《《节能测试基本知识》PPT课件-OK》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《节能测试基本知识》PPT课件-OK（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 节能节水测试是节能、节水工作中的重要环节和基础工作。测试的准确与否，直接关系到节能、节水方针政策制定及重大技术改造项目评价的正确与否。要搞好该项工作，除涉及到误差分析、相关测量仪表的基本测量原理等基础知识外，还涉及到符合现场工艺要求的具体的测量技术等问题。现场测试完成后，要对测试数据进行分析，以发现在测试过程中、以及企业在用能、用水过程中存在的问题，涉及到的专业就更多，领域更广泛。受篇幅及技术水平所限不可能进行一一进行探讨，在此仅就石油石化系统中涉及到的有关节能节水测试的一般性技术问题进行分析和探讨。2第一节第一节 测量仪表与误差分析测量仪表与误差分析 一、测量仪表一、测量仪表 1 1测试
2、的概念测试的概念 测试就是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。根据被测试量随时间的变化关系不同，被测试量可分为静态参数和动态参数。静态参数：即被测试量在测试过程中，其数值不随时间的变化而变化，始终保持为常数，如泵机组进、出口的压力表高差等。动态参数：即随时间变化而变化的被测试称为动态参数。如有来液大罐的液面高度等。在实际测试过程中，没有绝对的静态参数，但常常把随时间变化幅度不大的有些参数作为准静态参数来处理；例如测试平稳负荷电动机的输入功率时，常常用一段时间内的平均值来代替测试值。3 2 2测试方法分类测试方法分类 根据获得被测试量的方法不同，测试通常可分为直接测试和间接测试。直接测试是通过
3、对被测试量进行实测，而直接得到被测试量值的测试。如用直尺测试一个物体的长度等；间接测试是通过测试与被测试量有一定函数关系的一个或几个物理量，然后通过它们之间的函数关系计算出被测试量的量值。如测试锅炉的进出口温差t时，可分别测试锅炉的进、出口温度t1、t2，再通过t=t2-t1的函数关系计算出被测试t。4 同一个参数，因选用的测试仪表不同，量值获得的方法有时也不相同。例如测试两点间的长度，当采用直尺测试时为直接测试；当采用激光测距仪测试时，由于是通过测试时间和激光在空气中的传播速度来计算得出的，因此应为间接测试。测试方式直接关系到测试误差的大小和误差分析的方法，因此，在实际应用中，应根据测试参数
4、对精度的要求和仪表制造精度来合理选择测试方式。5 3 3测试仪表的分类测试仪表的分类 测试仪表按安装方式可分为固定式仪表和便携式仪表：如固定式超声波流量计和便携式超声波流量计等；按精确度等级分为：标准仪表、实验室仪表、工程用仪表；按被测参数分为：热学、力学、电学、光学、声学类仪表。在节能、节水测试中，采用的多为便携式仪表，精度等级为实验室和工程用仪表，而且涉及的测试参数较多。6 4 4节能节水测试常用的仪表节能节水测试常用的仪表 在具体的节能节水测试工作中，由于涉及到的工艺参数繁多，且安装条件、参数类型均不相同，由此采用了多参数、多形式的测试仪表。受篇幅所限不可能一一作详细介绍，在此仅就实际测
5、试中常用仪表的工作原理及型号作一简单介绍。71)1)温度测试仪表温度测试仪表 温度是节能节水测试中应用较多的参数。温度的测试是建立在热力学第一定律基础上的，即当一个物体同时分别与另外两个物体处于热平衡时，这两个物体之间也必然处于热平衡，如此处于热平衡的物体就具有相同的温度。根据这这一原理，如果事先知道某物体的某些物理性质，如体积、电势、电阻等随温度变化而变化的关系，便可利用这些物体来制作温度仪表。常用的温度测试仪表有：8 a.a.热电偶温度计热电偶温度计 t0 如图6-1所示，两种不同成分的导体A和B连 接在一起形成一个闭合回路，当t0、t两接点的温度 A B不同时，回路中就产生热电势，这种现
