鍋監(jiān)工程師熱工知識(shí)培訓(xùn)1ppt課件

1、電力行業(yè)鍋爐監(jiān)/檢師培訓(xùn)考核教材(熱工部分)中電聯(lián)鍋監(jiān)工程師和鍋爐壓力容器檢驗(yàn)師考核委員會(huì) 華東電力試驗(yàn)研究院熱工專業(yè)編寫 2005.10第一章 熱工測(cè)量第三章 熱工保護(hù) 附錄：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程介紹第二章 熱工自動(dòng)目錄概述本教材編制依據(jù)根據(jù)中電聯(lián)鍋監(jiān)/鍋檢師考核委員會(huì)組織編制本教材由中電聯(lián)鍋監(jiān)/鍋檢師考核委員會(huì)提出并歸口本教材歸口華東電力試驗(yàn)研究院本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)編制單位 測(cè)量控制與儀器儀表的作用及地位1.電站機(jī)組的測(cè)量、控制、保護(hù)；2.化工、石油、冶金、食品等行業(yè)的測(cè)量、控制及保護(hù)；3.航天器、人造衛(wèi)星、飛機(jī)、艦艇等軍事領(lǐng)域。 測(cè)量用儀器儀表作為信息采集、處理和控制的手段和設(shè)備，已成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和

2、國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。王大珩院士指出：“在當(dāng)今以信息技術(shù)帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的時(shí)代，儀器儀表與測(cè)試技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)重要的組成部分”。儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”、科學(xué)研究的“先行官”、軍事上的“戰(zhàn)斗力”、國(guó)民活動(dòng)中的“物化法官”。發(fā)達(dá)國(guó)家已把發(fā)展現(xiàn)代儀器儀表列為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略措施。例如日本科學(xué)技術(shù)廳把測(cè)量傳感器技術(shù)作為本世紀(jì)首位發(fā)展的技術(shù)；歐共體則將測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)列為15個(gè)專項(xiàng)之一；美國(guó)則更是投入大量的人力物力開發(fā)新的測(cè)量控制儀器儀表，提高其在軍事及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先地位。第一章、熱工測(cè)量 溫度、壓力、流量、液位四大量是確保電廠熱力生產(chǎn)過程安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)，也是鍋爐、壓力容器檢驗(yàn)

3、人員最常遇到和應(yīng)該了解、掌握的參數(shù)。第一節(jié) 溫度測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用 溫度是重要的熱工參數(shù)，如過熱蒸汽溫度控制不好，過熱器和水冷壁管就可能引過熱而爆管；汽包和汽缸在機(jī)組啟停時(shí)，若溫度不均就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的應(yīng)力，又如給水溫度和排煙溫度是保證鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)，鍋爐主蒸汽溫度是必須監(jiān)視和控制的參數(shù)，過高或過低均會(huì)影響鍋爐和汽機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。升壓過程中汽缸壁溫上下溫差不得超過50。因此，準(zhǔn)確的測(cè)量與控制溫度，是保證鍋爐、壓力容器、承壓部件安全的重要手段。 1、溫度及溫標(biāo) 溫度是指從特定的標(biāo)尺上測(cè)量出來的物體的冷熱程度。當(dāng)以數(shù)值表示溫度時(shí)，稱之為溫度度數(shù)。 溫標(biāo)是衡量物體溫度高低標(biāo)尺，統(tǒng)一了表示方法，明確

4、了溫度單位。 目前溫度計(jì)量采用1990國(guó)際溫標(biāo)，即ITS-90溫標(biāo)，代替1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)IPTS-68和1976暫用的0.5K到30K溫標(biāo)。 1990國(guó)際溫標(biāo)有熱力學(xué)溫度和攝氏溫度兩種表示方法。符號(hào)T90代表熱力學(xué)溫度，它的單位名稱是“開爾文”，符號(hào)為“K”。t90表示攝氏溫度，單位名稱為“攝氏度”，符號(hào)為“”。其換算公式為：t=T-273.16，式中的單位符號(hào)以或K表示。 它們的區(qū)別僅在于計(jì)算的溫度起點(diǎn)不同。熱力學(xué)溫度的起點(diǎn)是“絕對(duì)零度”，而攝氏溫度起點(diǎn)則是水的冰點(diǎn)，彼此只差常數(shù)273.16。 國(guó)際溫標(biāo)是經(jīng)國(guó)際協(xié)議而采用的易于高精度復(fù)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)水平和技術(shù)條件下，屬于能接近熱力學(xué)溫標(biāo)的一

5、種在國(guó)際上通用的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。 我國(guó)目前采用的溫標(biāo)是1990年國(guó)際溫標(biāo)，其代號(hào)為ITS-90，它是目前國(guó)際上通用的溫標(biāo)。我國(guó)從1991年7月1日起實(shí)施，并自94年1月1日起，所有溫度計(jì)量?jī)x器的生產(chǎn)、使用、量值傳遞均需按照“ITS-90”要求進(jìn)行。 計(jì)量法于85年9月6日由國(guó)家主席令第28號(hào)公布。2、常用溫度計(jì)及特性溫度計(jì)分類工作原理測(cè)量范圍主要特性接觸式膨脹式溫度計(jì)（1）液體膨脹式（2）固體膨脹式利用液體（水銀、酒精等）或固體（金屬片）受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹特性。 -200700 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，一般只用作就地測(cè)量。 壓力式溫度計(jì)（1）氣體式（2）液體式（3）蒸汽式利用封閉在一定容積中的氣體、液體或

6、某些液體的飽和蒸汽受熱使其體積或壓力變化的性質(zhì)。 0300 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有防爆性，不怕震動(dòng)，可作近距離傳送；精確度低，滯后性較大。 熱電阻溫度計(jì)用導(dǎo)體或半導(dǎo)體受熱后電阻值變化的性質(zhì)。-200650 精確度高，能遠(yuǎn)距離傳送，適于低、中溫測(cè)量；體積較大，測(cè)點(diǎn)溫較困難。 熱電偶溫度計(jì)利用物體的熱電性質(zhì)。 01600 測(cè)溫范圍廣，能遠(yuǎn)距離傳送，適于中、高溫測(cè)量；需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫端測(cè)量精度較低。 非接觸式輻射式溫度計(jì)（1）光學(xué)式（2）比色式（3）紅外式利用物體輻射能隨溫度變化的性質(zhì)。 6002000 適用于不能直接測(cè)量的高溫場(chǎng)合，測(cè)溫范圍廣；但精確度受環(huán)境條件的影響，需對(duì)測(cè)量值修正才能獲得真實(shí)溫度

7、。 1-1 常用溫度計(jì)及性能指標(biāo)1）熱電偶測(cè)溫原理 熱電偶的測(cè)溫原理基于一種金屬和另一種金屬之間的熱電現(xiàn)象，其理論基礎(chǔ)是熱電效應(yīng)。當(dāng)兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A和B按圖1-1組成閉合回路時(shí)，2端放在被測(cè)介質(zhì)中感受溫度的變化，稱為熱端（工作端t），另一端稱為冷端（自由端t0），組成熱電偶的金屬導(dǎo)體稱為熱電極。 當(dāng)熱端和冷端溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生有一定方向和大小的電勢(shì)EAB（t，t0），此電勢(shì)包括接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。 接觸電勢(shì)是兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B的材料性質(zhì)不同，其內(nèi)部電子密度也不同，要產(chǎn)生電子擴(kuò)散，即電子密度大的金屬中的電子向電子密度小的金屬內(nèi)擴(kuò)散。在一定溫度下，當(dāng)電子的擴(kuò)散力和電力場(chǎng)達(dá)到

