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1、电力行业锅炉监/检师 培训资料(热工部分) 中电联锅监工程师和锅炉压 力容器检验师考核委员会 华东电力试验研究院热工专业编写 2006.10 高天云 第一章 热工测量 第三章 热工保护 附录：相关标准及规程介绍 第二章 热工自动 目 录 第四章 超超临界机组控制技术 说 明 本教材编制依据 根据中电联锅监/锅检师考核委员会组织编制 本教材由中电联锅监/锅检师考核委员会提出并归口 本教材归口 华东电力试验研究院 高天云 本教材负责编制单位及编制人 测量用仪器仪表作为信息采集、处理和控制的 手段和设备，是工业生产的“倍增器”、科学研 究的“先行官”、军事上的“战斗力”、国民活 动中的“物化法官”。
2、发达国家已把发展现代仪 器仪表列为一项重要的战略措施。例如日本科学 技术厅把测量传感器技术作为本世纪首位发展的 技术；欧共体则将测量和检测技术列为15个专项 之一；美国则更是投入大量的人力物力开发新的 测量控制仪器仪表，提高其在军事及科学技术领 域领先地位。 概 述 第一章 热工测量技术及应用 第一节 计量及计量法 1、计量的概念及基本特征 计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。 凡是以实现计量单位统一和测量准确可靠为目的 的科学技术、法制、管理等活动都属于计量的范 畴。 计量是技术和管理的结合体。计量的技术行为 通过准确的测量来体现；计量的监督行为通过实 施法制管理来实现。特性是： 统一性
3、、准确性、社会性、法制性。 2、我国计量的发展 1）我国计量的发展史 在原始社会末期就有了度量衡。秦统一中国后，即颁诏书以 法律的形式统一了全国的度量衡制度。旧中国，各种旧、杂制 并存，而且英/公制等都在使用，没有统一的计量制度。 1959年国务院发布了关于统一计量制度的命令；77年国 务院批准了中华人民共和国计量管理条例（试行）；81年 国务院批准了中华人民共和国计量单位名称与符号方案（试 行）；1984年2月27日又颁布了关于在我国统一实行法定 计量单位的命令。 1985年9月6日全国人大通过了第一部中华人民共和国计量 法（国家主席令颁布），并于1986年7月1日起实施。 计量立法的宗旨是
4、为了加强计量监督管理，保障国家计量单 位制的统一和量值的准确可靠，促进生产、贸易和科学技术的 发展，适应社会主义现代化建设的需要，维护国家、法人和公 民的利益。 3、计量器具及分类 计量器具就是能用以直接或间接测出被测对象值的装置、 仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质，他包括： 1）计量基准（器具） 计量基准器具具有最高的计量学特性，其值不必参考相 同量的其他标准，被指定的或普遍承认的测量标准。计量基 准有以下二类： （1）国际计量基准；（2）国家计量基准 2）计量标准（器具） 计量标准（器具）是指为了定义、实现、保存或复现量 的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器 、参考物
5、质或测量系统。 计量标准按照其性质来分有：次级标准、参考标准、工 作标准、传递标准和搬运标准。 4、计量单位 1）计量单位 国际计量大会（CGPM）对很多单位符号有统一的规定 ，一般称国际符号。计量单位可分成以下几类： 基本单位在给定量制中基本量的计量单位为基本 计量单位。国际通用的基本单位有七个。 量的名称基本单位名 称 单位符号备 注 长度米M1954年第十届国际计 量大会（CGPM）确定 这六个单位为基本单位，并在1956年取 名为“国际单 位制”，符号为“SI”。 质量千克（公斤）Kg 时间秒S 电流安（培）A 热力学温 度 开（尔文）K 发光强度坎（德拉）Cd 物质的量摩（尔）mol