6、象称之为热电效应。回路中产生的总热电势EAB（t0、t）是二接点 温度函数的差值，即：tEAB（t0、t）=eAB（t）eAB（t0）（6-1）图图6-16-1热电偶原理图热电偶原理图 式中 eAB（t）、eAB（t0）-A、B二导体当接点温度分别为t和t0时的产生的热电势，mV。9 根据中间导体定律，在热电偶回路中接入第三种导体，只要使接入导体的两端温度相等，且接入导体的介质是均匀的，则不会改变原热电偶产生的热电势。因此，在热电偶回路中便可接入连接导线和二次仪表，通过测试热电势的大小，即可得到被测试的温度值。由（6-1）式可以看出：当冷端温度t0保持不变时，总热电势便是被测温度的单值函数。而
7、在使用热电偶测温时，因热电偶的冷端与热端相距较近，冷端又经常暴露于大气环境中，则冷端温度难以保持恒定，因此，应采用冷端温度补偿使总热电势成为被测温度的单值函数。冷端温度补偿的方法有多种，如：计算法、仪表机械调零法、冰点槽法、补偿导线法以及电桥法等。在节能节水测试中经常使用补偿导线法和热电势修正法（计算法）进行冷端温度补偿。10b.热电阻温度计 在温度测试领域，除了广泛使用热电偶温度计外，在-200600范围内的温度测试热电阻温度计的使用也较为普遍。其工作原理是：根据导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的性质，通过测试电阻值的变化达到测试温度的目的。根据电阻值随温度变化的不同，测温元件可分为热电
8、阻和热敏电阻两类。前者材料为金属导体，其阻值随温度升高而增大；后者材料为半导体，其阻值随着温度升高而减少。11热电阻和热敏电阻阻值随温度的变化关系可表示为：Rt=R0(1+t)（6-2）式中 Rt、R0-温度分别为t、t0时测温元件的电阻值,；t-t、t0的差值，；-在t、t0之间测温元件的平均电阻温度系数，/。12 热电阻温度计有较高的测试精度，因而可将铂电阻温度计作为600以下的基准温度计；而且输出信号较强，具有较高的灵敏度，易于测试和实现远距离集中测试与显示。热电阻阻值随温度的变化关系近似线性关系，复现性和稳定性较好。但体积大，因而热惯性大，不利于测动态温度和点温度。热敏电阻有很高的灵敏
9、度，且体积可以做得很小，便于测动态温度和点温度。但其复现性和线性度较差，测温范围为-100300。温度测试使用热电阻时，其二次仪表有：动圈式仪表、电位差计、平衡电桥、不平衡电桥、电子自动平衡电桥等。13 辐射温度计 辐射温度计包括辐射感温器、显示仪表和辅助装置三部分组成。其工作原理为：由传热学知道，物体的辐射能量与其热力学温度的四次方成正比。因此，被测物体发射出的热辐射能量由光学系统聚焦在受热片上，受热片上焊有由多对串联热电偶的工作端形成的热电堆，其受热后便有热电势输出，通过测试输出热电势的大小，计算显示出被测物体的温度。辐射感温器按光学系统的结构不同可分为透镜式和反射式两种。当被测物体是非黑
10、体时，应按下式对辐射温度计测出的辐射温度TP进行修正，才能得到真实温度T值：T=TP4 （6-3）式中 -被测物体的表面黑度系数。14 光学温度计 光学温度计是将高温物体发出的辐射射线中特定波长（通常选波长为0.65m的红光）的单色辐射亮度，与测试仪器中设置的标准温度的高温物体（灯泡的灯丝）的单色辐射亮度相比较测知被测物体的温度。目前用得最广泛的是隐丝型光学温度计。测温时，钨丝灯的电流可以通过滑线电阻进行调节，使钨丝灯呈现不同的亮度，以便与被测试物体单色辐射亮度进行比较，直到两者亮度相等（看不见钨丝）。此时，通过测试流过灯丝的电流，便可计算出钨丝的发热量、温度及被测物体的温度。15 光学高温计
11、是按绝对黑体进行温度分度的。当被测物体为非黑体时，应对测出的物体的温度TP按下式进行修正：=ln （6-4）式中-波长为时，被测试物体的发射率（黑度系数）；C2-普朗克常数，1.4388cmK；-仪表工作波段有效波长，此处取0.65m；T-被测物体的实际温度，K；TP-光学高温计测得的物体温度，K。节能测试的温度测试中，应用较多的是热电偶、热电阻和辐射温度计，光学高温计应用较少，在此不再赘述。162)2)压力及压差测试仪表压力及压差测试仪表 压力和压差是工业生产中重要的热工参数之一，其对于安全和节能节水测试评价具有重要意义。例如对泵、风机及锅炉的节能节水测试都离不开对压力参数的测试。压力仪表按
