培訓班熱工測量與儀表專題

培訓班熱工測量與儀表專題第一頁，共33頁。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)第二頁，共33頁。二、溫度測量測溫范圍1000C-16000C溫度信號變成電勢信號測溫范圍-2000C-5000C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第三頁，共33頁。二、溫度測量-熱電偶溫度計自由端（參考端、冷端）

測量端（工作端、熱端）

熱電極A熱電極BTT0熱電偶的熱電勢：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，則會路產生熱電勢。第四頁，共33頁。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eA第五頁，共33頁。二、溫度測量-熱電偶溫度計熱電偶的回路總電勢：第六頁，共33頁。二、溫度測量-熱電偶溫度計熱電偶的冷端溫度補償：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℃范圍內與熱電偶具有相同的熱電特性；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。第七頁，共33頁。二、溫度測量-熱電偶溫度計鎧裝型熱電偶可長達上百米薄壁金屬保護套管（鎧體）

BA絕緣材料法蘭第八頁，共33頁。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第九頁，共33頁。工業(yè)上廣泛應用電阻溫度計來測量―200～＋500℃之間的溫度。電阻溫度計的特點是準確度高；在中低溫下（500℃以下）測溫,它的輸出信號比熱電偶的要大得多,故靈敏度高；電阻溫度計由熱電阻、顯示儀表和連接導線組成，熱電阻由電阻體、絕緣管和保護套管等主要部件組成。二、溫度測量-熱電阻溫度計第十頁，共33頁。薄膜型及普通型鉑熱電阻

二、溫度測量-熱電阻溫度計銅熱電阻第十一頁，共33頁。三、壓力測量-1151電容式壓力（壓差）傳感器改變d能夠獲得較高靈敏度，可測量微米數(shù)量級的位移；改變A只適用于測量厘米數(shù)量級的位移；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的電容量，然后通過測量電容量Ｃ便可以知道被測壓力的大小，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、過載能力強、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便等特點。第十二頁，共33頁。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。采用下述信號處理方法可消除非線性及工作溫度的影響：第十三頁，共33頁。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包括電容膜盒，高低壓室及法蘭等組成。測量原理：將被測壓力的變化轉換成電容量的變化。第十四頁，共33頁。當采用差動時，CL增加,CH減少，電容總變化量為①為什么采用差動平板電容？與非差動相比，靈敏性有所提高和非線性程度減小，但非線性仍不滿足高精度要求。②實際中，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）傳感器第十五頁，共33頁。三、壓力測量-應變式壓力（壓差）傳感器測量原理：利用金屬應變片或半導體應變片將測壓彈性元件的應變轉換成電阻變化。組成：感壓彈性元件和應變片二者結合成一體。

測量電路的工作：將應變片電阻的變化轉換成電流或電壓輸出是由測量電路完成的。第十六頁，共33頁。

測量橋路三、壓力測量-應變式壓力（壓差）傳感器應變片的貼法：兩片在膜片中心感受正的軸向應力，兩片在邊緣感受負的軸向應變。第十七頁，共33頁。壓力表量程選擇：當被測介質壓力變化較緩慢時，所選儀表的測量上限以比被測壓力最大值高l／3為佳；當被測介值壓力波動較大時，所選儀表的測量上限以比被測壓力最大值高1／2為宜；三、壓力測量-壓力儀表的選擇與安裝取壓口的位置選擇：

取壓口應與工質流速方向垂直，與設備內壁平齊防止儀表感受件與高溫和有害的被測介質接觸。高溫介質要冷凝，含塵氣體要設灰塵捕集器；腐蝕介質應加裝隔離容器儀表與取壓口如不在同一水平上，應注意校正由于高度差對儀表造成的額外的讀數(shù)誤差。壓力取出口位置，測量氣體介質應在工藝管道的上部，測量蒸汽應在工藝管道的兩側，測量液體壓力應在工藝管道的下部。第十八頁，共33頁。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第十九頁，共33頁。四、流量測量-漩渦流量計漩渦流量計是70年代發(fā)展起來的一種新型流量計。它適用于氣體流量和液體流量測量。儀表的精確度高（達±1.0％），量程比寬（B=30：1），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。