6、1971年第十四届CGPM增补为 基本单位。 2）计量单位制 为给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出 单位称为计量单位制，简称单位制。 由于基本单位选择的不同，就产生了如下各种不同 的单位制：厘米、克、秒单位制（CGS制）（它是选定长 度以厘米（cm），质量用克（g），时间由秒（s）作为 基本单位的单位制）；米、千克、秒单位制（MKGS）； 工程单位制即米、公斤力、秒单位制；米、吨、秒单位 制（MTS）；绝对电磁单位制（CGSM）；绝对实用单位制 （MKSA），英制、美英制和国际单位制等。 国际单位制（SI） 七个基本单位被CGPM取名为“国际单位制”，符号 为“SI”。 3）我国法定计
7、量单位的构成 1984年2月27日，国务院发布了关于在我国统一 实行法定计量单位的命令，明确规定：“我国计量 单位一律采用中华人民共和国法定计量单位”。 我国法定计量单位是以国际单位制为基础，同时选 用一些符合我国国情的非国际单位制构成的。 法定计量单位是指国家法律承认，具有法定地位的 计量单位。 中华人民共和国 法定计量单位 SI基本单位 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位 选定的非国际单位制单位 由以上单位构成的组合形式单位 由词头和以上单位所构成的倍数单位 5、计量器具的检定和校准 1）量值传递与溯源性 量值传递。通过对计量器具的鉴定或校准，将国家 基准所复现的计量单位量值
8、通过各等级计量标准传递 到工作计量器具，以保证对被测对象所测得的量值的 准确和一致的这个过程称之为量值传递。 溯源性是指量值溯源，这是对计量器具最基本的要 求，利用计量器具进行测量必须是能与国家计量基准 乃至国际计量基准建立量值溯源关系，如不能溯源到 国家或国际计量基准，不管计量器具如何精密，测量 的重复性如何好，这种测量就不可能准确，测量数据 缺乏可比性，量值也无法统一。 2）计量检定 （1）计量检定。计量检定是指查明和确认计量器具是否符合法 定要求的程序，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书。 强制检定是由法定计量检定机构实行的定点定期检定。 （2）计量检定的依据 计量检定必须按照国家计
9、量检定系统表和计量检定规程进行。 （3）计量检定印、证 计量检定印证是证明计量器具检定结论的印证或文件。 3）计量校准 （1）计量校准。计量校准是实现量值溯源的一条重要途径。 （2）计量校准的依据。计量校准应当按照计量校准规范和委托 合同的要求进行，并向委托人出具校准报告。 4）计量器具许可证制度 6、测量误差和测量不确定度 1）误差表示方法 （1）绝对误 差 （2）相对误差 （3）引用误差 仪表以基本误差的百分数值（即无号及%百分 号）为准确度等级。实际工程上基本误差不是一 般科学试验中的相对误差，而是满刻度（标度） 误差（FS）。如某仪表准确度0.2%FS，表示满 刻度误差为0.2%，准确
10、度等级为0.2级。 2）测量不确定度的概念 第二节 温度的测量 1、温度及温标 1、温度及温标 温度是指从特定的标尺上测量出来的物体的冷热程度。 温标是衡量物体温度高低的标尺，它是描述温度数值的 统一表示方法，明确了温度单位。目前采用90国际温标。 国际温标是经国际协议而采用的易于高精度复现，属于能 接近热力学温标的一种在国际上通用的经验温标。 ITS-90温标有热力学和摄氏温度两种。符号T90代表热力 学温度，名称“开尔文-K”。t90表示摄氏温度，名称“ 摄氏度-”。换算公式为： 我国目前采用的温标是1990年国际温标，其代号为ITS- 90，它是目前国际上通用的温标。 2、常用温度计及特
