1熱工儀表安裝規范講解人：吳昊設備部2.1壓力溫度流量測量原理2.2壓力儀表安裝規范2.3溫度儀表安裝規范2.4流量計安裝規范2第二講熱工儀表安裝規范

現場儀表測量參數的分類：現場儀表測量參數一般分為溫度、壓力、流量。下面就著重介紹一下這些參數的測量原理，以及測量這些參數所運用的儀表。32.1壓力溫度流量測量原理2.1.1溫度的測量

溫度是電力生產中既普遍而又十分重要的參數之一。任何一個生產過程，都伴隨著物質的物理性質的改變，都必然有能量的轉化和交換，而熱交換則是這些能量轉換中最普遍的交換形式。因此，溫度的測量和控制，常常是保證這些生產過程正常進行與安全運行的重要環節。4

溫度測量儀麥種類繁多，若按測量方式的不同，測溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者感溫元件與被測介質直接接觸，后者的感溫元件卻不與被測介質相接觸。接觸式測溫元件簡單、可靠、測量精度較高；但是，由于測溫元件要與被測介質接觸進行充分的熱交換才能達到熱平衡，因而產生了滯后現象，而且可能與被測介質產生化學反應；另外高溫材料的限制，接觸式測溫儀表不能應用于很高溫度的測量。而非接觸式測溫儀表不與被測介質接觸，因而其測溫范圍很廣，其測溫上限原則上不受限限制；由于它是通過熱輻射來測量溫度的，所以不會破壞被測介質的溫度場，測溫速度也較快，但是這種方法受到被測介質至儀表之間的距離以及幅射通道上的水汽、煙霧、塵埃等其它介質的影響，因此測量量精度較低。52.1.1溫度的測量2.1.1溫度的測量

下表列出了常用測溫儀麥的測溫原理、測溫范圍和主要特點。表中所列的各種溫度計，機械式的大多只能就地指示，幅射式的精度較差，只有電的測溫儀表精度高，且測溫元件很容易與溫度變送器配用，轉換成統一標準信號進行遠傳，以實現對溫度的自動記錄和調節。因此，在生產過程控制中應用最多的是熱電偶和熱電阻溫度計。本節僅介紹這兩種溫度計。672.1.1溫度的測量1.1

熱電偶熱電偶溫度計組成如圖所示。由于熱電偶的性能穩定、結構簡單、使用方便、測量范圍廣、有較高的準確度，且能方便地將溫度信號轉換為電勢信號，便于信號的遠傳和多點集中測量，因而在電力生產中應用極為普遍。8231熱電偶溫度計測量線路1、熱電偶2、連接導線3、電測儀表t0t0tAB2.1.1溫度的測量9熱電偶是由兩根不同的導體或半導體材料(如上圖中的A和B)焊接或絞接而成。焊接的一端稱為熱電偶的熱端(測量端或工作端)，和導線連接的一端稱為熱電偶的冷端(自由端)。組成熱電偶的兩根導體或半導體稱作熱電極。把熱電偶的熱端插入需要測溫的生產設備中，冷端置于生產設備的外面，如果兩端所處的溫度不同(譬如，熱端溫度為t，冷瑞溫度為to)，則在熱電偶回路中便會產生熱電勢E。該熱電勢E與熱電偶兩端的溫度t和to均E有關。如果保持to不變，則熱電勢E只是被測溫度t的函數。用測得E的數值后，便知道被測溫度t的大小。2.1.1溫度的測量

國際電工委員會（IEC）對其中已被國際公認，性能優良和產量最大的七種制定了標準，即IEC584-1和IEC584-2中所規定的：S分度(鉑銠10-鉑)；B分度號(鉑銠30-鉑銠6)；K分度號(鎳鉻-鎳硅)；E分度號(鎳鉻-康銅)；T分度號(銅-康銅)；J分度號（鐵-康銅）；R分度號(鉑銠13-鉑)等熱電偶。熱電偶根據測溫條件和安裝位置的不同，具有多種結構型式。雖然它們的結構和外形不盡相同，但其基本結構通常均由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等主要部分組成。102.1.1溫度的測量112.1.1溫度的測量熱電阻熱電阻溫度計廣泛用來測量中、低溫(一般為300℃以下)。它的特點是準確度高，在測量中、低溫時，它的輸出信號比熱電偶要大得多，靈敏度高，同樣可實現遠傳、自動記錄和多點測量。122.1.1溫度的測量熱電阻的測溫原理金屬導體的電阻值隨溫度的變比而變化的。一般說來，他們之間的關系為:Rt=R0[1+α(t-t0)]ΔRt=Rt-R0=αR0Δt

