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火电厂热工测量及常规仪表

火电厂热工测量及常规仪表

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2019/03/20
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【摘要】:
一、概述   在火力发电厂的生产中,热工测量是热力过程控制系统的一个组成部分。热工测量在控制系统中具有重要地位,通过热工参数的测量,可及时反映热力设备的运行工况,为运行人员提供操作依据;为热工自动化装置准确及时地提供信号;为运行的经济性计算提供数据。因此,热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实  一、概述   在火力发电厂的生产中,热工测量是热力过程控制系统的一个组成部分。热工测量在控制系统中具
  一、概述
 
  在火力发电厂的生产中,热工测量是热力过程控制系统的一个组成部分。热工测量在控制系统中具有重要地位,通过热工参数的测量,可及时反映热力设备的运行工况,为运行人员提供操作依据;为热工自动化装置准确及时地提供信号;为运行的经济性计算提供数据。因此,热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实  一、概述
 
  在火力发电厂的生产中,热工测量是热力过程控制系统的一个组成部分。热工测量在控制系统中具有重要地位,通过热工参数的测量,可及时反映热力设备的运行工况,为运行人员提供操作依据;为热工自动化装置准确及时地提供信号;为运行的经济性计算提供数据。因此,热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动化的必要条件,亦是经济管理、环境保护、研究新型热力生产系统和设备的重要条件。其质量的好坏直接影响着自动过程的水平,也既影响着发电机组的安全性和经济效益。
 
  随着火力发电厂的热力设备日益向大容量、高参数的方向发展,电厂的自动化水平也日益提高,对热工测量的准确性、可靠性等的要求越来越高,测点数量也越来越多,并且随着新材料和新技术的使用,新型热工测量仪表不断涌现。据统计,600MW火力发电机组的热工测点达6000个左右,需使用DCS对大量的测量数据进行处理。
 
  在火力发电厂的运行中要求整个测量系统长期处于投入状态,能正确而及时地反映热力设备的运行情况,并改善运行人员的劳动条件。所以,从事热工测量工作的技术人员必须充分熟悉热工测量仪表和测量系统,掌握测量方法,对热力设备(即被测对象)的结构和性能也要有一定的了解。
 
  由于测量中总是存在着测量误差,测量工作者的任务之一就是要尽量使之减小,因此应选择合理的测量方法;所用的测量单位必须是国家法定计量单位;所用的测量工具必须足够准确,并事先经过检验。
 
  本篇主要讲述火力发电厂压力、温度、流量、转速、振动、物位等热工参数的基本测量方法,传感器的原理和性能,仪表的选用和测点的选择原则,测量系统的组成,仪表的校验和维护以等。这些内容涉及面很广,本篇只能介绍常用的测量方法和仪表,在各种实际的测量工作中,根据不同的对象来分析和解决测量问题。
 
  二、压力测量
 
  (一)压力的基数知识
 
  1、压力的定义
 
  垂直作用在单位面积上的分布力称为压力。
 
  2、压力名词术语
 
  1).绝对压力
 
  以完全真空作零标准(参考压力)表示的压力,用pA表示。它是液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力。
 
  2).大气压力
 
  地球表面大气自重所产生的压力,又称气压,用pb表示。它随海拔高度、地理纬度和气象情况等不同而变化。
 
  3).表压力
 
  以大气压力作零标准(参考压力)表示的压力,用pg表示。当绝对压力大于大气压力时,它等于绝对压力与大气压力之差(又称正压力)。
 
  4).负压力
 
  绝对压力低于大气压力时的表压力,它等于大气压力与绝对压力之差(又称疏空压力),用pv表示。
 
  5).真空度
 
  绝对压力低于大气压力时的绝对压力,用符号V表示。
 
  6).差压
 
  两个相关压力之差。
 
  7).静态压力
 
  不随时间变化的压力。由于绝对不变化是不可能的所以规定压力随时间的变化,每秒为压力计分度值的1%以下的变化压力为静态压力。
 
  8).动态压力
 
  压力随时间的变化超过静态压力所规定的限度的变化压力称为动态压力。
 
  (二)、压力计量单位
 
  1、法定压力计量单位
 
  国际单位制(SI)中规定的压力单位名称是帕﹝斯卡﹞,用符号Pa表示。
 
  我国法定压力计量单位为帕及其与词头构成的10进制分数和倍数单位。一般情况下:
 
  真空用μPa(1×10-6Pa)和mPa(1×10-3Pa),即微帕和毫帕;
 
  气压用hPa(1×102Pa),即百帕﹝斯卡﹞;
 
  中、低压用kPa(1×103Pa),即千帕﹝斯卡﹞;
 
  中、高压用MPa(1×106Pa),即兆帕﹝斯卡﹞;
 
  超高压用GPa(1×109Pa)
 
  2、非法定压力计量单位
 
  1).工程大气压(kgf/cm2,符号at)
 
  2).毫米水柱(mmH2O)
 
  3).毫米汞柱(mmHg)
 
  4).达因/厘米2(dyn/cm2)
 
  5).托(符号torr)
 
  6).标准大气压(符号atm)
 
  7).巴(bar)
 
  8).磅力/英寸2(bf/in2)
 
  它是英制单位,有时写作PSI,绝对压力写为PSIA,表压力写为PSIG,差压写为PSID。
 
  3、压力单位的换算关系。如下表所示。
 
  (三)弹性式压力仪表
 
  弹性式压力仪表具有结构简单、便于携带、使用维护方便、测量范围宽、操作和使用安全可靠、价格比较便宜等特点。它可以直接测量蒸汽、油、水和气体等介质的表压力、真空(疏空)和绝对压力,测量范围可从几十帕到吉帕的超高压。但是,该类仪表有弹性后效等缺陷、精度不高、内部机件易磨损等缺点。
 
  1、弹簧管式压力表
 
  1)弹簧管式压力表的规格和型号
 
  弹簧管式压力表分为压力表、真空表和压力真空表在电力系统中应用的弹簧管式压力表,主要有两类。一类是精密压力表,准确度等级为0.1级、0.16级、0.25级、0.4级、0.6级,主要用于检定一般压力表和精密测量;另一类是用于直接测量介质压力的一般压力表,准确度等级为1级、1.6(1.5)级、2.5级、4级。
 
  单圈弹簧管式压力表的型号和规范如下:
 
  型号由四部分组成:
 
  第一方格:Y——单圈弹簧管式压力表;
 
  Z——单圈弹簧管式真空表;
 
  YZ——单圈弹簧管式压力、真空表。
 
  第二方格:A——氨用;B——精密(标准)表;C——耐酸;
 
  Q——氢用;O——氧用、禁油;X——电接点。
 
  第三方格:表壳直径。有40 mm、60 mm、100 mm、150 mm、160 mm、200 mm、250mm等几种。
 
  2专用弹簧管式压力仪表
 
  1).电接点压力表
 
  电接点压力表用作电气讯号设备、连锁装置和自动控制装置。它比普通压力表多一个电接点装置,有上下限控制指针。类似电接点压力表的还有压力控制器、压力继电器、压力信号器等。
 
  2).气体压力表
 
  为适应各种气体测试要求,在弹簧管式压力仪表中某些零件需要特殊材料,并注明用途。用途一般在表盘上用文字说明,或在衬圈、外壳上涂以所规定的颜色来表示:氧气——天蓝色、氢气——深绿色、氨气——黄色、氯气——褐色、乙炔——白色、其它可燃性气体——红色、其它惰性气体或液体——黑色。
 