12、测试原理不同可分为液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计和火塞式压力计四种。在节能测试中常用是液柱式压力计、弹性式压力计和电气式压力计三种。弹性式压力计是工业和节能节水测试中常用的一种压力仪表。其工作原理是利用敏感性元件在被测介质的压力作用下，产生相应的位移，经过传动放大机构后指示出被测试表压力或真空度。根据所选用敏感性元件材料和形状不同，可以分为弹簧管压力表、膜盒压力表、膜片压力表、波纹管压力表四种。其测试范围为10-2 Pa109Pa。液柱式压力计常用在压力不太高的场合（如测试风机的进、出口压力等）和辅助装置配套使用（如放大尺、光学读数装置等）可以作为标准表使用。其工作原理是利用一定高度
13、的液柱对底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度差来表示被测压力的大小的测压表。其形式主要有U形管压力计和斜管压力计两种。173)3)流量测试仪表流量测试仪表 流量是指单位时间内流过某截面的介质流体量，流量可分为体积流量和质量流量。前者用Qm3/s表示，后者用mkg/s表示。流量测试的方法有多种，但归纳起来主要有流速法、容积法两种。流速法通过测试流体在已知截面积A的管道中的流速V，求出其流量Q=AV，m=AV。利用速度法测流量的仪表有压差式孔板流量计、叶轮流量计、毕托管、靶式流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计等。容积法流量计是通过测出单位时间内，所排出的固定容
14、积流体的Vg 的数目n，求出其流量：Q=nVg，m=nVg。利用容积法测流量的仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、旋转活塞流量、皮囊式流量计等。在节能节水测试机构中，常常用超声波流量计在管道外测试介质流量。超声波流量计有速度差法（其中又分为时间差法、相位差法、声循环频率差法）、多谱勒法、声速偏移法等几种方法。上述方法中应用最多的是时差法和频差法两种形式。18时差式超声波流量计工作原理如图示:图图6-26-2：时差式超声波流量计工作原理示意图：时差式超声波流量计工作原理示意图F1R1F2R2va+va-vL19 设声波在静止流体中的传播速度为a(m/s)，流体的流速为(m/s)，两传感器的距离为L
15、（m）,当传感器F1、F2发出声波时，经1、2时间后，安装在传感器F1、F2中的接受器分别接收到声波，并有如下关系：1=(6-5)2=(6-6)由于在工业管道中，流体流速比声速a小得多，即a，因此，两者的时差为：=21 （6-7）20 由此可见，时间差与流体流速呈线性关系。当声波在流体中的传播速度a（可从有关手册中查到）已知时，只要测出时差便可求出流速v，进而求出流量。时差式便携式超声波流量计有日本产FLB20002、FLC，美国产DCT-7088、德国产UFM600及国产的TDS-100等型号；时差式与频差式超声波流量计相比，稳定性好、精度高，但对介质和现场安装条件要求也较高。频差式超声波流
16、量计是利用多谱勒效应进行测试。即当超声波遇到移动的微小颗粒时，超声波的频率会发生漂移（变化），频率发生变化的大小与颗粒移动的速度成正比，如下图示：21 图图6-3 6-3 多谱勒超声波流量计原理图多谱勒超声波流量计原理图超声波流量计TRfrfcV22 即：V（fcfr）(6-8)式中 V-被测试截面流体流速，m/s；fc-接受器接受到的超声波信号频率，Hz;fc-发射器发射的超声波信号频率，Hz。当采用频差式超声波流量计测试时，若被测试的管道中及周围现场存在噪音，由于噪音是由多种频率的声波组成的，当被接受器接受后，会对正常的测试信号产生干扰，影响测试的精度。采用多谱勒原理生产的超声波流量计有美国产MSTP及190P康创流量计等。超声波流量计的特点是：流体内不插入任何测试元件，对流体不产生任何影响，也不造成流体的压力损失，对管道不需进行特殊加工；量程较宽，量程比可达5:1。但其结构复杂，价格较高。而且，当液体中含有气泡或杂质时，会影响测试结果。超声波流量计实际测试的是流体的流速，它将受到速度波动的影响，因此，要求传感器前后分别应有10倍和5倍于直径的直管段。234)4)电流、电压、有功功
