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1、热控专业简介,周继东汇编 201308,什么是热工？,热工就是热力参数的测量和控制。 热工仪表就是用来进行热力参数测量和控制的仪表。,火电厂的热工具体工作,热工人就是负责这些设备的管理，包括巡检、维护、消缺、检修、改造。 日常的工作还包括测量和显示设备的校验、控制软件和逻辑的组态、联锁保护的解投、传动、实验，自动控制参数的调整、设备防雨、防冻设施的检查和整改、配合机务专业拆装设备的工作等等。,火电厂的热工具体工作,热工是一个粗活细活都有的专业，要求热工人粗活细活都要干、都会干，做一个优秀的热工人不容易啊，还要不停地学习再学习， 热工工作因为热力过程高温高压属性，有一定危险性。,热工专业的作用,
2、使发电厂热力系统这么一个庞杂的系统，设备各司其职有序工作。,热控专业概述,如果把火力发电厂比作一个人的话，机务专业相当于人的躯干，电气专业相当于人的动静脉与气管，热控则相当于人的大脑和神经系统。 它将现场的数据时时传递到各个微处理单元（电子设备间各系统机柜处理器），数据经过处理再传至CRT画面，待运行人员实施监控设备的运行工况，发出控制指令。,热工专业介绍,热控测量仪表,温度仪表,1、双金属温度计 由于两种金属的热膨胀系数不同，双金属片在温度改变时，两面的热胀冷缩程度不同，因此在不同的温度下，其弯曲程度发生改变。利用这一原理，制成温度计叫双金属温度计。,温度仪表,2、压力式温度计 原理：压力表
3、式温度计是根据在封闭容器中的液体、气体或低沸点液体和饱和蒸汽，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制作的，并用压力来测量这种变化，从而测得温度。 压力表式温度计主要由以下三部分组成： 1.温包温包是直接与被测介质相接触来感受温度变化的元件，因此要求它具有高的强度，小的膨胀系数，高的导热率以及抗腐蚀等性质，根据所充工作介质和被测介质的不同，温包可用铜合金，钢或不锈钢来制造。 2.毛细管它是用铜或钢等材料冷拉成的无缝圆管，用来传递压力的变化。 3.弹簧管它就是一般压力表用的弹性元件。,温度仪表,3、热电阻 热电阻测温原理：它是基本导体或半导体材料的电阻值，随温度的变化而变化，电阻值与温度成一定函数关
4、系。再用显示仪表测出热电阻的电阻值，从而得出与电阻值相对应的温度值。金属热电阻的电阻值与温度在某一范围内基本呈线性关系。（例Pt100元件，100对应0度，约0.4不到上升1度）。 热电阻元件测温一般都采用三线制接法，主要是为了减少线路电阻随环境温度变化带来的测量误差，目前有单位采用四线制。 在我国,标准化的热电阻现有铂的和铜的两种。目前铂热电阻的测量上限用到650。常用的铂热电阻有Pt50和Ptl00两种分度，标称电阻值分别为R0=50和R0=100。 铜热电阻的价格便宜，线性度好，怕潮湿，易被腐蚀。常用的铜热电阻有cu50和cul00两种分度，标称电阻值分别为R0=50和R0=100。 铂
5、电阻（PT100） -200850 铜电阻（Cu50、Cu100） -50150 镍电阻（Ni100） -60180,温度仪表,采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。,温度仪表,热电阻常见故障原因及处理,温度仪表,4、热电偶 两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回
6、路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。,如图所示，两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。置于被测温度为 t 的介质 中，称为工作段，另一端为自由端，放在温度为t0的恒定温度下，当工作段的被测介质温度发生变化时，热电势也随温度发生一定规律的变化。,热电偶产生的热电动势，其大小只与电极材料与两端的温差有关，而与热 电极的长度和直径的粗细无关。 采用热电偶为测量元件的变送器称之为热电偶温度变送器。从外观上看， 热电阻和热电偶温度变送器没有太大的区别。,补偿导线介绍 考虑到热电偶材料是贵金属不
7、能做得很长，节约材料费用就需采用补偿导线； 补偿导线实际上是一对在规定温度范围内0-100使用的热电偶丝； 采用与热电偶电极材料相同的金属材料或在一定温度范围内，热电特性与所配接的热电偶相同,且价格低廉的金属材料作成； 补偿导线可延长参考端温度,可在测温中作为热电偶与二次仪表的连接导线使用。 补偿导线使用注意几点 补偿导线必须与相应的热电偶配用； 补偿导线有正负极性,不能接错； 补偿导线与热电偶连接点温度不能超过所规定的使用范围。,温度仪表,热电偶的定律 1 热电偶均质导体导体定律： 两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端温度
8、有关；热电势大小是两端温度的函数之差，如果两端温度相等，则热电势为零。如果材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计的测温误差。 2 热电偶的中间导体定律： 在热电偶回路中插入第三、四种导体，只要使插入导体的两端温度相等，且插入导体是匀质的，则无论插入导体的温度分布如何，都不会影响原来热电偶的热电势的大小。 3 热电偶的中间温度定律： 热电偶在接点温度为t、to时的热电势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、to时相应的热电势的代数和。,温度仪表,热电偶常见故障原因及处理,温度仪表,5、温度变送器的作用 有人说是测量温度的，这是不对的。其作用是将检测的热电偶或热电