8、平衡時(shí)，在兩種金屬導(dǎo)體的接觸處產(chǎn)生了電位差。3、熱電偶溫度計(jì) 溫差電勢(shì)是金屬本身兩端溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)（即存在溫差，且tt0）。由于溫度不同自由電子所具有的能量也就不同，溫度高則能量大，能量大的自由電子要往溫度低的一端移動(dòng)，使溫度高的一端帶正電，溫度低的一端帶負(fù)電，于是在兩端之間產(chǎn)生了電位差，這就是溫差電勢(shì)。若以EAB（t，t0）表示熱電偶回路的總電勢(shì)，則EAB（t，t0）= EAB（t）+ EB（t，t0）- EAB（t0）- EA（t，t0） 由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小得很多，可以忽略不計(jì)，所以上式可改寫成EAB（t，t0）= EAB（t）- EAB（t0） 它表示了熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的

9、關(guān)系。有式可見，若t0不變，則EAB（t0）為常數(shù)，EAB（t，t0）和t之間就有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，這就是熱電偶測(cè)溫的基本關(guān)系式。當(dāng)t0有變化而不加校正時(shí)，就會(huì)引起測(cè)量誤差。在用實(shí)驗(yàn)來確定熱電性質(zhì)時(shí)，常使t0=0，然后求取EAB（t，t0）的數(shù)值，并將其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列成表格，稱之為熱電偶分度表。 熱電極的極性確定：在熱電勢(shì)符號(hào)EAB（t，t0）中，規(guī)定寫在前面的A和t為正極和高溫，寫在后面的B和t0為負(fù)極和低溫。若把前后位置顛倒，則熱電勢(shì)極性相反。因此在實(shí)踐中要判斷熱電偶熱電勢(shì)時(shí)，可將熱電偶熱端稍加熱，然后在冷端用電位差計(jì)來識(shí)別。 當(dāng)熱電偶兩電極材料一定時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)僅與熱端溫度成單值函數(shù)關(guān)系

10、，而與熱電偶絲長(zhǎng)短和粗細(xì)無關(guān)。 2）熱電偶冷端溫度處理 由于熱電偶分度表和根據(jù)溫度刻度的溫度儀表都是以熱電偶冷端溫度等于0為條件的，如果冷端溫度不等于0，盡管被測(cè)溫度t保持不變，但熱電勢(shì)E(t，t0)也將隨著冷端溫度的變化而變化。例如，在主蒸汽管道上裝有一K型熱電偶，與其配用的儀表刻度范圍為0600。當(dāng)保持熱電偶冷端溫度為0時(shí)，若熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為22.346mV,則儀表指示為540，表示主蒸汽溫度為540。如果在主蒸汽溫度不變的情況下，熱電偶冷端的溫度升高為30，則熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)就會(huì)下降到21.143mV，此時(shí)儀表指示將為512，比實(shí)際溫度低28。如果冷端溫度是變化的，則引入的測(cè)量誤差

11、將是個(gè)變量。因此需要對(duì)冷端溫度采取一些補(bǔ)償措施，以消除冷端溫度變化所引起的誤差，確保測(cè)溫的準(zhǔn)確性。常用的補(bǔ)償法有如下幾種：（1）熱電勢(shì)修正法 各種熱電偶的分度值是在冷端溫度0時(shí)獲得的，也就是只給出E（t，t0）與t之間的關(guān)系。當(dāng)冷端溫度不是0而是t0時(shí)，則可應(yīng)用中間溫度定律校正： E（t，0）=E（t，t0）+E（t0，0） 可見，當(dāng)t00時(shí)，只要在熱電勢(shì)E（t，t0）上加上修正值E（t0，0），得出E（t，0）后再查相應(yīng)的分度表，即可求得被測(cè)溫度。 如：用一支S型熱電偶測(cè)溫，冷端處在20室溫下，測(cè)的熱電勢(shì)為7.341mV，求被測(cè)溫度t是多少？解：根據(jù)t0=20差分度表的Es（20，0）=0.

12、113mV，代入下式：Es（t，0）=Es（t，t0）+Es（t0，0）=7.341+ 0.113= 7.454mV根據(jù)此電勢(shì)值，在分度表上查得被測(cè)溫度t=810。注意，由于分度表的非線性性質(zhì)，直接用7.341mV查分度表得800，在加上室溫，即800+20=820 ，就認(rèn)為是被測(cè)真實(shí)溫度，這是不對(duì)的。（2）冷端恒溫法 冷端恒溫法就是保持熱電偶冷端溫度為0。在保持0時(shí)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)就不必進(jìn)行校正。保持0的方法是采用冰點(diǎn)槽或冰瓶。這種恒溫方法精度較高，常用于實(shí)驗(yàn)室，因不方便生產(chǎn)中很少采用。（3）冷端溫度的補(bǔ)償法 利用產(chǎn)生補(bǔ)償電勢(shì)來消除冷端溫度變化影響的裝置，稱冷端補(bǔ)償器，它與熱電偶冷端串聯(lián)

13、相接，它們處于同一環(huán)境溫度中。它采用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)變化。（4）補(bǔ)償導(dǎo)線法 普通型熱電偶的熱電極較短，通常熱電偶的冷端靠近熱源，其冷端溫度不但很高而且波動(dòng)較大。為了便于進(jìn)行熱電偶冷端溫度的修正和集中監(jiān)控，必須把熱電偶的冷端置于遠(yuǎn)離熱源和溫度波動(dòng)較小的地方，但加長(zhǎng)電極尺寸很不經(jīng)濟(jì)?？紤]到熱電偶冷端所處環(huán)境溫度常在100以下，可以找到一種和它的熱電極性相同的廉價(jià)金屬材料做導(dǎo)線，把熱電偶的冷端延伸出來，如圖1-2所示。這種在一定溫度范圍內(nèi)，其熱電性能與熱電偶的熱電性能很相近的導(dǎo)線稱為熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。其作用只是將熱電偶冷端移至離熱源較遠(yuǎn)及環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方

14、，并不能消除冷端溫度不是0時(shí)的影響。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)應(yīng)注意：不同的補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配用；使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)切勿將其極性接反，否則將使冷端產(chǎn)生的誤差為不使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)的兩倍；補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶連接點(diǎn)溫度0150，否則會(huì)增大誤差；補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶連接處的兩個(gè)連接點(diǎn)溫度必須相同，否則會(huì)增大誤差。 目前應(yīng)用最廣的是補(bǔ)償導(dǎo)線法，如在DCS中廣泛采用補(bǔ)償導(dǎo)線法。 3）熱電偶的材料與結(jié)構(gòu) 對(duì)熱電偶材料的要求是：物理和化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)和熱電勢(shì)率（溫度每變化1所引起的熱電勢(shì)的變化）大、熱電勢(shì)與溫度之間呈線性關(guān)系、電導(dǎo)率高、電阻溫度系數(shù)小、復(fù)現(xiàn)性好、價(jià)格便宜。 常用熱電偶材料有貴金屬、廉金屬、非金屬和半

15、導(dǎo)體等。按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的情況可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。前者工藝上比較成熟、能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定而良好并已列入國(guó)標(biāo)。同一性能的熱電偶互換性好、具有統(tǒng)一的分度號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶見表1-2。后者沒有統(tǒng)一的分度表，無論從使用范圍和數(shù)量上都不及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。 由于使用中因熱端氧化、腐蝕、高溫結(jié)晶等會(huì)引起熱電特性變化而引起測(cè)量誤差，因此必須定期校驗(yàn)。 表1-2 常用熱電偶型號(hào)及特性 名稱分度號(hào)等級(jí)測(cè)溫范圍（ ）允許誤差（ ）鉑銠10-鉑 S01100、11001600 1、1+(t-1100)0.0030600、6001600 1.5、0.25%t 鉑銠30-鉑銠6 B6001700 0.25%t

16、600800、8001700 4、0.5%t 鎳鉻-鎳硅 K0400、4001100 1.6、0.4%t 0400、4001300 3、0.75%t 銅-康銅 T-403500.5、0.4%t -40350 1、0.75%t （有 級(jí) ）鎳鉻-康銅 E-40800 1.5、0.4%t -40900 2.5、0.75%t （有 級(jí) ）鐵-康銅 J-40750 1.5、0.4%t -01100 2.5、0.75%t鉑銠13-鉑 R-01100、11001600 1、1+(t-1100)0.00301600 1.5、0.25%t 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式品種繁多，火電廠常用的熱電偶有普通插入式和嵌裝熱電偶，

