檢測技術(shù)與儀表課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1、目的</b></p><p>　　針對(duì)“應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型”普通工科高等教育的特點(diǎn)，從工程創(chuàng)新的理念出發(fā)，以工程思維模式為主，旨在培養(yǎng)突出“實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)精神”特色的、適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的“工程應(yīng)用型人才”。</p><p>　　通過在模擬的實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中系統(tǒng)鍛煉，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、動(dòng)手能力、工程創(chuàng)新能力和承受挫折能

2、力都得到綜合提高。以增強(qiáng)就業(yè)競爭力和工作適應(yīng)力。</p><p>　　以多功能動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置為對(duì)象，成此換熱設(shè)備污垢的實(shí)驗(yàn)裝置所需檢測參數(shù)的檢測。</p><p><b>　　2、背景意義</b></p><p>　　2.1.污垢研究的現(xiàn)狀和污垢的形成</p><p>　　換熱設(shè)備污垢的形成過程是一個(gè)極其復(fù)雜的能量、質(zhì)量和

3、動(dòng)量傳遞的物理化學(xué)過程，污垢的存在給廣泛應(yīng)用于各工業(yè)企業(yè)的換熱設(shè)備造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，因而污垢問題成為傳熱學(xué)界和工業(yè)界十分關(guān)注而又至今未能解決的難題之一。</p><p>　　20世紀(jì)70年代，特別是80年代后期以來的能源危機(jī)，伴隨著資源利用效率和環(huán)境要求的不斷提高，Somerscales所抱怨的“污垢研究一直沒能得到足夠關(guān)注”的狀況開始有所轉(zhuǎn)變。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，污垢研究在其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展特別是計(jì)算機(jī)

4、應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，借助國際合作研究的良好氛圍，在預(yù)測、監(jiān)測和對(duì)策三個(gè)發(fā)展方向上都蓬勃開展起來。</p><p>　　近10年來，基于污垢形成機(jī)理認(rèn)識(shí)的逐步深入，污垢的預(yù)測和模擬都取得了明顯進(jìn)展。然而換熱設(shè)備污垢形成的影響因素眾多，是在動(dòng)量、能量、質(zhì)量傳遞以及生物活動(dòng)同時(shí)存在的多相、多組分流動(dòng)過程中進(jìn)行的，其理論基礎(chǔ)除傳熱傳質(zhì)學(xué)外，還涉及到化學(xué)動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、膠體化學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理、微生物學(xué)、非線性科

5、學(xué)以及表面科學(xué)等相關(guān)學(xué)科，是一個(gè)典型的多學(xué)科交叉的高度復(fù)雜問題，因而對(duì)其機(jī)理的清晰理解和準(zhǔn)確把握仍是一項(xiàng)極為艱巨的任務(wù)。在20世紀(jì)80年代中Epstein曾以矩陣形式對(duì)污垢形成過程的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究作了形象的概括，指出了發(fā)展趨勢(shì)；Pinhero則比較了當(dāng)時(shí)已有的各預(yù)測模型，找出其共同點(diǎn)，為建立一個(gè)通用模型做了十分有意義的工作；而且，Melo也對(duì)這期間的進(jìn)展做了出色的概括和評(píng)述。雖然已取得的成就令人欣慰，但現(xiàn)離預(yù)期目標(biāo)仍然相當(dāng)遙遠(yuǎn)！&l

6、t;/p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，尋求對(duì)污垢形成機(jī)理的理解，定量預(yù)測污垢增長率，為換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)者和運(yùn)行人員提供一個(gè)可信而適用的預(yù)測模型的努力仍然歷艱而彌堅(jiān)，涌現(xiàn)出了不少有意義的成果。</p><p>　　污垢形成的五個(gè)階段（起始，輸運(yùn)，附著，老化，剝蝕）中，輸運(yùn)、附著、剝蝕相對(duì)研究得比較深入。</p><p>　　單類污垢簡單可分成以下幾種類型：腐蝕污垢

7、與混合污垢、析晶污垢、顆粒污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、生物污垢、凝固污垢等。</p><p>　　2.2有關(guān)一種新型在線冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置的知識(shí)</p><p>　　長期以來,各類換熱設(shè)備都存在著不同程度的污垢問題。污垢問題的存在給換熱設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成了極大的危害,因此國內(nèi)外眾多科研單位和廠家對(duì)于抑垢、除垢技術(shù)的研究投入了巨大的精力,也相繼研制開發(fā)了種類繁多的電子(磁)水處理器,這些采