  3).耐高温压力表
 
  4).带校验指针的压力表
 
  为使设备不超过某一工艺要求,仪表盘上标有红线或校验指针,便于操作者观察。另外装有可以移动的校验指针。
 
  5).耐振压力表
 
  将仪表内充灌阻尼液,使仪表指针和传动机构均浸在油液内,这样可减少环境振动、冲击引起指针的摆动,同时可以润滑传动机构。
 
  3、膜盒式压力表
 
  膜盒式压力表具有结构简单、灵敏度高的特点,用于气体介质的微压测量。其准确度比较低,有1.5级、2.5级和4级。
 
  4、弹簧式压力仪表的主要误差
 
  1)非线性误差
 
  2)机械摩擦引起的误差
 
  3)表盘分度误差
 
  4)示值判断误差
 
  读取示值时引入的误差。与仪表表盘的分度细度、表针宽度及读数方法有关。在读取示值时,应使指针尖端准确对准,指针刀锋面垂直表盘平面,精密压力表按分度值的1/10估读,一般压力表按分度值的1/5估读。
 
  5)温度变化引起的误差
 
  6)安装位置引起的误差
 
  5、弹簧式压力仪表的选择、安装和使用
 
  1)压力仪表的选择
 
  选择压力表时应根据被测压力量值的大小、需要的准确度和测试环境条件来决定,因此选择时既要满足测量的准确度要求,又要安全可靠、经济耐用。在压力稳定的情况下,被测压力的最大值为仪表上限值的2/3;在压力波动的情况下,被测压力的最大值为仪表上限值的1/2;被测压力值不应小于仪表测量上限的1/3。至于仪表的准确度等级,只要能够满足工艺过程对测量的要求即可,不必选用过高的准确度等级
 
  2)压力仪表的安装
 
  安装前应仔细核对型号、量程、准确度等级是否符合要求。
 
  对于有腐蚀性介质的、或有高温介质的、或压力有剧烈波动的情况下,均应采取一定的保护措施。如测量腐蚀性介质时,压力表前须加装隔离容器;测量高温蒸汽压时,在压力表前须加装冷凝装置;测量含尘气体压力时,在压力表前须加装灰尘捕集器。
 
  压力仪表的安装位置,应符合安装状态要求,且便于维护和检修。仪表表盘一般不应该呈水平状态,不然游丝将失去对齿轮间隙的控制作用。仪表取压点应在被测介质流动的直线管道上,仪表取压管口应与被测介质的流动方向垂直,与管道内壁平齐,而不能在急弯、阀门、死角或涡流处,不能有凸出物和毛刺,这是为了保证准确测量介质的静压力所必须的;对于被测介质为蒸汽时,应在工艺管道的两侧;对于被测介质为液体时,应在工艺管道的下部;对于被测介质为气体时,应在工艺管道的上部。若取压点和仪表安装位置不在同一水平面上,应对液柱高度差所引起的压力值进行修正。
 
  取压点和仪表安装处之间的距离应尽量短,以免指示迟缓。信号管路在取压点处应装有隔离阀,信号管路的敷设应有一定的坡度,测量液体或蒸汽压力时,信号管路的最高处应有排气装置,测量气体压力时,信号管路的最低处应有排水装置。应检查传压导管、阀门、接头及焊接处的严密性,如有泄露及时消除。启动压力表时,应先开一次门。当传压导管内的被测介质的温度接近室温时,方可开启二次门。开启阀门时,应缓慢进行,以避免造成仪表受冲击而损坏,全开后要倒回半圈。
 
  3)压力仪表的使用
 
  (1).仪表应有封印,精密表应具有未超过有效期的检定证书。
 
  (2)专用仪表严禁做其他用途使用,也严禁在没有特殊可靠的装置上进行测量,更严禁用一般压力表作特殊介质的压力测量。
 
  (3).在振动较大的设备上应选用杠杆机构的压力表。
 
  (4).仪表工作时应处于正常的工作状态。
 
  (四)压力(差压)变送器
 
  把压力变换为规定的标准信号(4~20mA)而输出的压力传感器,就是压力变送器。目前,电厂普遍采用带HART通迅的智能型变送器,常见的品牌有Rosemount、西门子、ABB、横河川仪等。我厂选用的是横河川仪的EJA系列的压力/差压变送器。下面以我厂使用的压力(差压)变送器为例介绍一下
 
  1)主要性能
 
  (1).测量范围:(0~0.14)MPa至(0~30)MPa。
 
  (2).精度度等级:0.065%(包括从零点开始的线性、滞后性和重复性)
 
  (3).输出:(4~20)mA直流电流。
 
  (4).供电电源:
 
  10.5~42V DC(普通型和隔爆型)
 
  10.5~30V DC(本安型、n型或非易燃型)
 
  10.5~32V DC(带避雷保护时)
 
  BRAIN和HART协议通讯时至少16.4V DC。
 
  (5).负载(输出信号代码为D和E时)
 
  250~600Ω数字通讯
 
  0~1335Ω工作状态
 
  (6).阻尼时间常数
 
  总阻尼时间常数等于放大器部件和膜盒的阻尼时间常数之和。放大器部件阻尼时间常数在0.2~64秒范围可调。
 
  2)主要功能
 
  (1).在线通讯功能。
 
  (2).半自动调零功能。
 
  (3).远程设定、监视功能。
 
  (4).自我诊断功能。
 
  3使用与维护
 
  1).压力(差压)变送器的接线为二线制,即电源线也是信号线,分正负接入变送器相应的端子。附接线端子图。
 
  2).安装完毕,确认无误后开启一次门。对于压力变送器,如无泄露即可缓慢开启二次门,使变送器投入运行。对于差压变送器,则应先开平衡门,再开正、负压门,再关上平衡门。对于测量蒸汽的变送器,开启一次门后,需等导压管冷却后才能开启二次门,以防止损坏变送器。
 
  3).变送器应密封良好,以防止灰尘进入变送器磁钢中而影响测量准确度。
 
  4).要定期检查导压管路是否畅通,密封性是否良好。
 
  5).防爆仪表必须有防爆合格证,外壳上有永久性防爆标记。
 
  6).变送器退出运行的操作顺序与投运时的顺序相反。
 
  4调整
 
  1).零点调校:接通电源后,当变送器通大气时,输出应为4mA,否则调整调零使输出为4mA。
 
  2).量程调校:给变送器送入满量程压力信号,变送器的输出应为20mA,否则应调整量程。然后将压力降为零,重新调整变送器使输出为4mA,再输入满量程信号,使输出电流为20mA,如此反复调整至合格。
 
  3).迁移调整:先将变送器量程调整好,然后再进行迁移调整。
 
  4)、阻尼调整。
 
  三、温度测量
 
  (一)温度与温标
 
  温度是用来表征物体冷热程度的物理量。热力学温度是国际单位制(SI)的七个基本量之一。
 
  热力学温度符号为T,单位名称为开尔文,单位符号为K,定义为水三相点热力学温度的1/273.16。
 
  摄氏温度符号为t,单位名称为摄氏度,符号为℃,其大小等于开尔文,即温差可以用开尔文或摄氏度来表示。
 
  温标的定义为:温度的量值表示方法。固定点、内插仪器以及函数关系构成温标的主要内容,简称为温度的“三要素”。
 
  1991年7月1日起,我国施行“1990年国际温标(IST—90)”。
 
  1990国际温标是以热力学温度为基础,用其测定的任何温度,数值上更加接近热力学温度值,且这种测量容易实现并有较高的复现性。
 
  热力学温度与摄氏温度的关系为
 
  t=T-273.15
 
  (二)热电偶
 
  随着科学技术的不断发展,热电偶已成为目前温度测量领域中应用最广泛的感温元件之一。其主要优点是:测量温度范围广,可以1K到2800℃的广阔温域内进行测量;性能稳定、准确可靠。此外,结构简单、热惯性小、动态响应速度快、信号能够远距离传送和多点测量等这些优点,便于实现集中检测与控制。
 
