化工儀表及自動化實驗指導(dǎo)書

1、鬲昌大孝化工儀表及自動化實驗指導(dǎo)書（過控裝備與控制工程教研室）南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院二0一0年五月本實驗指導(dǎo)書系根據(jù)過程裝備控制技術(shù)與應(yīng)用課程及實驗室已有設(shè)備而設(shè)置的實驗內(nèi)容編寫的。通過實驗操作，使學(xué)生增強感性認識，加深對書本理論知識的理解，提高動手能力，熟悉和掌握儀表實驗工作的一般方法，為將來的實驗工作和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。實驗要求在實驗過程中，務(wù)必做到以下幾點：1、實驗前必須預(yù)習(xí)有關(guān)實驗內(nèi)容；2、進入實驗室后，應(yīng)首先認真聽取實驗介紹，以提高操作效率；3、熟悉并檢查實驗裝置的組成部分及連線；4、按實驗要求連接實驗裝置后，需經(jīng)老師檢查方可進行操作；5、實驗過程中，應(yīng)遵守實驗室的規(guī)章制度，愛護

2、設(shè)備。在實驗過程中未按操作步驟進行而造成儀器、設(shè)備、工具等損壞以及發(fā)生事故，待查明原因后，按學(xué)校有關(guān)規(guī)定予以賠償；6、實驗后，各小組須整理活點實驗工具，并交老師核查；7、按實驗具體要求，認真完成實驗報告。在做實驗報告時應(yīng)注意以下幾點：1、明確實驗?zāi)康模?、了解實驗內(nèi)容；3、熟悉實驗裝置；4、掌握實驗方法；5、制定實驗步驟；6、處理實驗數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)準確、表格合理、圖形活晰）;7、得出實驗結(jié)果；8、提出分析建議（注意現(xiàn)象，分析誤差等原因）。一、實驗一彈簧管壓力表的校驗5二、實驗二熱電偶與動圈儀表的配套使用7三、實驗三白動電子電位差計的校驗10四、實驗四白動電子平衡電橋的校驗12五、實驗五XMZ-10

3、2數(shù)顯儀表的校驗13六、實驗六XMZ-101數(shù)顯儀表的校驗14七、實驗七電容式差壓變送器認識與校驗15實驗一彈簧管壓力表的校驗一、實驗?zāi)康模?、熟悉工業(yè)用彈簧管壓力表的構(gòu)造、工作原理及校驗方法;2、掌握壓力校驗器的基本結(jié)構(gòu)原理和操作方法。二、實驗設(shè)備:1、活塞式壓力計10600Kgf/cm2、彈簧管壓力表標準表一只標準表一只或一臺型號YU6000.05級025Kgf/cm20.4級010Kgf/cm21.5級025Kgf/cm21.5級三、實驗裝置1、與標準表比較的壓力計，如圖148圖11、手輪2、手搖泵3、活塞4、被校壓力表5、6、7、針形閥8、標準壓力表9、貯油杯工作原理如圖1所示：往油杯

4、內(nèi)注入傳壓工作介質(zhì)（變壓器油），打開針形閥6,關(guān)閉針形閥5和7,逆時針方向旋轉(zhuǎn)手輪1,將工作介質(zhì)吸入手搖泵內(nèi)，然后關(guān)閉針形閥6,打開針形閥5和7,順時針方向旋轉(zhuǎn)手輪，使手搖泵內(nèi)的活塞3移動所產(chǎn)生的壓力經(jīng)工作介質(zhì)傳遞至壓力表4和8上。此時，比較標準表和被校表的指示值，從而達到校驗壓力表的目的。四、思考與問答1、確定被校壓力表的精度等級，它是否符合標示的精度？2、繪出被校壓力表的變差曲線。3、回答下列問題：(1) 什么叫絕對誤差、相對百分誤差、精度、變差及儀表的量程？(2) 為什么標準表的精度一定要比被校表的精度高？(3) 如果標準表比被校表的精度高，但標準表的量程也比被校表的量程大得多，行否?(

