1、雙金屬溫度計鎧裝熱電偶熱電阻（ Pt100）第一部分 發電廠熱工設備介紹熱工設備（通常稱熱工儀表）遍布火力發電廠各個部位，用于測量各種介質的溫度、 壓力、流量、物位、機械量等，它是保障機組安全啟停、正常運行、防止誤操作和處理故 障等非常重要的技術裝備，也是火力發電廠安全經濟運行、文明生產、提高勞動生產率、 減輕運行人員勞動強度必不可少的設施。熱工儀表包括檢測儀表、顯示儀表和控制儀表。下面我們對這些常用儀表原理、用 途等進行簡單介紹，便于新成員從事儀控專業工作有個大概的了解。一、檢測儀表檢測儀表是能夠確定所感受的被測變量大小的儀表，根據被測變量的不同，分為溫 度、壓力、流量、物位、機械量、成分分

2、析儀表等。1、溫度測量儀表：溫度是表征物體冷熱程度的物理量，常用儀表包括雙金屬溫度計、熱電偶、熱電阻、 溫度變送器。常用的產品見下圖：端面熱電阻（測量軸溫）溫度變送器1）雙金屬溫度計 原理：利用兩種熱膨脹不同的金屬結合在一起制成的溫度檢測元件來測量溫度的儀 表。常用規格型號： WSS-581，WSS-461；萬向型抽芯式； 100 或 150 表盤；安裝螺紋為 可動外螺紋 :M27× 2 2）熱電偶原理：由一對不同材料的導電體組成，其一端（熱端、測量端）相互連接并感受被測 溫度；另一端（冷端、參比端）則連接到測量裝置中。根據熱電效應，測量端和參比端的 溫度之差與熱電偶產生的熱電動勢之

3、間具有函數關系。參比端溫度一定時熱電偶的熱電動 勢隨著測量溫度端溫度升高而加大，其數值只與熱電偶材料及兩端溫差有關。根據結構不同，有普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶。根據被被測介質溫度高低不同，一 般熱電偶常選用 K、E 三種分度號。 K分度用于高溫， E分度用于中低溫。3）熱電阻 原理：利用物質在溫度變化時本身電阻也隨著發生變化的特性來測量溫度的，熱電阻 的受熱部分（感溫元件）是用細金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上。熱電阻一般采購鉑熱電阻（ WZP），常用規格型號： Pt100 ，雙支，三線制，鎧裝元件 ?4，配不銹鋼保護管， M27×2 外螺紋。4）溫度變送器 原理：將變送器電路

4、模塊直接安裝在就地溫度傳感器的接線盒內，將敏感元件感受溫 度后所產生的微小電壓，經電路放大、線性校正處理后，變成恒定的電流輸出信號（420mA）。由于該產品未廣泛普及，所以設計院一般很少選用2、壓力測量儀表：用于測量氣體、液體壓力或差壓的儀表，常用儀表包括壓力表、壓力變送器、差壓變 送器。壓力表 壓力變送器1）壓力表常用一般有兩種，一種彈簧管壓力表，原理：由彈性元件制成，當承受壓力時，彈性 元件在其彈性極限內產生一個可測量的變形，此變形通過傳動機構放大后，使指針在刻度 盤上指示出相應的壓力值。另一種是隔膜式壓力表 ，原理：由膜片隔離器、連接管、普通 壓力表組成，根據被測介質的要求，在其內腔填充

5、造當的工作液。被測介質的壓力作用于 隔膜片上，使之產生變形，壓力內部填充的工作液，借助工作液的傳導，壓力表顯示被測 壓力值。彈簧管壓力表是最常用的壓力表，廣泛測量對銅合金不起腐蝕作用的液體、氣體和蒸 汽的壓力。隔膜式壓力表應用于被測介質有腐蝕性、高黏度、易結晶、溫度較高的液體的 壓力。2）壓力變送器原理：接受被測壓力信號，并按一定規律轉變為相應的電信號輸出（ 420mA）。目前隨科技水平不斷提高，都采用的智能化變送器。我們安裝中常見的產品有羅斯蒙特、日本橫 河 E、重慶川儀、霍尼威爾等。3）差壓變送器原理：測量元件在被測壓力（差壓）作用下，產生微小的位移，從而改變電子器件的 參數，再經電子電路