  1.热电偶工作原理
 
  两种成分不同的导体组成一个闭合的回路,当回路中温度不同时(即存在温差),即产生了热电势,这个现象称作热电效应。热电偶就是利用这个原理来测量温度的。
 
  2.热电偶的种类
 
  热电偶按用途可分为工业热电偶和标准热电偶。而工业热电偶按结构不同又可分为普通热电偶和铠装热电偶。
 
  热电偶按热电极的材料可分为不同分度号的热电偶。
 
  我国采用国际标准(IEC)生产的热电偶有以下8种:
 
  铂铑10—铂热电偶(S型);
 
  铂铑13—铂热电偶(R型);
 
  铂铑30—铂铑6热电偶(B型);
 
  镍铬—镍硅热电偶(K型);
 
  镍铬硅­—镍铬热电偶(N型);
 
  镍铬—铜镍合金(康铜)热电偶(E型);
 
  铁—铜镍合金(康铜)热电偶(J型);
 
  铜—铜镍合金(康铜)热电偶(T型);
 
  以上8种热电偶的分度表、分度公式以及热电势对分度表的允许误差都与IEC标准相同
 
  4.热电偶参比端温度处理
 
  热电偶分度表是以参比端温度为0℃时给出的。在实际使用时,由于热电偶的参比端温度不一定处于0℃,它将受到所属环境的影响而引起测量误差,因此需进行修正或补偿。
 
  常用的热电偶参比端温度处理有以下几种方法:
 
  1).测温计算法2).冰点恒温法3).定点恒温法4).参比端温度自动补偿
 
  5.热电偶的安装及维修
 
  1).热电偶的安装
 
  热电偶的安装是否正确合理,对测量结果有着重要影响。通常要求尽量做到测量准确、安全可靠、维修方便。热电偶安装时应遵守以下原则:
 
  (1)热电偶的测量端应处于能够真正代表被测介质温度的地方。在管道上安装热电偶时,应使保护管末端超过管道中心线约(5—10)mm。
 
  (2)热电偶应有足够的插入深度。一般最少不小于热电偶保护管外径的8—10倍。
 
  (3)为防止热损失,热电偶保护管露在设备外部应尽可能短,并加保温层。
 
  (4)若被测介质具有负压或为有害气体时,热电偶安装必须严格密封,以免外界冷空气进入影响测量的准确性,或有害气体溢出污染空气。
 
  (5)热电偶的安装地点,应尽量避开其他热源、强磁场、电场等,防止外来干扰。
 
  (6)热电偶安装位置应尽量保持垂直,防止保护管在高温下产生变形。但在有流速情况下,热电偶必须倾斜安装,如有可能,尽量安装在管道的弯曲处。若需水平安装时,则应该有耐火砖或耐热金属支架加以支撑。
 
  2).热电偶的维修
 
  热电偶通常是与测量仪表配套组成测量回路来实现测温的。因此,故障现象往往是通过测量仪表反应出来。这就需要首先分析故障是产生在热电偶回路方面还是测量仪表方面。为此,可将补偿导线与测量仪表连接处拆开,用万用表测量热电偶回路电阻,观察线路电阻是否正常,然后用便携式电位差计测量输出电势,若输出电势值正常则故障在测量仪表方面。若输出电势不正常,根据故障现象及可能的原因对热电偶及连接导线各部分进行检查和修复
 
  6.热电偶的安装及维修
 
  1).热电偶的安装
 
  热电偶的安装是否正确合理,对测量结果有着重要影响。通常要求尽量做到测量准确、安全可靠、维修方便。热电偶安装时应遵守以下原则:
 
  (1)热电偶的测量端应处于能够真正代表被测介质温度的地方。在管道上安装热电偶时,应使保护管末端超过管道中心线约(5—10)mm。
 
  (2)热电偶应有足够的插入深度。一般最少不小于热电偶保护管外径的8—10倍。
 
  (3)为防止热损失,热电偶保护管露在设备外部应尽可能短,并加保温层。
 
  (4)若被测介质具有负压或为有害气体时,热电偶安装必须严格密封,以免外界冷空气进入影响测量的准确性,或有害气体溢出污染空气。
 
  (5)热电偶的安装地点,应尽量避开其他热源、强磁场、电场等,防止外来干扰。
 
  (6)热电偶安装位置应尽量保持垂直,防止保护管在高温下产生变形。但在有流速情况下,热电偶必须倾斜安装,如有可能,尽量安装在管道的弯曲处。若需水平安装时,则应该有耐火砖或耐热金属支架加以支撑。
 
  2).热电偶的维修
 
  热电偶通常是与测量仪表配套组成测量回路来实现测温的。因此,故障现象往往是通过测量仪表反应出来。这就需要首先分析故障是产生在热电偶回路方面还是测量仪表方面。为此,可将补偿导线与测量仪表连接处拆开,用万用表测量热电偶回路电阻,观察线路电阻是否正常,然后用便携式电位差计测量输出电势,若输出电势值正常则故障在测量仪表方面。若输出电势不正常,根据故障现象及可能的原因对热电偶及连接导线各部分进行检查和修复。
 
  (三)热电阻
 
  1、工作原理
 
  电阻温度计在科研和生产中经常用来测量-200℃+600℃的温度。它具有测温范围宽、测温精度高、稳定性好、能远距离测量、便于实现温度控制和自动记录等优点,是使用较为广泛的一种测温仪表。热电阻是利用导体或半导体的电阻随温度而变化的原理测量温度的。当温度变化时,感温元件的电阻随之而变化,将变化的电阻值作为信号,输入显示仪表中,来测量或控制被测介质的温度。
 
  (三)、热电阻种类
 
  1、铂热电阻
 
  Pt10和Pt100是我国按照国际标准生产的铂热电阻温度计,0℃时的电阻值分别为10Ω和100Ω。
 
  2、铜热电阻
 
  铜热电阻温度计没有国际标准,Cu50和Cu100是依照我国专业标准生产的热电阻温度计,0℃时的电阻值分别为50和100。
 
  3、镍热电阻
 
  镍热电阻温度计分为:Ni100、Ni300和Ni500三种,0℃时的电阻值分别为100、300和500。
 
  热电阻与热电偶一样,分为普通工业热电阻温度计和铠装热电阻温度计。目前电厂使用的热电阻大多都是Pt100
 
  (四)、热电阻的选择原则
 
  热电阻的选择原则与热电偶相似,热电阻的选择必须综合考虑测温范围、测温准确度,测温环境和成本等技术经济指标。选择标准如下:
 
  (五)、热电阻测温注意事项
 
  用热电阻测温的注意事项,与热电偶相比,在许多方面是相同的,归纳起来如下
 
  (六)双金属温度计
 
  1、工作原理
 
  双金属温度计是由两种不同膨胀系数彼此牢固结合的双金属片制成感温元件的温度计。双金属温度计感温元件通常绕成螺旋形,一端固定,另一端连接指针轴,当温度变化时,由于双金属片受到温度的作用使感温元件的去曲率产生变化,通过指针轴带动指针偏转,在标度盘上显示温度值。
 
  2、双金属温度计的测温范围及准确度等级
 
  双金属温度计的测温范围为-80℃~600℃。准确度等级为1.0、1.5、2.5三种。工业双金属温度计的测量范围和分度值见下表:
 
  3、双金属温度计的种类
 
  1)、轴向、径向万向型双金属温度计WSS-401 WSS-481 WSS-411
 
  2)、电接点双金属温度计WSSX-400
 
  3)、防爆型双金属温度计WSSB-411
 
  4)、带热电偶热电阻的双金属温度计WSSE-401
 
  四流量测量
 
  一)、流量测量的意义
 
  电厂中流量测量系统包括一次风量、二次风量及给水量的测量大多采用差压变送器、电磁流量计测量。其流量测量的意义可以归纳为以下几个方面:
 
  了解电厂热力设备的运行工况(监测等);
 
  控制热力设备的运行(自动、保护、程控等);
 