17、其結(jié)構(gòu)見圖1-3和圖1-4。 普通插入式熱電偶制造工藝簡(jiǎn)單，但體積大、材料消耗量多，不能用于狹小部位的溫度測(cè)量，熱慣性大，難以滿足瞬間測(cè)溫的要求。 嵌裝熱電偶具有體積小、熱慣性小、撓性好、壽命長(zhǎng)、適應(yīng)性強(qiáng)、品種多，應(yīng)用十分廣泛。 4）熱電偶的應(yīng)用 在火力發(fā)電廠，熱電偶測(cè)溫被廣泛用于管壁溫度、缸壁溫度、軸承溫度、爐膛溫度、蒸汽溫度等的測(cè)量和控制。但在應(yīng)用過程中尤其對(duì)熱電偶的安裝應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： （1）安裝地點(diǎn)要選擇在便于施工維護(hù)，而且不易受到外界損傷的位置； （2）熱電偶插入方向應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)流向相逆或垂直，盡量避免與被測(cè)介質(zhì)流向一致； （3）熱電偶露在設(shè)備外的部分要盡量短并應(yīng)加保溫層，以便減少熱

18、量損失和測(cè)量誤差； （4）當(dāng)熱電偶用于測(cè)量金屬壁溫時(shí)，其測(cè)量精度與熱電偶工作端在金屬上的貼合方式有關(guān)，常采用：將熱電偶的熱電極裝在管壁上開出的槽中；裝在管子上鑿出的金屬片下；裝在焊成凸塊的壓槽中；裝在焊成凸塊的孔槽中。 N型熱電偶的應(yīng)用 在火電廠的溫度測(cè)量中，K型熱電偶使用面廣量大，但其在高溫狀態(tài)下的抗氧化能力較差，所以在1200以上的場(chǎng)合不得不用價(jià)格昂貴的S型貴金屬熱電偶；K型熱電偶在250550范圍內(nèi)短期穩(wěn)定性欠佳，在測(cè)溫要求較高的場(chǎng)合只能采用E型（或J型）熱電偶，因此在測(cè)量1300以下溫度時(shí)，至少要使用三種熱電偶。而N型熱電偶的出現(xiàn)為解決上述問題帶來了希望。 N型熱電偶(鎳鉻硅鎳硅)是由

19、澳大利亞科學(xué)家在20世紀(jì)70年代研制出來的一種新型鎳基合金測(cè)溫元件，也是國(guó)際上在廉金屬熱電偶合金材料研究方面取得的重大成就，近年來開始在我國(guó)電力系統(tǒng)得到應(yīng)用，有望取代K、E、J、T等廉金屬熱電偶和部分S型貴金屬熱電偶。它具有：高溫抗氧化能力強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；在250550范圍內(nèi)的短期熱循環(huán)穩(wěn)定性好；在250550范圍內(nèi)，抑制了磁性轉(zhuǎn)變，不再出現(xiàn)熱電勢(shì)明顯的不規(guī)則變化；具有很好的耐輻射能力；在4001300范圍內(nèi)，N型熱電偶的線性比K型熱電偶要好。 熱電偶用于測(cè)量高溫場(chǎng)合，而500以下溫度常用熱電阻。 1）熱電阻測(cè)溫原理及特點(diǎn) RTD溫度計(jì)是利用導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）在溫度變化時(shí)本身的電阻也發(fā)生變化的

20、特性來測(cè)量溫度的。當(dāng)溫度升高1時(shí)，大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻要增加0.40.6%，而半導(dǎo)體的電阻卻要減少36%。 金屬導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系為：Rt=Rt01+（t-t0） 式中：Rt、Rt0溫度為Rt、Rt0時(shí)的電阻值； 電阻溫度系數(shù)。 半導(dǎo)體熱敏電阻與溫度的關(guān)系為：RT=AeB/T式中：RT溫度為T（K）時(shí)的電阻值； T所處的絕對(duì)溫度； e常數(shù)，等于2.71828； A、B決定于半導(dǎo)體材料及結(jié)構(gòu)的常數(shù)，A的單位為，B無量綱數(shù)。4、熱電阻溫度計(jì) 測(cè)溫RTD材料應(yīng)滿足：化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；復(fù)現(xiàn)性好；電阻溫度系數(shù)大，得到高靈敏度；電阻率大，得到小體積元件；電阻溫度特性盡可能接近線性；價(jià)格低廉。 目前被采

21、用的RTD和半導(dǎo)體溫度計(jì)有如下特點(diǎn)：精度高于熱電偶；靈敏度高，溫升1時(shí)，RTD阻值增加0.40.6%，半導(dǎo)體阻值則降低36%。不足：感溫部分體積比熱電偶熱接點(diǎn)大，不宜測(cè)量點(diǎn)溫和動(dòng)態(tài)溫度。半導(dǎo)體熱敏電阻體積雖小，但穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性差。 電廠常用的熱電阻有：鉑熱電阻、銅熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)三類。其中以鉑熱電阻應(yīng)用最廣，其次是銅熱電阻。2）常用熱電阻元件（1）鉑熱電阻 采用高純度鉑絲制成的鉑電阻具有測(cè)溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中鉑電阻元件被廣泛應(yīng)用。但在高溫下容易被還原性氣體所污染，鉑絲變脆、特性變壞，所以需用套管保護(hù)。圖1-5為鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意

22、圖。 繞制鉑電阻感溫元件的鉑絲純度是決定溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。鉑絲純度愈高其穩(wěn)定性愈高、復(fù)現(xiàn)性愈好、測(cè)溫精度也愈高。鉑絲純度常用R100/R0表示，R100和R0分別表示100和0條件下的電阻值。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻溫度計(jì)，規(guī)定R100/R0不小于1.3925，工業(yè)用鉑電阻溫度計(jì)R100/R0為1.391。 與熱電偶一樣，工業(yè)鉑電阻也通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制成了分度表，在使用過程中，用戶在得到熱電阻值后通過查分度表就能得到對(duì)應(yīng)的溫度值。 過去使用的BA1型號(hào)（R0=46）電阻溫度計(jì)的鉑電阻已被Pt50所代替。Pt50的分度值為Pt100分度值的二分之一。 工業(yè)用鉑電阻溫度計(jì)主要有三種，其技術(shù)指標(biāo)見表1-3。表1

23、-3 工業(yè)用鉑熱電阻溫度計(jì)技術(shù)指標(biāo)分度號(hào)R0（） R100/R0 R0允差（%）等級(jí)允許誤差（ ）Pt50 50.00 1.39100.00071.39100.001 0.050.1 級(jí)：-2000： （0.15+4.510-3t） 0500： （0.15+3.010-3t）級(jí)：-2000： （0.3+6.010-3t） 0500：（0.3+4.510-3t） Pt100 100.00 1.39100.00071.39100.001 Pt300 300.00 1.39100.001 0.1 （2）銅熱電阻 工業(yè)上除了鉑電阻得到廣泛應(yīng)用外，銅電阻的使用也較普遍。因?yàn)殂~電阻的電阻值與溫度幾乎呈線性

24、關(guān)系，電阻溫度系數(shù)也較大，且價(jià)格便宜，所以在一些測(cè)量準(zhǔn)確度要求不是很高的場(chǎng)合，就常采用銅電阻，見圖1-6。但在高于100的氣氛中易被氧化，故多用于測(cè)量-50150溫度范圍。 國(guó)產(chǎn)銅熱電阻溫度計(jì)有Cu50和Cu100兩種，其技術(shù)指標(biāo)見表1-4所示。Cu50的分度值乘2即得到Cu100的分度值。表1-4 工業(yè)用銅熱電阻溫度計(jì)技術(shù)指標(biāo) 分度號(hào)R0（） R100/R0 R0允差（%）等級(jí)允許誤差（ ）Cu50 50.00 級(jí)1.4250.001 級(jí) 1.4250.0020.1 級(jí) （0.3+3.510-3t）級(jí) （0.3+6.010-3t） Cu100 100.00 （3）半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì) 用半導(dǎo)

