第四章常用測量儀表
測量儀表是生產自動化的主要工具之一，在整個生產過程中，它起著監視、控制和調節的作用。管道工程中，最常用的測量儀表有：溫度、壓力、流量和液位的測量儀表。這些儀表在管道系統中的安裝工作，一般均由管道工來完成。因此，管道工應了解管道系統中常用測量儀表的工作原理、性能和安裝方法，并能正確地安裝。
第一節溫度測量儀表
溫度測量儀表的種類很多，按其測量方式可分為接觸式和非接觸式兩類；按其測量原理可分為膨脹式、壓力式、電阻式、熱電式、輻射式五類。常用測溫儀表及其測量范圍如表4-1所示。溫度測量儀表的工作范圍以選取在儀表刻度的1／3—3／4處為宜。
表4-1常用測溫儀表的測量范圍(℃)
一、膨脹式溫度計
大多數物質當溫度變化時，其體積也隨著改變。膨脹式溫度計就是利用物質的這一物理性質而制成的。膨脹式溫度計常用的工作液有水銀、酒精、甲苯和戍烷等。玻璃管式溫度計是最常見的一種。由于其構造簡單，準確度較高，便于使用，且價格低廉，所以在工程測量中被廣泛地采用。
管道工程中使用的玻璃管式溫度計又稱內標式溫度計。其結構形式有直形、90°角形及135°角形三種，測量范圍為-30～500°C。這種溫度計一般帶有金屬保護套管，以免受機械損傷。其尾部接頭配有M27X2等三種螺紋，可與管道或容器連接。
選用內標式溫度計時，要注明型號、測溫范圍、尾部長度及配合螺紋規格。
內標式溫度計的安裝方式有三種，如圖4-1所示。
圖4—1內標式溫度計的安裝方式
a)在水平管道上安裝b)在垂直管道上安裝c)在彎管外安裝
溫度計的安裝，應在整個工程施工結束時進行。其安裝位置應便于觀察和檢修，且不易被機械損壞。安裝前，應檢查其型號規格是否符合設計圖紙要求，測溫上、下限范圍是否符合被測介質的溫度要求，有無損壞。安裝時，注意溫包端部應盡可能伸到被測介質管道中心線位置，且受熱端應與介質流向逆向。如果被測介質處于靜止狀態，則容器內的溫度會隨測點的位置不同而異。這時，應根據需要來選定溫度計的尾部長度和安裝點。
溫度計與管道或容器連接時，需在安裝位置焊接一螺紋與金屬套管接頭統一的鋼制管接頭，然后把溫度計套管接頭擰人管接頭內，并用扳手擰緊。
溫度計在測溫保護套管內安裝時，為了增強傳熱，當被測介質溫度在-30～100°C范圍內時，常在保護套管內灌注12號機油，注油高度以浸沒工作液球為宜。當被測介質溫度在100～200°C范圍內時，可在保護套管內注入氣缸油。當被測介質溫度高于200°C時，一般在保護套管內填人銅鋸屑或石英末，填人高度只需蓋住測溫包即可。
二、壓力式溫度計
壓刀式溫度計的作用原理，有的是基于溫度改變時工作物質的體積變化，也有的是基于溫度改變時工作物質的壓力變化，從而達到間接測量溫度的目的。
壓力式溫度計可以把溫度的指示值傳送到較遠的地方。其特點是：構造簡單，耐振動，采用鐘表機構傳動，防爆性能好，但需經常進行校驗，維修較困難。一般適用于被測介質壓力小于5．88MPa，溫度不高于400~E的非腐蝕性氣體、蒸汽或液體的溫度測定。
壓力式溫度計的構造如圖4-2所示。由溫包、毛細管、接頭及表頭等組成，在密封的溫包內充灌有工作介質。當溫包受熱或遇冷時，工作介質體積的膨脹或收縮，通過金屬軟管傳到表頭，導致表頭內管式彈簧末端產生微小的伸屈，從而推動指針偏轉，指針在刻度盤上即指示出被測介質的溫度。
圖4-2壓力式溫度計
1-溫包2口金屬毛細管3-管式彈簧管4-游絲
5-小齒輪6-拉桿7-扇形齒輪8-支架
安裝壓力式溫度計時，溫包應立裝，表頭應高于溫包位置，并使溫包盡量多插入被測介質中一些，以減少測溫誤差。在小管徑管道上安裝時，若感溫部位無法置于管道中心線處，應裝設擴大管。表頭應裝在易于觀察的地方，表頭和，金屬軟管的環境溫度應在5-50Y范圍內。敷設金屬軟管時，應盡量少拐彎，需彎曲時，其彎曲半徑不應小于50mm。金屬軟管一般為管內或線槽內敷設，也可直接沿墻敷設，每隔200～300mm設固定夾固定，多余的金屬軟管應盤好并固定在適當位置。
壓力式溫度計與管道或設備連接的接頭螺紋，一般為 M27X2或M33X2不等。安裝時，需在管道或設備上焊接一個與其接頭螺紋相同的鋼制管接頭，然后把接頭擰人管接頭內，用扳手擰緊。
安裝溫包時，應先計算好插入長度，以免在擰緊接頭螺母時，溫包端部頂撞管壁，損壞溫包。
第二節壓力測量儀表
為了及時、準確、直觀地反映管道系統內工作介質的壓力狀態，通常在系統中適當位置裝設壓力表，用以測量管道內輸送介質的壓力。
