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1、 6 - 仪表基础知识及现场仪表维修 一、化工自动化的概念：1、什么叫化工自动化？ 化工自动化是化工、炼油等化工类型生产过程自动化的简称，在化工设备上，配上一些自动化装置，来取代操作人员的直接劳动，使生产能够按照操作指令自动的进行，这种用自动装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。2、化工自动化系统包含的内用： （1）自动检测系统 （2）自动信号联锁保护系统 （3）自动操作系统 （4）自动调节系统二、测量误差：1、误差按出现的规律可以分为系统误差、偶然误差、疏忽误差2、何谓真值、约定真值、和相对真值？真值是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念。约定真值是一个接近真值的值，它与真
2、值之差可以忽略不计，在实际应用中，往往以足够多次的测量值的平均值作为约定真值；相对真值是当高一级标准器的误差仅为低一级的1/31/20是，可以认为高一级的标准器或仪表的示值作为第一级的相对真值。3、绝对误差：绝对误差是测量结果与真值之差，即绝对误差=测量值真值。4、相对误差：相对误差是绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示。 相对误差=绝对误差/示值100%，5、引用误差： 引用误差是绝对误差与量程之比，以百分数表示。 引用误差=绝对误差/量程100%，仪表的精确等级是根据引用误差来划分的，引用误差去掉%就是精度等级。6、反映仪表动态特性常用两种不同的表示方法，可以用（时间常数）来描述，也可以用
3、（阻尼时间）来表达。温度检测一、温度与温标1、温度：表示物体冷热程度的物理量称为温度2、温标：所谓温标，就是温度数值化的标尺，它规定温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前常用的温标有（摄氏温标）（华氏温标）（热力学温标）（1）华氏温度：在标准大气压下，冰的融点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为F。 *不常见（2）摄氏温标：在标准大气压下，冰的融点为零点，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度，符号为。 *很常用摄氏温标和华氏温标关系：C=5/9（F-32）。（3）热力学温标又称为开尔文温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零点
4、，符号为K *国际实用（4）国际实用温标是一个国际协议性温标，它规定热力学温度是基本温度，符号为T，其单位为开尔文，符号为K。它与摄氏温度的关系是：t=T-273.15K我们仪表自动化从多年的经验看接触较多的还是摄氏温标和热力学温标。温度检测仪表的分类温度检测仪表按测温方式可分为接触式与非接触式两大类，前者检测部分与被测物体直接接触，通过传导式对流达到热量平衡来实现测温。后者检测部分与被测物体互不接触，而是通过其他一些原理，如辅射热交换，光学，红外线等来实现测温。1、接触式温度计（1）体积变化：原理：固体热膨胀如双金属温度计。液体热膨胀如水银温度计。压力式温度计（内充液或充饱和汽）。气体热膨胀
5、如压力式（充气）温度计。（2）电阻变化：如热电阻 （3）电压变化：PN结电压（4）热电势变化：如热电偶（5）频率变化：石英晶体（6）光学特性变化：光纤及液晶（7）其他：测温锥，声学温度计2、非热接触式：原理：利用热辅射能量变化测温（1）亮度法：目视亮度高温（2）全辅射法：辅射温度计（3）比色法：比色温度计3、温度检测仪表精度等级 双金属温度计：1、 1.5、 2.5 玻璃液体温度计: 1、 1.5、 2.5 热电阻: 0.5-3 热电偶: 0.5-1 光学高温计: 1-1.5 辅射温度计双金属温度计、玻璃温度计一、测温原理 双金属温度是基于下列基本原理工作的： 1、金属的体积随温度而变 2、不
6、同金属具有不同的热膨胀系数，当把两种不同热膨胀系数的金属彼此牢固地结合在一起，即构成双金属片的线膨胀不同而产生弯曲，温度越高产生的线膨胀差越大，则引起的弯曲角度越大，如将双金属片制成螺旋形，则灵敏度将大大提高。二、结构： 直螺旋形双金属片叠加 双金属片叠加工业上广泛采用指示式双金属温度计。三、特点：双金属温度计具有比玻璃温度计耐振动，耐冲击，易读数的特点，成本低，维修方便，但精度较差。玻璃温度计一、测温原理：是利用感温液体受热膨胀的原理进行测量的，当感温包在被测量的介质中受到温度作用后，感温液体开始膨胀（或收缩），沿着毛细管上升（或下降），其上升（或下降）高度和感温包所感受的温度相对应，在刻度
7、标尺上可直接读出温度值，为了防止温度过高时液体胀裂玻璃管，在毛细管顶部一般都留有膨胀室（安全泡）。二、特点：具有读数直观，测量准确，结构简单，价格便宜等特点，缺点是易碎，不能运传。三、分类： 最小分度值标准水银温度计分为：贝克曼 0.01 一等 0.05-0.1 二等 0.1工业玻璃温度计分为棒式、内标式、电接点式热电偶一、 测温原理 将两片膨胀系数不同的金属牢固的粘和在一起，其中一端固定，另一端和指针相连，当温度发生变化时，回路中热电偶的热电势发生变化，这就是这电偶的测温原理。这是我学习热电偶时的概念。 现在的概念： 热电偶是基于热电效应或塞贝克效应，把两种不同的导体（或半导体）连接成闭合回