25、體熱敏電阻作感溫元件來測(cè)量溫度的方法日趨廣泛，半導(dǎo)體溫度計(jì)最大優(yōu)點(diǎn)是具有大的負(fù)溫度系數(shù)-（36）%，因此靈敏度高。半導(dǎo)體材料電阻率遠(yuǎn)比金屬材料大，故可做成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有熱慣性小和可測(cè)量點(diǎn)溫或動(dòng)態(tài)溫度的優(yōu)越性。缺點(diǎn)是同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差、精度低，這些缺點(diǎn)限制了半導(dǎo)體熱敏電阻的推廣，目前僅用于一些測(cè)溫要求較低的場(chǎng)合。見圖1-7。 5、其它溫度計(jì)1)玻璃管液體溫度計(jì)利用液體體積隨溫度升高而膨脹原理制成的，常用液體有水銀和酒精兩種。由于液體膨脹系數(shù)比玻璃大得多，因此當(dāng)溫度升高時(shí)在溫包里的液體膨脹而沿毛細(xì)管上升。為防

26、止溫度過高時(shí)脹裂玻璃管，在毛細(xì)管頂端留有一膨脹室。特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、使用方便。但易碎、不能遠(yuǎn)傳和自動(dòng)記錄缺點(diǎn)。采用水銀的好處是不易氧化變質(zhì)，純度高、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的間隔大，常壓下在-38356范圍保持液態(tài)，特別是在200以下體膨脹系數(shù)具有較好的線性度，所以普通水銀溫度計(jì)常用于-30300。如需測(cè)-30以下溫度，可用酒精、甲苯等作工作介質(zhì)，見表1-5所示。玻璃管均采用優(yōu)質(zhì)玻璃，對(duì)溫度刻度超過300用硅硼玻璃，500以上則用石英玻璃。按用途可分為標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室用、工業(yè)用和特殊用途等四類。 工作液體測(cè)溫范圍備 注水銀-30750 上限依靠充氣加壓方法獲得 甲苯-90100 乙醇-1

27、0075 石油醚-13025 戊烷-20020 2)雙金屬溫度計(jì) 圖1-8為利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片焊成一體構(gòu)成的雙金屬溫度計(jì)。雙金屬片的一端固定，另一端自由。當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形，其偏轉(zhuǎn)角反映了被測(cè)溫度的數(shù)值。 式中：K比彎曲 1/；L雙金屬片有效長(zhǎng)度 mm；雙金屬片總厚 mm；t,t0被測(cè)和起始溫度 。將偏轉(zhuǎn)角經(jīng)機(jī)械放大系統(tǒng)來帶動(dòng)指針指示溫度值。雙金屬溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是抗震性好、堅(jiān)固，但精度低（為12級(jí)）,僅用于工業(yè)中。 3)壓力式溫度計(jì) 圖1-9為壓力式溫度計(jì)的原理圖，它由敏感元件溫包1、傳壓毛細(xì)管2和彈簧管壓力表3組成。 若充以氣體如氮?dú)?，則稱充氣壓力式溫度計(jì)，測(cè)溫上限可

28、達(dá)500，近于線性刻度，但溫包體積大、熱慣性大。若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測(cè)溫范圍分別為-40200和-40170。若充以低沸點(diǎn)的液體，其飽和汽壓相應(yīng)隨被測(cè)溫度而變，如丙酮用于50200。由于飽和汽壓和飽和汽溫成非線性關(guān)系，故溫度計(jì)刻度是不均勻的。 使用壓力式溫度計(jì)必須將溫包全部浸入被測(cè)介質(zhì)中，毛細(xì)管最長(zhǎng)不超過60m，當(dāng)毛細(xì)管所處的環(huán)境溫度有較大波動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)示值帶來誤差。大氣壓變化、安裝位置不當(dāng)均會(huì)增加測(cè)量誤差。精度低，但使用簡(jiǎn)便、抗振，常用在露天變壓器上和交通工具上。 4）非接觸式溫度計(jì) 利用被測(cè)介質(zhì)溫度增高時(shí)，其輻射強(qiáng)度增長(zhǎng)極快以至用較簡(jiǎn)單的表計(jì)便可得到較精確的測(cè)量結(jié)果這一特點(diǎn)

29、來進(jìn)行測(cè)量的，因此非接觸式溫度計(jì)是測(cè)量物質(zhì)輻射強(qiáng)度的表計(jì)。其測(cè)量溫度可達(dá)2000或更高。常見的非接觸式溫度計(jì)有光學(xué)高溫計(jì)、輻射式高溫計(jì)和紅外測(cè)溫儀。 （1）輻射高溫計(jì) 輻射高溫計(jì)可用于固定地連續(xù)測(cè)量爐膛溫度，其工作原理如圖1-10所示。它是利用被測(cè)物體的全輻射能量（不是單色能量）與其溫度成一定的關(guān)系。熾熱物體1所發(fā)射出的輻射能量在物鏡2聚焦后全部落到由許多熱電偶串聯(lián)而成的熱電堆4上，使各熱電偶的熱端溫度升高，其產(chǎn)生的熱電勢(shì)相加后輸送到毫伏計(jì)或電位差計(jì)顯示溫度值。補(bǔ)償光柵3的作用是控制輸入輻射能量的多少，以補(bǔ)償由于環(huán)境溫度即各熱電偶冷端溫度的變化所產(chǎn)生的誤差。 （2）光電高溫計(jì) 光電高溫計(jì)用光電

30、器件作為敏感元件感受輻射源的亮度變化，并轉(zhuǎn)換成與亮度成比例的電信號(hào)，經(jīng)電子放大器放大，輸出被測(cè)溫度值并自動(dòng)記錄下來。圖1-11是典型光電高溫計(jì)的工作原理示意圖。 （3）紅外測(cè)溫儀 紅外測(cè)溫儀的工作原理是利用一般物體都產(chǎn)生熱輻射（即紅外線。波長(zhǎng)在0.76750m之間），同一波長(zhǎng)在不同溫度時(shí)該波長(zhǎng)的輻射能量亦不同。其關(guān)鍵問題是探測(cè)器（器件）如何感受紅外線而對(duì)其它輻射能量不起作用或作用很少，這就要采用對(duì)紅外線特別敏感的器件如流化鉛、銻化銦等熱敏電阻，圖1-12是其原理框圖。被測(cè)物體S和參考源R的紅外輻射經(jīng)圓盤調(diào)制器T調(diào)制后輸至紅外敏感檢測(cè)器D。圓盤調(diào)制器由同步電動(dòng)機(jī)M所帶動(dòng)。檢測(cè)器D的輸出電信號(hào)經(jīng)放

31、大器A和相敏整流器K至控制放大器C，控制參考源的輻射強(qiáng)度，當(dāng)參考源和被測(cè)物體的輻射強(qiáng)度一致時(shí)，參考源的加熱電流代表被測(cè)溫度，由顯示器I顯示出被測(cè)物體的溫度值。表1-7為非接觸式溫度計(jì)特性比較。 區(qū)別內(nèi)容光學(xué)高溫計(jì)輻射高溫計(jì)紅外測(cè)溫儀原理（與溫度關(guān)系）紅色光的亮度全輻射的能量紅外線的能量檢測(cè)（敏感）元件燈絲（光電池）熱電偶熱敏電阻主要光學(xué)部件紅色濾光片透鏡反射鏡使用方式攜帶式固定式攜帶式測(cè)溫范圍（）700200032004001200，700200002001000測(cè)量距離（m）0.750.52m23060精確度（%）1.54.211.65表1-7 非接觸式溫度計(jì)特性比較溫度變送器可以與熱電偶或