9、阻等温度信号转变为标准的仪表信号如4-20mADC,或者1-5VDC。 6、温度开关 传统的温度开关多为机械式，其分为：蒸气压力式温控器、液体膨胀式温控器、气体吸附式温控器、金属膨胀式温控器。 7、非接触式温度计 靠红外辐射,亮度,色差等方法感应、比较，得出被测物件温度。好处是可遥测，量程大，可测极高温物件。如红外测温计、亮度测温计等。作为工厂辅助测温元件是不可缺少的。,返回目录,压力测量的基本概念,在物理概念中，压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业生产中的重要参数之一，在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj
10、表示。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用Pq来表示。绝对压力与大气压力之差，称为表压力，有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用Pz来表示。,P表,P真,P绝,P绝,绝对压力的零线,大气压力线,绝对压力、表压、（真空度）的关系,压力仪表,压力仪表,1、压力表 从表盘直径看最常见的有60mm,100mm,150mm 三种规格。从接口看最常见的有M20X1.5, 1/2NPT, 法兰连接（有法兰尺寸和耐压等级要求）,压力测点选择遵循原则与注意事项 取压口不能处于管道弯曲、分叉和能形成涡流的地方； 当管道
11、内有突出物时，取压口应选在突出物之前； 在阀门前附近取压时，则与阀门的距离应大于管道直径的2倍； 在阀门后附近取压时，则与阀门的距离应大于管道直径的3倍； 取压口的选择不能在有涡流的地方； 测量流动介质：取压点与流动方向垂直； 测液体压力：取压点在管道下部；测气体压力：取压点在管道上部； 在安装取压管时，取压管内端面与管道内壁必须保持齐平，不应有突出物或毛刺； 取压点与压力表安装处之间距离应尽量短，一般长度不超过50米； 取压点与压力表之间应装切断阀或三通阀； 测量波动剧烈的压力时，二次阀门后应装缓冲装置，就地装压力表被测介质温度超过70度时，二次阀门前应装U型管或环型管； 测量蒸汽压力时，应
12、加装凝液管；对于有腐蚀的介质，应加装充有中性介质的隔离罐； 压力表安装地点避免振动，在振动地点安装压力表要加装减振装置； 压力表与取压管连接的丝扣应加垫片，高压表应用金属垫； 安装地点应便于维护和观察指示值； 所有压力表均要配装仪表阀门，一般在取样点装一次阀门，仪表侧装二次阀门。,压力仪表,压力仪表,2、压力变送器 最常见的分为电容式压力变送器和单晶硅压力变送器。其它还有扩撒硅压力变送器。目前主流压力变送器主流几乎都采用了智能协议。 电容式压力变送器：采用结构简单、坚固耐用且极稳定的可变电容形式，可变电容由压力腔上的膜片和固定在其上的绝缘电极所组成，当感受到压力变化时，膜片要产生微微的翘曲变形
13、，从而改变了两极的间距，采用独特的检测电路测电容的微小变化，并进行线性处理和温度补偿。传感器输出与被测压力成正比的直流电压或电流信号。精巧的结构、高性能的材料及先进的检测电路的完美结合，赋予了电容式 压力变送器以很高的性能。,传感器,压力仪表,单晶硅谐振式传感器：是一块单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术，在单晶硅芯片上制成两个完全一致的H形状的谐振梁，并以一定的频率产生振动。其谐振频率取决于梁的长度和张力，其梁的长度已经确定，而张力是随压力变化而变化。从而把压力的变化转换成频率的变化，对差压采用频率差分技术，并将频率差信号直接输出到CPU进行运算和A/D转换。,压力仪表,3、差压变送器 一般使
14、用来测量阻力、液位或者与流量节流元件配套使用测量流量仪表。 该类型仪表往往与三阀组或者五阀组配套使用。 目前国内应用三阀组较为普遍。对于三阀组类型的仪表有一个开关投用程序。,投用三阀组：开正压阀，再关平衡阀，再开负压阀； 关闭三阀组：关负压阀，打开平衡阀，关正压阀。,压力仪表,4、压力开关 1、压力开关是一种简单的（压力控制装置），当被测压力达到额定值时，压力开关可发出（警报或控制）信号。 2、压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端（产生位移），直接或经过比较后推动（开关元件），改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。 3.压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧
15、管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。 开关元件有（磁性开关）、（水银开关）、（微动开关）等。 4.压力开关的开关形式有（常开式）和（常闭式）两种。 5、压力开关的调节方式有（两位式）和（三位式）两种。 6.压力开关的参数可调，依实际使用压力范围调节,5、电接点压力表 电接点压力表一般有双节点作为报警、或启泵的条件。,压力变送器常见故障原因及处理,1、涡轮流量计 当被测流体流过涡轮流量计传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示
16、。 qv=f/K (7.1) qm=qv (7.2) 式中 qv,qm分别为体积流量，m3/s， 质量流量，kg/s； f流量计输出信号的频率，Hz； K流量计的仪表系数，P/m3。,流量计,流量计,2、孔板流量计： 充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。,流量计,仪表里标准的三种节流元件： a: 孔板 b: 喷嘴 c: 文丘里管,对于标准节流元件，流体的流量与其差压成（方根）关系 Q=K*SQRT(P),1、节流装置安装在垂直管道上时，取压口的位置在取压装置的平面上可任意选择； 2、节流装置安装在水平管道或倾斜管道上时，取压口的位置选择取决于被测介质的特性。,流量计,节流件安装要求 节流件沿流体流动方向不能反装。比如孔板安装正确时，其孔板缩口朝向流体前进的方向
