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测量误差以及差压\压力变送

（p1）按误差数值表示的方法，误差可分为（绝对误差）（相对误差）（引用误差）。

（1）按误差出现的规律，误差可分为（系统误差）（随机误差）（疏忽误差）。

（2）按仪表使用条件来分，误差可分为（基本误差）（附加误差）。

（3）按被测变量随时间变化的关系来分，误差可分为（静态误差）（动态误差）。

（4）按与被测变量的关系来分，误差可分为（定值误差）（累计误差）。

1.什么叫绝对误差，相对误差和引用误差？

（p1）

2.什么叫系统误差、偶然误差和疏忽误差？

各有什么特点？

产生的原因是什么？

（p1）

3.填空（p2）试指出下列情况属于何种误差（系统误差，偶然误差，疏忽误差）？

（1）用一只普通万用表测量同一个电压，每隔10min测一次，重复测量10次，数值相差造成的误差。

——偶然误差

（2）用普通万用表测量电阻值时，如果没有反复调整零点而造成的误差。

——系统误差

（3）看错刻度线造成的误差。

——疏忽误差

（4）使用人员读数不当造成的误差。

——系统误差

（5）仪表安装位置不当造成的误差。

——系统误差

（6）差压变送器承受静压变化造成的误差。

——系统误差

（7）因精神不集中而写错数据造成的误差。

——疏忽误差

（8）仪表受环境条件（温度、电源电压）变化造成的误差。

——系统误差

（9）选错单位或算错数字造成的误差。

——疏忽误差

（10）标准电池的电势值随环境温度变化造成的误差。

——系统误差

（11）在节流装置的流量测量中，因温度、压力等偏离设计条件而造成的误差。

——系统误差

4.判断（对打√，不对打×）（p2）

（1）测量值小数点后的位数愈多，测量愈精确。

×

（2）选定的单位相同时，测量值小数点后位数愈多，测量愈精确。

√

（3）计算结果中保留的小数点后位数愈多，精确度愈高。

×

（4）测量数据中出现的一切非零数字都是有效数字。

√

（5）在非零数字中间的零是有效数字。

√

（6）在非零数字右边的零试有效数字。

√

（7）在整数部分不为零的小数点右边的零是有效数字。

√

5.什么叫准确度和准确度等级？

（p4）

（p4）测量范围0~100℃的下限值（），上限值（），量程（）。

（1）测量范围20~100℃的下限值（），上限值（），量程（）。

（2）测量范围-25~100℃的下限值（），上限值（），量程（）。

（3）测量范围-100~0℃的下限值（），上限值（），量程（）。

（4）测量范围-100~-20℃的下限值（），上限值（），量程（）。

（p7）当用仪表对被测参数进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来，这段时间称为仪表的（反应时间）。

如果仪表不能及时反映被测参数，便要造成误差，这种误差称为（动态）。

（1）动态误差的大小常用（时间常数）、（全行程时间）和（滞后时间）来表示。

6.什么是压力，它的法定计量单位是什么？

（p9）

7.写出5种非法定压力单位与法定压力单位pa（帕斯卡）之间的换算关系。

（p9）

8.请说明绝对压力、大气压、表压及真空度的含义及相互关系。

（p9）

9.（p11）不同测量范围的1151差压变送器是由于测量膜片的————厚度不同

杠杆式差压变送器的测量范围不同，主要是由于其测量膜盒的————直径不同

13.1151GP压力变送器的测量范围原为0~100kPa，现零位迁移100%。

则（P16）

（1）仪表的测量范围变为多少？

100~200

（2）仪表的量程是多少？

100

（3）输入多少压力时，仪表的输出为4、12、20mA？

100150200

14.有人在校验1151AP绝对压力变送器时，发现只要通上电源，仪表就有12mA输出。

这种现象是正常的吗（如果仪表的测量范围为50~150kPa绝压，当时的大气压力为100kPa）？

（p16）

15.试述扩散硅式差压变送器的测量范围的测量原理。

（p20）

16.智能变送器它有何特点？

（p20）

17.判断（p21）如果模拟变送器采用了微处理器，即成为智能变送器。

————×

18.填空（p21）在各公司的智能变送器中存在着两种不同的通信协议，一种是HART通信协议，另一种是DE通信协议。

（1）将数字信号叠加在模拟信号上，两者可同时传输的是（HART）协议；数字信号和模拟信号分开传输，当传送数字信号时，模拟信号需中断的是（DE）协议。

（2）当变送器进行数字通信时，如果串在输出回路中的电流表还能有稳定的指示，则该变送器采用的是（HART）协议；如果电流表指针上下跳动，无法读出示值时，则该表采用的试（DE）协议。

