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壓力測量儀表安裝大多需要敷設(shè)導(dǎo)壓管,導(dǎo)壓管敷設(shè)要求在SH/T 3104-2013《石油化工儀表安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》4.3條款中有明文規(guī)定,本文將導(dǎo)壓管敷設(shè)的具體規(guī)范要求分享給儀表工。導(dǎo)壓管的材質(zhì)和壓力等級不應(yīng)低于過程連接處的管道或設(shè)備材質(zhì)和壓力等級。導(dǎo)壓管應(yīng)盡量短,Pipe導(dǎo)壓管的長度不宜超過15m,Tube導(dǎo)壓管的長度不宜超過12m。Pipe鋼管與Pipe鋼管對比參照SH/T 3104-2013《石油化工儀表安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄E。在操作條件以及當(dāng)?shù)貥O端環(huán)境溫度下,在測量介質(zhì)出現(xiàn)結(jié)凍、冷凝、結(jié)晶或汽化情況下,導(dǎo)壓管應(yīng)采取伴熱或絕熱措施。導(dǎo)壓管內(nèi)應(yīng)避免出現(xiàn)液袋及氣泡。導(dǎo)壓管水平敷設(shè)時(shí),應(yīng)有1:10-1:100的坡度,傾斜方向用能利于排除導(dǎo)壓管內(nèi)夾帶的凝液或氣體。 導(dǎo)壓管的點(diǎn)在以下場所應(yīng)設(shè)排氣閥:液體介質(zhì)導(dǎo)壓管中的不凝氣體不能自流返回工藝管道;測量易汽化的介質(zhì)。導(dǎo)壓管的點(diǎn)在以下場所應(yīng)設(shè)排液閥:氣體介質(zhì)導(dǎo)壓管中的凝液不能自流返回工藝管道;測量易結(jié)凍、冷凝、凝固、結(jié)晶的介質(zhì);介質(zhì)中含有沉淀物或污濁物。當(dāng)導(dǎo)壓管與高溫設(shè)備、高溫管道并行敷設(shè)或直接連接時(shí),應(yīng)采取熱膨脹補(bǔ)償措施。在測量導(dǎo)壓管與振動(dòng)劇烈的設(shè)備、管道連接的場合,宜采取吸收或減輕振動(dòng)動(dòng)能的措施。對易堵、腐蝕、黏稠介質(zhì)的導(dǎo)壓管,宜設(shè)置有隔離罐;對蒸汽介質(zhì)的導(dǎo)壓管,宜設(shè)置有冷凝管。流量測量導(dǎo)壓管中的高、低壓側(cè)隔離(冷凝)罐應(yīng)位于相同的標(biāo)高。Tube導(dǎo)壓管中的隔離(冷凝)罐應(yīng)通過支托架固定。當(dāng)測量-29℃以下低溫液體介質(zhì)時(shí),導(dǎo)壓管宜采取以下措施:導(dǎo)壓管中的閥門采用核實(shí)的耐低溫材料,具有延伸手柄、并有保冷隔離措施;低溫部分的導(dǎo)壓管道采用不銹鋼材質(zhì),采取焊接方式;從一次取源閥至儀表有足夠長度的汽化段并向上傾斜敷設(shè),也可在根部取源閥后采用耐低溫隔離液導(dǎo)壓。當(dāng)測量350℃以上的高溫介質(zhì)時(shí),導(dǎo)壓管宜采取以下措施:導(dǎo)壓管中的閥門采用防燙手柄,并有防燙隔離措施;當(dāng)介質(zhì)為氣體時(shí),用冷介質(zhì)氣體、后對工藝無影響的其他冷氣體反吹取壓;從儀表連接管嘴開始,導(dǎo)壓管采用合適的耐高溫材料,并且延長散熱段后再接一次取源閥。當(dāng)壓力變送器采用貼近式安裝時(shí),不應(yīng)僅通過導(dǎo)壓管固定;一下管道上的壓力變送器不應(yīng)采用貼近式安裝。
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這些砝碼被分別標(biāo)以No.1到No.40的標(biāo)記,加上原有的KⅠ和KⅡ,共有42個(gè)千克原器。1889年屆國際計(jì)量大會(huì)后,其中的34個(gè)千克基準(zhǔn)被分發(fā)至米制公約成員國。在1929年到1974年間,又制作了23個(gè)千克原器,分別標(biāo)以No.41到No.63的標(biāo)記,其中22個(gè)分配給有關(guān)使用。我國的千克基準(zhǔn)于1965年引進(jìn),其中No.61作為質(zhì)量基準(zhǔn),當(dāng)時(shí)的質(zhì)量為1kg+0.271mg,0℃時(shí)的體積為46.3867cm3。要使兩個(gè)千克原器的比對精度優(yōu)于1×10-8,至今的方法是使用精密天平。由于作用是進(jìn)行千克原器的比對,因此這類天平又稱為原器天平。通常,原器天平被裝在密封容器內(nèi),通過操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。采用真空原器天平可達(dá)到更高精度,因?yàn)樗梢员葘χ杏捎诳諝飧×λ鶐淼挠绊憽?