5、4) 在升壓和降壓過程中，對同一壓力來說，壓力表讀數(shù)是否相同？為什么？特別提示：1. 實驗數(shù)據(jù)需要做正行程(從小到大)和反行程(從大到小)兩組。2. 測量點為當(dāng)被校表指針指在0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5MPA時，讀標準表的讀數(shù)。3. 請從儀表表盤中記錄下標準表和被校表的精度。4. 測量完數(shù)據(jù)之后，一定要將針形閥6的閥門打開，泄壓，以防損壞壓力表!實驗二熱電偶與動圈表的配套使用一、實驗?zāi)康模?、了解熱電偶與動圈表的配套使用，以及對冷端溫度補償、線路電阻、補償導(dǎo)線和分度號等加深理解；2、熟悉XCZ101型動圈表的結(jié)構(gòu)與校驗方法；3、掌握手動電位差計UJ37的使用方法。二、實驗設(shè)備：1

6、、XCZ101型動圈表1臺2、UJ37型手動電位差計1臺3、管式電爐1臺4、自耦變壓器1臺5、熱電偶1支6、冰浴1只7、補償導(dǎo)線、連線導(dǎo)線，雙刀雙擲開關(guān)、玻璃溫度計等。三、實驗內(nèi)容：1、冷端溫度補償采用冰浴時，對XCZ101型動圈表進行校驗。2、冷端溫度采用校正儀表零點法（對XCZ-101而言）和修正法（對UJ37而言）時，對XCZ101型動圈表進行校驗。3、外接電阻對XCZ101型動圈表示值的影響。四、實驗要求：驗證XCZ101型動圈表的精度等級，測試外接電阻R外對動圈表測溫的影響。五、實驗步驟：1、按圖示原理接好線路；2、檢查接線無誤后合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)自藕變壓器的電壓，控制爐溫；3、調(diào)節(jié)

7、UJ37型手動電位差計的工作電流旋鈕，使檢流計指針回零點；4、采用冰浴法：將K1和K2扳至熱電偶的冷端溫度處，進行升溫測量，要求XCZ101和UJ37同時讀取數(shù)據(jù)；5、采用校正儀表零點法：將K1和K2斷開，把XCZ101的零點指針調(diào)到室溫后，再將K1和K2扳至熱電偶的冷端溫度處，進行降溫測量（在斷開電源后進行降溫測量）；6、測試外接電阻R外對XCZ101的示值影響，在降溫過程中，可在某個溫度（如200C）這一點用一根導(dǎo)線將R外短路，迅速讀出XCZ101的溫度值并填入表二中，然后比較在同一溫度情況下，R外對XCZ101的示值影響。六、實驗裝置管式電爐CAVOT2/熱電偶自藕變壓器-V補償導(dǎo)線二:

8、A銅導(dǎo)線2Q'冰浴實驗裝置接線圖七、思考與問答1、驗證XCZ101的精度等級，被校儀表的精度是否符合標示精度？2、本實驗中用到了哪幾種熱電偶的冷端溫度補償方法？哪一種補償方法更準確?3、為什么在讀數(shù)過程中必須始終保持手動電位差計的指針為零？特別提示:1. 請記錄下被校表（XCA101）的型號、精度、分度號。2. 實驗數(shù)據(jù)需要記錄正行程和反行程的數(shù)據(jù)。測量點為100、200、300、400、500、600C。3. 正行程如果采用冷端溫度為冰?。ò裍CZ-101的機械零點調(diào)整為0）的補償方法，則反行程采用室溫（把XCI101的機械零點調(diào)整為室溫）的補償方法。反之也行。4. 實驗過程中一人看