（3）在数字通信时，以频率的高低来代表逻辑“1”和“0”的是（HART）协议。

19.智能变送器和DCS系统之间可否进行数字通信？

（p21）————不一定

20.什么是变送器的量程比，它有什么意义?

（p22）

21.判断（p22）变送器的量程比越大，则它的性能越好，所以在选用智能变送器时，主要应根据它的量程比大小。

————×

22．判断（p22）智能变送器的零点（含零点正负迁移）和量程都可以在手持通信器上进行设定和修改，所以智能变送器不需要通压力进行校验。

————×

23.图2-22为手持通信器和智能变送器的接线图。

图中在三个位置上画了手持通信器（分别为A、B、C），但其中有一个不能通信，请问是哪一个？

（P25）————C不能；

图2-22

24.判断（P25）

（1）手持通信器连到变送器回路时，一定先把变送器电源关掉。

（2）手持通信器的两根通信线是没有极性的，正负可以随便接。

（3）智能变送器的零点既可以在手持通信器上调，也可以用表体上的外调螺钉调。

25.什么试远传输出及内藏显示计显示模式？

如何设置?

（p29）

26.判断（p30）

（1）变送器输出信号的低截止（或称小信号切除）的原因是输出太小，因而可以忽略不计。

（2）只有当变送器输出和差压的平方根成比例时才需要小信号切除。

27.填空（p30）

（1）在进行变送器输出的小信号切除时，需要设定两个参数，一是（切除点，通常在流量的0～20％范围内），二是（切除模式）。

（2）当变送器输出不和差压的平方根成比例，而是和△p成比例，则此时的切除模式称（线性切除）。

当变送器输出在切除以下为零，则此时的切除模式称（归零切除）。

28.罗斯蒙特的1151S和3051C智能变送器有什么区别?

（p31）

29.什么是混合式智能变送器？

它和现场总线智能变送器有什么不同?

（p32）

30.现场总线通信方式时，一对传输线上可并联挂接多台变送器，请问有哪些好处?

