2014年化工仪表复习题(2)

2020-03-27 09:19

达1000MPa的压力;

②膜片,可分平薄膜、波纹膜、膜盒等,它的测压范围较弹簧管式的为低,通常可与其他转换环节结合起来,组成相应的变送器;

③波纹管,这种弹性元件易变形,常用于微压与低压的测量。

P101-22. 如果某反应器最大压力为0.8 MPa,允许最大绝对误差为0.01 MPa。现用一台测量范围为0~1.6 MPa,精度为1.0级的压力表来进行测量,问能否符合工艺上的误差要求?若采用一台测量范围为0~1.0 MPa,精度为1.0级的压力表来进行测量,问能符合误差要求吗?试说明其理由。

答:根据压力计的选用原则:

该反应器选用压力计的测量范围要求,最大工作压力不高于上限值的2/3: 上限值选1.6 Mpa,则1.6×2/3=1.067 Mpa>0.8 Mpa;下限值按0 Mpa计。 该反应器允许最大绝对误差为0.01 MPa,选用压力计的允许误差为: δ=±Δmax/(x上-x下)×100%=±0.01/(1.6-0)×100%=±0.625% 若选用一台测量范围为0~1.6 MPa,精度为1级的压力表来进行测量,不符合工艺上的误差要求,但符合测量范围要求。

若采用一台测量范围为0~1.0 MPa,精度为1级的压力表来进行测量,符合误差要求,但不符合测量范围要求。

P102-26. 压力计的选用及安装要注意什么问题?

答:压力计的选用:

仪表类型的选用必须满足工艺条件的要求:是否需要远传、自动记录、报警;被测介质的物理化学性能是否对测量仪器有特殊要求;现场环境否对测量仪器有特殊要求。

仪表测量范围要根据“化工自控设计技术规定”来确定:在测量稳定压力时,最大工作压力不应超过测量上限的2/3;在测量脉动压力时,最大工作压力不应超过测量上限的1/2;在测量高压压力时,最大工作压力不应超过测量上限的3/5;为了保证测量精度,一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3。

仪表精度等级的选取是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。在满足工艺要求的前提下,应尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。

压力计的安装:

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①压力计应安装在易观察和检修的地方。 ②安装地点应力求避免振动和高温影响。

③针对被测介质的不同性质,要采取相应的防热、防腐、防冻、防堵等措施。 ④压力计的连接处,应根据被测压力的高低和介质性质,选择适当的材料,作为密封垫片,以防泄漏。

⑤当被测压力较小,而压力计与取压口又不在同一高度时,对由此高度而引起的测量误差应按△p=±Hρg进行修正。式中H为高度差,ρ为导压管中介质的密度,g为重力加速度。

⑥为安全起见,测量高压的压力计除选用有通气孔的外,安装时表壳应向墙壁或无人通过之处,以防发生意外。

P102-32. 什么叫标准节流装置?常用的有哪些?

答:标准节流装臵是指节流装臵的结构、工艺要求、取压方式和使用条件等都已经标准化的节流装臵。

常用的节流装臵有:孔板、喷嘴、文丘里管等。

P102-38. 用水刻度的流量计,测量范围为0~10 L/min,转子的密度为7920 kg/m3的不锈钢制成,若用来测量密度为0.831 kg/L的苯的流量,问测量范围为多少?若这时转子材料改为由密度为2750 kg/m3的铝制成,问这时用来测量水的流量及苯的流量,其测量范围各为多少?

解:(1)用不锈钢转子测量苯时。

已知ρt=7920 kg/m3;ρw=1000 kg/m3;ρf=0.831 kg/L=831 kg/m3。由体积流量密度修正系数公式:

(?t??w)?f(7920?1000)831KQ?????0.90

(?t??f)?w(7920?831)1000则:Qf min=Q0 min/KQ=0/0.9=0;Qf max=Q0 max/KQ=10/0.9=11.1 L/min 所以量程范围为0~11.1 L/min苯。 (2)若改用铝转子。

a. 用不锈钢转子测水时流量为:Q钢??h2gV(?钢??f);用铝转子测水时流量为:

?fA 7

Q铝??h2gV(?铝??f)?fA

已知Q钢 max=10 L/min;ρ钢=7920 kg/m3;ρ铝=2750 kg/m3;ρf=1000 kg/m3。 则:Q铝?(?铝??f)(?钢??f)?Q钢?(2750?1000)?10?5.03

(7920?1000)所以用铝转子测水时量程范围为0~5.03 L/min。 b. 用铝转子测水时流量为:Q水??h2gV(?铝??水);用铝转子测苯时流量为:

?水AQ苯??h2gV(?铝??苯)?苯A

已知Q水 max=5.03 L/min;ρ铝=2750 kg/m3;ρ水=1000 kg/m3;ρ苯=7920 kg/m3。 则:Q苯max?(?铝??苯)?水(2750?831)1000?Q水max???5.03?5.78

(?铝??水)?苯(2750?1000)831?所以用铝转子测苯时量程范围为0~5.78 L/min。

P102-46. 根据工作原理不同,物位测量仪表有哪些主要类型?它们的工作原理各是什么?