6、轉換為 420mA模擬電信號輸出。差壓變送器一般配有三閥組，可以用來測量容器的液位，與節流裝置配合可測量流量。3、流量測量儀表測量單位時間內通過管道的流體的質量或體積的儀表，火電廠最常用的是差壓流量測 量（流量與差壓的平方根成正比） 。原理：通過差壓儀表測量流體流經節流裝置時所產生 的靜壓差，一般電廠經常安裝的流量測量儀表有以下幾種：流量變送器（同差壓變送器） ，插入式 流量計、超聲波流量計等。流量變送器通過節流孔板測差壓插入式流量計導波雷達液位計4、物位測量儀表在火力發電廠中，測量液位的儀表種類很多，最常用的是通過差壓變送器測量水位的 其他常用的還有導波雷達液位計、超聲波液位計等。單、雙室平

7、衡容器用于測量壓力容器水位（差壓式）超聲波液位計1）差壓式液位計 原理：在容器上安裝平衡容器，利用液體靜力學原理使水位轉換成差壓。2）導波雷達液位計 原理：依據時域反射原理，當遇到被測介質表面時，雷達液位計的部分脈沖被反射形 成回波并沿相同路徑返回到脈沖發射裝置，發射裝置與被測介質表面的距離同脈沖在其間 的傳播時間成正比，經計算得出液位高度。3）超聲波物位計 原理：超聲波物位計的工作原理是由探測器發出高頻超聲波脈沖遇到被測介質表面被 反射回來，部分反射回波被同一探測器接收， 轉換成電信號。 超聲波脈沖以聲波速度傳播， 從發射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與探測器到被測介質表面的距離成正比。即可

8、測 出容器內料位。超聲波物位計屬于非接觸測量，電廠常用于廢水池、機組排水槽、排泥水池等液位的 測量。5、機械量監視儀表機械量監視儀表是用于對汽輪機及大型旋轉機械的位移、軸偏心、轉速和軸振動及軸 瓦振動等機械量進行監視和保護的。這里主要介紹一下汽輪機的監視儀表。汽輪機的監視 儀表簡稱 TSI（ Turbine supervisorg insrtument），測量項目如下：1）汽輪機位移測量：包括轉子的軸向位移，相對膨脹，汽缸的熱膨脹。軸向位移：測定汽輪機轉子推力盤對于推力軸承支架的相對軸向位置的位移。相對膨脹：也稱差脹，測量轉子軸向相對于汽缸的熱膨脹。 汽缸絕對膨脹：測量汽缸相對于基礎的軸向膨脹

9、也稱缸脹。2）汽輪機軸狀態測量：包括相對振動、絕對振動、偏心、鍵相相對振動：指轉子相對于汽缸的振動（由于振動探頭支架往往都是固定在軸瓦或者是軸承座上，所以相對振動也可理解為轉子相對于軸瓦或者軸承座的振動）也稱軸振。 絕對振動：指汽缸相對于地面的振動也稱瓦振。偏心：測量在低轉速下軸的彎曲，這個彎曲可能是原來就有的機械彎曲，或者是熱彎 曲，重力導致的彎曲或者上述這些彎曲兼而有之。鍵相：通過在被測軸上設置一個凹槽稱為鍵相標記，當這個凹槽轉到探頭位置時，相 當于探頭與被測面間距突變，傳感器會產生一個脈沖，軸每轉一周，就會產生一個脈沖信 號，產生的時刻表明了軸在每轉周期的位置。因此通過對脈沖計數，可以測

10、量軸的轉速， 通過將脈沖與軸的振動信號比較，可以確定出振動的相位角，用于軸的動平衡分析以及設 備的故障分析與診斷。3）汽輪機轉動狀態測量：包括轉速、零轉速 轉速：用來反映轉動機械在單位時間內轉動的圈數 （ 軸的轉速 ）。 零轉速：指汽輪發電機組在開、停車時，為防止轉子因受熱不均而發生軸彎曲事故， 所采用的一種特定的轉速， 也稱為盤車轉速。 由于該轉速非常低 （ 測量嚙合盤車齒輪轉速 ） ， 通常只有每分鐘幾轉，所以稱為“零轉速”。汽輪機停車時，當轉子轉速下降到與預置的 零轉速值相一致時，零轉速表自動地將盤車電機投入，使盤車齒輪正確地嚙合上正在降速 的轉動軸，使其不至于立刻停下來，以達到盤車的作