8、路，将他们的两个接点分别置于各为t、t。（使tt。）的热源中，则在该回路中就会产生一个电动势，通常称之为热电势，或塞贝克电势。热电势由接触电势和温差电势组成的，两导体接点处产生的电动势称为接触电势，接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的。沿单一匀质导体的温度梯度产生的电动势称为温差电势（汤姆逊）电势，温差电势是由于同一导体高、低温度的自由电子所具有的能量不同而产生的，一个由A、B两种匀质导体组成的热电偶（假设NANB），当两接点温度t、t。时（t t。）其产生的总热电势EAB （ t、t。） 只与组成热电偶的两种热电极材料A、B及两接点温度 t、t。有关，而与热电极的长度
9、和直径无关，根据物理上的推导，当A、B两导体材料一定时，热电偶的总热电势EAB（t、t。）是其两接点t和 t。的函数差，即EAB（t、t。）=（t）-（t。）由此可见，若使热电偶的一个接点温度（参此端温度）t。保持恒定，则（t。）为常数，热电偶的热电势EAB（t、t。）与另一接点温度（测量端温度）t成单位函数关系，这样只要测出热电势的大小，就可求得t的数值，这就是热电偶的原理。二、中间导体定则 热电偶中间导体定则指出，在热电偶回路中引入第三种导体，只要这第三种导体两端温度相同，则热电偶所产生的热电势保持不变，即不受第三种导体引入的影响。在这个回路中有三个点，即一个是热端接点1和热电偶冷端t0的
10、两个接点2和3三、中间温度定则中间导体定则的指出，接点温度t1和t3的热电偶，它的热电势等于接点温度分别是t1t2和t2t3的两支同性质热电偶的热电势的代数和即 EAB（t3、t1）=EAB（t3、t2）+EAB（t2、t1）由此定则可得到如下的结论：1、和热电偶具有同样热电特性的补偿导线可以引入热电偶回路中，相当于把热电偶延长而不影响热电偶的势电势。2、热电偶在实际使用中其参比温度不为0所引入的误差，可以根据上式修正。3、只要列出热电偶参比温度为0的热电势-温度关系（即常用分度表），那么对于参比温度不为0时的热电势可按上式求得。四、热电偶的结构类型1、普通型热电偶 （1）防水式（2）防溅式2
11、、隔爆热电偶3、铠装热电偶（1）、热电极与金属保护管之间被绝缘材料（通常为电熔氧化镁）填实，三者一起组合，拉制成一坚实的整体。（2）、结构分为：露头型、接壳型、绝缘型三种基本形式4、表面热电偶因本装置没有使用，在化工生产很少使用因此不再描述，但是我们在日常使用空调在其蒸发器一侧看到的感温包与表面热电偶功能类似。5、薄膜式热电偶 薄膜式热电偶利用真空镀膜法将两种热电极材料直接蒸镀于绝缘基片上而制成，这种热电偶的特点是测量端为非常薄的薄膜，热惯性小，反映时间极快（达几毫秒），测量时可直接贴附于表面，热损失小，它主要用于快速测量壁面温度。6、快速消耗式热电偶 这是专用于测量钢水温度而设计的，属于一次
12、性使用品7、热电偶的分度号和测量范围： 热电偶类别代号分度号测量范围配用补偿导线铂铑30-铂铑6WRRB6001700可用铜线代替铂铑10-铂WRPS01300铜（正）-铜镍（负）镍鉻-镍硅WRNK-2001200铜（正）-康铜（负）镍鉻-康铜(铜镍)WREE-40800镍鉻（正）-康铜（负）钨铼3钨铼25WRWWRe3/25023008、为什么校验热电偶时，对冷端温度的处理要用mv进行计算，而不能直接用温度进行计算？ 热电偶的热电特性与温度有较好的线性关系，但并不是绝对的线性关系，也就是说，在不同的范围内，同一温度差所对应的电势差是不同的，所以应该用冷端温度的毫伏值和热电偶的毫伏值进行计算后
13、，查对照表求得温度实际值。 根据多年工作经验，如果一时半会儿手边没有毫伏对照表，又只需要大致估算出现场温度与毫伏值之间关系是否对应，可以用经验法大致估算毫伏值所对应的温度，大约1毫伏约为25左右。但不是线性的五、热电偶补偿导线和冷端补偿 1、热电偶为什么要用补偿导线因为只有当热电偶冷端温度不变的情况下，热电偶总热电势才是热端温度的单值函数，但热电偶在实际使用时，冷端与热端距离很近，而且冷端靠近设备的受热面暴露在空间，受周围环境温度波动影响，冷端温度很难保持恒定不变，这就需要把热电偶冷端移至温度比较恒定的地方，但因为组成热电偶的材料大多都是贵重金属，直接引至控制室会在成很大浪费，根据中间导体定则
14、，可以采用价格低廉的补偿导线。2、补偿导线的实质是什么？ 补偿导线在0100范围内，其热电特性与热电偶非常相近，利用补偿导线只是把热电偶的冷端延长，它本身没有补偿作用3、热电偶为什么需要冷端补偿？由于热电偶的温度热电势关系曲线是在冷端温度保持在0时得到的，虽然我们将热电偶的冷端通过补偿导线延长到了温度相对稳定的控制室内，但控制室内的温度不可能保持在0，而且室内的环境温度是随时变化的，在这样的情况下，仪表测量出的热电势必然偏小，因此必需通过冷端补偿才能消除测量误差4、常用的温度补偿方法有哪些？常用的温度补偿方法有：读数直接校正法、校正仪表零点发、冰裕法、补偿电桥法。5、热电偶产生热电势的条件是什么？热电势有哪些电势构成？热电势的大小与那些因素有关？答：热电偶产生热电势的条件是：组成热电偶的电极材料相异、两接点的温度相异。热电势有接触电势和温差电势构成，在总电势中，其主导地位的是温差电势。热电势的大小与组成热电偶的材料和两端的温差有关，与热电偶的粗细、长短无关。7、 计算题 用电位差计测得现场K型热电偶的毫伏值为37.33mv，用水银温度计测得控制室内的环境温度为35，求此时对流段的实际温度是多少？解：因为E（35，0
