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,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，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。 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