培訓(xùn)班熱工測量及儀表專題

1、 熱工測量及儀表專題介紹一、測量系統(tǒng)的組成感受件變送件顯示件 單值 線性 靈敏 放大信號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)化電信號(hào)（4-20mA,1-5V)二、溫度測量測溫范圍測溫范圍1001000 0C-1600C-16000 0C C溫度信號(hào)變成電勢信號(hào)測溫范圍-2000 0C-500C-5000 0C C溫度信號(hào)變成電阻信號(hào)溫度信號(hào)變成電阻信號(hào)接觸式測溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)熱電阻溫度計(jì)非接觸式測溫紅外溫度計(jì)比色溫度計(jì)二、溫度測量-熱電偶溫度計(jì)自由端（參考端、冷端）自由端（參考端、冷端） 測量端（工作端、熱端）測量端（工作端、熱端） 熱電極熱電極A A熱電極熱電極B BT TT T0 0熱電偶的熱電勢：由兩種不同材料導(dǎo)體組成

2、的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，則會(huì)路產(chǎn)生熱電勢。二、溫度測量-熱電偶溫度計(jì)熱電偶的熱電勢由溫差電勢和接觸電勢組成。 溫差電勢 接觸電勢)()(0tteAAAeA( )ABt二、溫度測量-熱電偶溫度計(jì)熱電偶的回路總電勢：)(te-(t)e)t(t,E0ABAB0AB0000(, ) ()()( )( )()( )A BA BAAA BBBE tttttttt二、溫度測量-熱電偶溫度計(jì)熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償：)(te-(t)e)t(t,E0ABAB0AB材料與對應(yīng)的熱電偶不同，價(jià)格便宜，低溫下熱電性質(zhì)相同。使用補(bǔ)償導(dǎo)線的注意事項(xiàng)：在0-100范圍內(nèi)與熱電偶具有相同的熱電特性；極性不能接反；型號(hào)與

3、熱電偶一致接入點(diǎn)溫度一致。用補(bǔ)償導(dǎo)線連接到熱電偶的冷端，延伸至恒定冷端溫度，在達(dá)到冷端溫度恒定要求的同時(shí)，降低造價(jià)。補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償型延伸型材料與對應(yīng)的熱電偶相同，但準(zhǔn)確度要求略低。二、溫度測量-熱電偶溫度計(jì)鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長長達(dá)上百米達(dá)上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護(hù)套管（鎧體）保護(hù)套管（鎧體） BA絕緣材料絕緣材料法蘭法蘭二、溫度測量-熱電偶溫度計(jì)的應(yīng)用被測物體ABAB兩支熱電偶串聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)較低溫度的測量。E=2EAB(t,t0)tt被測物體ABBA兩支熱電偶反向串聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)溫差的測量.E=EAB(t1,t2)t1t2t0t0t0t0t0t0t0t0二、溫度測量-熱電阻溫度計(jì)薄膜型及

4、普通型鉑熱電阻 二、溫度測量-熱電阻溫度計(jì)銅熱電阻銅熱電阻三、壓力測量-1151電容式壓力（壓差）傳感器dACv改變改變d d能夠獲得較高靈敏度，可測量微米數(shù)能夠獲得較高靈敏度，可測量微米數(shù)量級(jí)的位移；量級(jí)的位移；v改變改變A A只適用于測量厘米數(shù)量級(jí)的位移；只適用于測量厘米數(shù)量級(jí)的位移；v改變介電常數(shù)，常用于物位測量。改變介電常數(shù)，常用于物位測量。采用變電容器原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器采用變電容器原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測量電容量便可以知道被測壓力的大小，的電容量，然后通過測量電容量便可以知道被測壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力電容轉(zhuǎn)換。從而實(shí)現(xiàn)壓

5、力電容轉(zhuǎn)換。電容式壓力變送器是將壓力的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化，然后進(jìn)電容式壓力變送器是將壓力的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化，然后進(jìn)行測量的變送器。它是一種開環(huán)檢測儀表、具有結(jié)構(gòu)簡單、過載行測量的變送器。它是一種開環(huán)檢測儀表、具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便等特點(diǎn)。能力強(qiáng)、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便等特點(diǎn)。三、壓力測量-1151電容式壓力（壓差）傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度，減小非線在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度，減小非線性，提高抗干擾能力（如電源電壓環(huán)境溫度等）常性，提高抗干擾能力（如電源電壓環(huán)境溫度等）常常做成差動(dòng)的形式。常做成差動(dòng)的形式

