第4章 常用测量仪表
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常用仪表和测量一、仪表基本知识测量电气量的仪表,统称为电工仪表。
电工仪表是保证变、配电所设备的安全、经济、合理运行的监测仪器。
通过仪表的指示,可以了解运行参数(如电压、电流、功率因素、频率及用电量等),同时,可以即时发现系统中的异常现象。
在电气设备发生故障的情况下,通过测量仪表、继电保护来了解事故发生的范围和事故性质。
二、电流、电压测量1.电流的测量测量电路中电流强度的仪表称为电流表,它必须串联在电路中。
仪表从工作原理中可以分为电动系仪表和电磁系仪表等(详见图1)。
电磁系和电动系仪表为交、直流两用,可以测量直流电流,也可以测量交流电流。
当用电流表测量大电流时,由于受到游丝式线圈中能通过大电流的限制,需采取扩大量限的措施,一般直流使用分流器,交流使用电流互感器,见下图4、5形状第一位代号(用1-9测量对象):形状第一位代号(用1-9表示,A-电流V-电压W-功率代号为0时,则不表示)var-无功功率cos-Φ功率因素组别代号(按仪表工作方法):Hz-频率S-整步C-磁电系D-电动系T-电磁系步为营改进号(派生号)L-整流系 B-振簧系 设计序号图1 IAL1 直流直通表(小电流)交流直通表(小电流) 图2图3IA器(大电流)2.电压的测量测量电路中电压的仪表,叫电压表,它必须并联在电路中。
见下图:+ +错误连接方法 正确连接方法三相电压转换测量回路测量直流电压时还必须注意极性,以免指针反打损坏仪表。
测量高压电压时,由于通过线圈的电流过大,会损坏电压表。
为了测量高压电压,通常采用附加电阻式或电压互感器后,再进行测量。
如下图:三、功率、功率因素的测量1.功率表分为有功功率表和无功功率表,同时还可分单相和三相。
单相接线方式三相接线方式2.功率因素表的测量功率因素表就是交流电路和视在功率的比例,功率因素也可分为单相和三相。
单相功率因素表三相功率因素表四、绝缘电阻的测量我们想要测量的绝缘的电阻,就必须要有工具,这个工具是兆欧表,又称为绝缘电阻摇表。
第四章流量测量仪表第一节概述一、流量计的用途测量流体的仪表总称流量计或流量表,在化工生产中应用极为广泛,作用也很大;流量测量也是控制生产过程达到高产优质、安全生产及进行经济核算所必须的重要参数。
二、流量的定义和单位流量的大小是指单位时间内所流过管道某一截面的流体数量,即瞬时流量,表示方法有:t/h,m³/h,kg/h等计量单位。
某一段时间内所流过的流体的总和,即各瞬时流量的累计值,称为总量,表示方法有:t、m³等计量单位。
单位间的换算关系:米³/小时=1000升/小时=106毫升/小时=106厘米3/小时,吨/小时=1000公升/小时=2000升/小时。
三、流量仪表的分类1、容积式流量仪表:以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目为测量依据。
如椭圆齿轮流量计等。
2、流体力学法:(1)、应用动压能和静压能转换原理,如孔扳差压式流量计。
(2)、应用流体动压原理,如靶式流量计。
(3)、应用改变流通面积原理,如转子流量计。
(4)、应用流体动力矩原理,如涡轮流量计。
(5)、应用流体振荡原理,如漩涡流量计。
3、电磁法:应用电磁感应原理,如电磁流量计。
第二节流体的性质及基本参数流体所以能在管道中流动,是由于流体具有一定的能量,这种能量是由两种形式组成的,一种是由于流体的压力所具有的静压能,一种是由于流体流动速度而具有的动压能。
假设流体在水平管道中沿轴线方向稳定流动,流体不对外做功,与外界没有热量交换,且也没有温度变化,那么该管道中的流体则应遵循能量一定的能量守恒定律,即伯努利方程。
可分为两类:(1)、对于不可压缩的理想流体:P/ρ+v2/2=常数式中v为流速,ρ为密度,P为静压力(2)、对于可压缩的流体:R/(R-1)×P/ρ+v2/2=常数。
R为等熵指数,我们可以采取一定公式(如采用节流元件),造成流体动压与静压能的转换,并通过测量静压的变化(压差),以求其流量值。