（p32）

答：

节省电缆及相关的安装材料；设计、安装的工作量减少；控制系统的规模可以扩大；装置的自动化水平更加提高；调试维护更加方便

流量测量仪表

P52§3-1什么叫流量？

有那几种表示方法？

相互之间地关系是什么？

答：

流量是指单位时间内流过管道某一截面积的流体数量。

流量分体积流量、质量流量。

单位时间内流过的流体以体积表示地，常用Q表示。

单位时间内流过的流体以质量表示地，称为质量流量，常用M表示。

它们之间的关系是

M=Q.ρ或Q=M/ρ式中ρ――流体的密度。

P52§3-4已知工作状态下的质量流量标尺上限qM=500t/h,工作状态下被测流体密度ρ＝857.0943㎏/m3试求工作状态下最大的体积流量qV。

解质量流量qM和体积流量流量qV的关系为

qM＝ρ.qV

qV＝qM/ρ=50000/857.0943=583.37m3/h

P52§3-5过热蒸汽的质量流量M＝100t/h,管道内径D＝200mm。

若蒸汽的密度ρ＝38㎏/m3则蒸汽在管道内的平均流速为多少？

解质量流量M和体积流量Q的关系为

Q=M/ρ＝100×1000/38＝2631m3/h＝0.731m3/s

管道截面积S为S＝π/4D2＝π/4（0.2）2

＝0.0314m2

因为Q=Su

所以蒸汽的平均流速u为

u=Q/S=0.731/0.0314=23.3m/s

P52§3-7什么叫层流、过渡流和紊流？

答：

当流体流动时，流线之间没有质点交换，迹线有条不紊，层次分明的流动工况称层流流型。

当流体流动时，流线波动，但流线间没有质点交换的工况称为过渡流流型。

当流体流动时，流线间有质点交换，迹象

几步规则的工况称紊流流型。

P52§3-8填空

（1）管道内的流体速度，一般情况下，在（管道中心线）处的流速最大，在（管壁）处的流速等于零。

（2）当流速较小时，流体的（粘性造成的摩擦）力起主导作用；当流速较高时，（惯性）力起主导作用。

（3）当雷诺数小于（2300）时流体流动状态为（层）流，当雷诺数大于（40000）时流体流动状态为（紊）流。

（4）若（雷诺数）相同，流体的运动就是相似的。

（5）流体在不同的时间里，流经某位置点的各流体质点所具有的速度和压力相同，不随时间而变化的流动称为（稳定流）；如果在不同的时间里，流体各质点的速度和压力是不一样的，则称为（不稳定流）；

（6）流体的密度与（温度）和（压力）有关。

其中气体的密度随（温度）的升高而减小，随（压力）的增大而增大；液体的密度则主要随（温度）升高而减小，而与（压力）的关系不大。

P55§3-20什么是标准节流装置、非标准节流装置？

在GB/T2624-93中规定的标准节流装置有那些？

他们可以采用那些取压方式？

答：

所谓标准节流装置，就是有关计算数据都经系统实验而有统一的图表和计算公式。

按统一标准规定进行设计、制作和安装的标准节流装置不必经过个别标定就可使用。

非标准节流装置，则是指那些试验数据不很充分，设计制作后必须经过个别标定才能使用的节流装置。

在GB/T2624-93中规定的标准节流装置有孔板、喷嘴和文丘利管。

孔板可采用角接取压、法兰取压、D和D/2取压方式，喷嘴仅可采用角接取压方式。

P56§3-26试述孔板有哪几种取压方式？

各有什么特点？

答：

因孔板节流而产生的误差，是随取压位置的不同而不同的，故取压的方式，对孔板的流量系数有很大的影响。

目前取压方式有如下5种，他们的各自特点如下：

1角接取压法：

上下游侧取压孔中心至孔板前后端面的距离各等于取压孔径的一半（对单孔取压而言）；如果用环室取压时等于环隙宽度的一般。

2法兰取压法：

上下游的取压孔中心至孔板前后端面的间距均为25.4

0.8mm或叫做“1英寸法兰取压法”。

3理论取压：

上游的取压孔中心至孔板前端面距离等于管道内径比值d/D,如d/D在0.1~0.8之间时，取压孔位置分别在0.84D~0.5D范围内变动。

4径距取压法：

上游取压孔中心至孔板前端面的间距为D，下游取压孔至前端面的间距为0.5D。

5管接取压法：

上游取压孔中心至孔板前端面的间距为2.5D，下游伞压孔至前端面的间距为8D。

P56§3-28判断（对的打√，不对的打×）

1标准节流装置是在流体的层流型工况下工作的。

①×

2角接取压和法兰取压只是取压的方式不同，但标准孔板的本体结构是一样的。

②√

3对称孔板的两侧端面均无圆锥角，两端面的技术要求也相同，所以孔板的流向是不固定的。

③√。

解析：

标准节流装置是在紊流行的工况下工作的，因为节流装置的流量系数是在典型的紊流速度下取得的。

不管哪种取压方式，标准孔板的结构是一样。

对称孔板是用于测量双向流动的液体，所以流向面是不固定的。

P56§3-28填空

1节流孔板前的直管一般要求（10）D，孔板后的直管段一般要求（5）D。

为了正确测量，孔板浅的直管段最好为（30～50）D，特别是孔板前有泵或调节阀时，更应如此。

2为了使孔板流量计的流量系数

趋向定值，流体的雷诺系数应大于（界限雷诺数）。

3在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（垂直），不应有（可见伤痕），上游面和下游面应（平行），上游入口边缘应（锐利、无毛刺和伤痕）。