式中Rt溫度為t℃時的電阻值;R。溫度為t0℃(通常為0℃)時的電阻值;α電阻溫度系數即溫度變化1℃時電阻值的相對變化量，單位是℃-1，;Δt溫度的變化量，即t-t。=ΔtΔRt溫度改變Δt時的電阻變化量。

132.1.1溫度的測量

由上可知，溫度的變化，導致了導體電阻的變化。實驗證明，大多數金屬導體在溫度每升高1℃時，其電阻值要增加0.4一0.6%，熱電阻溫度計就是把溫度變化所引起熱電阻的變化值，通過測量電路(電橋)轉換成電壓(毫伏)信號，然后由顯示儀表指示或記錄被測溫度。熱電阻溫度計與熱電偶溫度計的測溫原理是不相同的。熱電偶溫度計把溫度的變化通過感溫元件——熱電偶轉換為熱電勢的變化值來測量溫度的；而熱電阻溫度計則是把溫度的變化通過感溫元件——熱電阻轉換為電阻的變化來測量溫度的。

142.1.1溫度的測量

對于制作熱電阻絲的材料是有一定技術要求的，一般應具有下列特性；電阻溫度系數要大，則測量靈敏度就高；熱容量要小，則對溫度變化的響應就快，即動態特性較好；電阻率要大，則相同的電阻值下電阻體體積就小，因而熱容量也?。辉谡麄€測溫范圍內，具有穩定的物理和化學性質；要容易加工，有良好的復制性，電阻與溫度的關系最好近于線性或為平滑的曲線，以便于分度和讀數；價格便宜等。根據具體情況，目前應用最廣泛的是鉑和銅，分度號Pt50鉑電阻、分度號Pt100鉑電阻和分度號Cu50銅電阻、分度號Cu100銅電阻。相應的分度表(電阻值與溫度對照表)可在相關資料中查到。熱電阻是由電阻體、保護套管以及接線盒等主要部件所組成。除電阻體外，其余部分的結構形狀一般與熱電偶的相應部分相同。152.1.2

壓力的測量

在壓力測量中，通常有絕對壓力，表壓力、負壓、或真空度等名詞。絕對壓力是指介質所受的實際壓力。表壓是指高于大氣壓的絕對壓力與大氣壓之差，即：

P表=P絕-P大負壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對壓力之差，即：

P真=P大-P絕絕對壓力、表壓力、大氣壓力、負壓力（真空度）之間的關系如下圖所示。因為各種工藝設備和測量儀表都處于大氣中，所以工程上都用表壓力或真空度來表示壓力的大小。我們用壓力表來測量壓力的數值，實際上也都是表壓或真空度（絕對壓力表的指示值除外）。因此，在工程上無特別說明時，所提的壓力均指表壓力或真空度。162.1.2

壓力的測量主要壓力檢測儀表：1.彈簧管壓力表彈簧管壓力表是壓力儀表的主要組成部份之一，它有著極為廣泛的應用價值，它具有結構簡單，品種規格齊全、測量范圍廣、便于制造和維修和價格低廉等特點。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡稱。它主要由彈簧管、齒輪傳動機構（包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪）、示數裝置（指針和分度盤）以及外殼等幾部份組成，如下圖所示。彈簧管是一端封閉并彎成270度圓孤形的空心管子。17