8、用物理法進(jìn)行水處理的產(chǎn)品與離子交換、化學(xué)除垢、投藥法等傳統(tǒng)水處理方法相比, 具有體積小、安裝簡便、無污染等突出優(yōu)點(diǎn),因此發(fā)展極為迅速。然而目前對(duì)于各種類型的水處理器,相互之間缺乏行之有效的比較方法和標(biāo)準(zhǔn),造成管理上的混亂,也給用戶的選型與使用帶來不便。</p><p>　　這些監(jiān)測方法中，對(duì)換熱設(shè)備而言，最直接而且與換熱設(shè)備性能聯(lián)系最密切的莫過于熱學(xué)法。這里簡單介紹污垢監(jiān)測的熱學(xué)法中的污垢熱阻法。</p&g

9、t;<p><b>　　2.2.1監(jiān)測原理</b></p><p>　　表示換熱面上污垢沉積量的特征參數(shù)有：單位面積上的污垢沉積質(zhì)量mf，污垢層平均厚度δf和污垢熱阻Rf。這三者之間的關(guān)系由下式表示：</p><p><b>　　(1) </b></p><p>　　通常測量污垢熱阻的原理如下：</p&

10、gt;<p>　　設(shè)傳熱過程是在熱流密度q為常數(shù)情況下進(jìn)行的，圖3a為換熱面兩側(cè)處于清潔狀態(tài)下的溫度分布，其總的傳熱熱阻為：</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　圖3b為兩側(cè)有污垢時(shí)的溫度分布，其總傳熱熱阻為</p><p><b>　　(3)</b></p><

11、;p>　　如果假定換熱面上污垢的積聚對(duì)壁面與流體的對(duì)流傳熱系數(shù)影響不大，則可認(rèn)為。于是從式(3)減去式(2)得： </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式(4)表明污垢熱阻可以通過清潔狀態(tài)和受污染狀態(tài)下總傳熱系數(shù)的測量而間接測量出來。實(shí)驗(yàn)研究或?qū)嶋H生產(chǎn)則常常要求測量局部污垢熱阻，這可通過測量所要求部位的壁溫表示。為明晰起見，假定換熱面

12、只有一側(cè)有污垢存在，則有：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（6）</b></p><p>　　若在結(jié)垢過程中，q、Tb均得持不變，且同樣假定，則兩式相減有：</p><p><b>　　(7)</b></p><p&

13、gt;　　這樣，換熱面有垢一側(cè)的污垢熱阻可以通過測量清潔狀態(tài)和污染狀態(tài)下的壁溫和熱流而被間接測量出來。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——單位面積上污垢沉積質(zhì)量</p><p><b>　　——污垢沉積厚度</b></p><p><b>　　——污垢的導(dǎo)

14、熱系數(shù)</b></p><p><b>　　——污垢熱阻</b></p><p>　　——結(jié)垢前管外介質(zhì)與管壁的對(duì)流換熱熱阻</p><p><b>　　——管壁的導(dǎo)熱熱阻</b></p><p>　　——結(jié)垢前管壁與管內(nèi)介質(zhì)的對(duì)流換熱熱阻</p><p>　　—

15、—結(jié)垢前總的傳熱熱阻</p><p>　　——結(jié)垢后總的傳熱熱阻</p><p>　　——結(jié)垢后管外介質(zhì)與管壁外污垢的對(duì)流換熱熱阻</p><p>　　——結(jié)垢后管壁外污垢的導(dǎo)熱熱阻</p><p>　　——結(jié)垢后管壁內(nèi)污垢的導(dǎo)熱熱阻</p><p>　　——結(jié)垢后管壁內(nèi)污垢與管內(nèi)介質(zhì)的對(duì)流換熱熱阻</p>

16、<p>　　——結(jié)垢前外管壁溫度</p><p>　　——僅管內(nèi)結(jié)垢后外管壁溫度</p><p>　　——結(jié)垢前后管內(nèi)表面溫度</p><p>　　——熱流密度:單位面積的截面內(nèi)單位時(shí)間通過的熱量</p><p>　　2.2.2新型在線動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置</p><p>　　基于前述原理的動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置主