P57§3-33在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：

差压计指示变小；

如果把孔板流向装反，则入口处的阻力减小，因而流量系数增大，仪表的指示变小。

P57§3-33用孔板测量流量，孔板装在调节阀前为什么是合理的？

答：

在节流装置测量流量的理论推导中，理论上有两个假设，即流体流动是连续的，并且流体流动过程中遵守能量守恒定律。

这就告诉我们孔板不能安装在气液两相并存的地方，以免增大测量误差。

有的液体（如液化烃）经调节阀泄压后，有时会有部分汽化，形成两相并存。

因此，流量孔板应尽量安装在调节阀前，这种安装方式是合理的。

P58§3-36填空

1常用的流量单位

体积流量为（m3/h）、（L/h）；

质量流量为（kg/h）、（t/h）；

标准状态下气体体积流量为（Nm3/h）。

2使用差压流量计时，常用的标准流量刻度上限有（1、1.25、1.6、2、2.5、3.2、4、5、6.3、8

10n（n为整数或零））。

3使用方根流量刻度时

最大流量不超过满刻度的（95％）；正常流量为满刻度的（70%～80%）；最小流量不小于满刻度的（30%）。

P66§3-75怎样操作仪表三阀组，需注意什么？

答：

操作仪表三阀组，需注意两个原则：

不能让导压管内的凝结水或隔离液流失；不可使测量元件（膜盒或波纹管）受压或受热。

三阀组的启动程序应该是（见图3－5（a））:

打开正压阀；关闭平衡阀；打开负压阀；

停运的顺序与述相反，即：

关闭负压阀；打开平衡阀；关闭正压阀

此外，对于蒸汽流量计和带负迁移的液位计来说，见图3－5（b）启动或停运三阀组的操作过程中，不可有正负压阀和平衡阀同时打开的状态，即使开着的时间很短液时不允许的，从图可知，在三个阀都开着的情况下，负压侧凝结水或隔离阀都打开的情况下，负压侧冷凝器里凝结水或隔离罐里的隔离液将会散失，导压仪表指示不准，甚至被迫停运。

P67§3-77填空

用于测量流量的导压管线、阀门组回路中，当正压侧阀门或导压管泄露时，仪表指示（偏低）；当负压侧阀门或导压管泄露时，仪表指示（偏高）；平衡阀泄露时，仪表指示（偏低）；正压侧导压管全部堵死，负压侧畅通时，仪表指示（跑零下）。

P67§3-78怎样判断现场运行中差压变送器的工作是否正常？

答：

由于差压变送器的故障多是零点飘逸和导压管堵塞，所以在现场很少对刻度逐点校验，而是检查他的零点和变化趋势。

①零点检查：

关闭正负截止阀，此时电动差压变送器的输出电流应为4mA，气动差压变送器输出气压位20kP。

②变化趋势检查：

零点检查以后，各阀门恢复原来的开表状态，打开负压室的排污阀，这时变送器的输出应为最大，即电动差压变送器位20mA，气动差压变送器位100kP。

若只打开正压室排污阀，则输出为最小，即电动差压变送器为4mA以下，启动差压变送器为20kP以下。

打开排污阀时，被测介质排出很少或没有，说明导压管有堵塞现象，要设法疏通。

③对于测量蒸汽的差压变送器，排污时会将导压管内冷凝液放掉，所以应等导压管内充满冷凝液后，再投入运行。

由于充满冷凝液时间较长，影响仪表使用，所以测蒸汽的差压变送器是不轻易排污的。

导压管内充有隔离液液很少排污。

P67§3-79在工艺介质为液体的水平管道上，垂直安装一套差压式流量测量系统，差压变送器是经过校验后安装上去的，启表后发现指示值偏低，经核实工艺与孔板设计均无问题，试分析可能原因并说明解决办法。

