化工仪表及自动化实验讲义

化工自动化及仪表

实验讲义

程万里编

过程装备与控制工程教学组

2002.9

目录

实验须知

实验一热电偶温度计的使用

实验二电动温度变送器的调整和使用

实验三电子电位计的校验

实验四温度控制系统实验（一）

实验五温度控制系统实验（二）

实验须知

1．必须自始自终以认真和科学态度进行实验。

2．实验课不能迟到，实验期间不得擅自离开岗位。

3．切实注意安全，不得穿背心和拖鞋进入实验室。在连接线路时应先切断电源，不许带电操作。

4．为了顺利地进行实验和取得好的实验效果，必须认真预习，写出预习报告，若指导教师发现有同学尚未预习，则不准其参加实验。

5．实验中如发生异常现象或事故，必须立即切断电源，并保持现场，即及时报告教师，共同处理。

6．要爱护公物，不得擅自拆开仪器仪表，非本实验仪器设备不得随便动用。7．实验完成后，应切断电源，整理好一切仪器设备，并把原始记录交教师签字，经允许后方可离开实验。

8．实验后，每人应独立完成实验报告，报告与原始记录均按教师规定的时间上交。

实验一

热电偶温度计的使用

一．实验目的：

1．掌握热电偶与动圈仪的配套连接，测温方法及外阻影响。

2．掌握热电偶配手动电位计的测温方法。

3．掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。

二．实验仪器：

1．管状电炉

2．自耦变压器（带电流表）

3．广口保温瓶

4．动圈仪

5．热电偶

6．接线板（带调整电阻）

7．手动电位差计

8．30cm不锈钢直尺

三．实验内容

（一）热电偶配手动电位差计测温：

1．按图1-1接线，注意极性是否接对，接点是否牢固等。为保持热电偶冷端温度为零度，将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。

图1-1 热电偶温度计接线图

2．把双向开关打向手动电位差计进行测温。

3．手动电位差计使用方法：首先调整检流计的机械零点，其次把手动电位差计的双向开关打向并按住在“校正”位置，调整“工作电流”电位器，使检流计电流为零，然后把双向开关打向“测量（或未知）”位置，即可进行测量。注意：手动电位差计的双向开关在每一次测量完后，应置于中间位置，以减少干电池的耗电量。

4．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对手动电位差计测温的影响。

（二）热电偶配动圈仪测温：

1．把双向开关打向动圈仪进行测温。

2．调整仪表零点为零度，由于本实验中热电偶的冷端温度也为零度，这样动圈仪指示的温度就是电炉温度。

3．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对动圈仪测温的影响。

（三）在测温点相同的条件下，同时用手动电位差计和动圈仪对炉温进行测量，将两个测量结果进行比较。

（四）改变测温点，重复（三），将电炉内的温度分布得到。测温点数不少于10个。

四．实验报告

1．实验数据记录及处理

动圈仪分度号量程

精度室温

2．画出热电偶配动圈仪和手动电位差计的接线图。

3．从实验结果讨论热电偶测量线路电阻的大小对于用动圈仪测量时如何影响，对于电位差计又是如何影响。

4．利用电位差计测得的热电势列式计算电炉温度，并与动圈仪指示值进行比较，如有差别，哪一个测量结果更为准确？

5．绘制电炉的温度分布曲线。

6．问题讨论：

（1）热电偶和动圈仪、手动电位差计配套使用时应注意哪些问题？

（2）热电偶的补偿导线极性接错时，测量时会发生何种现象？

（3）试分析动圈仪、手动电位差计与热电偶配套使用时哪一个精度高。

实验二

电动温度变送器的调整和使用一．实验目的：

1．了解电动温度变送器的结构，

2．学会电动温度变送器与不同检测元件的配套使用，

3．掌握零点迁移和量程调整的方法。

二．实验仪器：

1．DWB型电动温度变送器（DDZ―Ⅱ仪表）

2．ZX32型电阻想箱

3．0.5级直流毫安表

4．手动电位差计

5．冷端温度补偿电阻

三．实验内容和步骤：

（一）．温度变送器配热电阻时的调整和使用

要求：配用Cu50热电阻，按测温范围0～50℃调整

1．接线（见图2-2）：用电阻箱代替热电阻，注意三线制接法，即电阻箱

图2-1 测量桥路

要接出三根线，端子⑤⑥⑦的接法由迁移电阻Rx决定，在变送器的输出端子间串入一个1.5KΩ的电阻和一台毫安表。

（1）迁移电阻Rx的计算：

因为当热电阻的阻值为量程下限值Rt min时，桥路输出电压e=0，从而可由下式计算迁移电阻Rx e=0.5(Rt min-Rx)=0

Rx=Rt min

(2)由上式计算的Rx值决定端子⑤⑥⑦的接法

Rx=0～50Ω接⑤且⑥⑦短路

Rx=50～100Ω接⑤

Rx=100～200Ω接⑥

图2-2 配热电阻时的接线图

2．将“检查—工作”开关置于“检查”位置，此时仪表输出电流应在4～6mA范围内，说明仪表工作正常，然后把开关放置“工作”位置，否则请指导老师处理。

3．由相应的热电阻分度表，查得相应于上、下限温度的阻值Rt min、Rt max，则热电阻上、下限阻值差ΔR max=Rt max-Rt min

4．调整

（1）调整零点迁移：

使电阻箱的电阻值为Rt min+10％ΔR max，仪表应有1mA输出，如不在1mA，调整“零点迁移”电位器W2（W3不能调）。

（2）调量程：

使电阻箱的电阻值为Rt min+90％ΔR max，仪表应有9mA输出，如不在9mA，调整“量程”电位器W1。

（3）反复步骤（1）、（2），直到同时满足两项要求为止。

5．读出当输出电流为5mA时的电阻箱的数值，并查出相应的温度值。

（二）温度变送器配热电偶时的调整和使用

要求：配用K分度号的热电偶，按测温范围600～800℃调整

1．接线（见图2-3）

（1）端补偿电阻（K热电偶R Cu 20=20.16Ω），

（2）手动电位差计代替热电偶输出毫伏信号，

（3）子⑤⑥⑦的接法由迁移电阻Rx决定，按下式计算，端子的连接方式同（一），

e=E(t min，20)+0.5（R Cu 20-Rx）=0

Rx=

0.50.5R

,20)

E(t

Cu20

min

t min—量程的下限温度

图2-3 配热电偶时的接线图

2．检查—工作”开关置于“检查”位置，此时仪表输出电流应在4～6mA范围内，说明变送器工作正常，然后把开关置回“工作”位置，否则请指导老师处理。

3．调整

（1）调整零点迁移：

用手动电位差计加入E(t min，t 0)+ 10％E(t max，t min)，调整“零点迁移”电位器W2使毫安表指示1mA输出（W3不能调）。

t max—量程的上限温度。

t 0—热电偶的冷端温度（可用实验室的室温）。

（2）调量程：

用手动电位差计加入E(t min，t 0)+ 90％E(t max，t min)，调整“量程”电位器W1使毫安表指示9mA。（3）反复步骤（1）、（2），直到同时满足两项要求为止。

4．读出当输出电流为5mA时的手动电位差计的读数，并计算相应的温度值。

四．实验报告

1．零点迁移电阻Rx的计算和端子⑤⑥⑦接法的判定。

2．画出实验装置的接线原理图。

3．热电阻和热电偶温度变送器输出为5mA时相应的温度值，若测量值与实际值有误差，试分析