9、XCA101的指針變化，另一人始終調(diào)整UJ37的撥盤，讓UJ37檢流計的指針保證一直處于0,以保證測量的準確性。實驗三檢查電子電位差計的技術(shù)指標一、實驗?zāi)康模?、了解電子電位差計的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法；2、掌握電子電位差計的校驗方法并檢驗其精度等級是否合格。二、實驗設(shè)備：1、XWD1100電子電位差計1臺2、UJ37型手動電位差計1臺3、水銀溫度計1只三、實驗內(nèi)容：采用手動電位差計代替熱電偶來檢查電子電位差計的的技術(shù)指標。四、實驗要求：1、檢查電子電位差計的零點及滿度；2、驗證精度等級。五、實驗裝置如圖所示：銅導(dǎo)線六、實驗步驟1、觀察電子電位差計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對每個部分的作用有個基本認識；2

10、、調(diào)節(jié)UJ37型手動電子電位差計的工作電流旋鈕，使檢流計指針回零點，然后將UJ一37的“輸出”與“測量”開關(guān)扳至“輸出”位置；3、按圖示實驗裝置接好線路，接通電源；4、根據(jù)電子電位差計的分度號查表，用UJ37分別輸入始端電勢Eml和終端電勢Emh,觀察儀表在零點和滿度是否符合要求。(1) 零點Eml=-E(to,0)(2) 滿度Emh=E(ts,to)=E(ts,0)-E(to,0)to環(huán)境溫度，由實驗時測得。5、檢查電子電位差計的誤差在儀表的量程范圍內(nèi)，均勻地取510點(包括上限值和下限值)進行檢查，改變UJ37的讀數(shù)UJ37的輸出電勢，記錄下電子電位差計指針在各檢查點上E(ts,t。)。七

11、、思考與問答(1) 若將電子電位差計輸入端短接，指針將指在何處？為什么？(2) 實際使用中熱電偶到電子電位差計輸入端的接線應(yīng)該用什么導(dǎo)線？(3) 溫度補償電阻為什么要接在儀表外面的輸入端接線柱上？(4) 在熱電偶測溫過程中，突然燒斷，相當(dāng)于本實驗電子電位差計輸入端斷路，問此時指針將指在何處？為什么？特別提示：1. 請記錄下自動電子電位差計的精度、分度號。2. 實驗數(shù)據(jù)需要記錄正行程和反行程的數(shù)據(jù)。測量點為0、100、200、300、400、500、600C。3. 測量數(shù)據(jù)之前請務(wù)必按手動電位差計的標定要求做好工作電流的標定。手動電位差計的開關(guān)撥向輸出檔。4. 因為自動電子電位差計具有冷端溫度自

12、動補償功能(即能在外部輸入電勢的基礎(chǔ)上增加一個室溫對應(yīng)的電勢值)。因此，要讓自動電子電位差計的指針指向零，需要給自動電子電位差計輸入一個負的電勢值。即在零點測量時需要把自動電子電位差計的正負極與手動電位差計的正負極反接(正接負，負接正，相當(dāng)于給自動電子電位差計輸入的電勢是一個負值)做完零點之后再把接線換回，按正確的接法接(正接正，負接負)。實驗四檢查電子平衡電橋的技術(shù)指標一、實驗?zāi)康模?、了解電子平衡電橋的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法；2、掌握電子平衡電橋的校驗方法并驗證其精度等級是否合格。二、實驗設(shè)備1、電子平衡電橋1臺2、電阻箱1只3、2.5Q電阻2只三、實驗裝置實驗裝置接線如圖所示:四、實驗