32、熱電阻連用，把輸入的熱電勢(shì)信號(hào)Ei或熱電阻信號(hào)Ri轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的420mADC（或010mADC）信號(hào)輸出，作為后續(xù)儀表及DCS的輸入信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)溫度的顯示、記錄或控制。它的輸出電流與輸入的直流毫伏信號(hào)或電阻信號(hào)成線性關(guān)系。溫度變送器具有零點(diǎn)遷移、量程可調(diào)，熱電偶接線方式不受線路電阻限制并有冷端自動(dòng)補(bǔ)償、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。由于微小信號(hào)（如mV、A）易受噪音干擾影響，因此在測(cè)量微小信號(hào)時(shí)（尤其在干擾嚴(yán)重的位置） 常采用溫度表送器先將微小信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的420mADC信號(hào)后再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。6、溫度變送器7、壁面溫度測(cè)量 在鍋爐壓力容器溫度測(cè)量中廣泛采用壁面溫度的測(cè)量技術(shù)，由于被測(cè)對(duì)象的材料性質(zhì)

33、、形狀和測(cè)溫范圍等不同因素，采用的測(cè)量方法也不盡相同。這里僅介紹用熱電偶測(cè)量表面溫度的方法，這種方法具有熱接點(diǎn)小、熱損失少、測(cè)溫范圍大、具有較高精度，相對(duì)比較方便等優(yōu)點(diǎn)。 壁面測(cè)溫大致有：（a）點(diǎn)接觸，熱電偶測(cè)量端與被測(cè)表面相接觸；（b）面接觸，先將熱電偶測(cè)量端與熱性能良好的金屬薄片（如銅片）焊在一起，然后再與被測(cè)表面接觸；（c）等溫線接觸，熱電偶測(cè)量端固定在被測(cè)表面后沿被測(cè)表面等溫線絕緣敷設(shè)至少20倍線徑的距離再引出；（d）分立接觸，兩熱電極分別與被測(cè)表面接觸。如圖1-13。 圖中以（c）的誤差最小，因?yàn)闊犭娕冀z等溫線敷設(shè)，熱接點(diǎn)的導(dǎo)熱損失達(dá)到最小；（b）次之，熱電偶絲的熱損失有導(dǎo)熱良好的金

34、屬片補(bǔ)充；（a）誤差最大，因?yàn)閷?dǎo)熱損失全部集中在一個(gè)接觸點(diǎn)上，熱量不能得到充分的補(bǔ)充。在相同敷設(shè)方式下，熱電偶直徑粗，則沿?zé)崤冀z軸向?qū)釤釗p失大，使測(cè)量誤差增加；被測(cè)對(duì)象面積大、壁厚，則熱容量大，測(cè)量誤差相對(duì)減??；熱接點(diǎn)附近氣流擾動(dòng)大，對(duì)流放熱系數(shù)大，測(cè)量誤差也相應(yīng)增大。幾種實(shí)用的安裝方式見圖1-14所示。在進(jìn)行壁面溫度測(cè)量時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮如下幾點(diǎn)：（1）在強(qiáng)度允許條件下應(yīng)盡量采用直徑小導(dǎo)熱系數(shù)低的熱電偶；（2）優(yōu)先考慮等溫線敷設(shè)；（3）被測(cè)材料為非良導(dǎo)熱體時(shí)可用面接觸方式；（4）如被測(cè)材料允許，表面開槽敷設(shè)對(duì)提高測(cè)量精度更為有利。 第二節(jié) 壓力測(cè)量1、壓力及壓力表（計(jì)）的分類1）壓力的表示方式和

35、單位 所謂壓力就是均勻垂直作用于單位面積上的力。由于地球上總是存在著大氣壓，為便于在不同場(chǎng)合表示壓力數(shù)值，根據(jù)取零標(biāo)準(zhǔn)不同，壓力表示方式有：絕壓、表壓和差壓，如圖1-15所示。 壓力是重要的熱控參數(shù)之一。一臺(tái)300MW機(jī)組，在鍋爐及承壓部件上有幾百個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)，其中直接影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的參數(shù)有幾十個(gè)，如主蒸汽壓力、再蒸汽壓力、汽包壓力、爐膛壓力、爐膛負(fù)壓、給水壓力以及凝汽器真空等。壓力的準(zhǔn)確測(cè)量和安全控制對(duì)鍋監(jiān)人員也是十分重要的參數(shù)。 大氣壓力地球表面大氣自重所產(chǎn)生的壓力稱大氣壓力； 絕對(duì)壓力以完全真空作零標(biāo)準(zhǔn)表示的壓力稱絕對(duì)壓力；表壓以大氣壓作為零標(biāo)準(zhǔn)表示的壓力稱表壓。表壓正時(shí)稱壓力、負(fù)

36、時(shí)稱負(fù)壓或真空度。負(fù)壓絕對(duì)值愈大，即絕對(duì)壓力愈小，則真空度愈高。工程上大都用表壓來表示壓力大小，無特別說明指表壓力。它們之間的關(guān)系為： P絕對(duì)壓力=P大氣壓力+P表壓力 國(guó)際單位制（SI）的基本單位有7個(gè)，SI規(guī)定，壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）。即1Pa=1N/m2，其物理意義是1牛頓的力垂直作用于1米2面積上形成的壓力。法定計(jì)量單位是指國(guó)家法律承認(rèn)具有法定地位的計(jì)量單位。非法定壓力計(jì)量單位與法定壓力計(jì)量單位“Pa”的換算關(guān)系見表1-8。單位名稱帕斯卡（Pa）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）工程大氣壓（kgf/cm2） 毫米水柱（mmH20）毫米汞柱（mmHg）1 Pa19.86910-6 1.01

37、9105 1.10910-1 7.50010-3 1 atm1.013105 11.033 10332.3 7601 kgf/cm29.806104 0.967 110000735.562 1 mmH209.806 9.67810-5 110-4 10.73510-1 1 mmHg133.322 1.31510-3 1.35910-3 13.595 12）壓力表（計(jì)）的分類測(cè)量壓力的儀表稱壓力表。工業(yè)上所需測(cè)壓力范圍極寬，從小于0.13Pa的絕對(duì)壓力起至超過2108Pa（約10-4mmHg2000kgf/cm2）以上的壓力。為滿足工藝上的要求，出現(xiàn)了許多不同類型規(guī)格的測(cè)壓儀表。按測(cè)壓工作原理分

38、大致可分為液柱式壓力計(jì)、彈性壓力表、電動(dòng)壓力表和活塞式壓力計(jì)4大類，它們的主要技術(shù)性能見表1-9。表1-9 測(cè)壓儀表類型及主要性能 類型測(cè)量范圍（Pa）精度優(yōu)缺點(diǎn)主要用途液柱式02.66105 0.5/1.0/1.5 簡(jiǎn)單方便、易壞，測(cè)低壓或微壓。 測(cè)量低壓/真空，或作壓力標(biāo)準(zhǔn)。 彈性式-105109 精0.2/0.25/0.5普1.0/1.5/2.5 簡(jiǎn)單方便，測(cè)量范圍廣，便于遠(yuǎn)傳和集中控制。 測(cè)壓力/真空，就地指示/集控，遠(yuǎn)傳記錄、發(fā)信報(bào)警。電動(dòng)式71025108 0.11.5 活塞式-1052.5108 1、2、3等0.02/0.05/0.2 精度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)貴。 檢精密/普通壓力表