  进行热力试验和性能试验(热力试验和调整等);
 
  进行经济核算和结算(供热等)。因此,流量测量是保证发电厂安全生产、经济运行的重要参数,流量仪表是发电厂的主要检测仪表,必须认真搞好流量测量工作。
 
  二)、流量测量的基本概念
 
  单位时间内流过管道或者明渠某一横截面的流体量,称为瞬时流量,简称流量。某时间段内流过某一横截面的流体总量,称为累积流量,也称为总量。瞬时流量对时间积分的结果就是累积流量;累积流量对时间的微分就是瞬时流量。
 
  三)、流量计的分类
 
  差压式流量计
 
  浮子流量计
 
  腰轮流量计
 
  涡街流量计
 
  电磁流量计
 
  四)、差压式流量计的介绍
 
  1、什么是差压式流量计
 
  利用流体在节流元件前后的压力变化情况来测量流量的流量计,称为差压式流量计。差压式流量计是目前火电厂使用最多的流量测量方法。流体充满管道的流动称为管流。在管流中放置一特制的中间有孔的节流件,流体流经节流件时,其压力和流速都发生了变化。常见的节流件有:孔板和喷嘴、长径喷嘴。
 
  2、流量公式:
 
  3、差压式流量计的工作过程是:
 
  管流流量经节流装置转换为差压信号;
 
  再经过开方转换为流量测量值;
 
  如有必要,再由积算器积算后,输出累积流量
 
  五)、电磁流量计(如图)
 
  1、工作原理
 
  电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时,如果具有一定电导率的流体流经测量管,将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B,测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后,可显示流体流量,并能输出脉冲,模拟电流等信号,用于流量的控制和调节。
 
  2、特点
 
  测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。
 
  五物位测量
 
  一)、概述
 
  在容器或设备中的物料(包括液体或固体)的高度称为物位。在火力发电厂,以液位参数(水位、油位等)居多。其它常见的水位测量还有高加水位、低加水位、除氧器水位、凝汽器水位、各种水箱水位等。固体料位主要包括煤位、粉位、灰位。
 
  物位测量可用于三种目的,一是生产监视;二是控制;三是计量。
 
  汽包锅炉是我国火电机组的主力设备,汽包水位是汽包锅炉的重要测量参数。当汽包水位过高时,容易引起汽轮机的水冲击和叶片结垢;当汽包水位过低时,可引起水冷壁水循环恶化,造成水冷壁爆管。而高加水位、低加水位、除氧器水位、凝汽器水位也都关系到机组运行的安全性和经济性。因此,准确地测量水位是热工测量的重要内容,是保证机组安全运行和延长机组使用寿命的重要基础工作。
 
  二)、水位测量的分类
 
  (一)直读式液位计:这是使用最早、结构最简单的液位计。常见的类型有:玻璃管式、玻璃板式、云母式等。另外,这类液位计还可以配合工业电视系统进行远传显示。
 
  (二)差压式水位计:这是大型火电机组上最常用的水位计。对于敞口容器,只要用压力表(或压力变送器)测出其液柱的压头,由液体的重度,即可得到液位的高度。对于密闭容器,则需要用差压表(或差压变送器)来进行测量。火电厂中的液位测量多属于密闭容器类。差压式水位计测量的过程是:
 
  1、把水位转换成差压信号;
 
  2、把差压信号转换成电信号;
 
  3、把代表差压信号的量值经过计算,转换成代表水位信号的量值。
 
  (三)浮子式水位计:常用磁性材料制造。在水容器壁内部装一个可随水位升降的浮子,水容器壁外部装有一个感应部件。当浮子的高度低于感应部件时,输出为某种状态;当浮子高于感应部件时,输出切换为另一种状态。这类水位计是开关量输出,原理和结构都比较简单。
 
  (四)电接点式水位计:电接点式水位计是利用蒸汽和水的电导率不同进行工作的。其外形是一个圆周柱筒,筒上装有一系列电极。当水面埋没某个电极时,电路则导通;当水面低于该电极时,电路断开。通过显示仪表,即可看出水面的处于哪两个电极之间。
 
  (五)电容式物位计:它常用于测量粉状固体物料的物位。通过检测物料所处的两电极间的电容(其中一个电极插在物料中,另一电极常常是容器壁)来测量物位的。其探头从上部插入物料中,发送器常常装在容器的顶盖上。具有远传和连续输出功能。
 
  (六)超声波物位计:常用于测量煤仓的煤位或粉仑的粉位。从探测器发出的超声波经过物料表面的反射由接收器接收后,把从发射波到回波所用的时间换算成探测器与物料之间的距离,即得到物料物位的高度了。
 
  应该强调指出:各种直读式水位计(主要包括电接点式水位计和磁翻板水位计)比(经过汽包压力补偿计算的)差压式水位计的测量误差大几倍。实际工作中,应以差压式水位计为主,以直读式水位计为辅。
 
  三)、汽包水位测量的一次转感器——平衡容器
 
  平衡容器的任务是完成水位测量的一步,负责把汽包水位信号转化成差压信号。其外形多为园柱形的金属筒,称为平衡容器。常见的平衡容器有单室、双室、双室带补偿三种类型。平衡容器一般由主设备配套供应和管理。但因其结构和各部分的尺寸是补偿计算所必须使用的数据,
 
  四)、水位计算公式
 
  六机械量的测量
 
  一)、概述
 
  目前,我国投产的200MW、300MW、600MW汽轮发电机组,大多采用德国飞利浦公司(PHILIPS)或美国本特利公司(BENTLY)生产的3300和BN7200(北京测振仪表厂生产的的HZ-8500可直接替代之)系列旋转机械监测保护故障诊断系统,以及与之相配套的国产仪器设备,进行机械量的监控。
 
  二)、机械量的基础知识
 
  所谓机械量就是指以位移量为基础的量。亦即:
 
  1.汽轮机转速状态的测量:转速、加速度、零转速。
 
  2.汽轮机轴状态的测量:轴的挠度、轴承的振动、转子轴的振动、振动的相位角。
 
  3.汽轮机各部位的位移:转子轴向位移、转子与汽缸的相对膨胀、汽缸的热膨胀。
 
  4.行程测量:汽轮机调速系统的行程指示。
 
  三)、振动测量
 
  1.概述
 
  振动测量中所用的物理量较多,有以米(m)为单位的位移、以米/秒(m/s)为单位的速度、以米/秒2(m/s2)为单位的加速度、还有以赫兹(Hz)为单位的频率、以伏特(V)为单位的电压以及以库仑(C)为单位的电荷等。各种机械振动,其度量的量不论是位移、速度、加速度、力等。按其波形的变化大致分为:周期性振动和非周期性振动。
 
  在目前按频率分类的振动计量中,低频振动的范围一般为0.1赫兹到几十赫兹,中频为几十赫兹到几千赫兹,高频为几千赫兹到几十千赫兹。对于振动量的表征,低频一般用位移幅值,最大可达二十几厘米(双幅);中高频时则用加速度幅值,中频可达几百米/秒2,高频可达几千米/秒2。
 
  2.振动基本参量表示方法
 
  振幅、频率、相位及阻尼等描述振动所必须的量统称为振动参数。在周期振动中,最基本的振动参量为振动的幅度、频率和相位,称为振动三要素。
 
  3.振动测量常用方法
 
  振动的基本参量,可以通过各种不同方法来测量。按测量过程的物理性质,大致可以分为三类。
 
  (1)机械式测量法
 
  (2)电测量法
 
  (3)光测法
 
  四)、转速测量
 
  1.概述
 
  转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量,亦即旋转角速度或旋转频率,它是衡量物体旋转快慢的一个重要参数。在描述旋转机械的运转性能时,转速是一项重要的参量。其单位为转/分(red/min或r/min)。
 