如圖6.3所示即為用于校準(zhǔn)的MettlerHK1000MC天平。電流單位安培是七個(gè)基本單位之一。由于電流難以復(fù)現(xiàn)和保持,因此其復(fù)現(xiàn)和保存是通過電壓(電動(dòng)勢)和電阻單位來實(shí)現(xiàn)的,而安培則是以長度、時(shí)間和質(zhì)量等基本單位來定義的。1948年,第九屆國際計(jì)量大會(huì)通過了以電流單位作為第四個(gè)基本單位,其定義:在真空中相距1m的兩無限長而圓截面可忽略的平行直導(dǎo)線內(nèi)通過一個(gè)恒定電流,若此電流使該兩導(dǎo)線間每米長度上產(chǎn)生的力等于2×10-7N,則此電流為1A。實(shí)際上使用的電流實(shí)物基準(zhǔn)是電壓單位伏特和電阻單位歐姆,電流、電壓和電阻之間的關(guān)系由歐姆定律決定用于日常檢定的電壓實(shí)物基準(zhǔn)多采用韋斯頓飽和標(biāo)準(zhǔn)電池。
這種標(biāo)準(zhǔn)電池由愛德華?韋斯頓于1893年發(fā)明,并申請了美國專利(專利號494827)。如圖6.4所示即為韋斯頓的發(fā)明專利中所繪制的標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)。如圖6.5所示是1972年時(shí)美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)所保存的電壓實(shí)物基準(zhǔn)電化學(xué)電池,其外殼經(jīng)過了重新設(shè)計(jì)以便于展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)。電阻的實(shí)物基準(zhǔn)多采用錳銅合金電阻。我國采用的主基準(zhǔn)電池組和副基準(zhǔn)電池組各由20只標(biāo)準(zhǔn)電池組成,其電壓的年漂移量約為(1~2)×10-7量級;電阻的主基準(zhǔn)組和副基準(zhǔn)組各由10只標(biāo)準(zhǔn)電阻器組成,其電阻的年漂移量約為10-8量級。各國的標(biāo)準(zhǔn)電池和標(biāo)準(zhǔn)電阻,在1990年以前均需與BIPM的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定期的國際比對,BIPM每過若干年就根據(jù)比對結(jié)果進(jìn)行處理,得到國際上電壓、電阻單位的統(tǒng)一改值數(shù)據(jù),供各國參考利用電壓和電阻來復(fù)現(xiàn)電流單位的裝置主要是電功率天平。
圖中右側(cè)的秤盤中置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼,左側(cè)置一個(gè)運(yùn)動(dòng)線圈,以恒定速度向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線圈在磁鐵所產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,該電動(dòng)勢所形成的力與右側(cè)砝碼產(chǎn)生的力平衡時(shí),線圈中的電流即為復(fù)現(xiàn)的電流單位安培。NIST希望利用該電功率天平確定更的普朗克常數(shù),從而有助于建立質(zhì)量單位千克的量子定義。復(fù)現(xiàn)儀器校準(zhǔn)直線度的標(biāo)準(zhǔn)有實(shí)物形式和自然形式兩種。實(shí)物形式通常以具有一定寬度的平尺作為標(biāo)準(zhǔn);自然形式通常以光的直線傳播性質(zhì)為基礎(chǔ)。工業(yè)上常用刀口直尺作為計(jì)量直線度的量具,而檢定刀口尺的對板就是一種平尺。制造平尺的材料有鋼、鑄鐵、花崗巖等,儀器校準(zhǔn)長度小于300mm時(shí)也有用玻璃制成的,稱為長平晶。儀器校準(zhǔn)平尺本身的工作面直線度是用兩尺互檢或三尺互檢的方法確定的。