6、。dKCCCC1212采用下述信號(hào)處理方法可消采用下述信號(hào)處理方法可消除非線性及工作溫度的影響：除非線性及工作溫度的影響：三、壓力測量-1151電容式壓力（壓差）傳感器電容式差壓變送器測量部分測量部分測量部分包括電容測量部分包括電容膜盒，高低壓室及膜盒，高低壓室及法蘭等組成。法蘭等組成。測量原理：將被測測量原理：將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。電容量的變化。當(dāng)采用差動(dòng)時(shí)，C CL L增加,C,CH H減少，電容總變化量為)dd(ddCC20000012pKKdKddCCCCHLHL210200 為什么采用差動(dòng)平板電容？為什么采用差動(dòng)平板電容？與非差動(dòng)相比，靈敏性有所提高和非

7、線性程度減小，但非線性仍不滿足高精度要求。 實(shí)際中，為什么采用電容之差與電容之和比值：實(shí)際中，為什么采用電容之差與電容之和比值：三、壓力測量-1151電容式壓力（壓差）傳感器三、壓力測量-應(yīng)變式壓力（壓差）傳感器測量原理：利用金屬應(yīng)變測量原理：利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測壓片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測壓彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。阻變化。 組成：感壓彈性元件和應(yīng)變組成：感壓彈性元件和應(yīng)變片二者結(jié)合成一體。片二者結(jié)合成一體。 測量電路的工作：將應(yīng)變片測量電路的工作：將應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)換成電流或電電阻的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓輸出是由測量電路完成的。壓輸出是由測量電路完成的。 測

8、量橋路三、壓力測量-應(yīng)變式壓力（壓差）傳感器 應(yīng)變片的貼法：兩片在膜片中心感受正的軸向應(yīng)力，兩片在邊 緣感受負(fù)的軸向應(yīng)變。三、壓力測量-壓力儀表的選擇與安裝取壓口應(yīng)與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊取壓口應(yīng)與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊u 防止儀表感受件與高溫和有害的被測介質(zhì)接觸。高溫介質(zhì)要冷防止儀表感受件與高溫和有害的被測介質(zhì)接觸。高溫介質(zhì)要冷凝，含塵氣體要設(shè)灰塵捕集器；腐蝕介質(zhì)應(yīng)加裝隔離容器凝，含塵氣體要設(shè)灰塵捕集器；腐蝕介質(zhì)應(yīng)加裝隔離容器u 儀表與取壓口如不在同一水平上，應(yīng)注意校正由于高度差對儀儀表與取壓口如不在同一水平上，應(yīng)注意校正由于高度差對儀表造成的額外的讀數(shù)誤差。表造成的額外

9、的讀數(shù)誤差。u 壓力取出口位置，測量氣體介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的上部，測量蒸壓力取出口位置，測量氣體介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的上部，測量蒸汽應(yīng)在工藝管道的兩側(cè)，測量液體壓力應(yīng)在工藝管道的下部。汽應(yīng)在工藝管道的兩側(cè)，測量液體壓力應(yīng)在工藝管道的下部。四、流量測量流量測量方法容積式速度式質(zhì)量式橢圓齒輪流量計(jì)腰倫流量計(jì)渦輪流量計(jì)漩渦流量計(jì)超聲波流量計(jì)電磁流量計(jì)（被測介質(zhì)為導(dǎo)電的液體）差壓式流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)四、流量測量-漩渦流量計(jì)漩渦流量計(jì)是漩渦流量計(jì)是7070年代發(fā)展起來的一種新型流量計(jì)。它適用于氣年代發(fā)展起來的一種新型流量計(jì)。它適用于氣體流量和液體流量測量。儀表的精確度高（達(dá)體流量和液體流量測量。儀表的精

10、確度高（達(dá)1.01.0），量程），量程比寬（比寬（B=30 B=30 ：1 1），輸出線性好。它輸出頻率信號(hào)，抗干擾性），輸出線性好。它輸出頻率信號(hào)，抗干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，在火電廠可用于送風(fēng)流量的測量。能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，在火電廠可用于送風(fēng)流量的測量。 漩渦流量計(jì)由檢測器和轉(zhuǎn)換器組成。在流動(dòng)的流體中放置一根其在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線軸線與流向垂直的非流線性柱形體與流向垂直的非流線性柱形體( (加加三角柱、圓柱等三角柱、圓柱等) )，稱之為漩渦發(fā)，稱之為漩渦發(fā)生體。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流生體。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生不不對稱但有規(guī)律