  转速与频率具有相同的量纲,即[T-1],都是表达单位时间内出现的次数或频繁程度,也就是说,都属于与周期有关的量。
 
  2.转速测量方法
 
  转速测量方法可分为:接触式测量与非接触式测量二种。
 
  接触式测量误差大、易磨损,已很少采用。
 
  非接触式测量以传感器的不同又分为光电式测量、磁电式测量及电涡流式测量三种,我们通常采用磁电式测量和电涡流式测量。
 
  磁电式测量装置是由测速齿轮、磁电式传感器与电子计数式转速表等组成。
 
  电涡流式测量装置是由测量传感器、前置器、监视器和稳压电源等组成。现自动化的必要条件,亦是经济管理、环境保护、研究新型热力生产系统和设备的重要条件。其质量的好坏直接影响着自动过程的水平,也既影响着发电机组的安全性和经济效益。
 
  随着火力发电厂的热力设备日益向大容量、高参数的方向发展,电厂的自动化水平也日益提高,对热工测量的准确性、可靠性等的要求越来越高,测点数量也越来越多,并且随着新材料和新技术的使用,新型热工测量仪表不断涌现。据统计,600MW火力发电机组的热工测点达6000个左右,需使用DCS对大量的测量数据进行处理。
 
  在火力发电厂的运行中要求整个测量系统长期处于投入状态,能正确而及时地反映热力设备的运行情况,并改善运行人员的劳动条件。所以,从事热工测量工作的技术人员必须充分熟悉热工测量仪表和测量系统,掌握测量方法,对热力设备(即被测对象)的结构和性能也要有一定的了解。
 
  由于测量中总是存在着测量误差,测量工作者的任务之一就是要尽量使之减小,因此应选择合理的测量方法;所用的测量单位必须是国家法定计量单位;所用的测量工具必须足够准确,并事先经过检验。
 
  本篇主要讲述火力发电厂压力、温度、流量、转速、振动、物位等热工参数的基本测量方法,传感器的原理和性能,仪表的选用和测点的选择原则,测量系统的组成,仪表的校验和维护以等。这些内容涉及面很广,本篇只能介绍常用的测量方法和仪表,在各种实际的测量工作中,根据不同的对象来分析和解决测量问题。
 
  二、压力测量
 
  (一)压力的基数知识
 
  1、压力的定义
 
  垂直作用在单位面积上的分布力称为压力。
 
  2、压力名词术语
 
  1).绝对压力
 
  以完全真空作零标准(参考压力)表示的压力,用pA表示。它是液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力。
 
  2).大气压力
 
  地球表面大气自重所产生的压力,又称气压,用pb表示。它随海拔高度、地理纬度和气象情况等不同而变化。
 
  3).表压力
 
  以大气压力作零标准(参考压力)表示的压力,用pg表示。当绝对压力大于大气压力时,它等于绝对压力与大气压力之差(又称正压力)。
 
  4).负压力
 
  绝对压力低于大气压力时的表压力,它等于大气压力与绝对压力之差(又称疏空压力),用pv表示。
 
  5).真空度
 
  绝对压力低于大气压力时的绝对压力,用符号V表示。
 
  6).差压
 
  两个相关压力之差。
 
  7).静态压力
 
  不随时间变化的压力。由于绝对不变化是不可能的所以规定压力随时间的变化,每秒为压力计分度值的1%以下的变化压力为静态压力。
 
  8).动态压力
 
  压力随时间的变化超过静态压力所规定的限度的变化压力称为动态压力。
 
  (二)、压力计量单位
 
  1、法定压力计量单位
 
  国际单位制(SI)中规定的压力单位名称是帕﹝斯卡﹞,用符号Pa表示。
 
  我国法定压力计量单位为帕及其与词头构成的10进制分数和倍数单位。一般情况下:
 
  真空用μPa(1×10-6Pa)和mPa(1×10-3Pa),即微帕和毫帕;
 
  气压用hPa(1×102Pa),即百帕﹝斯卡﹞;
 
  中、低压用kPa(1×103Pa),即千帕﹝斯卡﹞;
 
  中、高压用MPa(1×106Pa),即兆帕﹝斯卡﹞;
 
  超高压用GPa(1×109Pa)
 
  2、非法定压力计量单位
 
  1).工程大气压(kgf/cm2,符号at)
 
  2).毫米水柱(mmH2O)
 
  3).毫米汞柱(mmHg)
 
  4).达因/厘米2(dyn/cm2)
 
  5).托(符号torr)
 
  6).标准大气压(符号atm)
 
  7).巴(bar)
 
  8).磅力/英寸2(bf/in2)
 
  它是英制单位,有时写作PSI,绝对压力写为PSIA,表压力写为PSIG,差压写为PSID。
 
  3、压力单位的换算关系。如下表所示。
 
  (三)弹性式压力仪表
 
  弹性式压力仪表具有结构简单、便于携带、使用维护方便、测量范围宽、操作和使用安全可靠、价格比较便宜等特点。它可以直接测量蒸汽、油、水和气体等介质的表压力、真空(疏空)和绝对压力,测量范围可从几十帕到吉帕的超高压。但是,该类仪表有弹性后效等缺陷、精度不高、内部机件易磨损等缺点。
 
  1、弹簧管式压力表
 
  1)弹簧管式压力表的规格和型号
 
  弹簧管式压力表分为压力表、真空表和压力真空表在电力系统中应用的弹簧管式压力表,主要有两类。一类是精密压力表,准确度等级为0.1级、0.16级、0.25级、0.4级、0.6级,主要用于检定一般压力表和精密测量;另一类是用于直接测量介质压力的一般压力表,准确度等级为1级、1.6(1.5)级、2.5级、4级。
 
  单圈弹簧管式压力表的型号和规范如下:
 
  型号由四部分组成:
 
  第一方格:Y——单圈弹簧管式压力表;
 
  Z——单圈弹簧管式真空表;
 
  YZ——单圈弹簧管式压力、真空表。
 
  第二方格:A——氨用;B——精密(标准)表;C——耐酸;
 
  Q——氢用;O——氧用、禁油;X——电接点。
 
  第三方格:表壳直径。有40 mm、60 mm、100 mm、150 mm、160 mm、200 mm、250mm等几种。
 
  2专用弹簧管式压力仪表
 
  1).电接点压力表
 
  电接点压力表用作电气讯号设备、连锁装置和自动控制装置。它比普通压力表多一个电接点装置,有上下限控制指针。类似电接点压力表的还有压力控制器、压力继电器、压力信号器等。
 
  2).气体压力表
 
  为适应各种气体测试要求,在弹簧管式压力仪表中某些零件需要特殊材料,并注明用途。用途一般在表盘上用文字说明,或在衬圈、外壳上涂以所规定的颜色来表示:氧气——天蓝色、氢气——深绿色、氨气——黄色、氯气——褐色、乙炔——白色、其它可燃性气体——红色、其它惰性气体或液体——黑色。
 
  3).耐高温压力表
 
  4).带校验指针的压力表
 
  为使设备不超过某一工艺要求,仪表盘上标有红线或校验指针,便于操作者观察。另外装有可以移动的校验指针。
 
  5).耐振压力表
 
  将仪表内充灌阻尼液,使仪表指针和传动机构均浸在油液内,这样可减少环境振动、冲击引起指针的摆动,同时可以润滑传动机构。
 
  3、膜盒式压力表
 
  膜盒式压力表具有结构简单、灵敏度高的特点,用于气体介质的微压测量。其准确度比较低,有1.5级、2.5级和4级。
 
  4、弹簧式压力仪表的主要误差
 
  1)非线性误差
 
  2)机械摩擦引起的误差
 
  3)表盘分度误差
 
  4)示值判断误差
 
  读取示值时引入的误差。与仪表表盘的分度细度、表针宽度及读数方法有关。在读取示值时,应使指针尖端准确对准,指针刀锋面垂直表盘平面,精密压力表按分度值的1/10估读,一般压力表按分度值的1/5估读。
 