17、體結(jié)構(gòu)如圖1所示（圖中為一根管的水系統(tǒng)）該裝置的主體設(shè)備是由兩根可拆裝的同材料、同尺寸管組成的管式換熱器（以電加熱器和溫度調(diào)節(jié)器控制的恒溫水浴為熱源），并配有上位恒壓水箱、下位循環(huán)水箱、循環(huán)水泵等。試驗(yàn)中，這兩根管可以都作為試驗(yàn)管，同時(shí)進(jìn)行兩種水質(zhì)或不同工況的對(duì)比檢測。也可以將其中一根作為試驗(yàn)管，另一根做比較管，以比較不同水處理技術(shù)及設(shè)備的阻垢和緩蝕性能。</p><p>　　所有測量信號(hào)接入893智能數(shù)據(jù)采集前

18、端，通過專用網(wǎng)絡(luò)適配卡輸入計(jì)算機(jī)，通過所開發(fā)的應(yīng)用軟件最終實(shí)現(xiàn)阻垢和緩蝕性能的在線監(jiān)測與評(píng)價(jià)。</p><p>　　1-恒溫槽體；2-試驗(yàn)管段；3-試驗(yàn)管入口壓力；4-管段出口溫度測點(diǎn)；5-管壁溫度測點(diǎn)；6-管段出口溫度測點(diǎn)；7-試驗(yàn)管出口壓力；8-流量測量；9-集水箱；10-循環(huán)水泵；11-補(bǔ)水箱；12-電加熱管 </p><p>　　圖2 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖</p><

19、p>　　由題目提供“需要檢測和控制參數(shù)”可知，本設(shè)計(jì)需要為實(shí)驗(yàn)裝置提供4個(gè)溫度測量裝置（流體進(jìn)口出口溫度、實(shí)驗(yàn)管壁溫度及水浴溫度）；1個(gè)水位測量裝置（補(bǔ)水箱水位）；1個(gè)流量測量裝置（實(shí)驗(yàn)管內(nèi)流體流量）；1個(gè)壓差測量裝置。</p><p>　　2.3需要檢測和控制的參數(shù)主要有</p><p>　　1.溫度：包括實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)口（20~40℃）、出口溫度（20~80 ℃） ，實(shí)驗(yàn)管壁溫（2

20、0~80 ℃）以及水浴溫度（20~80 ℃）。 </p><p>　　2.水位：補(bǔ)水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測量并控制循環(huán)水泵，以適應(yīng)不同流速的需要，水位變動(dòng)范圍200mm~500mm。</p><p>　　3.流量：實(shí)驗(yàn)管內(nèi)流體流量需要測量，管徑Φ25mm，流量范圍0.5~4m3/h。</p><p>　　4.差壓：由于結(jié)垢導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)阻力增大，需要測量

21、流動(dòng)壓降，范圍為0~50mm水柱。</p><p>　　3、參數(shù)測量及選表原則</p><p>　　3．1實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)、出口溫度測量</p><p>　　實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)口（20~40℃）、出口溫度（20~80 ℃）。</p><p>　　3.1.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)</p><p>　　由上述實(shí)驗(yàn)裝置可知，實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)

22、出口管直徑較小，為Φ25mm，故不宜使用體積較大的溫度計(jì)，否則會(huì)增加流動(dòng)阻力影響流速。而且，溫度變化范圍在20~80℃之間，水溫變化較小，屬于低溫范圍溫度測量，所以需要選用精度較高的測溫元件。所以所選的測溫元件的特點(diǎn)要求結(jié)構(gòu)簡單、方便、體積小、靈敏度高。進(jìn)出口溫度可以用同種方法測量，這樣可以在求溫差時(shí)減小誤差。</p><p>　　綜上所述，可以選用熱電偶溫度計(jì)或熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行測量。但是熱電偶溫度計(jì)是中高溫區(qū)最

23、常用的一種溫度檢測器。而且，熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)）。</p><p>　　而熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；直徑小，長度不受限制；進(jìn)口薄膜電阻元件，性能可靠穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。</p><p>　　3.1.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)&

24、lt;/p><p>　?。?）測量方法選擇：利用熱電阻測量管壁溫度；</p><p>　?。?）測量原理：金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加。當(dāng)阻值變化時(shí)，工作儀表便顯示出阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值；</p><p>　?。?）產(chǎn)品選擇：Pt100鉑熱電阻；</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)：采用鎧裝熱電阻，它是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼