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軸線與流向垂直的非流線性柱形體(加三角柱、圓柱等)，稱之為漩渦發(fā)生體。當流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，會在漩渦發(fā)生體下游產生不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街現(xiàn)象。第二十頁，共33頁。四、流量測量-漩渦流量計渦街穩(wěn)定的條件：h/L=0.281時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500～150000范圍內基本不變，柱體）0.2,三角體0.16。漩渦發(fā)生頻率f的檢測方法熱檢出法：三角柱迎流面中間對稱嵌入兩個熱敏電阻差壓法：電容、應變片第二十一頁，共33頁。四、流量測量-節(jié)流變壓降流量計工作原理：在管道內裝入節(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。第二十二頁，共33頁。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-角接取壓第二十三頁，共33頁。五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計爐煙成分自動分析過?？諝庀禂?shù)α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)α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α有單值關系，且此受燃料品種的影響較?。谎趿坑嫷姆磻榷趸急碛嬁?。所以目前電廠中大量采用氧量計測過?？諝庀禂?shù)。第二十四頁，共33頁。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。氧化鋯氧量計的工作原理（電化學的濃差電池原理）：氧化鋯固體電解質，在高溫下兩側氧濃度不同時形成濃差電池，該電池產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1500℃時易發(fā)生變形，因此在氧化鋯晶體中參雜CaO或Y2O3高溫焙燒。思考題：氧濃差電勢產生的條件？第二十五頁，共33頁。五、成分分析儀表-氧化鋯氧量計正極：O2＋4e→2O2-負極：2O2-→O2＋4e空氣煙氣能斯特公式：—參比氣樣氧容積濃度；—待測氣樣氧容積濃度。第二十六頁，共33頁。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。氧化鋯氧量計又分為恒溫式和補償式兩種。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。保持參比氣樣的壓力與待測氣樣的壓力相等。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。氧化鋯純度要高，存在雜質會降低輸出電勢。致密性要好，否則氧離子直接穿過。顯示儀表具有較的輸入阻抗。第二十七頁，共33頁。～空氣給水泵去煙囪凝汽器空預器空氣空氣燃料汽包省煤器再熱器過熱器水冷壁汽輪機鍋爐灰斗發(fā)電機鍋爐水循環(huán)效果變差水冷壁超溫被燒壞爆管水位過低一、汽包水位測量的背景知識六、汽包水位測量-火電廠生產流程第二十八頁，共33頁。六、汽包水位測量火電廠常用水位計：云母水位計、雙色水位計、差壓式水位計和電接點水位計。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?？刹捎瞄]路工藝電視遠距離監(jiān)視雙色水位計。差壓式水位計受汽包壓力影響大，需進行汽包壓力補償。電接點水位計指示受汽包壓力變化影響小，并方便遠傳，缺點是指示不連續(xù)。水位名稱：指示水位、實際水位、重量水位（差壓式）第二十九頁，共33頁。六、汽包水位測量-水位測量系統(tǒng)的配置新建鍋爐汽包應配備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)場實際和新建鍋爐的配置要求進行相應的配置。鍋爐汽包水位的調節(jié)、報警和保護應分別取自3個獨立的差壓變送器進行邏輯判斷后的信號，并且該信號應進行壓力，溫度修正。就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、牛眼式。第三十頁，共33頁。六、汽包水位測量-汽包水位測量故障1990年1月25日，河南新鄉(xiāng)電廠2號鍋爐滿水事故。在鍋爐滅火后恢復過程中，給水調節(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，汽機大軸彎曲、軸系斷裂。1997年12月16日，秦皇島熱電廠#4鍋爐斷水、低水位保護和后備保護失效的情況下，由于云母水位計量程小，電接點水位計誤顯示有水，差壓水位計正誤差大，人員判斷錯誤，致使鍋爐較長時間在斷水狀態(tài)下運行，導致水冷壁多處爆管、大面積過熱損壞，直接經(jīng)濟損失約312萬元，構成重大事故。歷時近4個月?lián)屝藓蠡謴瓦\行，發(fā)電量損失慘重。

綜合典型事故分析，水位表失靈和指示不正確、鍋爐水位保護拒動、給水系統(tǒng)故障、違反運行規(guī)程、誤判斷、誤操作等是造成鍋爐汽包滿水和缺水事故的主要原因，因此，應從汽包水位測量系統(tǒng)的配置、安裝和使用以