這兩種方法的原理都是使被檢直線尺兩者成對地平行放置,然后測出它們之間的平行度,而各點(diǎn)的平行度偏差必然是兩條被檢直線上相應(yīng)點(diǎn)的直線度偏差的和或差,然后求解一組二元或三元線性方程組即可求出各直線的直線度。利用儀器校準(zhǔn)光的直線傳播性質(zhì),也已經(jīng)制成了多種測量直線的儀器,常用的有準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和激光準(zhǔn)直儀等。準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡可測量數(shù)十米距離內(nèi)的直線度,讀數(shù)分辨力可達(dá)1μm。儀器校準(zhǔn)激光準(zhǔn)直儀一般也用于測量數(shù)十米距離內(nèi)的直線度,專門設(shè)計(jì)的激光準(zhǔn)直儀可測量長達(dá)數(shù)公里距離內(nèi)的直線度。也可利用光的干涉現(xiàn)象來測量直線度,儀器校準(zhǔn)直線度干涉儀可測量數(shù)米內(nèi)的直線度,分辨力可達(dá)0.2μm。1.阻抗的形式和特點(diǎn)阻抗的概念初由歐姆定律推導(dǎo)而得,表示為電壓對電流之比,這個(gè)定義稱為阻抗的有源定義。
此外,阻抗也是材料和物質(zhì)的一種屬性,可根據(jù)材料和物質(zhì)的幾何形狀及其周圍空間的電磁特性計(jì)算得到,這個(gè)定義稱為阻抗的無源定義。前者適用于絕大多數(shù)實(shí)際計(jì)量,后者則直接與基本物理量相關(guān),適于建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)蘇州儀器校準(zhǔn)頻率和電路形式,阻抗可分為集總參數(shù)阻抗和分布參數(shù)阻抗(或微波阻抗)。當(dāng)頻率較低(數(shù)百M(fèi)Hz以下)時(shí),電路和元件的尺寸與波長相比很小,電路可認(rèn)為是由單個(gè)的電阻、電容、電感等集總參數(shù)元件組成,這些元件的阻抗以及與之有關(guān)的Q值、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切等參量稱為集總參數(shù)阻抗參量。隨著頻率進(jìn)一步提高,純粹的集總參數(shù)元件越來越難以得到,所有的電路元件都必須被視為均勻分布于電路中的各點(diǎn),而阻抗也表現(xiàn)為分布參數(shù)電路阻抗。
在集總參數(shù)電路中,由于沿傳輸線的電壓和電流處處相等,因此沿線各點(diǎn)的阻抗也相等。在分布參數(shù)電路中,沿線通常既有向前行進(jìn)的入射波,也有朝反方向行進(jìn)的反射波,兩者合成形成駐波。因此在一般情況下,沿線電壓和電流處處不同,因此阻抗也不相同。描述分布參數(shù)電路的電特性時(shí),除了使用阻抗參量外,還經(jīng)常使用物理概念更明確也更易于計(jì)量的反射參量(電壓反射系數(shù)Γ)和駐波參量(電壓駐波比S)。為了建立阻抗Z與Γ和S之間的關(guān)系,可將Z對傳輸線的特性阻抗Z0(僅與傳輸線本身的參數(shù)和頻率有關(guān))進(jìn)行歸一化,得到歸一化阻抗,Zn與Γ和S之間便具有了完全確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在分布參數(shù)電路中,由于沿線各點(diǎn)的阻抗不同,因此必須指明阻抗是哪個(gè)位置的阻抗。