彈簧管壓力表1、彈簧管2拉桿3、扇型齒輪3、中心齒輪5、指針6、面板7、游絲8、調整螺釘9接頭ab2.1.2

壓力的測量

182.1.2

壓力的測量

它的截面呈扁圓形或橢圓形，橢圓的長軸2a與圖面垂直的彈簧管的中心軸O相平行。管子封閉的一端B為自由端，即位移輸出端；而另一端A則是固定的，作為被測壓力的輸入端。當由它的固定端A通入被測壓力P后，由于呈橢圓形截面的管子在壓力P的作用下，將趨于圓形，彎成圓弧形的彈簧管隨之產生向外挺直的擴張變形，使自由端B發生位移。此時彈簧管的中心角γ要隨即減小Δγ，也就是自由端將由B移到B，處，如圖2-3(b)上虛線所示。此位移量就相應于某一壓力值。自由端B的彈性變形位移通過拉桿使扇形齒輪作逆時針偏轉，使固定在中心齒輪軸上的指針也作順時針偏轉，從而在面板的刻度標尺上顯示出被測壓力的數值。由于彈簧管自由端位移而引起彈簧管中心角相對變化值Δγ/γ與被測壓力P之間具有比例關系，因此彈簧管壓力表的刻度標尺是均勻的。192.1.2

壓力的測量

由上述可如，彈簧管自由端將隨壓力的增大而向外伸張。反之若管內壓力小于管外壓力，則自由端將隨負壓的增大而向內彎曲。所以，利用彈簧管不僅可以制成壓力表，而且還可制成真空表或壓力真空表。彈簧管壓力表除普通型外，還有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧用壓力表等。為了能表明具體適用何種特殊介質的壓力測量，常在其表殼、襯圈或表盤上涂以規定的色標，并注有特殊介質的名稱，使用時應予以注意。202.1.2

壓力的測量2.電容式傳感器21ΔSS0S0S2S1圖2-19膜片位移原理圖4~20MA放大電路原理：△P變化△C電流的變化2.1.2

壓力的測量

壓力表的選用應根據工藝生產過程對壓力測量的要求，被測介質的性質，現場環境條件等來考慮儀表的類型、量程和精度等級。并確定是否需要帶有遠傳、報警等附加裝置。這樣才能達到經濟、合理和有效的目的。

1．類型的選用儀表類型的選用必須滿足工蘭生產的要求。例如是否需要遠傳；被測介質的物理化學性質(如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆等)是否對儀表提出特殊要求；現場環境條件(如高溫、電磁場、振動等)對儀表有否特殊要求等。普通壓力表的彈簧管材料多采用銅合金，高壓的也有采用碳鋼，而氨用壓力表的彈簧管材料都采用碳鋼，不允許采用銅合金。因為氨氣對銅的腐蝕極強，所以普通壓力表用于氨氣壓力測量很快就要損壞。氧氣壓力表與普通壓力表在結構和材質上完全相同，只是氧用壓力表禁油。因為油進入氧氣系統會引起爆炸。如果必須采用現有的帶油污的壓力表測量氧氣壓力時，使用前必須用四氯化碳反復清洗，認真檢查直到無油污為止。222.1.2

壓力的測量2．測量范圍的確定儀表的測量范圍是根據被測壓力的大小來確定的。對于彈性式壓力表，為保證彈性元件能在彈性變形的完全范圍內可靠地工作，量程的上限值應高于工藝生產中可能的最大壓力值。根據"熱控檢修技術規程"，在測量穩定壓力時，最大工作壓力不應超過量程的2/3；測量脈動壓力時，最大工作壓力不超過量程的1/2；測量高壓壓力時，最大工作壓力不應超過量程的3/5。為了保證測量的準確度，所測的壓力值不能太接近于儀表的下限值，亦即儀表的量程不能選得太大，一般被測壓力的最小值應不低于量程的1/3。按上述要求算出后，實取稍大的相鄰系列值，一般可在相應的產品目錄申查到。

3．精度級的選取儀表的精度主妥是根據生產上允許的最大測量誤差來確定的。此外，在滿足工藝要求的前提下，還要考慮經濟性，即盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表。232.1.3

流量的測量

在工程上，流量是指單位時間內流過管道某一截面的流體的體積或質量，即瞬時流量。流量的計量單位如下:

表示體積流量的單位常用立方米每小時(m3/h)、升每分(I/min)、升每秒(l/s)等；表示質量流量的單位常用噸每小時(t/h)、千克每小時(kg/h)、千克每秒(kg/s)等。

