压缩机测量技术及其自动控制系统解决方案.doc

第六章?????? 压缩机测量技术及其自动控制系统 ? 第一节???? 压缩机测量技术 一、温度测量 温度是压缩机测量中最常见的、最基本的工艺参数之一。在压缩机及其系统中，温度测量的对象主要包括被压缩气体温度、润滑油油温、冷却水水温、填料函温度、主轴承温度、主电机轴承温度及定子线圈温度等。 测量温度的方法从感受温度的途径来分有两类：一类是接触式的，即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度；另一类是非接触式，即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。常见的接触式测温仪表有如下几种。 1．膨胀式温度计 利用固体或液体热胀冷缩的特性测量温度，具有结构简单、使用方便、测量准确；价格低廉的优点；但测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎且不能远传和记录。 常用的液体温度计有充注水银的水银玻璃管温度计和充注有机液(如酒精)的玻璃管温度汁。在压缩机试验研究中，广泛采用度为0.1℃的水银玻璃管温度计，水银的膨胀系数为0.000181／℃。普通水银温度计的测温范围为－30~300℃，但上限可高至700℃，是通过加压的方法实现的。有机液体更适宜于测量低温，如酒精玻璃管温度计的测温范围为－l00~75℃，而甲苯玻璃管温度汁的测温范围为－90~100℃。 2．压力式温度计 根据密封在固定容器内的液体或气体，当温度变化时压力发生变化的特性，将温度测量转化为压力的测量。适用于测量气体、蒸汽及对感温包不起腐蚀的液体的温度。测量范围一般为－50~400℃。它具有结构简单、不怕振动、具有防爆性、价格低廉的优点。缺点是精度低，测温距离较远时，仪表的滞后性较大。 3.电阻式温度计 根据金属或半导体的电阻值随着温度变化的特性测量温度。一般金属电阻值随着温度升高而增加，而半导体的电阻值却随着温度的升高而减少。目前使用最广泛的热电阻材料是铂和铜。热电阻温度计适用于测量液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。铂电阻温度计测温范围为－200~500℃。铜电阻温度计测温范围为－50~150℃。热电阻温度计具有远传、自动记录和实现多点测量等优点，而且它输出的信号大，测量准确。1968年的新温标进一步规定，在－259.34~630.74℃温度范围内，以铂电阻温度计作为基准器。 4，热电偶温度计 根据热电效应，将两种不同的导体接触并构成回路时，若两个接点温度不同，回路中便出现毫伏级的热电势，该电势就可准确反映被测物体的温度。将回路与适当的指示仪表结合，就组成了如图6－1所示的热电偶温度计。热电偶的测温范围为－100~1600℃，上下限根据需要还可以扩展。 热电偶具有结构简单、价廉、测温范围宽、准确度高、热惯性小、输出信号为电信号便于远传等优点。适合于测量流体、固体及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。 在单元组合式仪表中，将温度传感器输出的信号转变为标准信号(如4~20mA直流电流信号)的变换装置，称为温度变送器(如图6－2)。 二、压力测量 压力是压缩机设计中的重要工艺参数。不但压力本身是表征流体流动过程的重要参数，而且流速、流量等参数的测量，也往往转换为压力测量问题。在压缩机及其系统中，压力测量的对象主要包括被压缩气体压力、润滑油油压、冷却水水压、填料函及中体充氮压力、仪表风压力等。 根据工作原理，目前所采用的压力指示仪器主要有液柱式、弹性式、活塞式、电气式或电子式等。 (1)液柱式压力计 它是根据流体静力平衡的原理制成的，有单管压力计和双管压力计(u形管压力计)，具有结构简单、精度高、使用方便价格低的特点。u形管压力计测量压差的范围很广，其测量上限取决于工作液体的密度，但受管子的强度限制，都有一个最高压力限度：下限由测量精度要求决定，不应小于2000Pa。微压计用来测量很小的压差，如20~5000Pa，是一种灵敏、精度高的测压仪器。 (2)弹性式压力计 它是用各种形式的弹性元件作为感受件，使弹性元件受压后发生的反作用力与被测压力平衡。此时，弹性元件的变形就是被测用力的函数，通过测量变形的方法测得压力。根据测压范围不同，常用的有膜片(分平膜片与波纹膜片)、膜盒(分单膜盒与双膜盒)、波纹臂(分单波纹管与双波纹管)、弹簧管(分单圈弹簧管与多圈弹簧管)。膜片、膜盒与波纹管等元件多用于微压和低压的测量；弹簧管则可用于高、中、低压直到真空度的测量。多圈弹簧管压力计最高压力为16MPa。 (3)活塞式压力计 它是以直接作用在已知面积上的重力来平衡被测压力的。常被作为实验室的压力标准器，精度高。简单活塞式压力计的测量上限为6×l07Pa，具有差动活塞的压力计上限可达25×107Pa。 压力变送器是将弹性元件受压输出的位移或力等信号。变成标准电信号的变换装置。在压缩机测量中，常用的压力测量仪表有以下几类： 1)霍尔片式远传压力表，其原理是通过压力—弹簧管位移—