25、套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，外徑一般為φ2--φ8mm，最小可達(dá)φmm。與普</p><p>　　通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；②機(jī)械性能好、耐振抗沖擊；③能彎曲，便于安裝；④使用壽命長。</p><p>　?。?）數(shù)學(xué)模型為：Rt=R0（1+At+Bt^2) ，其中，A=0.0039083/</p><p>　　℃;B=-

26、0.005775/℃，R0=100?；</p><p>　　數(shù)據(jù)處理：由于利用熱電阻進(jìn)行溫度測量時(shí)，容易產(chǎn)生溫度誤差，所以，我們要對(duì)管壁不同處多次測量求取平均值，以確保接近真實(shí)溫度。</p><p>　　安裝：固定螺紋或者固定法蘭安裝，插入深度以接觸液氨液體50--100mm為宜，現(xiàn)場如果有易燃?xì)?、液，還要選擇隔爆型的。</p><p>　　某生產(chǎn)廠家Pt100主要

27、技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　溫度測量范圍：0～300℃～500℃～1200℃</p><p>　　輸出信號(hào)：4～20mA、0-10V、0-5V</p><p>　　負(fù)載電阻：≤500Ω  </p><p>　　供電電源：24V DC  </p><p><b>　　

28、功耗：≤1W  </b></p><p>　　基本誤差：0.2％～0.5％</p><p>　　圖3 Pt100實(shí)物圖</p><p>　　3.1.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析</p><p>　?。?）由于熱電阻通電后會(huì)產(chǎn)生自升溫現(xiàn)象，從而帶來誤差，并且該誤差無法消除，故規(guī)定最大電流〈6mA。</p>

29、;<p>　?。?）熱電阻安裝時(shí),其插入深度不小于熱電阻保護(hù)管外徑的8倍～10倍,盡可能使熱電阻受熱部分增長。熱電阻盡可能垂直安裝,以防在高溫下彎曲變形。</p><p>　?。?）熱電阻在使用中為了減小輻射熱和熱傳導(dǎo)所產(chǎn)生的誤差,應(yīng)盡量使保護(hù)套管表面和被測介質(zhì)溫度接近,減小熱電阻保護(hù)套管的黑色系數(shù)。</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)管壁溫測量</p><p

30、>　　實(shí)驗(yàn)管道在恒溫水槽中，通過與水槽中的水進(jìn)行熱交換傳熱，壁溫范圍20~80 ℃。</p><p>　　3.2.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)</p><p>　　由測量情形可知管壁溫度用一般的熱電偶和熱電阻都不易測量，測溫環(huán)境要求測溫儀器可以附著在管壁表面，需要在測溫點(diǎn)將水浴與管壁分開，面積又不能太大，否則影響換熱。接觸式測溫中熱電阻和熱電偶比較適合，但熱電偶冷端處理困難，且溫差較小誤差

31、大。用光刻技術(shù)技術(shù)制作一個(gè)薄片熱電阻外層加上隔熱層貼在管壁溫度側(cè)點(diǎn)上，三組值同時(shí)測量取平均值，以達(dá)到精確測溫效果。</p><p>　　3.2.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　膜式鉑電阻是近年來發(fā)達(dá)國家的一種鉑熱電阻新技術(shù)，這種新型熱電阻是有外型尺寸小、靈敏度高、響應(yīng)快、絕緣性能好、穩(wěn)定性好、耐震耐腐蝕使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，特別是pt500和Pt1000 Pt2000 高阻值熱

32、電阻，其分辨率相當(dāng)于常規(guī)鉑電阻pt100的5~10倍。</p><p>　　表1 膜式鉑電阻pt500主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　3.2.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析</p><p>　?。?）水浴與管壁分開的面積太大，影響流體的流量及換熱。所以溫度計(jì)的體積應(yīng)盡可能小。</p><p>　?。?）外界環(huán)境變化會(huì)影響管壁溫度，故使外界環(huán)境溫

33、度保持穩(wěn)定。</p><p>　?。?）固定螺紋或者固定法蘭安裝。</p><p><b>　　3.3水浴溫度測量</b></p><p>　　該實(shí)驗(yàn)裝置的模擬換熱器是由恒溫水浴作為熱源加熱實(shí)驗(yàn)管段（約2m），水浴溫度由溫控器、電加熱管以及保溫箱體構(gòu)成。</p><p>　　3.3.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)</p&g