11、性 温度计计分类类工作原理测测量范围围主要特性 接 触 式 膨胀式温度计 （1）液体膨胀式 （2）固体膨胀式 利用液体（水银、酒精 等）或固体（金属片） 受热时产 生热膨胀特 性。 -200700 结构简单，价格低廉，一 般只用作就地测量。 压力式温度计 （1）气体式 （2）液体式 （3）蒸汽式 利用封闭在一定容积中 的气体、液体或某些液 体的饱和蒸汽受热使其 体积或压力变化的性 质。 0300 结构简单，具有防爆性， 不怕震动，可作近距离传 送；精确度低，滞后性较 大。 热电阻温度计 用导体或半导体受热 后电阻值变 化的性质 。 -200650 精确度高，能远距离传送 ，适于低、中温测量；体
12、 积较大，测点温较困难。 热电偶温度计 利用物体的热电 性质 。 01600 测温范围广，能远距离传 送，适于中、高温测量； 需冷端温度补偿，在低温 端测量精度较低。 非 接 触 式 辐射式温度计 （1）光学式 （2）比色式 （3）红外式 利用物体辐射能随温度 变化的性质。 6002000 适用于不能直接测量的高 温场合，测温范围广；但 精确度受环境条件的影响 ，需对测量值修正才能获 得真实温度。 1-1 常用温度计及性能指标 1）热电偶测温原理 热电偶的测温原理基于一种金属和另一种金 属之间的热电现象，其理论基础是热电效应。 当两种不同材料的金属导体A和B按右图组成闭 合回路时，可得： 它表
13、示了热电偶的热电势与温度的关系。 3、热电偶温度计 2）热电偶冷端温度处理 常用的冷端补偿法有：热电势修正法、冷 端恒温法、冷端温度补偿器法和补偿导线法 。 补偿导线法就是利用一种热电极性相同的 廉价金属材料做导线，把热电偶的冷端延伸 出来，如右图。 3）热电偶的材料与结构 对热电偶材料的要求：物理和化学性能稳定、热电势 率大、热电势与温度之间呈线性关系、复现性好、价格 便宜。 常用热电偶分贵金属、廉金属、非金属和半导体等。 按工业标准化情况可分为标准热电偶和非标准热电偶 两大类。前者工艺上比较成熟、能批量生产、性能稳定 而良好并已列入国标。同一性能的热电偶互换性好、具 有统一的分度号。标准化
14、热电偶见下表。后者没有统一 的分度表，无论从使用范围和数量上都不及标准热电偶 。 由于使用中因热端氧化、腐蚀、高温结晶等会引起热 电特性变化而引起测量误差，因此必须定期校验。 常用热电偶型号及特性 名称分度号等级测温范围（ ）允许误 差（ ） 铂铑 10-铂 S01100、11001600 1、1+(t-1100)0.003 0600、6001600 1.5、0.25%t 铂铑 30-铂 铑6 B6001700 0.25%t 600800、8001700 4、0.5%t 镍铬 -镍硅 K0400、4001100 1.6、0.4%t 0400、4001300 3、0.75%t 铜-康铜 T-40
15、3500.5、0.4%t -40350 1、0.75%t （有 级 ） 镍铬 -康铜 E-40800 1.5、0.4%t -40900 2.5、0.75%t （有 级 ） 铁-康铜 J-40750 1.5、0.4%t -01100 2.5、0.75%t 铂铑 13-铂 R-01100、11001600 1、1+(t-1100)0.003 01600 1.5、0.25%t 4）热电偶的应用 普通插入式和嵌装式。安装注意： （1）安装地点要选择在便于施工维 护，不易受损伤； （2）热电偶插入方向应与被测介质 流向相逆或垂直，尽量避免与被测介 质流向一致； （3）热电偶露在设备外的部分要尽 量短并应加保温层，以便减少热量损 失和测量误差； （4）用于测量金属壁温时，测量精 度与热电偶工作端的贴合方式有关。 升压过程中汽缸壁温上下温差不得超 过50。 5）N型热电偶及应用 1）热电阻测温原理及特点 热电阻温度计是利用导体在温度变化时本身 的电阻也发生变化的特性来测量温度的。金属导 体电阻与温度的关系为： 特点：在中、低温范围内其精度高于热电偶 温度计；灵敏度高，温度升高1数热电阻阻 值增加0.40.6%。 2）几种常用的热电阻元件 （1）铂热电阻 精度高、性能