11、的交替漩渦列，這對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街現(xiàn)象。就是所謂的卡門渦街現(xiàn)象。四、流量測量-漩渦流量計(jì)渦街穩(wěn)定的條件：h/L=0.281時(shí)tvSfl)Dl.(DvDq25114422體積流量與頻率之間的關(guān)系：漩渦發(fā)生的頻率：f=Stv/lSt斯特勞哈爾數(shù)。它是以柱體特征尺寸l計(jì)算流體雷諾數(shù)Rel的函數(shù)，在500150000范圍內(nèi)基本不變，柱體）0.2,三角體0.16。漩渦發(fā)生頻率漩渦發(fā)生頻率f f 的檢測方法的檢測方法v熱檢出法：三角柱迎流面中間對稱嵌熱檢出法：三角柱迎流面中間對稱嵌入兩個(gè)熱敏電阻入兩個(gè)熱敏電阻v差壓法：電容、應(yīng)變片差壓法：電容、應(yīng)變片四、流量測量-節(jié)流變壓降流量

12、計(jì)工作原理：在管道內(nèi)裝入節(jié)流件，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差。在節(jié)流件一定；流體狀態(tài)一定；管道工況一定；取壓方式一定的條件下，管道流量與節(jié)流差壓流量計(jì)的差壓信號(hào)有確定的關(guān)系，因此可通過測量差壓來測流量。四、流量測量-節(jié)流變壓降流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置：節(jié)流件、取壓裝置、節(jié)流件上游側(cè)的第一個(gè)阻力件、第二個(gè)阻力件，下游側(cè)的第一個(gè)阻力件，以及它們之間的直管段。適用于單相、均質(zhì)、圓形管道流體的測量。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及取壓方式：標(biāo)準(zhǔn)孔板-角接取壓和法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴-角接取壓pDCpdCqv1224124241241五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計(jì)爐煙成分自動(dòng)分析過剩

13、空氣系數(shù)保持在一定范圍，可保證燃料完全燃燒，又不過多地增加排煙量和降低燃燒溫度。過剩空氣系數(shù)可通過分析的O2和CO2含量來判斷?；痣姀S鍋爐燃燒質(zhì)量如何檢測？氧含量與有單值關(guān)系，且此受燃料品種的影響較??；氧量計(jì)的反應(yīng)比二氧化碳表計(jì)快。所以目前電廠中大量采用氧量計(jì)測過?？諝庀禂?shù)。五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計(jì)氧化鋯氧量計(jì)是最近二十年發(fā)展起來的一種新型煙氣氧含量分析測量儀表。由傳感器（氧化鋯探頭）和變送顯示器組成。按安裝方式可分為抽出式和直插式。目前廣泛應(yīng)用在火力發(fā)電、采暖、煉油、化工、輕紡、水泥等工業(yè)領(lǐng)域。氧化鋯氧量計(jì)的工作原理（電化氧化鋯氧量計(jì)的工作原理（電化學(xué)的濃差電池原理）：氧化鋯學(xué)的濃差電

14、池原理）：氧化鋯固固體電解質(zhì)體電解質(zhì)，在，在高溫高溫下下兩側(cè)氧濃度兩側(cè)氧濃度不同不同時(shí)形成濃差電池，該電池產(chǎn)時(shí)形成濃差電池，該電池產(chǎn)生的電勢與兩側(cè)氧濃度有關(guān)。固生的電勢與兩側(cè)氧濃度有關(guān)。固定一側(cè)氧濃度，可通過測量輸出定一側(cè)氧濃度，可通過測量輸出電勢來測量另一側(cè)的氧濃度。電勢來測量另一側(cè)的氧濃度。氧化鋯固體電解質(zhì)的形成：氧化鋯晶體在氧化鋯固體電解質(zhì)的形成：氧化鋯晶體在15001500時(shí)易發(fā)生變形，時(shí)易發(fā)生變形，因此在氧化鋯晶體中參雜因此在氧化鋯晶體中參雜CaOCaO或或Y Y2 2O O3 3高溫焙燒。高溫焙燒。思考題：氧濃差電勢產(chǎn)生的條件？思考題：氧濃差電勢產(chǎn)生的條件？五、成分分析儀表-氧化鋯

15、氧量計(jì)正極： O24e 2O2-負(fù)極： 2O2-O24e 空氣空氣煙氣煙氣1212lnlnnFRTppppnFRTE能斯特公式：參比氣樣氧容積濃度；參比氣樣氧容積濃度；待測氣樣氧容積濃度待測氣樣氧容積濃度。21五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計(jì)氧化鋯氧量計(jì)使用中注意事項(xiàng) 氧化鋯傳感器需要恒溫或在計(jì)算電路氧化鋯傳感器需要恒溫或在計(jì)算電路中采取補(bǔ)償措施，以消除傳感器溫度中采取補(bǔ)償措施，以消除傳感器溫度（池溫）對測量的影響。氧化鋯氧量計(jì)（池溫）對測量的影響。氧化鋯氧量計(jì)又分為恒溫式和補(bǔ)償式兩種。又分為恒溫式和補(bǔ)償式兩種。氧化鋯傳感器要在一定高溫下工作，氧化鋯傳感器要在一定高溫下工作，以保證有足夠高的靈敏