13、內(nèi)容：采用電阻箱代替熱電阻來檢驗電子平衡電橋的精度。五、實驗步驟：1、按圖示接好線路；2、接通電子平衡電橋的電源，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值，記錄各檢驗點所對應(yīng)的電阻值（包括檢查零點和滿度）。六、思考與問答1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證電子平衡電橋的精度等級是否合格。2、測量過程中為什么熱電阻的連接方法要采用三線制接法？3、將熱電阻短路，電子平衡電橋的指針應(yīng)指在何處？若將熱電阻斷路，指針又應(yīng)指在何處？為什么？特別提示:1. 請記錄下自動電子平衡電橋的精度、分度號。2.實驗數(shù)據(jù)需要記錄正行程和反行程的數(shù)據(jù)。測量點為0、50、100、150、200、250、300C。實驗五檢查XMZ102數(shù)字顯示儀的技術(shù)指標一、實

14、驗?zāi)康模?、熟悉XMZ102數(shù)字顯示儀的結(jié)構(gòu)、原理及校驗方法；2、掌握XMZ102數(shù)字顯示儀的校驗方法及驗證其精度等級。二、實驗設(shè)備1、XMZ102數(shù)字顯示儀1臺2、電阻箱1只3、5Q電阻3只三、實驗裝置實驗裝置接線如圖所示：四、實驗內(nèi)容及要求采用電阻箱代替熱電阻來檢查XMZ102數(shù)字顯示儀的技術(shù)指標并驗證其精度等級。五、實驗步驟1、按實驗裝置接線圖接好線路。2、接通XMZ102的電源，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，記錄各檢驗點所對應(yīng)的電阻值（包括檢查零點和滿度）。六、思考與問答1、根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，驗證XMZ102的精度等級合格否。2、輸入短路時儀表指示值為多少？斷路時儀表指示值又為多少？為什么？3、XMZ

15、102數(shù)顯儀表與XCZ102儀表有哪些不同？特別提示:1. 請記錄下被校表的精度、分度號。0、100、200、300、400、500C。2.實驗數(shù)據(jù)需要記錄正行程和反行程的數(shù)據(jù)。測量點為實驗六檢查XMZ101數(shù)字顯示儀的技術(shù)指標一、實驗?zāi)康模?、了解XMZ101數(shù)字顯示儀的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法；2、掌握XMZ101數(shù)字顯示儀的校驗方法并驗證其精度等級是否合格。二、實驗設(shè)備：1、XMZ101數(shù)字顯示儀1臺2、UJ-37型手動電位差記1只三、實驗內(nèi)容及要求：使用UJ-37型手動電位差計檢查XMZ-101數(shù)字顯示儀的技術(shù)指標。四、實驗裝置：如圖所示：五、實驗步驟：1、調(diào)節(jié)手動電位差計的工作電流旋鈕，

16、使檢流計指針回零點，然后將手動電位差計的“輸出”與“測量”開關(guān)板至“輸出”2、按實驗裝置接線圖接好線路，接通數(shù)字顯示儀的電源3、在儀表的量程范圍內(nèi)，均勻地選取510點（包括儀表量程的上限值和下限值）進行檢查，改變手動電位差計的輸出電勢，記錄下數(shù)字顯示儀在各檢查點上手動電位差計的讀六、思考與問答1、處理實驗數(shù)據(jù)，驗證數(shù)字顯示儀的精度等級是否合格？2、輸入短路時數(shù)字顯示儀的指示值為多少？為什么？特別提示：1. 請記錄下被校表精度、分度號。2. 實驗數(shù)據(jù)需要記錄正行程和反行程的數(shù)據(jù)。測量點為0、100、200、300、400、500、600C。3. 測量數(shù)據(jù)之前請務(wù)必標定好手動電位差計的工作電流。實

17、驗七電容式差壓變送器的認識和校驗、實驗?zāi)康?、熟悉智能型差壓變送器的整體結(jié)構(gòu)及各部分的作用，進一步理解差壓變送器的工作原理及整機特性；2、3、掌握智能型差壓變送器的調(diào)校方法、零點遷移方法及精度測試方法；了解智能差壓變送器的使用方法。二、實驗設(shè)備電阻箱穩(wěn)壓電源(一)實驗所需儀器、設(shè)備1、智能型差壓變送器，1臺，0.2級，1151DP2、標準電阻箱，1臺；3、標準電流表，1只；4、標準壓力表，1只；5、氣動定值器，1只；6、直流穩(wěn)壓電源,1只；7、智能手操器，1只。(:二)實驗裝置連接圖-用手操器進行校表時3、實驗須知(1)(2)(3)的絕對值，三、實驗內(nèi)容與要求(一) 預(yù)備知識1、'WT

