【精编】电力行业锅炉监检师培训资料

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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 发达国家已把发展现代仪器仪表列为一项

2、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 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

3、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

4、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

5、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 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

6、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 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

7、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

8、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

9、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 常用温度计及特性 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 它表示了热电偶的热电势与温度的关

10、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

11、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 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

12、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 4 0 6 2 几种常用的热电阻元件 1 铂热电阻精度高 性能稳定 复现性好 抗氧化等优点 因此在基准 标准 实验室和工业中铂电阻元件被广泛应用 见下图 铂丝纯度对温度计精度是关键 纯度常用100 和0 条件下的电阻值比R100 R0来表示 4 热电阻温度计 铂电阻温度计有Pt100 Pt50二种 技术指标见下表 2 半导体热敏电阻温度计半导体温度计的最大优点是具有大的负温度系数 灵敏度高 由于电阻率远比金属材料大 可做成体积小而电阻值大的电阻元件 具有热惯性小和可测点温或动态温度 缺点

13、是特性分散性大 非线性严重 互换性差 5 其它温度计 1 玻璃管液体温度计利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制成的 最常用液体有水银和酒精 特点是测量准确 读数直观 结构简单 价廉 2 双金属温度计利用膨胀系数不同的两种金属片焊成一体构成的 当温度升高时 双金属片产生弯曲偏转变形 其偏转角 反映了被测温度的数值 优点是抗震性好 坚固 但精度较低 为1 2级 3 压力式温度计由温包 毛细管和弹簧管压力表组成 见下图 测量精度较低 但使用简便 抗震动 4 非接触式温度计 1 辐射高温计 2 光电高温计 3 红外测温仪 这三种非接触式温度计主要特性见下表 温度变送器把输入的热电势信号Ei或热电阻信号

14、Ri转换成统一的4 20mADC信号输出 具有零点迁移 量程可调 冷端自动补偿 使用方便等优点 7 壁面温度测量a 点 b 面 c 等温线 d 分立 见下图 在进行壁面温度测量时应优先考虑如下几点 1 强度允许条件下应尽量采用直径小导热系数低热电偶 2 优先考虑等温线敷设 3 被测材料为非良导热体时可用面接触方式 4 如允许 表面开槽敷设对提高测量精度更有利 如下图 6 温度变送器 第三节压力测量1 压力及压力表 计 的分类 1 压力的表示方式和单位压力是指均匀垂直作用于单位面积上的力 压力的单位为帕斯卡 简称帕 Pa 压力有绝对压力 表压和差压 绝对压力 以完全真空作零标准 参考压力 表示的

15、压力称绝对压力 表压 以大气压作为零标准表示的压力称表压 其关系式为 液柱式压力计是利用液柱所产生的压力平衡 并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计 常用的液体介质为水和汞 见下图 在实际使用中 影响液柱式压力计测量精度的因素为 a 环境温度变化的影响 b 重力加速度变化的修正 精密测量 c 毛细现象造成的误差酒精封液管径 3mm 水 水银作封液管径 8mm 2 压力表 计 1 液柱式压力计 2 弹性压力计 2 弹性压力计常用的弹性元件有弹簧管 膜片和波纹管 相应的有弹簧管压力计 膜式压力计和波纹管式差压计 由于弹性元件变形产生的位移较小 因此往往需要把它变换为指针的角位移或电信号 以便显示

16、压力的大小 1 弹簧管压力计下图为弹簧管压力计及弹性敏感元件图 弹簧管压力计由弹簧管 齿轮传动机构 指针 刻度盘组成 弹簧管压力表精度 普通0 6 2级 精密0 1 0 4级 3 远传压力计 在需要远传压力信号时 为了安全 可靠 方便和减少迟延 常采用就地压力仪表弹性元件的位移或力转换成电信号的方法 它们有电接点压力表 力平衡式 电容式压力变送器及谐振式智能压力变送器等 压力传感器 是一种能感受压力 并按照一定的规律将压力信号转换成可用电信号输出的器件或装置 压力传感器内部没有放大电路 满量程输出一般为毫伏级 带负载能力低 不能直接与计算机连接 压力变送器 是一种能感受压力 并按照一定的规律将压力信号转换成标准信号输出的设备 变送器内置有放大电路 其标准输出信号通常为直流 4 20mA 1 5V 压力变送器 压力传感器 专用放大电路 2 电接点压力表电接点压力表由弹簧管压力表加装电气接点所组成 除就地指示外 还用于发出压力越限信号报警或跳闸 下图为利用电接点压力表控制压力的线路图 2 力平衡式压力变送器基于力平衡原理工作的 DDZ 型 0 5级 3 电容式压力变送器由中心感压膜片和其两