第四章常用测量仪表
测量仪表是生产自动化的主要工具之一，在整个生产过程中，它起着监视、控制和调节的作用。管道工程中，最常用的测量仪表有：温度、压力、流量和液位的测量仪表。这些仪表在管道系统中的安装工作，一般均由管道工来完成。因此，管道工应了解管道系统中常用测量仪表的工作原理、性能和安装方法，并能正确地安装。
第一节温度测量仪表
温度测量仪表的种类很多，按其测量方式可分为接触式和非接触式两类；按其测量原理可分为膨胀式、压力式、电阻式、热电式、辐射式五类。常用测温仪表及其测量范围如表4-1所示。温度测量仪表的工作范围以选取在仪表刻度的1／3—3／4处为宜。
表4-1常用测温仪表的测量范围(℃)
一、膨胀式温度计
大多数物质当温度变化时，其体积也随着改变。膨胀式温度计就是利用物质的这一物理性质而制成的。膨胀式温度计常用的工作液有水银、酒精、甲苯和戍烷等。玻璃管式温度计是最常见的一种。由于其构造简单，准确度较高，便于使用，且价格低廉，所以在工程测量中被广泛地采用。
管道工程中使用的玻璃管式温度计又称内标式温度计。其结构形式有直形、90°角形及135°角形三种，测量范围为-30～500°C。这种温度计一般带有金属保护套管，以免受机械损伤。其尾部接头配有M27X2等三种螺纹，可与管道或容器连接。
选用内标式温度计时，要注明型号、测温范围、尾部长度及配合螺纹规格。
内标式温度计的安装方式有三种，如图4-1所示。
图4—1内标式温度计的安装方式
a)在水平管道上安装b)在垂直管道上安装c)在弯管外安装
温度计的安装，应在整个工程施工结束时进行。其安装位置应便于观察和检修，且不易被机械损坏。安装前，应检查其型号规格是否符合设计图纸要求，测温上、下限范围是否符合被测介质的温度要求，有无损坏。安装时，注意温包端部应尽可能伸到被测介质管道中心线位置，且受热端应与介质流向逆向。如果被测介质处于静止状态，则容器内的温度会随测点的位置不同而异。这时，应根据需要来选定温度计的尾部长度和安装点。
温度计与管道或容器连接时，需在安装位置焊接一螺纹与金属套管接头统一的钢制管接头，然后把温度计套管接头拧人管接头内，并用扳手拧紧。
温度计在测温保护套管内安装时，为了增强传热，当被测介质温度在-30～100°C范围内时，常在保护套管内灌注12号机油，注油高度以浸没工作液球为宜。当被测介质温度在100～200°C范围内时，可在保护套管内注入气缸油。当被测介质温度高于200°C时，一般在保护套管内填人铜锯屑或石英末，填人高度只需盖住测温包即可。
二、压力式温度计
压刀式温度计的作用原理，有的是基于温度改变时工作物质的体积变化，也有的是基于温度改变时工作物质的压力变化，从而达到间接测量温度的目的。
压力式温度计可以把温度的指示值传送到较远的地方。其特点是：构造简单，耐振动，采用钟表机构传动，防爆性能好，但需经常进行校验，维修较困难。一般适用于被测介质压力小于5．88MPa，温度不高于400~E的非腐蚀性气体、蒸汽或液体的温度测定。
压力式温度计的构造如图4-2所示。由温包、毛细管、接头及表头等组成，在密封的温包内充灌有工作介质。当温包受热或遇冷时，工作介质体积的膨胀或收缩，通过金属软管传到表头，导致表头内管式弹簧末端产生微小的伸屈，从而推动指针偏转，指针在刻度盘上即指示出被测介质的温度。
图4-2压力式温度计
1-温包2口金属毛细管3-管式弹簧管4-游丝
5-小齿轮6-拉杆7-扇形齿轮8-支架
安装压力式温度计时，温包应立装，表头应高于温包位置，并使温包尽量多插入被测介质中一些，以减少测温误差。在小管径管道上安装时，若感温部位无法置于管道中心线处，应装设扩大管。表头应装在易于观察的地方，表头和，金属软管的环境温度应在5-50Y范围内。敷设金属软管时，应尽量少拐弯，需弯曲时，其弯曲半径不应小于50mm。金属软管一般为管内或线槽内敷设，也可直接沿墙敷设，每隔200～300mm设固定夹固定，多余的金属软管应盘好并固定在适当位置。
压力式温度计与管道或设备连接的接头螺纹，一般为 M27X2或M33X2不等。安装时，需在管道或设备上焊接一个与其接头螺纹相同的钢制管接头，然后把接头拧人管接头内，用扳手拧紧。
安装温包时，应先计算好插入长度，以免在拧紧接头螺母时，温包端部顶撞管壁，损坏温包。
第二节压力测量仪表
为了及时、准确、直观地反映管道系统内工作介质的压力状态，通常在系统中适当位置装设压力表，用以测量管道内输送介质的压力。