34、t;<p>　　由實(shí)驗(yàn)裝置要求分析，水槽內(nèi)水浴溫度是一個(gè)存在一定變化的物理量，而水浴溫度又通過穩(wěn)控器來實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，測溫儀表要求較高的靈敏性和精確度。</p><p>　　其次，水浴溫度的變化范圍在20~80℃之間，屬于低溫范疇。</p><p>　　綜合以上要求，我們采熱電偶溫度測量法。</p><p>　　3.3.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)<

35、;/p><p>　　WRET-02 型鎳鉻-銅鎳熱電偶（分度號(hào) E）是一種裸露式熱電偶，適用于測量0~400℃溫度范圍內(nèi)各種不需要保護(hù)管的場合。該熱電偶無接線盒，不帶固定裝置，熱電偶外表包黃銅防護(hù)套，帶有軟性延長導(dǎo)線，可以自由彎曲，外型尺寸較小，具有熱響應(yīng)時(shí)間小、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉、使用方便等特點(diǎn)， 適用于分析儀器設(shè)備等工業(yè)測溫。</p><p>　　表2 WRET-02 型鎳鉻-銅鎳熱電偶主要技

36、術(shù)指標(biāo)</p><p>　　圖4 WRET-02 型鎳鉻-銅鎳熱電偶</p><p>　　3.3.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析</p><p>　?。?）測溫點(diǎn)的選擇：熱電偶的安裝位置，即測溫點(diǎn)的選擇是最重要的。測溫點(diǎn)的位置，對(duì)于工藝過程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量。</p><p>　?。?）插入深度：熱電偶插入被測場所時(shí)，

37、沿著傳感器的長度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì)有熱損失。致使熱電偶與被測對(duì)象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差。總之，由熱傳導(dǎo)而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。</p><p>　　3.4補(bǔ)水箱水位的測量及控制</p><p>　　補(bǔ)水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測量并控制，以適應(yīng)不同流速的需要，水位變動(dòng)范圍200mm~500mm。</p><p>　　3.4.1檢測

38、方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)裝置補(bǔ)水箱內(nèi)水為人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質(zhì)。其介電常數(shù)與空氣的差別很大。而電容式液位測量是利用被測對(duì)象物質(zhì)的導(dǎo)電率，將液位變化轉(zhuǎn)換成電容變化來進(jìn)行測量的一種液位計(jì)。與其他液位傳感器相比，電容液位測量具有靈敏性好、輸出電壓高、誤差小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、無自熱現(xiàn)象、對(duì)惡劣環(huán)境的適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以，我們采用此方法來測量補(bǔ)水箱內(nèi)的水位。</p>

39、<p>　　此外，實(shí)驗(yàn)裝置要求水位還可控制，以適應(yīng)不同流速的需要。所以這里我們把電容傳感器輸出的信號(hào)傳遞給一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，并且通過一個(gè)顯示裝置（數(shù)碼管或LCD）得以顯示該水位。通過單片機(jī)對(duì)信號(hào)的分析運(yùn)算，使得當(dāng)補(bǔ)水箱內(nèi)的水位超出水位變動(dòng)范圍（200~500mm）時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)使得循環(huán)水泵開始工作以調(diào)節(jié)水位。</p><p>　　圖5 補(bǔ)水箱水位測量及控制總體框圖</p><p&g

40、t;　　3.4.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　常見的電容傳感器測量電路有變壓器電橋式、運(yùn)算放大器式及脈沖寬度式等。這類儀表適用于腐蝕性液體、沉淀性液體以及其它化工工藝液體液面的連續(xù)測量與位式測量，或單一液面的液位測量。</p><p>　　經(jīng)過比較分析，我們采用某生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的UCD-628系列電容式液位計(jì)，其采用電容法測量原理，適用于電力、冶金、化工、食品、制藥、污水處

41、理、鍋爐汽包等的液位測量。</p><p>　　該電容式液位計(jì)有以下特點(diǎn)：</p><p>　　（1）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安裝維護(hù)簡單，統(tǒng)一外形尺寸</p><p>　?。?）多種信號(hào)輸出形式，可用于不同系統(tǒng)配置。 </p><p>　?。?）測水位范圍0.1~2m。</p><p>　?。?）浸入液體的測量