  5)温度变化引起的误差
 
  6)安装位置引起的误差
 
  5、弹簧式压力仪表的选择、安装和使用
 
  1)压力仪表的选择
 
  选择压力表时应根据被测压力量值的大小、需要的准确度和测试环境条件来决定,因此选择时既要满足测量的准确度要求,又要安全可靠、经济耐用。在压力稳定的情况下,被测压力的最大值为仪表上限值的2/3;在压力波动的情况下,被测压力的最大值为仪表上限值的1/2;被测压力值不应小于仪表测量上限的1/3。至于仪表的准确度等级,只要能够满足工艺过程对测量的要求即可,不必选用过高的准确度等级
 
  2)压力仪表的安装
 
  安装前应仔细核对型号、量程、准确度等级是否符合要求。
 
  对于有腐蚀性介质的、或有高温介质的、或压力有剧烈波动的情况下,均应采取一定的保护措施。如测量腐蚀性介质时,压力表前须加装隔离容器;测量高温蒸汽压时,在压力表前须加装冷凝装置;测量含尘气体压力时,在压力表前须加装灰尘捕集器。
 
  压力仪表的安装位置,应符合安装状态要求,且便于维护和检修。仪表表盘一般不应该呈水平状态,不然游丝将失去对齿轮间隙的控制作用。仪表取压点应在被测介质流动的直线管道上,仪表取压管口应与被测介质的流动方向垂直,与管道内壁平齐,而不能在急弯、阀门、死角或涡流处,不能有凸出物和毛刺,这是为了保证准确测量介质的静压力所必须的;对于被测介质为蒸汽时,应在工艺管道的两侧;对于被测介质为液体时,应在工艺管道的下部;对于被测介质为气体时,应在工艺管道的上部。若取压点和仪表安装位置不在同一水平面上,应对液柱高度差所引起的压力值进行修正。
 
  取压点和仪表安装处之间的距离应尽量短,以免指示迟缓。信号管路在取压点处应装有隔离阀,信号管路的敷设应有一定的坡度,测量液体或蒸汽压力时,信号管路的最高处应有排气装置,测量气体压力时,信号管路的最低处应有排水装置。应检查传压导管、阀门、接头及焊接处的严密性,如有泄露及时消除。启动压力表时,应先开一次门。当传压导管内的被测介质的温度接近室温时,方可开启二次门。开启阀门时,应缓慢进行,以避免造成仪表受冲击而损坏,全开后要倒回半圈。
 
  3)压力仪表的使用
 
  (1).仪表应有封印,精密表应具有未超过有效期的检定证书。
 
  (2)专用仪表严禁做其他用途使用,也严禁在没有特殊可靠的装置上进行测量,更严禁用一般压力表作特殊介质的压力测量。
 
  (3).在振动较大的设备上应选用杠杆机构的压力表。
 
  (4).仪表工作时应处于正常的工作状态。
 
  (四)压力(差压)变送器
 
  把压力变换为规定的标准信号(4~20mA)而输出的压力传感器,就是压力变送器。目前,电厂普遍采用带HART通迅的智能型变送器,常见的品牌有Rosemount、西门子、ABB、横河川仪等。我厂选用的是横河川仪的EJA系列的压力/差压变送器。下面以我厂使用的压力(差压)变送器为例介绍一下
 
  1)主要性能
 
  (1).测量范围:(0~0.14)MPa至(0~30)MPa。
 
  (2).精度度等级:0.065%(包括从零点开始的线性、滞后性和重复性)
 
  (3).输出:(4~20)mA直流电流。
 
  (4).供电电源:
 
  10.5~42V DC(普通型和隔爆型)
 
  10.5~30V DC(本安型、n型或非易燃型)
 
  10.5~32V DC(带避雷保护时)
 
  BRAIN和HART协议通讯时至少16.4V DC。
 
  (5).负载(输出信号代码为D和E时)
 
  250~600Ω数字通讯
 
  0~1335Ω工作状态
 
  (6).阻尼时间常数
 
  总阻尼时间常数等于放大器部件和膜盒的阻尼时间常数之和。放大器部件阻尼时间常数在0.2~64秒范围可调。
 
  2)主要功能
 
  (1).在线通讯功能。
 
  (2).半自动调零功能。
 
  (3).远程设定、监视功能。
 
  (4).自我诊断功能。
 
  3使用与维护
 
  1).压力(差压)变送器的接线为二线制,即电源线也是信号线,分正负接入变送器相应的端子。附接线端子图。
 
  2).安装完毕,确认无误后开启一次门。对于压力变送器,如无泄露即可缓慢开启二次门,使变送器投入运行。对于差压变送器,则应先开平衡门,再开正、负压门,再关上平衡门。对于测量蒸汽的变送器,开启一次门后,需等导压管冷却后才能开启二次门,以防止损坏变送器。
 
  3).变送器应密封良好,以防止灰尘进入变送器磁钢中而影响测量准确度。
 
  4).要定期检查导压管路是否畅通,密封性是否良好。
 
  5).防爆仪表必须有防爆合格证,外壳上有永久性防爆标记。
 
  6).变送器退出运行的操作顺序与投运时的顺序相反。
 
  4调整
 
  1).零点调校:接通电源后,当变送器通大气时,输出应为4mA,否则调整调零使输出为4mA。
 
  2).量程调校:给变送器送入满量程压力信号,变送器的输出应为20mA,否则应调整量程。然后将压力降为零,重新调整变送器使输出为4mA,再输入满量程信号,使输出电流为20mA,如此反复调整至合格。
 
  3).迁移调整:先将变送器量程调整好,然后再进行迁移调整。
 
  4)、阻尼调整。
 
  三、温度测量
 
  (一)温度与温标
 
  温度是用来表征物体冷热程度的物理量。热力学温度是国际单位制(SI)的七个基本量之一。
 
  热力学温度符号为T,单位名称为开尔文,单位符号为K,定义为水三相点热力学温度的1/273.16。
 
  摄氏温度符号为t,单位名称为摄氏度,符号为℃,其大小等于开尔文,即温差可以用开尔文或摄氏度来表示。
 
  温标的定义为:温度的量值表示方法。固定点、内插仪器以及函数关系构成温标的主要内容,简称为温度的“三要素”。
 
  1991年7月1日起,我国施行“1990年国际温标(IST—90)”。
 
  1990国际温标是以热力学温度为基础,用其测定的任何温度,数值上更加接近热力学温度值,且这种测量容易实现并有较高的复现性。
 
  热力学温度与摄氏温度的关系为
 
  t=T-273.15
 
  (二)热电偶
 
  随着科学技术的不断发展,热电偶已成为目前温度测量领域中应用最广泛的感温元件之一。其主要优点是:测量温度范围广,可以1K到2800℃的广阔温域内进行测量;性能稳定、准确可靠。此外,结构简单、热惯性小、动态响应速度快、信号能够远距离传送和多点测量等这些优点,便于实现集中检测与控制。
 
  1.热电偶工作原理
 
  两种成分不同的导体组成一个闭合的回路,当回路中温度不同时(即存在温差),即产生了热电势,这个现象称作热电效应。热电偶就是利用这个原理来测量温度的。
 
  2.热电偶的种类
 
  热电偶按用途可分为工业热电偶和标准热电偶。而工业热电偶按结构不同又可分为普通热电偶和铠装热电偶。
 
  热电偶按热电极的材料可分为不同分度号的热电偶。
 
  我国采用国际标准(IEC)生产的热电偶有以下8种:
 
  铂铑10—铂热电偶(S型);
 
  铂铑13—铂热电偶(R型);
 
  铂铑30—铂铑6热电偶(B型);
 
  镍铬—镍硅热电偶(K型);
 