管道系统中所用压力表的选择，应根据被测介质的性质及压力参数等因素来确定。压力表的种类很多，对于蒸汽、凝结水、压缩空气、给水、热水、氧气等介质管道，当工作压力大于0．098MPa(表压)时，一般采用弹簧管式压力表；对于煤气、氢气、低压空气等介质管道，采用U形管压力表和膜片(盒)式压力表等；对于乙炔管道，一般采用YQA型铜管弹簧乙炔压力表。
一、弹簧管压力表
弹簧管压力表主要由表盘、弹簧管、拉杆、扁形齿轮、轴心架和指针等机件组成，如图4-3所示。表内弹簧金属管断面呈扁圆形，其一端封闭。当被测介质进入弹簧管时，由于介质压力的作用，而使弹簧管产生变形。弹簧管的延伸，经齿轮机构传动，带动指针偏转，从而在表盘上指示出被测介质压力的变化情况。
图4-3弹簧管压力表
1-表壳2-表盘3-弹簧管4-指针5-扇形齿轮6-连杆7-轴心架
弹簧管压力表可测量0．0196～58．8MPa的压力，精度等级有0．5、1．0、1．5、2．5级等。其测量范围广，使用简单，安装方便，精确度较高，一般均能满足测压要求，因而被广泛采用。其中以Y型压力表在管道工程中应用最为普遍。其主要技术参数见表4-2，它可用于测量气(汽)体、液体的压力。
表4-2Y型弹簧管压力表主要技术参数
范围时，为防止弹性元件疲劳损坏，其正常的指示值不应接近最大刻度值；当被测介质压力比较稳定时，仪表的正常指示刻度为最大刻度的2／3或3／4；当测量波动压力时，仪表的正常指示刻度宜为最大刻度的1／2。由于弹性元件的下限灵敏度低，误差大，为此，最小指示刻度可取最大刻度的1／3。另外，当被测介质不同时，对弹簧管压力表的要求也不同。如被测介质为氧气时，要求采用不含油脂的金属材料制成的压力表；而当介质为乙炔时，则不宜采用铜的质量分数超过70％的铜合金制造的压力表。
压力表应垂直安装在直管段上，不应设置在三通、弯头、变径管等改变介质流速和流向的管件附近，以免产生过大的测量误差。取压点位置按以下规定选取：被测介质为气体时，在管道的上部取压；被测介质为液体时，在管道的上部或中心取压。
压力表应安装在光线充足、便于观察和方便检修的地方。安装前应检查有无检验合格铅封，无合格铅封者，应交计量部门校验合格后才能安装。
压力表一般在其它安装工作结束后，管道与设备系统进行试运转之前进行安装。为避免压力表直接与被测介质接触而被损坏，常在压力表与管道或设备间的连接管上设置表弯管。表弯管可由市场采购或自行煨制，其种类和安装形式如图4-4所示。在锅炉等压力容器上安装时，压力表与表弯管间应装设三通阀，以便于管路冲洗、零点校正以及压力表的校验。在取压口到压力计之间，靠近取压口处，应装设控制阀门，以备检修压力表时使用。
安装压力表时，由于表接头螺纹通常与管螺纹不一致，需另配制螺纹接头。螺纹接头可按图4-5进行加工。
各种压力计安装完毕，在被测介质的工作压力上下限值点需做出明显的标志。
使用中的压力表应定期进行检验和校正。
二、U形管压力计
U形管压力计，适用于测量小于0．098MPa(表压)的气体或液体的压力、真空度或压力差，也可作为校验流量计的标准差压计。这种压力计，由一根U形玻璃管和一块划有刻度的板面组成，如图4— 6所示。U形玻璃管固定在刻度板上，根据所测压力的需要，在玻璃管
图4-4弹簧压力表的安装
a)在水平管道上安装b)在垂直管道上安装
图4-5弹簧管压力计螺纹接头
内装入水银或水及其它液体作为工作液。为测量时读数方便，常使管内所
充工作液面达到刻度板上零点位置。
测压时，用一根软管把管道系统上的测压点与U形管的一端接通，而
U形管的另一端与大气相通。由于管道系统内压力的作用，使U形管内左
右两边的液面产生高差h。根据所测的液柱高度差，换算成国际单位制的
压力单位。其计算式为：
当工作液为水时，被测系统内的压力：
P=9.81h (4-1)
式中P——被测系统内的压力(Pa)；
h——形管内左右两边的液面高差(mm)。
当工作液为水银时，被测系统内的压力为
P=133．32h (4-2)
利用上述公式计算时，若U形管与被测系统连接端液面低于自由端液
面，那么计算所得的值即为被测系统内的相对压力(即表压力)；若U形管
与被测系统连接端液面图高于自由端液面，那么计算所得 4-6 U形管压力计的值即为被测系统内的真空度值；例如图4-7所示，用U 1-橡胶软管2-刻度标尺形管测压计测量容器内气体的压力。已知测压计内工作液 3-U形玻璃管4-面板