若流體的密度是ρ，則體積流量Q與質量流量M的關系是:M=Qρ或Q=M/ρ242.1.3

流量的測量差壓式流量計差壓式(也稱節流式)流量計是使用歷史最久，應用也最廣泛的一種流量測量儀表，同時也是目前生產中最成熟的流量測量儀表之一。它是基于流體流動的節流原理，利用流體流經節流裝置時產生的壓力差與其流量有關而實現流量測量的。差壓式流量計通常是由能將被測流量轉換成差壓信號的節流裝置(包括節流元件和取壓裝置)、導壓管和差壓計或差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成。在單元組合儀表中，由節流裝置所產生的差壓信號，常通過差壓變送器轉換成相應的電信號或氣信號，以供顯示、調節用。252.1.3

流量的測量節流現象及其原理流體在有節流元件的管道中流動時，在節流元件前后的管璧處，流體的靜壓力產生差異的現象稱為節流現象，如圖3-1所示。所謂節流裝置就是設置在管道中能使流體產生局部收縮的節流元件和取壓裝置的總稱。應用最廣泛的節流元件是孔板，其次是噴嘴、文丘里管。

262.1.3

流量的測量272.1.3

流量的測量下圖表示在孔板前后流體的流速與壓力的分布情況：

282.1.3

流量的測量

沿管道軸向連續地向前流動的流體，由于遇到節流元件的阻擋，使靠近管壁處的流體受到的阻擋作用最強，因而使其一部分動壓能轉化成靜壓能，于是就出現了節流元件入口端面靠近管壁處的流體靜壓力P1，的升高(即圖中P1＞P2)。此壓力比管道中心處壓力要大，即在節流元件入口端面處產生一徑向壓差。這一徑向壓差使流體產生徑向附加速度，從而使靠近管壁處的流體質點的流向就與管道中心軸線相傾斜，形成了流束的收縮運動。同時，由于流體運動的慣性，使得流束收束最厲害(即流束最小截面)的位置不在節流孔處，而是位于節流孔之后(即圖中截面Ⅱ處)，并隨流量大小而變化。以上就是流體流經節元件時，流束為什么產生收縮的原因。292.1.3

流量的測量

由于節流元件的阻擋造成了流束的局部收縮，同時，又因流體始終處于連續穩定的流動狀態，因此在流束截面最小處的流速達到最大。根據伯努利方程式和位能、動能的相互轉化原理，在流束截面最小處的流體靜壓力最低，同理，在孔板出口端面處，由于流速已比原來增大，因此靜壓力也就較原來為低(即圖中P2<P1)。故節流元件入口側的靜壓P1比其出口側的靜壓P2大，即在節流元件前后產生壓差ΔP。節流元件前流體壓力較高，常稱為正壓，并用“+”標記；節流元件后流體靜壓力較低，常稱為負壓，并用“—”標記。并且流量愈大，流束局部收縮和位能、動能的轉化也愈顯著，即ΔP也愈大。所以只要測出元件前后的壓力差ΔP就可求得流經節流元件的流體流量。這就是節流裝置測量流量基本原理。302.1.3

流量的測量

流量基本方程式是用來闡明流量與壓差之間的定量關系。它是根據流體力學中的伯努利方程式利連續性方程式推導而得的，即式

式中α一流量系數。它與節流元件的結構形式、取壓方式、孔口截面積之比m；雷諾數Re、孔口邊緣尖銳度、管壁粗糙度等因素有關?？蓮挠嘘P手冊查得

ε——膨脹校正系數。它與孔板前后壓力的相對變化量、介質的等熵指數m等有關。也可從有關手冊查得。但對不可壓縮的液體來說，常取ε=1;A。——節流元件的開孔截面積;ΔP——節流元件前后實際測得的靜壓差;ρ1————節流元件前流體密度31Q=αεA02ΔPρ1

M=αεA0√2ρ1ΔP2.1.3

流量的測量

在計算時，如果把Ao用π/4d2表示，d為工作溫度下孔板孔口直徑，單位為mm，而ΔP以Mpa為單位，則上述基本流量方程式可換算為實用流量計算公式，即：式中0.3998=3600×10-6×π/4×√2。以上流量公式表明，當αερd等均為常數時，流量與壓差的平方根成正比。因此，由理論推導得來的流量基本方程式，應用到測量實際生產中的流體流量時，公式中各系數應能滿足在測量條件下的相對穩定，這是采用這種流量計能否達到準確測量的前提。32Q=0.003998αεd2ΔP