39、。 液柱式壓力計(jì)是利用液柱所產(chǎn)生的壓力平衡，并根據(jù)液柱高度來確定被測(cè)壓力大小的壓力計(jì)。常用的液體介質(zhì)為水和汞。常用的液柱式壓力計(jì)有U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)和斜管微壓計(jì)，見圖1-16。 2、壓力表（計(jì)）1）液柱式壓力計(jì) 在實(shí)際使用中，影響液柱式壓力計(jì)測(cè)量精度的因素很多，有時(shí)需要進(jìn)行修正。這些因素為：a）環(huán)境溫度變化的影響 當(dāng)環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度時(shí)，封液密度、標(biāo)尺長(zhǎng)度都會(huì)發(fā)生變化。由于封液膨脹系數(shù)比標(biāo)尺的線膨脹系數(shù)大12個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)于一般工業(yè)測(cè)量，主要考慮溫度變化引起封液密度變化對(duì)壓力測(cè)量的影響。精密測(cè)量時(shí)還需要對(duì)標(biāo)尺長(zhǎng)度變化的影響進(jìn)行修正。b）重力加速度變化的修正 由于使用地點(diǎn)的重力加速度不同，

40、對(duì)于精密測(cè)量應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正。c）毛細(xì)現(xiàn)象造成的誤差 毛細(xì)現(xiàn)象使封液表面形成彎月面，這不僅會(huì)引起讀數(shù)誤差，而且會(huì)引起液柱的升高或降低。這種誤差與封液的表面張力、管徑、管內(nèi)壁的潔凈度等因素有關(guān)，難以精確得到。因此常加大管徑來減少毛細(xì)現(xiàn)象的影響。當(dāng)封液為酒精時(shí)，管徑要求大于3mm；水、水銀作封液時(shí)，要求管徑大于8mm。 另外還存在刻度、讀數(shù)、安裝等方面的誤差，使用中度應(yīng)加以注意。2）彈性壓力計(jì) 常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管，相應(yīng)的有彈簧管壓力計(jì)、膜式壓力計(jì)和波紋管式差壓計(jì)。彈性元件變形產(chǎn)生的位移較小，往往需要把它變換為指針的角位移或電信號(hào)，以便顯示壓力的大小。（1）彈簧管壓力計(jì) 圖1-17為

41、彈簧管壓力計(jì)及彈性敏感元件圖。彈簧管壓力計(jì)由彈簧管、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針、刻度盤組成。 彎曲的彈簧管是一根空心的管子，橫截面呈橢圓形或扁圓形，自由端是封閉的，固定端焊在儀表的外殼上并與管接頭相通。當(dāng)它的內(nèi)腔接入被測(cè)壓力后，在壓力作用下它會(huì)發(fā)生變形，變形使自由端向管子伸直的方向移動(dòng)，產(chǎn)生管端位移量，通過拉桿帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使指針相對(duì)與刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)變形引起的彈性力與被測(cè)壓力產(chǎn)生的作用力平衡時(shí)，變形停止，指針指示出被測(cè)壓力值。由于單圈彈簧管自由端的位移量不超過25mm。為了提高彈簧管的靈敏度，增加自由端位移量，可采用盤旋型彈簧管或螺旋形彈簧管。 單圈彈簧管壓力表的精度普通的為14級(jí)，精密的為0.1

42、0.5級(jí)；測(cè)量范圍從真空到109Pa。（2）膜式壓力計(jì)膜式壓力計(jì)分膜片壓力計(jì)和膜盒壓力計(jì)兩種，其測(cè)壓元件見圖1-18，（a）為彈性模片、（b）撓性膜片、（c）膜盒。前者主要用于測(cè)量腐蝕性介質(zhì)或非凝固、非結(jié)晶的粘性介質(zhì)壓力；后者用于測(cè)量氣體的微壓和負(fù)壓。它們的敏感元件分別是膜片和膜盒。膜式壓力計(jì)精度一般較低，在2.5級(jí)左右，膜片式壓力計(jì)適用于真空或06106Pa的壓力測(cè)量；膜盒壓力計(jì)的測(cè)量范圍為04104Pa。 （3）波紋管式差壓計(jì)波紋管是外周沿軸向有深槽形波紋狀，可沿軸向伸縮的薄壁管子。它受壓時(shí)的線性輸出范圍比受拉時(shí)的大，故常在壓縮狀態(tài)下使用。為了改善儀表性能，提高測(cè)量精度，便于改變儀表量程，

43、實(shí)際應(yīng)用時(shí)波紋管常和剛度比它大幾倍的彈簧結(jié)合起來使用。波紋管式差壓計(jì)以波紋管為感壓元件來測(cè)量差壓信號(hào)，有單波紋管和雙波紋管兩種，主要用于流量測(cè)量和液位測(cè)量的顯示儀表。波紋管及其特性曲線見圖1-19，（a）為波紋管形狀、（b）為位移與壓力關(guān)系曲線。 3）遠(yuǎn)傳壓力計(jì)在需要遠(yuǎn)傳壓力信號(hào)時(shí)，為了安全、可靠、方便和減少遲延，常采用就地壓力儀表彈性元件的位移或力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的方法。它們有電接點(diǎn)壓力表、電阻應(yīng)變式/力平衡式/電容式壓力變送器等。壓力傳感器：是一種能感受壓力，并按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用電信號(hào)輸出的器件。壓力傳感器內(nèi)部沒有放大電路，滿量程輸出一般為毫伏級(jí)，帶負(fù)載能力低，不能直接與計(jì)算機(jī)

44、接口。壓力變送器：是一種能感受壓力，并按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用/統(tǒng)一信號(hào)輸出的儀表。變送器內(nèi)置有放大處理電路，其統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)通常為直流：420mA、15V、010 mA、010V。壓力變送器=壓力傳感器+專用放大電路（1）電阻應(yīng)變式壓力表電阻應(yīng)變式壓力表是在彈簧管壓力表內(nèi)裝上一個(gè)滑線電阻，其滑動(dòng)點(diǎn)隨指針旋轉(zhuǎn)而滑動(dòng)。當(dāng)壓力變化時(shí)，滑動(dòng)點(diǎn)位置的變化就把壓力變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，再由動(dòng)圈儀表顯示出來。 （2）電接點(diǎn)壓力表電接點(diǎn)壓力表由彈簧管壓力表加裝電氣接點(diǎn)所組成，除就地指示外，還用于發(fā)出壓力越限信號(hào)報(bào)警或跳閘，圖1-20為利用電接點(diǎn)壓力表控制壓力的線路圖。其壓力測(cè)量原理與彈簧管壓

45、力表完全相同。 （3）霍爾壓力變送器霍爾壓力變送器是以“霍爾效應(yīng)”為基礎(chǔ)的電氣壓力儀表，它主要由定壓電源和壓力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)所組成，見圖1-21所示。具有較高的靈敏度，能輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)，與二次儀表配套后，可作遠(yuǎn)距離壓力指示、記錄或調(diào)節(jié)控制。精度為1.5級(jí)，而且易受環(huán)境溫度的影響。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)單。 （4）力平衡式壓力變送器 力平衡式壓力變送器或差壓變送器是根據(jù)力平衡原理工作的：被測(cè)壓力或差壓接入變送器，彈性元件感受壓力或差壓后產(chǎn)生的集中力與輸出電流經(jīng)由反饋裝置產(chǎn)生的反饋力在杠桿系統(tǒng)內(nèi)形成力矩平衡，這時(shí)輸出電流值反映了被測(cè)壓力或差壓的大小。典型產(chǎn)品為DDZ-、型。 力平衡式變送器

46、的測(cè)量精度可達(dá)0.5級(jí)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，因 使用了杠桿等質(zhì)量部件而彈性系統(tǒng)剛度小，其動(dòng)態(tài)性能不是很好。5）電容式壓力變送器電容式壓力變送器的結(jié)構(gòu)如圖1-22所示，中心感壓膜片和其兩邊弧形電容極板形成電容量為CH和CL的兩個(gè)電容。被測(cè)壓力P加在膜盒的隔離膜片上，通過腔內(nèi)硅油的液壓傳遞到中心感壓膜片上，壓力為P時(shí)，中心感壓膜片產(chǎn)生位移，因而使中心感壓膜片與兩邊弧形電容極板的間距不再相等，從而使兩個(gè)電容的電容量CH和CL不再相等。被測(cè)壓力與兩電容之間的關(guān)系為（K為常數(shù)） ： 因此兩極板電容量的變化量就反映了被測(cè)壓力的大小。電容式壓力變送器的典型產(chǎn)品為1151。 電容式壓力變送器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無機(jī)

