查
3.1.1脉冲管连接正确、整齐、牢固，一、二次门、排污门应无渗漏,所有门处于关闭状态。
3.1.2检查电源保险容量,应符合设计要求。
接线正确无误,并通电预热三十分钟。
3.1.3水压试验后，当系统压力降至1.5到1.0兆帕时，与锅炉运行人员取得联系后,冲洗仪表管路。
冲洗前要注意排污系统的严密性，避免淋湿其它电气设备。
冲洗时应缓慢开启排污门，冲洗后至少冷却三十分钟后方可启动表计。
3.2启动
3.2.1机组大修后仪表在首次启动前，应先开启排空门对取样管内部的气体进行排放。
送电预热30分钟后，检查变送器的零位是否正确，并加以调整。
3.2.2开启二次门,建立压力,并对照一、二次表示值,变送器输出电流和二次表头示值应符合。
3.2.3确认指示与压力完全相符合后,通知运行人员,仪表正式投入运行。
3.3运行中的检查和定期工作
3.3.1运行中的检查
3.3.1.1变送器外壳应保持清洁、严密,防止强烈振动和冲击。
3.3.1.2运行中应防止变送器突然断电及输出回路开路。
3.3.1.3变送器在运行中,外壳必须有良好接地。
3.3.2定期工作
3.3.2.1每半个月应对变送器进行一次零位检查。
3.3.2.3仪表投入运行后,根据运行情况,可随主要设备大修,进行一次基本性能试验,即按上述要求校验项目进行。
3.3.2.4每三个月（一季度）对变送器进行一次基本误差及变差普查,并作好普查记录。
3.4停止
3.4.1关闭二次门,泄变送器测量室压力。
3.4.2确信变送器无压力（差压）输入后,切断电源。
3.4.3如长期停用,应通知运行人员关闭一次门。
第二章弹簧管压力表
第一节概述
一、原理：
其工作原理是根据虎克定律,将被测压力导入圆弧形的弹簧管内,使其密封自由端产生弹性位移（受压力作用时向外扩张,真空亦即疏空时相对收缩）。
然后通过传动机构予以放大,再经轴心固定的扇形齿轮及中心齿轮带动指针偏转,使其在标有相应刻度与单位的表盘上提示出被测参数的大小,达到测量目的。
二、常用弹簧管压力表的型号、规范及精度
1.型号：
前半部分以拼音字符表示仪表类别与特征,后半部分以数码字表示仪表外形尺寸,在数码字后再加注字符则表示其结构特点。
例如：
Y——压力表YBT——台式精密压力表
Z——真空表Y——150表示外径为150mm
YZ——联成表Y——150ZT表示外径为150mm
YX——
升级会员 