ρ1

M=0.003998αεd2

√ρ1ΔP2.1.3

流量的測量

因為流量與壓差的平方根成正比，因此在用差壓法測量流量時，被測流量值不應接近于儀表刻度的下限值，否則誤差將會很大。一般不要讓流量計運行在量程的30%以下。

332.2壓力儀表安裝規范取源部件安裝的通用規定1、取源部件的安裝，應在工藝設備制造或工藝管道預制、安裝的同時進行。2、安裝取源部件的開孔與焊接工作，必須在工藝管道或設備的防腐、襯里、吹掃和壓力實驗前進行。3、在高壓、合金鋼、有色金屬的工藝管道和設備上開孔時，采用機械加工的方法。342.2壓力儀表安裝規范4、在砌體和混凝土澆注體上安裝的取源部件應在砌筑或澆注的同時埋入，當無法做到時，應予留安裝孔。5、安裝取源部件不宜在焊縫及其邊緣上開孔及焊接。6、取源閥門應按現行的國家標準《工業管道工程施工及驗收規范》的規定檢驗合格后，才能安裝。7、取源閥門與工藝設備或管道的連接不宜采用卡套式接頭。2.2壓力儀表安裝規范8、相鄰兩個取源部件的距離應大于管道外徑，但不得小于200mm。9、安裝取源部件應在便于檢修和維護的位置。10、取源閥門及以前的管路應參與主設備嚴密性試驗。11、取源部件安裝后應標明標號和用途。2.2壓力儀表安裝規范取源部件位置選擇1、壓力取源部件與溫度取源部件在同一管段上時，應安裝在溫度取源部件的上游。2.2壓力儀表安裝規范2、測量帶有灰塵、固體顆粒或沉淀物等混濁介質的壓力時，取源部件應傾斜向上安裝。在水平的工藝管道上宜順流束成銳角安裝。2.2壓力儀表安裝規范3、壓力取源部件的安裝位置應選在直管段上。4、壓力取源部件的端部不應超出工藝設備或管道的內壁。5、當測量溫度高于60℃的液體、蒸汽和可凝性氣體的壓力時，就地安裝的壓力表的取源部件應帶有環形或U型冷凝彎。6.自動，保護，測量儀表一般不合用一個測孔，應分開選擇2.2壓力儀表安裝規范7、壓力取源部件在水平和傾斜的工藝管道上安裝時，取壓口的方位應符合下列規定：測量氣體壓力時，取源部件應在工藝管道的上半部2.2壓力儀表安裝規范測量液體壓力時，取源部件應在工藝管道的下半部與工藝管道的水平中心線成0～45度夾角的范圍內。2.2壓力儀表安裝規范測量蒸汽壓力時，取源部件應在工藝管道的上半部及下半部與工藝管道水平中心線成0～45度夾角的范圍內。2.2壓力儀表安裝規范變送器安裝的一般要求1.變送器安裝原則是"大分散，小集中"。盡量靠近取源部件和便于維護。2.變送器安裝地點應避開劇烈震動和和強磁場并且周圍無腐蝕性氣體。3.被測介質為氣體時變送器高于取源部件。對于爐膛負壓和凝汽器真空，變送器高于取源部件。2.2壓力儀表安裝規范4.被測介質為液體和蒸汽時變送器低于取源部件。5.對于在保護箱中的變送器儀表管路進入保護箱的部分應用防火泥密封。2.3溫度儀表安裝規范基本要求1.按設計要求核對元件的型號和長度。2.測溫元件應安裝在能代表被測溫度，便于維護，不受到劇烈震動和熱沖擊的地方。3.安裝前元件必須檢驗合格。4.兩側孔間距大于外徑D，并且要大于200mm。2.3溫度儀表安裝規范汽水油管道測溫元件安裝1.插入深度熱電偶和熱電阻插入深度，對于高溫，高壓蒸汽管道外徑DD>250mm插入深度為100mmD<=250mm插入深度為70mm

D>500mm插入深度為300mm