过程检测技术及仪表课设论文-成品

过程检测技术及仪表课程设计目录第1章绪论.....................................................-1-1.1题目设计背景................................................-1-1.2实验装置....................................................-2-1.3检测和控制的参数............................................-4-第2章测量装置选择与误差分析...................................-5-2.1流体进出口温度.......................................-5-2.1.1热电阻原理.........................................-5-2.1.2WZC-200热电阻结构图...............................-6-2.1.3产品参数...........................................-6-2.1.4主要特性...........................................-7-2.1.5注意事项...........................................-7-2.1.6误差分析...........................................-7-2.2实验管壁温测量..............................................................................................................-7-2.2.1检测方法设计以及依据..................................-7-2.2.2仪表种类选用以及依据..................................-8-2.3水浴温度测量................................................-8-2.3.1检测方法设计以及依据...................................-8-2.3.2仪表种类选用以及依据..................................-8-2.3.3测量注意事项及误差分析.................................-9-2.4补水箱水位测量及控制................................................................................................-9-2.4.1检测方法设计以及依据...................................-9-2.4.2仪表种类选用以及依据.................................-10-2.4.3测量注意事项.........................................-11-2.5流量测量.................................................................................................................-11-2.5.1工作原理..........................................-11-2.5.2电磁流量计图......................................-12-2.5.3技术参数：........................................-12-2.5.4电磁流量计特点....................................-12-2.5.5注意事项..........................................-13-2.5.6误差分析..........................................-13-2.6差压测量...................................................-13-2.7设计意义及应用.............................................-16-参考文献.................................................................................................................-16-过程检测技术及仪表课程设计-1-第1章绪论1.1题目设计背景换热设备污垢是指流体中的组分或杂质在与之相接触的换热表面上逐渐积聚起来的一层固态物质。它广泛存在于化工、动力及制冷等工程。污垢的形成过程是质量交换、热量交换和动量交换的动态综合，是多种十分复杂过程的同时作用的结果。因而影响这一过程的因素很多，如流体性质、壁温、流体与壁面的温度梯度、流体流速以及壁面状况等。这些因素不同，形成的污垢特性也各不相同。因此污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射性技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法等。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里简单介绍污垢监测的热学法中的污垢热阻法的原理。表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf，污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由下式表示：ffffffmR1（1-1）过程检测技术及仪表课程设计-2-通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为：cwccRRRU21/1（1-2）图1b为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为ffwfffRRRRRU2211/1（1-3）如果忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为fcfcRRRR2211,。于是由式(1-3)减去式(1-2)得：cfffUURR1121（1-4）式(1-4)表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：qTTRRRUbcscwcc/)(/1,121（1-5）qTTRRRRUbfsffwcf/)(/1,121（1-6）若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定fcRR22，则两式相减有：qTTRcsfsf/)(,1,1（1-7）这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。1.2实验装置本实验采用如图1-1所示的实验装置。该装置是由东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授为首的课题组基于软测量技术开发的多功能实验装置。过程检测技术及仪表课程设计-3-图1-1多功能动态模拟实验装置外形图本实验装置的模拟换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约2m），水浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成。水浴中平行放置两实验管，独自拥有补水箱和集水箱，构成两套独立的实验系统，可以做平行样实验和对比实验。为获取水处理药剂的效果、强化换热管的污垢特性、污垢状态下强化管的换热效果等等，管内流体一般为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢物质。该装置主体结构示意图如图1-2所示。过程检测技术及仪表课程设计-4-图1-2动态模拟试验装置主体结构示意图1-恒温槽体；2-试验管段；3-试验管入口压力；4-入口温度测点；5-管壁温度测点；6-出口温度测点；7-试验管出口压力；8-流量测量；9-集水箱；10-循环水泵；11-补水箱；12-电加热管1.3检测和控制的参数温度：包括实验管流体进口（20～40℃）、出口温度（20～80℃），实验管壁温（20～80℃）以及水浴温度（20～80℃）。水位：补水箱上位安装，距地面2m，其水位要求测量并控制循环水泵，以适应不同流速的需要，水位变动范围200mm～500mm。流量：实验管内流体流量需要测量，管径Φ25mm，流量范围0.5～4m3/h。差压：由于结垢导致管内流动阻力增大，因此需要测量流动压降，范围为0～50mm水柱。125834679101112220V过程检测技术及仪表课程设计-5-第2章测量装置选择与误差分析2.1流体进出口温度由于该实验装置实验管道直径较小，管内流体一般为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢物质。因此不宜使用体积较大的温度计，否则会增加流动阻力影响流速。进出口最大温度变化范围在20~80℃之间，水温变化较小且属于低温范围，所以需要选用精度较高的测温元件。所以所选的测温元件的特点要求结构简单、方便、体积小、灵敏度高，适合测中低温。为减小计算进出口温差时的误差，可采用同种方法对进出口温度进行测量。因此，可选择热电阻温度计进行测量。2.1.1热电阻原理从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ1.0~φ8.0mm，最小可达φ0.5mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；机械性能好、耐振，抗冲击；能弯曲，便于安装，使用寿命长等优点。过程检测技术及仪表课程设计-6-2.1.2WZC-200热电阻结构图图2-1WZC-200热电阻结构图2.1.3产品参数表2-1产品参数型号分度号安装形式保护管材料测量范围WZC-200Cu50管螺纹G1/21Cr18NiTi-50~100℃主要技术指标1、铜热电阻：-50℃~100℃2、输出信号：4~20mA（可与DDZ－III仪表配套使用）0~l0mA（可与DDZ－Ⅱ仪表配套使用）3、基本误差：士0.5％，士0.2％．4、温度漂移：≤0.01％/1℃5、环境温度：-30~70℃相对湿度≤95%6、负载电阻：三线制0~10mA：RL≤1500Ω7、标准工作电压：24VDC；过程检测技术及仪表课程设计-7-2.1.4主要特性1、输出4~20mA或0~10mA标准恒流信号，与被测温度成线性关系，与负载电阻大小无关。2、输出高阻扰抗信号、无射频干扰影响。3、具有防爆、防震、防潮、防热、防有害气体的功能。4、带电源极性接反保护功能。5、具有较强的远传功能，安装使用极为方便。2.1.5注意事项为消除引线电阻的影响一般采用三线制或四线制。热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点：1、热电阻和显示仪表的分度号必须一致2、为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。2.1.6误差分析1、分度误差2、通电发热误差3、线路电阻不同或变化引入的测量误差4、附加热电动势2.2实验管壁温测量实验管道在恒温水槽中，通过与水槽中的水进行热交换传热，壁温范围20~80℃。2.2.1检测方法设计以及依据由测量情形可知管壁温度用一般的热电偶和热电阻都不易测量，测温环境要求测温仪器可以附着在管壁表面，需要在测温点将水浴与管壁分开，面积又不能太大，否则影响换热。