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1、 京桥电厂热工测量及仪表专题介绍主讲人：韩晓娟一、测量系统的组成感受件变送件显示件单值线性灵敏传送件放大信号标准化电信号（4-20mA,1-5V)二、温度测量测温测温范围范围1001000 0C C-160016000 0C C温度信号变成电势信号测温范围-2000 0C C-500-5000 0C C温度信号变成电阻信号温度信号变成电阻信号二、温度测量-热电偶温度计自由端（参考端、冷端）自由端（参考端、冷端）测量端（工作端、热端）测量端（工作端、热端）热电极热电极A A热电极热电极B BT TT T0 0热电偶的热电势：由两种不同材料导体组成的闭合回路，当两个接点温度不同时，则会路产生热电势
2、。二、温度测量-热电偶温度计热电偶的热电势由温差电势和接触电势组成。温差电势 接触电势eA二、温度测量-热电偶温度计热电偶的回路总电势：二、温度测量-热电偶温度计热电偶的冷端温度补偿：材料与对应的热电偶不同，价格便宜，低温下热电性质相同。使用补偿导线的注意事项：在0-100范围内与热电偶具有相同的热电特性；极性不能接反；型号与热电偶一致接入点温度一致。用补偿导线连接到热电偶的冷端，延伸至恒定冷端温度，在达到冷端温度恒定要求的同时，降低造价。材料与对应的热电偶相同，但准确度要求略低。二、温度测量-热电偶温度计铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长长达上百米达上百米薄壁金属薄壁金属 保护套管（铠体）保护
3、套管（铠体）BA绝缘材料绝缘材料法兰法兰二、温度测量-热电偶温度计的应用被测物体ABAB两支热电偶串联，可实现较低温度的测量。E=2EAB(t,t0)tt被测物体ABBA两支热电偶反向串联，可实现温差的测量.E=EAB(t1,t2)t1t2t0t0t0t0t0t0t0t0三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器v改变改变d d能够获得较高灵敏度，可测量微米数能够获得较高灵敏度，可测量微米数量级的位移；量级的位移；v改变改变A A只适用于测量厘米数量级的位移；只适用于测量厘米数量级的位移；v改变介电常数，常用于物位测量。改变介电常数，常用于物位测量。采用变电容器原理，利用弹性元件受压变形来
4、改变可变电容器采用变电容器原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量便可以知道被测压力的大小，的电容量，然后通过测量电容量便可以知道被测压力的大小，从而实现压力电容转换。从而实现压力电容转换。电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后进电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后进行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、过载行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、过载能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器在实际
5、应用中，为了提高传感器的灵敏度，减小非线性，在实际应用中，为了提高传感器的灵敏度，减小非线性，提高抗干扰能力（如电源电压环境温度等）常常做成提高抗干扰能力（如电源电压环境温度等）常常做成差动的形式。差动的形式。采用下述信号处理方法可消采用下述信号处理方法可消除非线性及工作温度的影响：除非线性及工作温度的影响：三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器电容式差压变送器测量部分测量部分测量部分包括电容测量部分包括电容膜盒，高低压室及膜盒，高低压室及法兰等组成。法兰等组成。测量原理：将被测测量原理：将被测压力的变化转换成压力的变化转换成电容量的变化。电容量的变化。四、流量测量椭圆齿轮流量计腰伦流