下標(biāo)i和r分別表示入射波和反射波。該點(diǎn)(或該平面)的電壓反射系數(shù)Γ定義為對無耗傳輸線,不隨位置發(fā)生改變,θ與位置呈線性關(guān)系。電壓駐波比S簡稱駐波比,定義為傳輸線上相鄰的電壓大值和小值之比:駐波比的相位以lmin表征,lmin規(guī)定為由參考點(diǎn)(或平面)向信號源方向移動(dòng)到近一個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)(電壓小點(diǎn))處的距離。駐波相位的單值變化范圍為。集總參數(shù)阻抗標(biāo)準(zhǔn)和蘇州儀器校準(zhǔn)精密計(jì)量儀器在低頻范圍內(nèi),通常采用各種電橋來實(shí)現(xiàn)被計(jì)量阻抗和標(biāo)準(zhǔn)阻抗的精密比較。在高頻范圍內(nèi),電路元件的殘量以及它們和地之間的雜散阻抗使得低頻電橋不再適用,而需要采用其他精密計(jì)量方法和裝置。集總參數(shù)阻抗標(biāo)準(zhǔn)。在集總參數(shù)阻抗檢定系統(tǒng)表中,常用容抗作為參考量,因?yàn)槿菘沟牧恐悼捎呻娙萜鲙缀纬叽绾涂諝獾南鄬殡姵?shù)直接計(jì)算得到。
高頻電容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一段精密同軸空氣介質(zhì)傳輸線,其幾何形狀簡單,長期穩(wěn)定性好,殘余阻抗很小。如果再輔以低頻電容標(biāo)準(zhǔn),借助各種指零式和諧振式儀表,通過直接比較和外推,就可以將量值傳遞到集總參數(shù)阻抗的各種工作標(biāo)準(zhǔn)器上。精密雙T電橋。在集總參數(shù)阻抗量值傳遞和精密測試中,雙T電橋是測量不確定度小的一種計(jì)量裝置。雙T電橋的簡化電路如圖11.41所示,被測器件接入TXA或TXB端。TXA和TXB端的測量結(jié)果可相互校準(zhǔn),因此雙T電橋具有自校準(zhǔn)功能。由于它使用準(zhǔn)確度和讀數(shù)分辨率都很高的精密同軸可變電容作為阻抗標(biāo)準(zhǔn),因此可以獲得很高的準(zhǔn)確度。信號源、指示器、被測阻抗和標(biāo)準(zhǔn)電容器均接在共同的接地端子上,有利于屏蔽和減少干擾,特別適用于高頻阻抗測量。
此外還有高頻Q表、LRC表和高頻阻抗分析儀等儀器。Q表是集總參數(shù)阻抗計(jì)量儀中的一種通用儀器,雖然它的計(jì)量準(zhǔn)確度不高,但使用方便,能測Q值等多種阻抗參量,特別適用于測量高Q低損耗元件,因此應(yīng)用十分廣泛。Q表的檢定中常使用標(biāo)準(zhǔn)Q值線圈作為標(biāo)準(zhǔn)量具。LRC表是進(jìn)行多功能寬量程分立元件高頻阻抗參量測量的綜合測量儀器,它利用電橋?qū)⒈粶y阻抗Zx與標(biāo)準(zhǔn)阻抗Rs之比轉(zhuǎn)換為電壓之比,而測量部分則使用雙斜積分?jǐn)?shù)字電壓表技術(shù)測量電壓矢量比值,從而求出測量結(jié)果。高頻阻抗分析儀則可以測量有源和無源器件的高頻阻抗特性。3.微波阻抗標(biāo)準(zhǔn)和蘇州儀器校準(zhǔn)精密計(jì)量設(shè)備(1)微波阻抗標(biāo)準(zhǔn)。除了傳輸線特性阻抗、阻抗(導(dǎo)納)、電壓反射系數(shù)、電壓駐波比等參量外,描述微波阻抗的物理量還包括四端網(wǎng)絡(luò)的散射參量等。
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