熱工測量及儀表專題介紹

1、 京橋電廠熱工測量及儀表專題介紹主講人：韓曉娟一、測量系統(tǒng)的組成感受件變送件顯示件 單值 線性 靈敏傳送件 放大信號 標準化電信號（4-20mA,1-5V)二、溫度測量測溫范圍測溫范圍1001000 0C-1600C-16000 0C C溫度信號變成電勢信號測溫范圍-2000 0C-500C-5000 0C C溫度信號變成電阻信號溫度信號變成電阻信號接觸式測溫熱電偶溫度計熱電阻溫度計非接觸式測溫紅外溫度計比色溫度計二、溫度測量-熱電偶溫度計自由端（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

2、電勢：由兩種不同材料導體組成的閉合回路，當兩個接點溫度不同時，則會路產(chǎn)生熱電勢。二、溫度測量-熱電偶溫度計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-熱電偶溫度計熱電偶的冷端溫度補償：)(te-(t)e)t(t,E0ABAB0AB材料與對應的熱電偶不同，價格便宜，低溫下熱電性質相同。使用補償導線的注意事項：在0-100范圍內(nèi)與熱電偶具有相同的熱

3、電特性；極性不能接反；型號與熱電偶一致接入點溫度一致。用補償導線連接到熱電偶的冷端，延伸至恒定冷端溫度，在達到冷端溫度恒定要求的同時，降低造價。補償導線補償型延伸型材料與對應的熱電偶相同，但準確度要求略低。二、溫度測量-熱電偶溫度計鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長長達上百米達上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護套管（鎧體）保護套管（鎧體） BA絕緣材料絕緣材料法蘭法蘭二、溫度測量-熱電偶溫度計的應用被測物體ABAB兩支熱電偶串聯(lián)，可實現(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)，可實現(xiàn)溫差的測量.E=EAB(t1,t2)t1t2t0t0t0t0t0t0t0t0三、壓

4、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)量級的位移；量級的位移；v改變改變A A只適用于測量厘米數(shù)量級的位移；只適用于測量厘米數(shù)量級的位移；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，從而實現(xiàn)壓力電容轉換。從而實現(xiàn)壓力電容轉換。電容式壓力變送器是將壓力的變化轉化為電容量的變化，然

5、后進電容式壓力變送器是將壓力的變化轉化為電容量的變化，然后進行測量的變送器。它是一種開環(huán)檢測儀表、具有結構簡單、過載行測量的變送器。它是一種開環(huán)檢測儀表、具有結構簡單、過載能力強、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便等特點。能力強、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便等特點。三、壓力測量-1151電容式壓力（壓差）傳感器在實際應用中，為了提高傳感器的靈敏度，減小非線在實際應用中，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）常常做成差動的形式。常做成差動的形式。dKCCCC1212采用下述信號處理方法可消采用下述信號處理方

6、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換成壓力的變化轉換成電容量的變化。電容量的變化。四、流量測量流量測量方法容積式速度式質量式橢圓齒輪流量計腰倫流量計渦輪流量計漩渦流量計超聲波流量計電磁流量計（被測介質為導電的液體）差壓式流量計科里奧利質量流量計四、流量測量-漩渦流量計漩渦流量計是漩渦流量計是7070年代發(fā)展起來的一種新型流量計。它適用于氣年代發(fā)展起來的一種新型流量

7、計。它適用于氣體流量和液體流量測量。儀表的精確度高（達體流量和液體流量測量。儀表的精確度高（達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，抗干擾性），輸出線性好。它輸出頻率信號，抗干擾性能好，便于遠距離傳輸，在火電廠可用于送風流量的測量。能好，便于遠距離傳輸，在火電廠可用于送風流量的測量。 漩渦流量計由檢測器和轉換器組成。在流動的流體中放置一根其在流動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。當流體沿漩渦發(fā)生體繞流生體。當流體

8、沿漩渦發(fā)生體繞流時，會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生時，會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生不不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，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-漩渦流量計渦街穩(wěn)定的條件：h/L=0.281時tvSfl)Dl.(DvDq25114422體積流量與頻率之間的關系：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熱檢出法：三角柱迎流面中間對稱嵌入兩個熱敏電阻嵌

9、入兩個熱敏電阻v差壓法：電容、應變片差壓法：電容、應變片四、流量測量-節(jié)流變壓降流量計工作原理：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)流差壓流量計的差壓信號有確定的關系，因此可通過測量差壓來測流量。四、流量測量-節(jié)流變壓降流量計標準節(jié)流裝置：節(jié)流件、取壓裝置、節(jié)流件上游側的第一個阻力件、第二個阻力件，下游側的第一個阻力件，以及它們之間的直管段。適用于單相、均質、圓形管道流體的測量。標準節(jié)流件及取壓方式：標準孔板-角接取壓和法蘭取壓標準噴嘴-角接取壓pDCp

10、dCqv1224124241241五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計爐煙成分自動分析過剩空氣系數(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?？諝庀禂?shù)可通過分析的O2和CO2含量來判斷?；痣姀S鍋爐燃燒質量如何檢測？氧含量與有單值關系，且此受燃料品種的影響較??；氧量計的反應比二氧化碳表計快。所以目前電廠中大量采用氧量計測過?？諝庀禂?shù)。五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計氧化鋯氧量計是最近二十年發(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。目前廣泛應用在火力發(fā)電、采暖、煉油、化工、輕紡、水泥等工業(yè)領域。氧化鋯氧