6、量计涡轮流量计漩涡流量计超声波流量计电磁流量计（被测介质为导电的液体）差压式流量计科里奥利质量流量计四、流量测量-漩涡流量计漩涡流量计漩涡流量计是是7070年代发展起来的一种新型流量计。它适用于气体年代发展起来的一种新型流量计。它适用于气体流量和液体流量测量。仪表的精确度高（达流量和液体流量测量。仪表的精确度高（达1.01.0），量程比），量程比宽（宽（B=30 B=30：1 1），输出线性好。它输出频率信号，抗干扰性能好，），输出线性好。它输出频率信号，抗干扰性能好，便于远距离传输，在火电厂可用于送风流量的测量。便于远距离传输，在火电厂可用于送风流量的测量。漩涡流量计由检测器和转换器组成。在
7、流动的流体中放置一根其在流动的流体中放置一根其轴线轴线与流向垂直的非流线性柱形体与流向垂直的非流线性柱形体(加加三角柱、圆柱等三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发，称之为漩涡发生体。当流体沿漩涡发生体绕流生体。当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生时，会在漩涡发生体下游产生不不对称但有规律的交替漩涡列，这对称但有规律的交替漩涡列，这就是所谓的卡门涡街就是所谓的卡门涡街现象现象。四、流量测量-漩涡流量计涡街稳定的条件：h/L=0.281时体积流量与频率之间的关系：漩涡发生的频率：f=Stv/lSt斯特劳哈尔数。它是以柱体特征尺寸l计算流体雷诺数Rel的函数，在500150000范围内基本不变
8、，柱体）0.2,三角体0.16。漩涡漩涡发生频率发生频率f f 的检测方法的检测方法v热检热检出出法：三角柱迎流面中间对称法：三角柱迎流面中间对称嵌入两个热敏电阻嵌入两个热敏电阻v差压法：电容、应变片差压法：电容、应变片四、流量测量-节流变压降流量计工作原理：在管道内装入节流件，流束将在节流件处形成局部收缩，使流速增大，静压力降低，于是在节流件前后产生压力差。在节流件一定；流体状态一定；管道工况一定；取压方式一定的条件下，管道流量与节流差压流量计的差压信号有确定的关系，因此可通过测量差压来测流量。四、流量测量-节流变压降流量计标准节流装置：节流件、取压装置、节流件上游侧的第一个阻力件、第二个阻
9、力件，下游侧的第一个阻力件，以及它们之间的直管段。适用于单相、均质、圆形管道流体的测量。标准节流件及取压方式：标准孔板-角接取压和法兰取压标准喷嘴-角接取压五、成分分析仪表-氧化锆氧量计炉烟成分自动分析过剩空气系数保持在一定范围，可保证燃料完全燃烧，又不过多地增加排烟量和降低燃烧温度。过剩空气系数可通过分析的O2和CO2含量来判断。火电厂锅炉燃烧质量如何检测？氧含量与有单值关系，且此受燃料品种的影响较小；氧量计的反应比二氧化碳表计快。所以目前电厂中大量采用氧量计测过剩空气系数。五、成分分析仪表-氧化锆氧量计氧化锆氧量计是最近二十年发展起来的一种新型烟气氧含量分析测量仪表。由传感器（氧化锆探头）
10、和变送显示器组成。按安装方式可分为抽出式和直插式。目前广泛应用在火力发电、采暖、炼油、化工、轻纺、水泥等工业领域。氧化锆氧量计的工作原理氧化锆氧量计的工作原理（电化电化学的浓差电池原理学的浓差电池原理）：）：氧化锆氧化锆固固体电解质体电解质，在在高温高温下下两侧氧浓度两侧氧浓度不同不同时形成浓差电池，该电池产时形成浓差电池，该电池产生的电势与两侧氧浓度有关。固生的电势与两侧氧浓度有关。固定一侧氧浓度，可通过测量输出定一侧氧浓度，可通过测量输出电势来测量另一侧的氧电势来测量另一侧的氧浓度浓度。氧化锆固体电解质的形成：氧化锆晶体在氧化锆固体电解质的形成：氧化锆晶体在15001500时易发生变形，时
11、易发生变形，因此在氧化锆晶体中参杂因此在氧化锆晶体中参杂CaOCaO或或Y Y2 2O O3 3高温焙烧。高温焙烧。思考题：氧浓差电势产生的条件？思考题：氧浓差电势产生的条件？五、成分分析仪表-氧化锆氧量计正极：O24e 2O2-负极：2O2-O24e 空气空气烟气烟气能斯特公式：参比气样氧容积浓度；参比气样氧容积浓度；待测气样氧容积浓度待测气样氧容积浓度。五、成分分析仪表-氧化锆氧量计氧化锆氧量计使用中注意事项 氧化锆传感器需要恒温或在计算电路氧化锆传感器需要恒温或在计算电路中采取补偿措施，以消除传感器温度中采取补偿措施，以消除传感器温度（池温）对测量的影响。氧化锆氧量计（池温）对测量的影响