47、械傳動(dòng)和機(jī)械調(diào)整部分、高精度、高穩(wěn)定性和很好的抗振性。（6）EJA系列智能壓力變送器EJA系列原理框圖見圖1-23。它由單晶硅諧振式傳感器上的兩個(gè)H形振動(dòng)梁分別將差壓/壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)送到計(jì)數(shù)器，再將兩頻率之差直接傳到CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的420mA DC輸出信號(hào)，并在模擬信號(hào)上疊加數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通信。通過I/O口與外部設(shè)備（如BT200手操器或275以及DCS中的帶通信功能的I/O卡）以數(shù)字通信方式傳遞數(shù)據(jù)，即高頻2.4kHz（BRAIN協(xié)議）或1.2kHz（HART協(xié)議）數(shù)字信號(hào)疊加在420mA DC的信號(hào)線上。在進(jìn)行通訊時(shí)，頻率信號(hào)對(duì)420mA DC的信

48、號(hào)不產(chǎn)生任何擾動(dòng)影響。硅諧振梁結(jié)構(gòu)見圖1-24。單晶硅諧振傳感器的核心部分，即在一單晶硅芯片上采用微電子機(jī)械加工技術(shù)，分別在其表面的中心和邊緣做成兩個(gè)形狀、大小完全一致的H形狀的諧振梁，且處于微型真空腔中，使其既不與充灌液接觸，又確保振動(dòng)時(shí)不受空氣阻尼的影響。 圖1-25為硅諧振自激振蕩原理圖，硅諧振梁處于由永久磁鐵提供的磁場(chǎng)中，與變壓器、放大器等組成一正反饋回路，讓諧振梁在回路中產(chǎn)生振蕩。4）活塞式壓力計(jì) 活塞式壓力計(jì)是基于傳壓介質(zhì)的靜力平衡原理而工作的。它是一種精度很高、測(cè)量范圍很廣的標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)量?jī)x器，常用來校驗(yàn)、標(biāo)定彈簧管壓力表、壓力變送器，也可用來檢定較低等級(jí)的活塞式壓力計(jì)和校驗(yàn)一般工

49、業(yè)用壓力表，所以常稱它為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力校驗(yàn)臺(tái)，見圖1-26。 活塞式壓力計(jì)的活塞有效面積通常在銘牌或檢定證書上給出?；钊綁毫τ?jì)使用的介質(zhì)具有一定的要求，常用的介質(zhì)見表1-10所示。 測(cè)量上限（98kPa） 工作介質(zhì)介質(zhì)流動(dòng)粘度（20）（10-4m2/s）酸值小于（KOH mg/L） 4300變壓器油9120.056002500藥用蓖麻油90011001.6 5）壓力儀表（計(jì)）的選擇（1）壓力表量程的選擇為了保證彈性元件在彈性變形范圍內(nèi)可靠工作，壓力表量程選擇不僅要根據(jù)被測(cè)壓力大小，而且還應(yīng)考慮被測(cè)壓力變化速度，其量程需留有足夠的余地。測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的2/3；測(cè)脈動(dòng)壓力

50、時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的1/2；測(cè)高壓時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的3/5。為了保證測(cè)量準(zhǔn)確度，最小工作壓力不應(yīng)低于量程的1/3。如：某一壓力容器最高工作壓力為106Pa（1MPa），試求彈簧管壓力表量程。因?yàn)閴毫θ萜鲏毫Ρ容^穩(wěn)定，按上述原則，得1062/3=1.5106Pa(1.5MPa),從產(chǎn)品目錄中選01.6MPa量程范圍的壓力表。（2）壓力表精度的選擇壓力表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定。如上例中，01.6106Pa量程的壓力表測(cè)量壓力容器的壓力，若要求測(cè)量值的絕對(duì)誤差不大于3104Pa(0.03MPa)，則所選用壓力表的允許誤差應(yīng)不大于3104100%/（1.6-0）1

51、06=1.875%，即應(yīng)選用1.5級(jí)精度壓力表。從產(chǎn)品目錄中可知,1.5級(jí)精度、01.6106Pa測(cè)量范圍的壓力表，其測(cè)量誤差不會(huì)大于2.4104Pa (0.024MPa) ，滿足生產(chǎn)對(duì)測(cè)量精度要求。 （3）壓力表種類和型號(hào)的選擇壓力表種類和型號(hào)的選擇要根據(jù)被測(cè)介質(zhì)壓力大小，物理、化學(xué)性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工藝要求來確定。從被測(cè)介質(zhì)壓力大小考慮 如測(cè)微壓即幾百個(gè)至幾千個(gè)Pa壓力，用液柱壓力計(jì)或膜盒壓力表。對(duì)被測(cè)介質(zhì)壓力不大，在1.5104Pa以下壓力，不需迅速讀數(shù)的，常用U型管/單管壓力計(jì)；要求迅速讀數(shù)的，可選用膜盒壓力表。壓力在5104Pa以上的，一般選用彈簧管壓力表。從被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)考慮 對(duì)一般腐

52、蝕性介質(zhì)應(yīng)選用耐酸壓力表、精密壓力表、氨用壓力表、不銹鋼為膜片的膜片壓力表。對(duì)易潔凈、粘度大的介質(zhì)，要選用膜片壓力表。對(duì)氧、乙炔等，應(yīng)選用專用壓力表。從使用環(huán)境考慮 對(duì)爆炸性氣氛環(huán)境，使用電氣壓力表時(shí)，應(yīng)選用防爆型壓力表。機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)烈的場(chǎng)合，應(yīng)選用船用壓力表。從工藝要求考慮 如需觀察壓力的變化情況，應(yīng)選用記錄式壓力表，如波紋管壓力表或螺旋彈簧管壓力表。若不但需要就地指示還需要遠(yuǎn)距離傳送壓力信號(hào)，則可選用電氣式壓力表；只需遠(yuǎn)距離傳送壓力信號(hào)，可選用壓力變送器。如需報(bào)警或位式調(diào)節(jié)，可選用電接點(diǎn)壓力表等。 （4）壓力表外型的選擇在經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用的基礎(chǔ)上，還要考慮便于安裝、日常觀察和美觀。盤裝圓形壓

53、力表的表面直徑一般采用150mm，現(xiàn)場(chǎng)就地指示壓力表的直徑可采用100mm。在安裝位置高、示值看不清楚的場(chǎng)合，應(yīng)采用大直徑壓力表。（5）壓力表計(jì)的檢定與校驗(yàn)檢定規(guī)程規(guī)定，所有壓力表計(jì)檢定周期為一年，強(qiáng)制檢定表計(jì)檢定周期為半年。檢定點(diǎn)不少于5點(diǎn)：0、25%、50%、75%、100%。需要注意：智能變送器（壓力、溫度）的校驗(yàn)調(diào)整不應(yīng)借助手操器進(jìn)行校驗(yàn)調(diào)整，而應(yīng)通過加壓力/溫度進(jìn)行； 壓力表（變送器）裝在取壓點(diǎn)上時(shí)采用正修正（加上水柱值），在下方時(shí)負(fù)修正（減去水柱值）。第三節(jié) 水位測(cè)量在工業(yè)過程中，常需要測(cè)量容器內(nèi)的料位、液位和固液兩種不同混合物料的分界面位置，通常把這種測(cè)量統(tǒng)稱為物位測(cè)量。相應(yīng)地把