11、量計的工作原理（電化氧化鋯氧量計的工作原理（電化學的濃差電池原理）：氧化鋯學的濃差電池原理）：氧化鋯固固體電解質體電解質，在，在高溫高溫下下兩側氧濃度兩側氧濃度不同不同時形成濃差電池，該電池產(chǎn)時形成濃差電池，該電池產(chǎn)生的電勢與兩側氧濃度有關。固生的電勢與兩側氧濃度有關。固定一側氧濃度，可通過測量輸出定一側氧濃度，可通過測量輸出電勢來測量另一側的氧濃度。電勢來測量另一側的氧濃度。氧化鋯固體電解質的形成：氧化鋯晶體在氧化鋯固體電解質的形成：氧化鋯晶體在15001500時易發(fā)生變形，時易發(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。

12、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-氧化鋯氧量計正極： O24e 2O2-負極： 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-氧化鋯氧量計氧化鋯氧量計使用中注意事項 氧化鋯傳感器需要恒溫或在計算電氧化鋯傳感器需要恒溫或在計算電路中采取補償措施，以消除傳感器溫度路中采取補償措施，以消除傳感器溫度（池溫）對測量的影響。氧化鋯氧量計（池溫）對測量的影響。氧化鋯氧量計又分為恒溫式和補償式兩種。又分為恒溫式和補償式兩種。

13、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，以保證測量的準確性。以保證測量的準確性。氧化鋯純度要高，存在雜質會降低輸氧化鋯純度要高，存在雜質會降低輸出電勢。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。六、汽包水位測量火電廠常用水位計：火電廠常用水位計：云母水位計、雙云母水位計、雙色水位計、差壓式水位計和

14、電接點水色水位計、差壓式水位計和電接點水位計。位計。v云母水位計：就地安裝在汽包上，云母水位計：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?？刹捎瞄]路工藝電視遠距離監(jiān)視雙色水位用閉路工藝電視遠距離監(jiān)視雙色水位計。計。v差壓式水位計受汽包壓力影響大，差壓式水位計受汽包壓力影響大，需進行汽包壓力補償。需進行汽包壓力補償。v電接點水位計指示受汽包壓力變化電接點水位計指示受汽包壓力變化影響小，并方便遠傳，缺點是指示不影響小，并方便遠傳，缺點是指示不連續(xù)。連續(xù)。水位名稱：指示水位、實際水位、重量水位（差壓式）六、汽包水位測量-差壓式水位計差壓水位計-它是靜壓式液位測量儀

15、表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位測量中都能得到應用。圖中所示為簡單平衡容器輸出的差壓為P=P+-P-，按照流體靜力學原理，有gHHLgHHgLpswa)()(00Hg )(g )(Hg )( Lswswsa0 在在 恒定下，恒定下，PP與與H H成單值、線性、負斜率成單值、線性、負斜率函數(shù)關系。函數(shù)關系。gLswa,影響汽包水位測量誤差的原因有平衡容影響汽包水位測量誤差的原因有平衡容器水柱溫度和汽包壓力的變化。器水柱溫度和汽包壓力的變化。七、機械量測量 位移、振動和轉速均屬于機械量，對電廠熱力系統(tǒng)中的諸如汽輪機等轉動機械。這些機械量的測量十分重要。近年來我國在研制自己的監(jiān)測儀表系統(tǒng)的同時，

16、還引用了諸如美國本特利公司7000系列和德國飛利浦公司的RMS700系列等旋轉機械監(jiān)視保護系統(tǒng)。這些儀表與系統(tǒng)均已在火電廠使用，它們的投入提高了大型汽輪機組的運行安全性。電渦流檢測技術是較為通電渦流檢測技術是較為通用的檢測技術，電渦流傳用的檢測技術，電渦流傳感器具有結構簡單、靈敏感器具有結構簡單、靈敏度高、測量線性范圍大、度高、測量線性范圍大、不受污染介質影響以及抗不受污染介質影響以及抗干擾能力強等優(yōu)點。它在干擾能力強等優(yōu)點。它在火電廠被廣泛用來測量汽火電廠被廣泛用來測量汽輪機軸位移、振動、轉速輪機軸位移、振動、轉速以及主軸偏心度等參數(shù)。以及主軸偏心度等參數(shù)。電渦流式傳感器電渦流式傳感器七、機

17、械量測量-位移測量電渦流傳感器的結構原理示意圖電渦流傳感器的結構原理示意圖它一般做成扁平空心線圈形式。當線圈中通以高頻交流電，并接近它一般做成扁平空心線圈形式。當線圈中通以高頻交流電，并接近被測金屬導體表面時，線圈產(chǎn)生的交流磁場將在金屬導體中感應而被測金屬導體表面時，線圈產(chǎn)生的交流磁場將在金屬導體中感應而產(chǎn)生交流電勢，形成電流。此電流的流線在金屬中構成閉合回路，產(chǎn)生交流電勢，形成電流。此電流的流線在金屬中構成閉合回路，通常稱為電渦流。通常稱為電渦流。七、機械量測量-位移測量 該渦流也會產(chǎn)生交變磁場、交變該渦流也會產(chǎn)生交變磁場、交變磁通。由于該磁通與線圈的激磁磁通磁通。由于該磁通與線圈的激磁磁通的方向相反，它的存在使線圈的磁場的方向相反，它的存在使線圈的磁場強弱產(chǎn)生變化，線圈的電感隨之改變。強弱產(chǎn)生變化，線圈的電感隨之改變。進一步分析可知，線圈電感的改變程進一步分析可知，線圈電感的改變程度與線圈的幾何形狀、尺寸、激磁電度與線圈的幾何形狀、尺寸、激磁電流強度流強度i i和頻率和頻率f f、金屬導體材料的電、金屬導體材料