1、雷诺数:流体惯性力与粘性力的比值称为雷诺数,它是一个无因次的数,R e=Luρ/η=Lu/v 式中L为流体束中的物体任意有代表性的长度,u为流体流速,η为动力粘度,ρ为流体密度,v为运动粘度。
4 化工测量技术及常用仪表4.1 概述流体压强、流量及温度是化工生产和科学实验中的重要信息,是必须测量的基本参数。
用来测量这些参数的仪表统称为化工测量仪表。
化工测量仪表的种类很多,本章主要介绍实验室常用测量仪表的工作原理,选用及安装使用的一些基本知识。
读者可查阅相关专业书籍和手册作进一步的深入了解。
化工测量仪表一般由检测(包括变送)、传送、显示等三个基本部分组成,检测部分通常与被测介质直接接触,并依据不同的原理和方式将被测的压强、流量或温度信号转变为易于传送的物理量,如机械力、电信号等;传送部分一般只起信号能量的传递作用;显示部分则将传送来的物理量信号转换为可读信号,常见的显示形式有:指示、记录、声光报警等。
根据不同的需要,检测、传送、显示这三个基本部分可集成在一台仪表内,比如弹簧管式压强表;也可分散为几台仪表,比如仪表室对现场设备操作时,检测部分在现场,显示部分在仪表室,而传送部分则在二者之间。
使用者在选用测量仪表时必须考虑所选仪表的测量范围与精度。
特别是检测、传送、显示三个基本部分分散为几台仪表的场合,相互间必须统筹和兼顾,否则将引入较大的测量误差。
这在本书“误差分析”的相关章节中已有论述。
4.2 流体压强的测量方法在化工生产和实验中,经常遇到流体静压强的测量问题。
常见的流体静压强测量方法有三种:1. 液柱式测压法,将被测压强转变为液柱高度差;2. 弹性式测压法,将被测压强转变为弹性元件形变的位移;3. 电气式测压法,将被测压强转变为某种电量(比如电容或电压)的变化。
一般而言,由上述方法测得的压强均为“表压值”,即以物理大气压为基准的压强值。
表压值加物理大气压值等于绝对压强值。
4.2.1 液柱式压强计液柱式压强计是基于流体静力学原理设计的。
结构比较简单、精度较高。
既可用于测量流体的压强,又可用于测量流体管道两点间的压强差。
它一般由玻璃管制成。
由于指示液与玻璃管会发生毛细现象,所以在自制液柱式压强计时应选用内径不小于5mm (最好大于8mm)的玻璃管,以减小毛细现象引起的误差。
第四部分:常用仪器仪表的使用、维护及保养第一节万用表 (2)第二节测温仪 (8)第三节绝缘摇表 (15)第四节钳形表 (22)第五节接地摇表 (28)第一节万用表万用表又叫多用表、三用表、复用表,是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等,有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数(如β)。
万用表根据显示方式可分为指针式万用表和数字式万用表。
由于指针式万用表已很少使用,本文不再赘述,重点介绍一下数字式万用表的使用方法。
数字式万用表结构精密、性能稳定、可靠性高、使用方便,其基本结构由测量线路及相关元器件、液晶显示器、插孔和转换开关组成。
FLUKE-15B型万用表面板结构及技术指标如图所示。
技术指标Vac量程 0.1mVto1000V 准确度 ±(1.0%+3字)频响 40Hzto500HzVdc量程 0.1mVto1000V 准确度 ±(0.5%+3字)Ohms量程 O.1Ωto40MΩ准确度 ±(0.5%+2字)Aac量程 O.1µAto10A 准确度 ±(1.5%+3字)频响 40Hzto200HzAdc量程 O.1µAto10A 准确度 ±(1.5%+3字)电容量程 0.01nFto100µF准确度 ±(2.0%+5字)一、使用前的检查与注意事项(1)将电源开关置于 ON 状态,液晶显示器应有符号显示。
若此时显示电池形符号,应更换表内的电池。
(2)表笔插孔旁的!符号,表示测量时输入电流、电压不得超过量程规定值,否则将损坏内部测量线路。
(3)测量前转换开关应置于所需量程。
(4)若显示器只显示“1”,表示量程选择偏小,转换开关应置于更高量程。
二、直流电压的测量(1)将黑表笔插入 COM 插孔,红表笔插入V Ω插孔。
(2)将功能开关(转换开关)置于直流电压范围的合适量程(如下图所示)。