答:按其工作原理主要有下列几种类型。

(1)直读式物位仪表 这类仪表主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。它们是利用连通器的原理工作的。

(2)差压式物位仪表 这类仪表又可分为压力式物位仪表和差压式物位仪表。它们是利用液柱或物位堆积对某定点产生压力的原理而工作的。

(3)浮力式物位仪表 这类仪表又可分为浮子带钢丝绳或钢带的、浮球带杠杆的和沉筒式的几种。它们是利用浮子的高度随液位变化而改变或液体对浸沉于液体中的浮子(或沉筒)的浮力随液位高度而变化的原理来工作的。

(4)电磁式物位仪表 这类仪表可分为电阻式(即电极式)、电容式和电感式等几种。它们是把物位的变化转换为一些电量的变化,通过测出这些电量的变化来测知物位的。另外,还有利用压磁效应工作的物位仪表。

(5)核辐射式物位仪表 这类仪表是利用核辐射透过物料时,其强度随物质层的厚度而变化的原理而工作的,目前应用较多的是γ射线。

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(6)声波式物位仪表 这类仪表可以根据它的工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式几种。它们的原理是:由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同,测出这些变化就可以测知物位。

(7)光学式物位仪表 这类仪表是利用物位对光波的遮断和反射原理而工作的。它利用的光源可以是普通白炽灯光,也可以是激光。

P102-50. 什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?

答:在使用差压变送器测量液位时,一般压差Δp与液位高度H之间的关系为:Δp=Hρg。这就是一般的“无迁移”的情况。当H=0时,作用在正、负压室的压力是相等的。

实际应用中,由于安装有隔离罐、凝液罐,或由于差压变送器安装位臵的影响等,使得在液位测量中,当被测液位H=0时,差压变送器的正、负压室的压力并不相等,即Δp≠0,这就是液位测量时的零点迁移问题。

为了进行零点迁移,可调节变送器上的迁移弹簧,以使当液位H=0时,尽管差压变送器的输入信号Δp不等于零,但变送器的输出为最小值(对于DDZ-Ⅲ型差压变送器来说即为4 mA)。所以零点迁移实际上是变送器零点的大范围调整,它改变了测量范围的上、下限,相当于测量范围的平移,而不改变量程的大小。

P102-57. 试述温度测量仪表的种类有哪些?各使用在什么场合?

答:温度检测方法按测温元件和被测介质接触与否可以分成接触式和非接触式两大类。

接触式测温时,测温元件与被测对象接触,依靠传热和对流进行热交换。接触式温度计结构简单、可靠,测温精度较高,但是由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量,这样容易破坏被测对象的温度场,同时带来测温过程的延迟现象,不适于测量热容量小、极高温和处于运动中的对象温度,不适于直接对腐蚀性介质测量。

非接触式测温时,测温元件不与被测对象接触,而是通过热辐射进行热交换,或测温元件接收被测对象的部分热辐射能,由热辐射能大小推出被测对象的温度。从原理上讲测量范围从超低温到极高温,不破坏被测对象温度场。非接触式测温响应快,

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对被测对象扰动小,可用于测量运动的被测对象和有强电磁干扰、强腐蚀的场合。但缺点是容易受到外界因素的扰动,测量误差较大,且结构复杂,价格比较昂贵。

P102-58. 热电偶的热电特性与哪些因素有关?

答:热电偶的热电特性除了与两接点处的温度有关外,还与热电极的材料有关。不同的金属材料,它们的自由电子密度是不同的。

P102-59. 常用的标准热电偶有哪些?它们各有什么特点?所配用的补偿导线是什么?为什么要使用补偿导线?并说明使用补偿导线时需要注意什哪几点?

答:常用的标准热电偶、特点及配用的补偿导线见下表。

热电偶名称 分度号 测温范围/℃ 长期 0~1600 短期 1800 特 点 补偿导线 正极 负极 铜镍 铂铑30-铂铑6 B 铂铑10-铂 镍铬-镍硅 (镍铬-镍铝) 镍铬-铜镍 S 0~1300 1600 K 0~l000 1200 E 0~550 750 〃热电势小,测量温度高,精度高 〃适用于中性和氧化性介质 铜 〃价格高 〃热电势小,精度高,线性差 〃适用于中性和氧化性介质 铜 〃价格高 〃热电势大,线性好 〃适用于中性和氧化性介质 铜 〃价格便宜,是工业上最常用的一种 〃热电势大,线性差 〃适用于氧化及弱还原性介质 镍铬 〃价格低 铜镍 铜镍 铜镍 由热电偶测温原理知道,只有当热电偶冷端温度保持不变时,热电势才是被测温度的单值函数。在实际应用中,由于热电偶的工作端与冷端离得很近,而且冷端又暴露在空间,易受到周围环境温度波动的影响,因而冷端温度难以保持恒定。当然也可以把热电偶做得很长,使冷端远离工作端,但是这样做会多消耗许多贵重金属材料。解决这一问题的方法是采用一种专用导线,将热电偶的冷端延伸出来,这种专用导线称为“补偿导线”。

在使用热电偶补偿导线时,要注意:型号相配,极性不能接错,热电偶与补偿导线连接端所处的温差不应超过100℃。

P102-60. 用热电偶测温时,为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种?

答:采用补偿导线后,把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方,延伸到温度

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