42、部分，只有一條四氟軟線或四氟棒式探極作為傳感，可靠性高。</p><p>　?。?）全密封鋁合金外殼及不銹鋼聯(lián)接件。（6）對(duì)高溫壓力容器與測量常溫常壓一樣簡單，且測量值不受被測液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響。</p><p>　　某廠家生產(chǎn)的UCD-628系列電容式液位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)： 　　測量范圍：0.2～20米 　　精度：0.5級(jí)、1.0級(jí) 　　探極耐溫：-40～250

43、℃ 　　允許容器壓力：-1MPa～2.5MPa 　　供電電源：DC21～27V 　　輸出信號(hào)：4～20mA（0～10mA，0～20mA） 　　輸出保護(hù)：27mA 　　變送器適應(yīng)環(huán)境溫度-40～80℃ 　　量程調(diào)節(jié)范圍及零點(diǎn)遷移：≥±30％FS</p><p>　　圖6 UCD-628系列電容式液位計(jì)</p><p>　　3.4.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析</p&

44、gt;<p>　?。?）電容式液位計(jì)應(yīng)垂直安裝，并固定以防止晃動(dòng)引起的誤差。</p><p>　?。?）應(yīng)采用非隔離兩線制、三線制或測量、輸出、電源三端隔離四線制多種電路結(jié)構(gòu)方式。 </p><p>　?。?）注意得使用高頻電路。</p><p><b>　　3.5流量測量</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)

45、管內(nèi)流體流量需要測量，其管徑Φ25mm，流量范圍0.5~4m3/h。</p><p>　　3.5.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)前提得知，實(shí)驗(yàn)管徑很小，流體是人工配制的易結(jié)垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質(zhì)，且其流速也很小。用通常的差壓式流量計(jì)或普通的速度式流量計(jì)都無法準(zhǔn)確測量，甚至無法安裝。基于上述情形，可以采用非接觸式測量方法——超聲波流量計(jì)。</p>

46、<p>　　超聲波流量計(jì)應(yīng)用超聲波技術(shù)準(zhǔn)確測量液體的流量，同時(shí)監(jiān)測超聲波信號(hào)的變化。超聲波傳感器固定在所測液體的管道外側(cè)，無須改變和拆除管道和中斷生產(chǎn)和使用過程。其可應(yīng)用于各種材質(zhì)的管道和各種清潔液體及雜質(zhì)含量小于10%的不潔液體，而采用多普勒原理的超聲波流量計(jì)適用于大量雜質(zhì)，氣泡的污水流量的測量。</p><p>　　3.5.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　

47、通過比較分析，我們采用ZRN-100手持式超聲波流量計(jì)，有以下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）非接觸式測量方式、體積小、重量輕、攜帶方便；</p><p>　?。?）傳感器的安裝簡單容易，使用于測量各種大小管道導(dǎo)聲介質(zhì)；</p><p>　　（3）測量過程不需要破壞管道，不需停產(chǎn)，傳感器不與被測介質(zhì)接觸，無壓損</p><p>　　（4）適

48、合測量金屬管道、塑料管道及其它透聲材料的管道；</p><p>　?。?）內(nèi)置可充電電池，可連續(xù)工作時(shí)間12小時(shí)以上；</p><p>　　（6）智能型現(xiàn)場打印功能，保證流量數(shù)據(jù)的完整。</p><p>　　ZRN-100手持式超聲波流量計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　圖7 手持式超聲波流量計(jì)</p><p>　

49、　3.5.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析</p><p>　?。?）對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)</p><p>　?。?）忽視了對(duì)流量計(jì)使用條件和使用環(huán)境的要求，超聲波流量計(jì)的安裝應(yīng)盡量避開水泵出口，管線最高點(diǎn)等易受氣體影響的位置，探頭的安裝點(diǎn)也要盡量避開管道上部和底部，在與水平直徑成45°角的范圍內(nèi)安裝，還要注意避開焊縫等管道缺陷。 （3）不能準(zhǔn)確地測量管道參數(shù)造成計(jì)量

50、不準(zhǔn)它直接測量的是管道內(nèi)流體的流速，流量是流速與管道流通面積的乘積，而其管道面積和聲道長度都是使用者由主機(jī)手工輸入的管道參數(shù)計(jì)算出來的。</p><p><b>　　3.6差壓測量</b></p><p>　　由于結(jié)垢導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)阻力增大，需要測量流動(dòng)壓降，范圍為0~50mm水柱（0~500Pa）。</p><p>　　3.6.1檢測方法設(shè)計(jì)以