  镍铬硅­—镍铬热电偶(N型);
 
  镍铬—铜镍合金(康铜)热电偶(E型);
 
  铁—铜镍合金(康铜)热电偶(J型);
 
  铜—铜镍合金(康铜)热电偶(T型);
 
  以上8种热电偶的分度表、分度公式以及热电势对分度表的允许误差都与IEC标准相同
 
  4.热电偶参比端温度处理
 
  热电偶分度表是以参比端温度为0℃时给出的。在实际使用时,由于热电偶的参比端温度不一定处于0℃,它将受到所属环境的影响而引起测量误差,因此需进行修正或补偿。
 
  常用的热电偶参比端温度处理有以下几种方法:
 
  1).测温计算法2).冰点恒温法3).定点恒温法4).参比端温度自动补偿
 
  5.热电偶的安装及维修
 
  1).热电偶的安装
 
  热电偶的安装是否正确合理,对测量结果有着重要影响。通常要求尽量做到测量准确、安全可靠、维修方便。热电偶安装时应遵守以下原则:
 
  (1)热电偶的测量端应处于能够真正代表被测介质温度的地方。在管道上安装热电偶时,应使保护管末端超过管道中心线约(5—10)mm。
 
  (2)热电偶应有足够的插入深度。一般最少不小于热电偶保护管外径的8—10倍。
 
  (3)为防止热损失,热电偶保护管露在设备外部应尽可能短,并加保温层。
 
  (4)若被测介质具有负压或为有害气体时,热电偶安装必须严格密封,以免外界冷空气进入影响测量的准确性,或有害气体溢出污染空气。
 
  (5)热电偶的安装地点,应尽量避开其他热源、强磁场、电场等,防止外来干扰。
 
  (6)热电偶安装位置应尽量保持垂直,防止保护管在高温下产生变形。但在有流速情况下,热电偶必须倾斜安装,如有可能,尽量安装在管道的弯曲处。若需水平安装时,则应该有耐火砖或耐热金属支架加以支撑。
 
  2).热电偶的维修
 
  热电偶通常是与测量仪表配套组成测量回路来实现测温的。因此,故障现象往往是通过测量仪表反应出来。这就需要首先分析故障是产生在热电偶回路方面还是测量仪表方面。为此,可将补偿导线与测量仪表连接处拆开,用万用表测量热电偶回路电阻,观察线路电阻是否正常,然后用便携式电位差计测量输出电势,若输出电势值正常则故障在测量仪表方面。若输出电势不正常,根据故障现象及可能的原因对热电偶及连接导线各部分进行检查和修复
 
  6.热电偶的安装及维修
 
  1).热电偶的安装
 
  热电偶的安装是否正确合理,对测量结果有着重要影响。通常要求尽量做到测量准确、安全可靠、维修方便。热电偶安装时应遵守以下原则:
 
  (1)热电偶的测量端应处于能够真正代表被测介质温度的地方。在管道上安装热电偶时,应使保护管末端超过管道中心线约(5—10)mm。
 
  (2)热电偶应有足够的插入深度。一般最少不小于热电偶保护管外径的8—10倍。
 
  (3)为防止热损失,热电偶保护管露在设备外部应尽可能短,并加保温层。
 
  (4)若被测介质具有负压或为有害气体时,热电偶安装必须严格密封,以免外界冷空气进入影响测量的准确性,或有害气体溢出污染空气。
 
  (5)热电偶的安装地点,应尽量避开其他热源、强磁场、电场等,防止外来干扰。
 
  (6)热电偶安装位置应尽量保持垂直,防止保护管在高温下产生变形。但在有流速情况下,热电偶必须倾斜安装,如有可能,尽量安装在管道的弯曲处。若需水平安装时,则应该有耐火砖或耐热金属支架加以支撑。
 
  2).热电偶的维修
 
  热电偶通常是与测量仪表配套组成测量回路来实现测温的。因此,故障现象往往是通过测量仪表反应出来。这就需要首先分析故障是产生在热电偶回路方面还是测量仪表方面。为此,可将补偿导线与测量仪表连接处拆开,用万用表测量热电偶回路电阻,观察线路电阻是否正常,然后用便携式电位差计测量输出电势,若输出电势值正常则故障在测量仪表方面。若输出电势不正常,根据故障现象及可能的原因对热电偶及连接导线各部分进行检查和修复。
 
  (三)热电阻
 
  1、工作原理
 
  电阻温度计在科研和生产中经常用来测量-200℃+600℃的温度。它具有测温范围宽、测温精度高、稳定性好、能远距离测量、便于实现温度控制和自动记录等优点,是使用较为广泛的一种测温仪表。热电阻是利用导体或半导体的电阻随温度而变化的原理测量温度的。当温度变化时,感温元件的电阻随之而变化,将变化的电阻值作为信号,输入显示仪表中,来测量或控制被测介质的温度。
 
  (三)、热电阻种类
 
  1、铂热电阻
 
  Pt10和Pt100是我国按照国际标准生产的铂热电阻温度计,0℃时的电阻值分别为10Ω和100Ω。
 
  2、铜热电阻
 
  铜热电阻温度计没有国际标准,Cu50和Cu100是依照我国专业标准生产的热电阻温度计,0℃时的电阻值分别为50和100。
 
  3、镍热电阻
 
  镍热电阻温度计分为:Ni100、Ni300和Ni500三种,0℃时的电阻值分别为100、300和500。
 
  热电阻与热电偶一样,分为普通工业热电阻温度计和铠装热电阻温度计。目前电厂使用的热电阻大多都是Pt100
 
  (四)、热电阻的选择原则
 
  热电阻的选择原则与热电偶相似,热电阻的选择必须综合考虑测温范围、测温准确度,测温环境和成本等技术经济指标。选择标准如下:
 
  (五)、热电阻测温注意事项
 
  用热电阻测温的注意事项,与热电偶相比,在许多方面是相同的,归纳起来如下
 
  (六)双金属温度计
 
  1、工作原理
 
  双金属温度计是由两种不同膨胀系数彼此牢固结合的双金属片制成感温元件的温度计。双金属温度计感温元件通常绕成螺旋形,一端固定,另一端连接指针轴,当温度变化时,由于双金属片受到温度的作用使感温元件的去曲率产生变化,通过指针轴带动指针偏转,在标度盘上显示温度值。
 
  2、双金属温度计的测温范围及准确度等级
 
  双金属温度计的测温范围为-80℃~600℃。准确度等级为1.0、1.5、2.5三种。工业双金属温度计的测量范围和分度值见下表:
 
  3、双金属温度计的种类
 
  1)、轴向、径向万向型双金属温度计WSS-401 WSS-481 WSS-411
 
  2)、电接点双金属温度计WSSX-400
 
  3)、防爆型双金属温度计WSSB-411
 
  4)、带热电偶热电阻的双金属温度计WSSE-401
 
  四流量测量
 
  一)、流量测量的意义
 
  电厂中流量测量系统包括一次风量、二次风量及给水量的测量大多采用差压变送器、电磁流量计测量。其流量测量的意义可以归纳为以下几个方面:
 
  了解电厂热力设备的运行工况(监测等);
 
  控制热力设备的运行(自动、保护、程控等);
 
  进行热力试验和性能试验(热力试验和调整等);
 
  进行经济核算和结算(供热等)。因此,流量测量是保证发电厂安全生产、经济运行的重要参数,流量仪表是发电厂的主要检测仪表,必须认真搞好流量测量工作。
 
  二)、流量测量的基本概念
 
  单位时间内流过管道或者明渠某一横截面的流体量,称为瞬时流量,简称流量。某时间段内流过某一横截面的流体总量,称为累积流量,也称为总量。瞬时流量对时间积分的结果就是累积流量;累积流量对时间的微分就是瞬时流量。
 