答：

①孔板方向装反——这时流束缩颈与孔板距离比正确安装为远，致使孔板后取压孔测压值增高，造成压差下降，需重新装正。

②压管线中有气体或负压管线最高位置比正压管线高，造成附加静压误差，使指示值偏低。

③差压变送器正压室中气体未排净，这时可打开正压室测排气孔，见到液体流出后再重新拧紧。

④三阀组中的旁路阀未关闭严或阀虽然紧仍有内漏，需关严或更换。

⑤仪表输出线路有漏气（气动表）。

P68§3－84填空

1转子流量计中转子上下的压差由（转子的流量）决定：

2转子流量计必须（垂直）安装：

③转子流量机中的流体流动方向是（自下而上）

P78§3－129判断（对的打√，错的打×）；

1安装椭圆齿轮流量计可以不需要直管段。

①√

2椭圆齿轮流量计的进口差压增大，泄漏量增大；流体介质的粘度增大，泄漏量减少。

②√

3用椭圆齿轮流量计测量流量的过程，同流体的流动形态即雷诺数有关。

③×

4对于含有固体颗粒的流体，也可用椭圆齿轮流量计测量其流量。

④×

5由于被测流体可能混有杂物，所以为了保护流量计，必须加装过滤器。

⑤√

P81§3－147填空

（1）涡街流量计是一种（速度）式流量计。

（2）涡街流量变送器的仪表常数是在（常）下（水）标定而得。

（3）液体粘度在（5）厘斯（1cSt=1mm2/s）以下，仪表常数不需重新标定。

（4）涡街流量变送器输出的是（频率）信号，它与流量成（正比）。

（5）涡街流量变送器应（水平　）安装。

（6）涡街流量变送器前后应有适当的（直　）管段，一般为（15D和5D　）。

（7）制造厂给出的涡街流量变送器的仪表常数是用（水　）进行标定后，取允许测量范围内流量系数的（平均　）值。

（8）LW-25型涡轮流量变送器，其最小流量为0.44L/s,最大流量为2.77L/s，那么量程比约为（6）倍。

P81§3－148涡街流量变送器的出厂合格证上都有一个仪表常熟，它是：

实际标定出来的

涡街变送器都有一个仪表常熟，用k表示，或

表示。

它是代表每立方米流量有几个脉冲，或者每升流量有几个脉冲。

尽管涡街流量计的设计尺寸相同，但实际加工出来的涡街几何参数却不完全一样，因而每台涡轮变送器的仪表常数也不完全一样，它通常是制造常在常温下用洁净的水标定出来的。

P91§3－193人耳能听到的声音频率约为（16～20000）Hz,超声波流量计所使用的频率：

测量气体的通常在（100k～300k）Hz，测量液体的通常在（500k～5000k）Hz。

声音的频率（高），则声束尖锐，声能集中，但传播过程中衰减（大　）。

在超声波流量计中，小管道传感器的声音发射频率（高　），大管径传感器中的声音发射频率（低　）。

声音的传播速度与介质有关。

声音在空气中的传播速度为（340　）m/s；在液体，例如在水中的传播速度约为（1500　）m/s，在固体，例如在刚中的传播速度为（5590　）m/s。

声频　、声速　和声波　三者的关系是（声波（

）＝

　）。

100kHz频率的声音在空气中的波长为（0.34cm）.

P105§3－246

1流量标定装置的类型很多，按标定方法分，有（容积法）（称量法）和（标准流量计对比法）。

按标定的介质分，有（液体流量标定装置）和（气体流量标定装置）两种。

2在测量时间内测出流入标准容器内的流体体积，以求得流量得方法称（容积法）。

在测量时间内测出流入容器内的流体质量，以求得流量得方法称（称量法）。

将被校与标准表（串）接在流过试验流体的管道上，通过两者的测量值以求得误差的方法称（标准流量计对比法）。

3容积法又可分为（标准容器法）和（标准体积管法）。

4流量计标定时，调节流量得阀应装在流量计的（下）游，这样可以防止流入流量计的流体受到（干扰）。

5用液体进行标定时，严防管路内混入（气体）以免影响测量精度。

6流量机标定管路必须保证流体的流速均匀，不致产生流体的（漩涡）、（脉动）和（共振）。

P108§3－257选用流量仪表时，一般需要考虑那些因素？

答：

一般需考虑如下因素：

1被测流体的种类（气体、液体、蒸汽、浆液、粉粒），操作条件（压力、温度），流动工况（层流、紊流、脉动流、单相流、双相流），物理性质（密度、粘度、电导率、腐蚀性等）；