12、。氧化锆氧量计又分为恒温式和补偿式两种。又分为恒温式和补偿式两种。氧化锆传感器要在一定高温下工作，氧化锆传感器要在一定高温下工作，以保证有足够高的灵敏度。以保证有足够高的灵敏度。保持参比气样的压力与待测气样的压保持参比气样的压力与待测气样的压力相等。力相等。保保持参比气样和待测气样一定的流速，持参比气样和待测气样一定的流速，以保证测量的准确性。以保证测量的准确性。氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输出电势。致密性要好，否则氧离子直接出电势。致密性要好，否则氧离子直接穿过穿过。显示仪表具有较的输入阻抗显示仪表具有较的输入阻抗。六、汽包水位测量火电厂常用水位计火电厂常用
13、水位计：云母水位计、双云母水位计、双色水位计、色水位计、差差压压式式水位计水位计和和电接点水电接点水位计。位计。v云母水位计云母水位计：就地安装在汽包上，就地安装在汽包上，指示直观，可靠，但监视不便。可采指示直观，可靠，但监视不便。可采用闭路工艺电视远距离监视双色水位用闭路工艺电视远距离监视双色水位计。计。v差压式水位计受汽包压力影响大，差压式水位计受汽包压力影响大，需进行汽包压力补偿。需进行汽包压力补偿。v电接点水位计指示受汽包压力变化电接点水位计指示受汽包压力变化影响小，并方便远传，缺点是指示不影响小，并方便远传，缺点是指示不连续。连续。水位名称：指示水位、实际水位、重量水位（差压式）六、
14、汽包水位测量-差压式水位计差压水位计-它是静压式液位测量仪表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位测量中都能得到应用。图中所示为简单平衡容器输出的差压为P=P+-P-，按照流体静力学原理，有 在在 恒定下，恒定下，PP与与H H成单值、线性、负斜率成单值、线性、负斜率函数关系。函数关系。影响汽包水位测量影响汽包水位测量误差误差的的原因原因有有平衡容平衡容器水柱温度和汽包压力的变化。器水柱温度和汽包压力的变化。七、机械量测量 位移、振动和转速均属于机械量，对电厂热力系统中的诸如汽轮机等转动机械。这些机械量的测量十分重要。近年来我国在研制自己的监测仪表系统的同时，还引用了诸如美国本特利公司7000系列
15、和德国飞利浦公司的RMS700系列等旋转机械监视保护系统。这些仪表与系统均已在火电厂使用，它们的投入提高了大型汽轮机组的运行安全性。电电涡涡流流检检测测技技术术是是较较为为通通用用的的检检测测技技术术，电电涡涡流流传传感感器器具具有有结结构构简简单单、灵灵敏敏度度高高、测测量量线线性性范范围围大大、不不受受污污染染介介质质影影响响以以及及抗抗干干扰扰能能力力强强等等优优点点。它它在在火火电电厂厂被被广广泛泛用用来来测测量量汽汽轮轮机机轴轴位位移移、振振动动、转转速速以及主轴偏心度等参数。以及主轴偏心度等参数。电涡流式传感器电涡流式传感器七、机械量测量-位移测量电涡流传感器的结构原理示意图电涡流
16、传感器的结构原理示意图它一般做成扁平空心线圈形式。当线圈中通以高频交流电，并接近它一般做成扁平空心线圈形式。当线圈中通以高频交流电，并接近被测金属导体表面时，线圈产生的交流磁场将在金属导体中感应而被测金属导体表面时，线圈产生的交流磁场将在金属导体中感应而产生交流电势，形成电流。此电流的流线在金属中构成闭合回路，产生交流电势，形成电流。此电流的流线在金属中构成闭合回路，通常称为电涡流。通常称为电涡流。七、机械量测量-位移测量 该涡流也会产生交变磁场、交变磁该涡流也会产生交变磁场、交变磁通。由于该磁通与线圈的激磁磁通的方通。由于该磁通与线圈的激磁磁通的方向相反，它的存在使线圈的磁场强弱产向相反，它
17、的存在使线圈的磁场强弱产生变化，线圈的电感随之改变。进一步生变化，线圈的电感随之改变。进一步分析可知，线圈电感的改变程度与线圈分析可知，线圈电感的改变程度与线圈的几何形状、尺寸、激磁电流强度的几何形状、尺寸、激磁电流强度i i和和频率频率f f、金属导体材料的电阻率、金属导体材料的电阻率 磁导磁导率率u u以及线圈与金属之间的距离以及线圈与金属之间的距离d d等多个等多个因素有关。对于具体的传感器，线圈的因素有关。对于具体的传感器，线圈的形状与尺寸，形状与尺寸，i i和和f f均是确定的，对确定均是确定的，对确定的被测金属，的被测金属，和和u u也是定值，因此线圈也是定值，因此线圈的电感的电感L L将只随线圈与金属导体间的距将只随线圈与金属导体间的距离离d d改变，两者之间具有单值对应关系。改变，两者之间具有单值对应关系。七、机械量测量-位移测量七、机械量测量-位移测量七、机械量测量-转速测量七、机械量测量-振动测量