54、測(cè)量固體料位的儀表稱料位計(jì)，測(cè)量液位的儀表稱液位計(jì)。水位測(cè)量的目的有：一是通過水位測(cè)量來確定容器里的原料、半成品或產(chǎn)品的數(shù)量；另一個(gè)是在連續(xù)生產(chǎn)情況下，通過水位測(cè)量，了解水位是否在規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)維持正常生產(chǎn)及安全生產(chǎn)具有重要意義。水位的測(cè)量要求多種多樣，就測(cè)量范圍而言，從測(cè)量幾毫米到幾十米。同時(shí)水位測(cè)量所涉及的被測(cè)容器、介質(zhì)及工藝過程對(duì)水位計(jì)的要求也是各不相同的，因此水位計(jì)種類繁多。按工作原理分有：直讀式、浮力式、靜壓式、電磁式、超聲波式核輻射式等。 在火電廠廣泛采用玻璃水位計(jì)、云母水位計(jì)、電極式水位計(jì)和差壓式水位計(jì)測(cè)量鍋爐汽包、高/低加、除氧器、油庫等液位測(cè)量。其中，玻璃水位、云母水位計(jì)是采

55、用圖 1-27所示的連通管原理制成，它屬于鍋爐的附屬設(shè)備就地安裝。常在鍋爐啟、停時(shí)監(jiān)視汽包、高/低加、除氧氣等水位和正常運(yùn)行時(shí)定期校對(duì)其它類型的水位計(jì)。玻璃板水位計(jì)廣泛使用在低、中壓鍋爐上，其金屬框上嵌固著平板玻璃，平板玻璃上刻有幾道凹槽，使玻璃具有反光作用，因而能更清楚地顯示出蒸汽和水的分界面，如圖1-28所示。一般玻璃板水位計(jì)適用于被測(cè)介質(zhì)壓力小于4.3MPa、介質(zhì)溫度低于30水位的測(cè)量。特種玻璃板水位計(jì)可用于介質(zhì)壓力達(dá)32MPa、400溫度汽包水位的測(cè)量。 1、玻璃板水位計(jì)2、云母水位計(jì)云母水位計(jì)廣泛使用在中/高壓蒸汽鍋爐汽包水位測(cè)量上。云母水位計(jì)運(yùn)行可靠、維修工作量小，特別是沒有玻璃板

56、水位計(jì)容易爆裂的缺點(diǎn)。但清晰度不如玻璃板水位計(jì)，特別是高壓鍋爐上云母水位計(jì)顯示不夠清晰，通常用于壓力小于10.8MPa鍋爐汽包水位的測(cè)量。3、雙色水位計(jì)雙色水位計(jì)是利用水和蒸汽對(duì)光的折射率不同的原理制成的，其工作壓力可達(dá)22.5MPa。它是白熾光通過紅綠二塊玻璃產(chǎn)生紅綠二束光，通過棱鏡折射成紅綠二束光，由于紅、綠光波長(zhǎng)不一樣，而水和蒸汽對(duì)紅、綠光折射率又不一樣，因此，當(dāng)二束光通過水時(shí)，綠光正好折射到窺視孔上、而將紅光折射到窺視孔外，故顯示為綠色。當(dāng)通過蒸汽時(shí)正好相反，紅光折射到窺視孔上，而綠光折射到孔外，故顯示紅色，因而形成紅、綠汽水分界面。雙色水位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是顯示醒目，無論是在白天還是晚上都能

57、清晰顯示。配上工業(yè)電視攝像設(shè)備可以將汽包水位引入控制室，便于與其它水位計(jì)相對(duì)照，提高水位監(jiān)視的可靠性。 2、云母水位計(jì)3、雙色水位計(jì)一般高壓鍋爐飽和蒸汽的電阻率要比飽和水的電阻率大數(shù)萬倍至數(shù)十萬倍，比飽和蒸汽凝結(jié)水的電阻率也要大一百倍以上。因此可以把飽和蒸汽看作非導(dǎo)體，（或高阻導(dǎo)體），而把飽和蒸汽的凝結(jié)水看成導(dǎo)體（或低阻導(dǎo)體）。電接點(diǎn)水位計(jì)的工作原理就是利用飽和蒸汽與飽和蒸汽凝結(jié)水電導(dǎo)率的差異，將非電量的鍋爐水位變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并有二次儀表來遠(yuǎn)距離顯示水位。電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量結(jié)構(gòu)如圖1-29所示，它由水位測(cè)量筒體、電極及測(cè)量顯示儀表等組成。4、電接點(diǎn)水位計(jì) 二次儀表由模擬式和數(shù)字式兩類，可帶記

58、錄、報(bào)警及動(dòng)作接點(diǎn)輸出。顯示可分為氖燈/單色/雙色/數(shù)字顯示等。優(yōu)點(diǎn)有：能適應(yīng)鍋爐啟停以及滑參數(shù)運(yùn)行等工況下，運(yùn)行人員可在操作盤上正確監(jiān)視汽包水位的變化；電接點(diǎn)水位計(jì)的水容器離汽包很近，它的測(cè)量遲延遠(yuǎn)小于差壓式水位計(jì)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、顯示直觀、造價(jià)低廉、維護(hù)方便。缺點(diǎn)是容易造成腐蝕、泄漏以及顯示的不連續(xù)性。 在電接點(diǎn)水位計(jì)中，電極是發(fā)信器的關(guān)鍵部件，因此對(duì)它的結(jié)構(gòu)和材料有著嚴(yán)格的要求。根據(jù)使用壓力的不同，電極可分為超氧化鋁絕緣電極和聚四乙烯絕緣電極兩種，如圖1-32所示。超氧化鋁絕緣電極石油含量為99.95%純氧化鋁作原料，采用氧化鎂為添加劑制成的。聚四乙烯具有良好的抗腐蝕性能，價(jià)廉，加工方便，常用

59、作中、低壓鍋爐水位電極的絕緣材料。 對(duì)電接點(diǎn)水位計(jì)，電極越多精度越高，但將影響其工作可靠性。 差壓式水位計(jì)有“水位-差壓”轉(zhuǎn)換裝置和差壓計(jì)兩部分組成。利用不同的轉(zhuǎn)換裝置將水位的變化轉(zhuǎn)換成差壓的變化，又用各種形式的差壓計(jì)（即差壓變送器）測(cè)出這個(gè)差壓值，通過計(jì)算即可知水位值。由于差壓計(jì)和指示儀表的校驗(yàn)、調(diào)整和維護(hù)比較容易解決，因此正確測(cè)量汽包水位的關(guān)鍵是正確掌握“水位-差壓”信號(hào)的轉(zhuǎn)換。（1）“水位-差壓”轉(zhuǎn)換裝置“差壓-水位”轉(zhuǎn)換裝置又稱為平衡容器（也稱為取樣筒體），常有正壓室和負(fù)壓室組成。差壓式水位計(jì)取樣筒體經(jīng)過幾十年的使用、改進(jìn)形式很多，由單室平衡容器、雙室平衡容器、帶蒸汽加熱罩的雙室“水位

60、差壓”平衡容器以及具有壓力補(bǔ)償?shù)摹八徊顗骸逼胶馊萜鞯?。目前大型機(jī)組汽包水位測(cè)量大多采用圖1-31所示的形式。 5、差壓式水位計(jì) 根據(jù)國(guó)電公司防止電力生產(chǎn)重大事故的25項(xiàng)重點(diǎn)要求（防止鍋爐汽包缺水、滿水事故）和DRZ/T 01-2004火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定，推薦采用圖（c）所示的單室平衡容器。根據(jù)圖1-32的單室平衡容器可得差壓: 在鍋爐啟停過程中以及較大變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽包的溫度和壓力會(huì)有較大的變化，若不進(jìn)行補(bǔ)償，而直接將作為汽包水位測(cè)量差壓信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，為了真實(shí)反映其包內(nèi)水位的變化，常采用圖1-35所示的自動(dòng)的溫度、壓力補(bǔ)償來提高其包水位測(cè)量的準(zhǔn)確性。 在鍋爐