18、1151D哩差壓變送器的主要技術(shù)指標(詳見設(shè)備銘牌與說明書)主要內(nèi)容：型號、基本誤差、測量范圍、輸出電流、負載電阻、工作電源、線性誤差、變差、陰尼時間常數(shù)等。2、實驗注意事項(1)接線時，要注意電源極性。在完成接線后，應(yīng)檢查接線是否正確，氣路有無泄漏,并請指導(dǎo)老師確認無誤后，方能通電。對差壓變送器進行調(diào)校前，應(yīng)先把阻尼關(guān)閉。在對變送器進行零點、量程調(diào)校前，應(yīng)將遷移取消，然后再進行零點、量程調(diào)整。對變送器進行遷移時注意遷移后的被測壓力不得超過該儀表允許測量范圍上限值也不能將量程壓縮到該表所允許的最小量程。（4）不要把電源信號線接到測試端子，否則會燒壞內(nèi)部二極管。（二）實驗原理電容式差壓變送器是一

19、種沒有杠桿系統(tǒng)和整機負反饋環(huán)節(jié)的開環(huán)儀表，它采用差動電容作為檢測元件，整體結(jié)構(gòu)無機械傳動、調(diào)整裝置，各項調(diào)整都是由電氣元件調(diào)整來實現(xiàn)的。實質(zhì)上仍然是一種將輸入差壓信號線性地轉(zhuǎn)換成標準的4-20MA直流電流信號輸出的轉(zhuǎn)換器。結(jié)構(gòu)上主要有三個部件：敏感部件（測量部件）、放大板和調(diào)校板。變送器在投運前必須對各項性能及指標進行全部校驗?？梢酝ㄟ^外給標準的差壓值看其輸出值的方法檢查其精度或通過手操器改變量程來判定其精確度。（三）實驗內(nèi)容與步聚1、按圖正確接線。2、一般檢查。觀察儀表的結(jié)構(gòu)，熟悉零點、量程、正負遷移等的調(diào)整位置。3、零點和量程的調(diào)整（詳見說明書）4、儀表精度的校驗。加標準值記錄其輸出值。一

20、般測量其范圍的0%25%50%75%1005個點。5、零點遷移調(diào)整及改變量程可以用加壓的方式及用手操器的方式來改變零點與量程。（四）儀表校驗記錄單實驗用主要儀器、設(shè)備技術(shù)參數(shù)一覽表項目被校儀表標準儀器名稱型號規(guī)格精度數(shù)量制造廠出廠日期變送器實驗數(shù)據(jù)記錄表輸入輸入信號刻度分值0%25%50%75%100%輸入信號輸出輸出信號標準值實測值詼差實測值實測基本誤差實測精度等級（五）數(shù)據(jù)處理1、數(shù)據(jù)處理時應(yīng)注意的問題（1）實驗前擬好實驗記錄表格。（2）實驗時一定要等現(xiàn)象穩(wěn)定后再讀數(shù)、記錄，否則因滯后現(xiàn)象會給實驗結(jié)果帶來較大的誤差。2、運用正確的公式進行誤差運算。3、整理實驗數(shù)據(jù)并將結(jié)果填入表格。4、分析變送器的靜態(tài)特性，畫出變送器輸入-輸出靜態(tài)特性曲線（包括正、反行程）求出最大非線性誤差。四、思考與問答1、1151差壓變送器主要由哪些部件構(gòu)成？2、差壓變送器主要起什么