16、度。以保證有足夠高的靈敏度。保持參比氣樣的壓力與待測氣樣的壓保持參比氣樣的壓力與待測氣樣的壓力相等。力相等。保持參比氣樣和待測氣樣一定的流速，保持參比氣樣和待測氣樣一定的流速，以保證測量的準(zhǔn)確性。以保證測量的準(zhǔn)確性。氧化鋯純度要高，存在雜質(zhì)會(huì)降低輸氧化鋯純度要高，存在雜質(zhì)會(huì)降低輸出電勢。致密性要好，否則氧離子直接出電勢。致密性要好，否則氧離子直接穿過。穿過。顯示儀表具有較的輸入阻抗。顯示儀表具有較的輸入阻抗?？諝饨o水泵去煙囪凝汽器空預(yù)器空氣空氣燃料汽包省煤器再熱器過熱器水冷壁汽輪機(jī)鍋爐灰斗發(fā)電機(jī)鍋爐水循環(huán)效果變差水冷壁超溫被燒壞爆管水位過低水位過低一、汽包水位測量的背景知識(shí)六、汽包水位測量-火

17、電廠生產(chǎn)流程六、汽包水位測量火電廠常用水位計(jì)：火電廠常用水位計(jì)：云母水位計(jì)、雙云母水位計(jì)、雙色水位計(jì)、差壓式水位計(jì)和電接點(diǎn)水色水位計(jì)、差壓式水位計(jì)和電接點(diǎn)水位計(jì)。位計(jì)。v云母水位計(jì)：就地安裝在汽包上，云母水位計(jì)：就地安裝在汽包上，指示直觀，可靠，但監(jiān)視不便?？刹芍甘局庇^，可靠，但監(jiān)視不便。可采用閉路工藝電視遠(yuǎn)距離監(jiān)視雙色水位用閉路工藝電視遠(yuǎn)距離監(jiān)視雙色水位計(jì)。計(jì)。v差壓式水位計(jì)受汽包壓力影響大，差壓式水位計(jì)受汽包壓力影響大，需進(jìn)行汽包壓力補(bǔ)償。需進(jìn)行汽包壓力補(bǔ)償。v電接點(diǎn)水位計(jì)指示受汽包壓力變化電接點(diǎn)水位計(jì)指示受汽包壓力變化影響小，并方便遠(yuǎn)傳，缺點(diǎn)是指示不影響小，并方便遠(yuǎn)傳，缺點(diǎn)是指示不連續(xù)。

18、連續(xù)。水位名稱：指示水位、實(shí)際水位、重量水位（差壓式）六、汽包水位測量-水位測量系統(tǒng)的配置 新建鍋爐汽包應(yīng)配備2套就地水位表和3套差壓式水位測量裝置，2套就地水位表中的1套可用電極式水位測量裝置替代。 在役鍋爐汽包可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際和新建鍋爐的配置要求進(jìn)行相應(yīng)的配置。 鍋爐汽包水位的調(diào)節(jié)、報(bào)警和保護(hù)應(yīng)分別取自3個(gè)獨(dú)立的差壓變送器進(jìn)行邏輯判斷后的信號(hào)，并且該信號(hào)應(yīng)進(jìn)行壓力，溫度修正。 就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、牛眼式。六、汽包水位測量-汽包水位測量故障 19901990年年1 1月月2525日，河南新鄉(xiāng)電廠日，河南新鄉(xiāng)電廠2 2號(hào)鍋爐滿水事故。在鍋爐滅號(hào)鍋爐滿水事故。在鍋爐滅火后恢復(fù)過程中

19、，給水調(diào)節(jié)門漏流大，未能有效控制水位，火后恢復(fù)過程中，給水調(diào)節(jié)門漏流大，未能有效控制水位，汽包滿水，汽溫急劇下降，汽缸等靜止部件變形，汽機(jī)大軸汽包滿水，汽溫急劇下降，汽缸等靜止部件變形，汽機(jī)大軸彎曲、軸系斷裂。彎曲、軸系斷裂。 19971997年年1212月月1616日，秦皇島熱電廠日，秦皇島熱電廠#4#4鍋爐斷水、低水位保護(hù)和鍋爐斷水、低水位保護(hù)和后備保護(hù)失效的情況下，由于云母水位計(jì)量程小，電接點(diǎn)水后備保護(hù)失效的情況下，由于云母水位計(jì)量程小，電接點(diǎn)水位計(jì)誤顯示有水，差壓水位計(jì)正誤差大，人員判斷錯(cuò)誤，致位計(jì)誤顯示有水，差壓水位計(jì)正誤差大，人員判斷錯(cuò)誤，致使鍋爐較長時(shí)間在斷水狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致水冷壁