管道系統中所用壓力表的選擇，應根據被測介質的性質及壓力參數等因素來確定。壓力表的種類很多，對于蒸汽、凝結水、壓縮空氣、給水、熱水、氧氣等介質管道，當工作壓力大于0．098MPa(表壓)時，一般采用彈簧管式壓力表；對于煤氣、氫氣、低壓空氣等介質管道，采用U形管壓力表和膜片(盒)式壓力表等；對于乙炔管道，一般采用YQA型銅管彈簧乙炔壓力表。
一、彈簧管壓力表
彈簧管壓力表主要由表盤、彈簧管、拉桿、扁形齒輪、軸心架和指針等機件組成，如圖4-3所示。表內彈簧金屬管斷面呈扁圓形，其一端封閉。當被測介質進入彈簧管時，由于介質壓力的作用，而使彈簧管產生變形。彈簧管的延伸，經齒輪機構傳動，帶動指針偏轉，從而在表盤上指示出被測介質壓力的變化情況。
圖4-3彈簧管壓力表
1-表殼2-表盤3-彈簧管4-指針5-扇形齒輪6-連桿7-軸心架
彈簧管壓力表可測量0．0196～58．8MPa的壓力，精度等級有0．5、1．0、1．5、2．5級等。其測量范圍廣，使用簡單，安裝方便，精確度較高，一般均能滿足測壓要求，因而被廣泛采用。其中以Y型壓力表在管道工程中應用最為普遍。其主要技術參數見表4-2，它可用于測量氣(汽)體、液體的壓力。
表4-2Y型彈簧管壓力表主要技術參數
范圍時，為防止彈性元件疲勞損壞，其正常的指示值不應接近最大刻度值；當被測介質壓力比較穩定時，儀表的正常指示刻度為最大刻度的2／3或3／4；當測量波動壓力時，儀表的正常指示刻度宜為最大刻度的1／2。由于彈性元件的下限靈敏度低，誤差大，為此，最小指示刻度可取最大刻度的1／3。另外，當被測介質不同時，對彈簧管壓力表的要求也不同。如被測介質為氧氣時，要求采用不含油脂的金屬材料制成的壓力表；而當介質為乙炔時，則不宜采用銅的質量分數超過70％的銅合金制造的壓力表。
壓力表應垂直安裝在直管段上，不應設置在三通、彎頭、變徑管等改變介質流速和流向的管件附近，以免產生過大的測量誤差。取壓點位置按以下規定選取：被測介質為氣體時，在管道的上部取壓；被測介質為液體時，在管道的上部或中心取壓。
壓力表應安裝在光線充足、便于觀察和方便檢修的地方。安裝前應檢查有無檢驗合格鉛封，無合格鉛封者，應交計量部門校驗合格后才能安裝。
壓力表一般在其它安裝工作結束后，管道與設備系統進行試運轉之前進行安裝。為避免壓力表直接與被測介質接觸而被損壞，常在壓力表與管道或設備間的連接管上設置表彎管。表彎管可由市場采購或自行煨制，其種類和安裝形式如圖4-4所示。在鍋爐等壓力容器上安裝時，壓力表與表彎管間應裝設三通閥，以便于管路沖洗、零點校正以及壓力表的校驗。在取壓口到壓力計之間，靠近取壓口處，應裝設控制閥門，以備檢修壓力表時使用。
安裝壓力表時，由于表接頭螺紋通常與管螺紋不一致，需另配制螺紋接頭。螺紋接頭可按圖4-5進行加工。
各種壓力計安裝完畢，在被測介質的工作壓力上下限值點需做出明顯的標志。
使用中的壓力表應定期進行檢驗和校正。
二、U形管壓力計
U形管壓力計，適用于測量小于0．098MPa(表壓)的氣體或液體的壓力、真空度或壓力差，也可作為校驗流量計的標準差壓計。這種壓力計，由一根U形玻璃管和一塊劃有刻度的板面組成，如圖4— 6所示。U形玻璃管固定在刻度板上，根據所測壓力的需要，在玻璃管
圖4-4彈簧壓力表的安裝
a)在水平管道上安裝b)在垂直管道上安裝
圖4-5彈簧管壓力計螺紋接頭
內裝入水銀或水及其它液體作為工作液。為測量時讀數方便，常使管內所
充工作液面達到刻度板上零點位置。
測壓時，用一根軟管把管道系統上的測壓點與U形管的一端接通，而
U形管的另一端與大氣相通。由于管道系統內壓力的作用，使U形管內左
右兩邊的液面產生高差h。根據所測的液柱高度差，換算成國際單位制的
壓力單位。其計算式為：
當工作液為水時，被測系統內的壓力：
P=9.81h (4-1)
式中P——被測系統內的壓力(Pa)；
h——形管內左右兩邊的液面高差(mm)。
當工作液為水銀時，被測系統內的壓力為
P=133．32h (4-2)
利用上述公式計算時，若U形管與被測系統連接端液面低于自由端液
面，那么計算所得的值即為被測系統內的相對壓力(即表壓力)；若U形管
與被測系統連接端液面圖高于自由端液面，那么計算所得 4-6 U形管壓力計的值即為被測系統內的真空度值；例如圖4-7所示，用U 1-橡膠軟管2-刻度標尺形管測壓計測量容器內氣體的壓力。已知測壓計內工作液 3-U形玻璃管4-面板