2仪表功能（指示、记录、积算）；

3流量范围（上限、下限流量）；

4流体的测量精确度要求；

5现场安装和使用条件；

6经济性（允许压力损失、仪表价格和安装费用）等。

P109§3－261选择

在标准孔板；；标准文丘利管；圆喷嘴；双重孔板；圆缺孔板6种节流装置中，其中：

1造价昂贵，但压力损失最小的是（标准文丘利管）；

2适用于测量低雷诺系数，粘度大的流体有（圆喷嘴、双重孔板）；

3适用于测量脏污介质的有（圆缺孔板）；

4符号国标GB/T2624-93规定，可以直接使用，不需进行标定的有（标准孔板、标准喷嘴、标准文丘利管）；

5如做精确测量，因而必须单独进行标定的有（圆喷嘴、双重孔板、圆缺孔板）。

物位测量

一．填空

1．静压式液位计是根据流体（静压）平衡原理而工作的，它可以分为（压力）式和（差压）式两大类。

2．用压力表测量液位时，仪表安装的高度应与液位零位的高度（相同），否则，应对（高度差）进行修正。

3．测量液位用的差压计，其差压量程由介质密度决定，与封液密度（无）关。

4.浮力式液位计可分为（恒）浮力式液位计和（变）浮力式液位计两大类。

前者是根据（浮子）的（位置）始终跟随液位的变化而变化来进行液位测量的；后者则是根据（浮筒）所受的（浮力）随液位的变化而变化来进行液位测量的。

5．用浮筒式液位计测量液位时的最大测量范围就是（浮筒）长度。

6、声波在穿过介质时会被吸收而减弱。

气体的吸收（最强），衰减（最大）；液体的吸收（次之），衰减（次之）；固体的吸收（最小），衰减（最小）。

二．选择题。

1．用压力法测量开口容器液位时，液位的高低取决于————取压点位置和介质密度

2．用差压法测量容器液位时，液位的高低取决于————压力差．介质密度和取压点位置

3．扭力管浮筒液面几的浮筒破裂，则仪表指示（A最大．B最小．C不定）。

4．扭力管浮筒液面计的浮筒脱落，则仪表指示————最大（A最大．B最小．C不变）。

5．声音频率越高，则声压幅值的衰减————越多（A越多．B越少．C不变）。

6．介质中的粉尘越多，则声压幅值的衰减————A越多

7．距离越远，则声压幅值的衰减————A越多

三．问答题。

1．什么是液体的密度？

它的单位是什么？

2．用单法兰液面计测量开口容器液位。

液面计已经校好，后因维护需要，仪表安装位置下移了一段距离，则仪表的指示A上升、B下降、C不变。

为什么？

答：

上升；仪表下移，相当于迁好的标又在其正压室增加了下移的距离产生的压力，故上升。

3、已知被测的最低液位到最高液位的垂直距离H=2540mm，被测液体的密度ρ＝1.1g/cm3，试确定变送器的压力测量范围。

4．有一台差压变送器，其测量范围为0～10000Pa，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移100%（最大迁移量-100%），试问该表的最大迁移量是多少？

答：

负迁移就是在不改变量程的条件下，将零点向负方向迁移，迁移量占量程的百分数就是迁移的百分数。

迁移量=10000X100%=10000,因此0～10000的变送器可迁移成-10000~0

5．常见的恒浮力式液位计有哪些？

它们各有什么特点？

答：

a、浮球式液位计；浮子钢带液位计；磁耦合浮子式液位计

6．常用的变浮力液位计有哪些？

它和恒浮力式液位计的区别在哪儿？

答：

位移平衡式沉筒液面计；力平衡式液沉筒液面计；带差动变送器的沉筒液面计；区别在于：

恒浮力式液位计的浮子始终浮在介质上面，并碎液面的变化而1：

1变化；沉筒式液面计的沉筒则大部分沉在介质中，当液位变化时，沉筒的位移极小；

7．浮筒液位计的校验方法有哪