51、及依據(jù)</p><p>　　試驗(yàn)管進(jìn)出口壓力差：</p><p>　　采用差壓式變送器測量。差壓變送器利用差動(dòng)電容檢測原理將差壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該變送器具有堅(jiān)固耐振、量程、零點(diǎn)、阻尼現(xiàn)場連續(xù)可調(diào)。精確度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。使用對(duì)象：液體、氣體和蒸汽。 </p><p>　　差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如 4~20mA,1~5V)。差壓變送

52、器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個(gè)壓力接口，差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端,一般情況下，差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓段壓力才能測量。</p><p>　　3.6.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　采用由宜昌凱斯公司制造的“KSC-201精巧型差壓變送器”。精選進(jìn)口擴(kuò)散硅壓阻傳感器芯體和專用放大電路，具有精度高、長期穩(wěn)定性好、體積小、重量輕、安裝方便、性能價(jià)格比高等

53、特點(diǎn)。</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p>　　量程范圍：1kPa~20MPa各量程任選；</p><p>　　輸出信號(hào)：4~20Ma(DC)；可選帶表頭顯示型；</p><p>　　測量精度：±0.3%FS；±0.5%FS；</p><p>　　介

54、質(zhì)溫度：-30~80℃；</p><p>　　過載能力：1.5倍基準(zhǔn)量程；</p><p>　　工作電壓：18~30V（DC）；</p><p>　　壓力接口：外或內(nèi)螺紋M12×1。</p><p>　　圖7 KSC-201精巧型差壓變送器實(shí)物圖</p><p>　　3.6.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析<

55、/p><p>　?。?）溫度誤差：溫度的變化會(huì)導(dǎo)致電容式差壓計(jì)產(chǎn)生零點(diǎn)誤差。</p><p>　?。?）振動(dòng)誤差：外界的振動(dòng)會(huì)影響壓力在硅油中的傳遞，從而造成誤差。</p><p>　?。?）負(fù)載影響：輸入變送器的端子電壓高于一定值時(shí)，會(huì)造成測量誤差。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

56、t;p>　　1孫靈芳，楊善讓，徐志明. 一種新型在線冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置. 儀器儀表學(xué)報(bào)，2002，3 (s):146-148</p><p>　　2孫靈芳，楊善讓，徐志明，等. 一種新型電子水處理器阻垢率的在線監(jiān)測評(píng)價(jià)方法及裝置. 工業(yè)水處理， 2000，15(3):46-48</p><p>　　3楊善讓，孫靈芳，徐志明. 冷卻水處理技術(shù)阻垢效果的評(píng)價(jià)方法研究與實(shí)施.工業(yè)水處理

57、， 2000，11(s):49-51</p><p>　　4楊善讓，徐志明，孫靈芳. 換熱設(shè)備污垢與對(duì)策. 北京：科學(xué)出版社，2003</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1、目的1</b></p><p><b>　　2、背景意義1</b>

58、;</p><p>　　2.1.污垢研究的現(xiàn)狀和污垢的形成1</p><p>　　2.2有關(guān)一種新型在線冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置的知識(shí)2</p><p>　　2.2.1監(jiān)測原理2</p><p>　　2.2.2新型在線動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置4</p><p>　　2.3需要檢測和控制的參數(shù)主要有5</p>

59、<p>　　3、參數(shù)測量及選表原則5</p><p>　　3．1實(shí)驗(yàn)管流體進(jìn)、出口溫度測量5</p><p>　　3.1.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)5</p><p>　　3.1.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)6</p><p>　　3.1.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析7</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)管

60、壁溫測量7</p><p>　　3.2.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)7</p><p>　　3.2.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)8</p><p>　　3.2.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析8</p><p>　　3.3水浴溫度測量8</p><p>　　3.3.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)8</p><

61、p>　　3.3.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)8</p><p>　　3.3.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析9</p><p>　　3.4補(bǔ)水箱水位的測量及控制9</p><p>　　3.4.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)10</p><p>　　3.4.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)10</p><p>　　3.4.3測

62、量注意事項(xiàng)以及誤差分析11</p><p>　　3.5流量測量12</p><p>　　3.5.1檢測方法設(shè)計(jì)以及依據(jù)12</p><p>　　3.5.2儀表種類選用以及設(shè)計(jì)依據(jù)12</p><p>　　3.5.3測量注意事項(xiàng)以及誤差分析13</p><p>　　3.6差壓測量14</p>&