  三)、流量计的分类
 
  差压式流量计
 
  浮子流量计
 
  腰轮流量计
 
  涡街流量计
 
  电磁流量计
 
  四)、差压式流量计的介绍
 
  1、什么是差压式流量计
 
  利用流体在节流元件前后的压力变化情况来测量流量的流量计,称为差压式流量计。差压式流量计是目前火电厂使用最多的流量测量方法。流体充满管道的流动称为管流。在管流中放置一特制的中间有孔的节流件,流体流经节流件时,其压力和流速都发生了变化。常见的节流件有:孔板和喷嘴、长径喷嘴。
 
  2、流量公式:
 
  3、差压式流量计的工作过程是:
 
  管流流量经节流装置转换为差压信号;
 
  再经过开方转换为流量测量值;
 
  如有必要,再由积算器积算后,输出累积流量
 
  五)、电磁流量计(如图)
 
  1、工作原理
 
  电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时,如果具有一定电导率的流体流经测量管,将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B,测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后,可显示流体流量,并能输出脉冲,模拟电流等信号,用于流量的控制和调节。
 
  2、特点
 
  测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。
 
  五物位测量
 
  一)、概述
 
  在容器或设备中的物料(包括液体或固体)的高度称为物位。在火力发电厂,以液位参数(水位、油位等)居多。其它常见的水位测量还有高加水位、低加水位、除氧器水位、凝汽器水位、各种水箱水位等。固体料位主要包括煤位、粉位、灰位。
 
  物位测量可用于三种目的,一是生产监视;二是控制;三是计量。
 
  汽包锅炉是我国火电机组的主力设备,汽包水位是汽包锅炉的重要测量参数。当汽包水位过高时,容易引起汽轮机的水冲击和叶片结垢;当汽包水位过低时,可引起水冷壁水循环恶化,造成水冷壁爆管。而高加水位、低加水位、除氧器水位、凝汽器水位也都关系到机组运行的安全性和经济性。因此,准确地测量水位是热工测量的重要内容,是保证机组安全运行和延长机组使用寿命的重要基础工作。
 
  二)、水位测量的分类
 
  (一)直读式液位计:这是使用最早、结构最简单的液位计。常见的类型有:玻璃管式、玻璃板式、云母式等。另外,这类液位计还可以配合工业电视系统进行远传显示。
 
  (二)差压式水位计:这是大型火电机组上最常用的水位计。对于敞口容器,只要用压力表(或压力变送器)测出其液柱的压头,由液体的重度,即可得到液位的高度。对于密闭容器,则需要用差压表(或差压变送器)来进行测量。火电厂中的液位测量多属于密闭容器类。差压式水位计测量的过程是:
 
  1、把水位转换成差压信号;
 
  2、把差压信号转换成电信号;
 
  3、把代表差压信号的量值经过计算,转换成代表水位信号的量值。
 
  (三)浮子式水位计:常用磁性材料制造。在水容器壁内部装一个可随水位升降的浮子,水容器壁外部装有一个感应部件。当浮子的高度低于感应部件时,输出为某种状态;当浮子高于感应部件时,输出切换为另一种状态。这类水位计是开关量输出,原理和结构都比较简单。
 
  (四)电接点式水位计:电接点式水位计是利用蒸汽和水的电导率不同进行工作的。其外形是一个圆周柱筒,筒上装有一系列电极。当水面埋没某个电极时,电路则导通;当水面低于该电极时,电路断开。通过显示仪表,即可看出水面的处于哪两个电极之间。
 
  (五)电容式物位计:它常用于测量粉状固体物料的物位。通过检测物料所处的两电极间的电容(其中一个电极插在物料中,另一电极常常是容器壁)来测量物位的。其探头从上部插入物料中,发送器常常装在容器的顶盖上。具有远传和连续输出功能。
 
  (六)超声波物位计:常用于测量煤仓的煤位或粉仑的粉位。从探测器发出的超声波经过物料表面的反射由接收器接收后,把从发射波到回波所用的时间换算成探测器与物料之间的距离,即得到物料物位的高度了。
 
  应该强调指出:各种直读式水位计(主要包括电接点式水位计和磁翻板水位计)比(经过汽包压力补偿计算的)差压式水位计的测量误差大几倍。实际工作中,应以差压式水位计为主,以直读式水位计为辅。
 
  三)、汽包水位测量的一次转感器——平衡容器
 
  平衡容器的任务是完成水位测量的一步,负责把汽包水位信号转化成差压信号。其外形多为园柱形的金属筒,称为平衡容器。常见的平衡容器有单室、双室、双室带补偿三种类型。平衡容器一般由主设备配套供应和管理。但因其结构和各部分的尺寸是补偿计算所必须使用的数据,
 
  四)、水位计算公式
 
  六机械量的测量
 
  一)、概述
 
  目前,我国投产的200MW、300MW、600MW汽轮发电机组,大多采用德国飞利浦公司(PHILIPS)或美国本特利公司(BENTLY)生产的3300和BN7200(北京测振仪表厂生产的的HZ-8500可直接替代之)系列旋转机械监测保护故障诊断系统,以及与之相配套的国产仪器设备,进行机械量的监控。
 
  二)、机械量的基础知识
 
  所谓机械量就是指以位移量为基础的量。亦即:
 
  1.汽轮机转速状态的测量:转速、加速度、零转速。
 
  2.汽轮机轴状态的测量:轴的挠度、轴承的振动、转子轴的振动、振动的相位角。
 
  3.汽轮机各部位的位移:转子轴向位移、转子与汽缸的相对膨胀、汽缸的热膨胀。
 
  4.行程测量:汽轮机调速系统的行程指示。
 
  三)、振动测量
 
  1.概述
 
  振动测量中所用的物理量较多,有以米(m)为单位的位移、以米/秒(m/s)为单位的速度、以米/秒2(m/s2)为单位的加速度、还有以赫兹(Hz)为单位的频率、以伏特(V)为单位的电压以及以库仑(C)为单位的电荷等。各种机械振动,其度量的量不论是位移、速度、加速度、力等。按其波形的变化大致分为:周期性振动和非周期性振动。
 
  在目前按频率分类的振动计量中,低频振动的范围一般为0.1赫兹到几十赫兹,中频为几十赫兹到几千赫兹,高频为几千赫兹到几十千赫兹。对于振动量的表征,低频一般用位移幅值,最大可达二十几厘米(双幅);中高频时则用加速度幅值,中频可达几百米/秒2,高频可达几千米/秒2。
 
  2.振动基本参量表示方法
 
  振幅、频率、相位及阻尼等描述振动所必须的量统称为振动参数。在周期振动中,最基本的振动参量为振动的幅度、频率和相位,称为振动三要素。
 
  3.振动测量常用方法
 
  振动的基本参量,可以通过各种不同方法来测量。按测量过程的物理性质,大致可以分为三类。
 
  (1)机械式测量法
 
  (2)电测量法
 
  (3)光测法
 
  四)、转速测量
 
  1.概述
 
  转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量,亦即旋转角速度或旋转频率,它是衡量物体旋转快慢的一个重要参数。在描述旋转机械的运转性能时,转速是一项重要的参量。其单位为转/分(red/min或r/min)。
 
  转速与频率具有相同的量纲,即[T-1],都是表达单位时间内出现的次数或频繁程度,也就是说,都属于与周期有关的量。
 
  2.转速测量方法
 
  转速测量方法可分为:接触式测量与非接触式测量二种。
 
  接触式测量误差大、易磨损,已很少采用。
 
  非接触式测量以传感器的不同又分为光电式测量、磁电式测量及电涡流式测量三种,我们通常采用磁电式测量和电涡流式测量。
 
  磁电式测量装置是由测速齿轮、磁电式传感器与电子计数式转速表等组成。
 
  电涡流式测量装置是由测量传感器、前置器、监视器和稳压电源等组成。