11、用。另外還有些行程測量，主要測量汽輪機調速系統的行程指示，如調速汽門的開度、油 動機的行程，其中上述的汽缸熱膨脹也是采用行程測量的。電渦流傳感器（測振動、軸位移等）磁阻式傳感器（測量轉速）汽缸的熱膨脹位移轉感器（測閥門開度）6、爐膛監視儀表常見的儀表有爐膛火焰監視、火焰檢測探頭，爐管泄漏等火焰檢測探頭爐膛火焰監視儀表1）爐膛火焰監視儀表 測量原理：利用光學成像系統和光電子耦合技術制成，光學傳輸部分采用優質光學石 英材料在 1100高溫下能正常工作， 它的功能與照像機基本相同， 把采集到的圖像通過凹 凸鏡片組傳輸到轉像棱鏡，經棱鏡反射到光學圖像傳輸系統。2）火焰檢測探頭 測量原理：爐膛內燃料燃燒

12、產生的光線穿過火檢探頭前部的凸透鏡片，落在光導纖維 的端部，光信號經過光導纖維傳輸至爐墻外側的火檢探頭，火檢探頭內的硅光電池將光信 號轉換成正比于火焰強度的電脈沖信號，在信號處理器內被檢測火焰的電脈沖信號轉換成 420mA模擬量信號。3）爐管泄漏裝置 測量原理：由采集系統（聲波傳導管、聲納傳感器）和檢測系統組成，聲波傳導管固 定在爐壁上，使傳感器與爐內連通，保證真實采集鍋爐爐管泄漏所產生的聲頻信號。當鍋 爐正常工作時，聲納傳感器接收聲音為爐內背景噪音，其頻率集中在低頻段，當爐管發生 泄漏時，爐膛噪音強度明顯加強，且頻率集中在中高頻段，傳感器將鍋爐噪音強度、頻譜 靈敏地轉換成電信號，傳輸至監視系

13、統。7、成分分析儀表 在發電廠，為保證機組安全、 經濟運行，需對某些氣體、 液體的成分進地連接的測定。我們通常安裝的儀表有：氧化鋯煙氣氧量分析、鍋爐飛灰含碳量、氫純度分析儀、工業電 導率分析。另外一些化學儀表，如汽水取樣系統的酸、溶解氧、硅酸根等分析儀。氧化鋯煙氣氧量氫純度分析儀1）氧化鋯煙氣氧量分析儀表原理：由氧化鋯探頭、控制器、顯示儀表等組成，氧化鋯是一種金屬氧化物的陶瓷制 成的管子，其內外側熔燒上鉑電極，內側通入參比空氣，外側與被測煙氣接觸，在一定溫 度下，當兩側氧分壓（氧濃度）不同時，在兩電極間產生濃差電動勢，測得此電動勢即可 測定煙氣中的含氧量。2）鍋爐飛灰含碳量測量原理：鍋爐內未被

14、燃燒的煤粉在高溫下轉化為石墨微料，而石墨粉是吸收微波良好的 材料，在微波磁場中，石墨感生了微波電流，此電流流過石墨體積電阻而產生的焦耳熱， 從而把微波磁場中的能量轉化成熱能，飛灰中的石墨微粒濃度越高，它吸收微波能量的作 用越強，反之亦然，因此，可由測量飛灰吸收微波能量的多少來測量煤粉含碳量。3）氫純度分析儀原理：被測氣體從一定壓力的氫管道中取出，經調節器進入氫量發送器，發送器內通 電加熱的鉑絲作為敏感元件，用以測量被測氣體熱導率的變化，當被測氣體的含氫量變化 時，熱導率隨之變化，鉑絲電阻值就發生變化，其所在的電橋便產生不平衡電壓，此電壓 通過顯示儀表指示含氫量。4）工業電導率 原理：由發送器、

15、轉換器、顯示儀表組成，溶液電導率的測量一般采用交流信號作 用于電導池的兩電極板， 由測量到的電導池常數 K 和兩電極板之間的電導 G而求得電 導率 。轉換器把發送器電極所感受到電導率的變化， 轉換成 010mA直流電流輸出。、顯示儀表顯示儀表是接受變送器或傳感器的輸出信號，用以顯示被測變量的值。目前基本上都 采購數字顯示儀表（包含模 / 數轉換器），一般就是檢測儀表本身也帶顯示儀表，如一些變 送器，成分分析儀表。另外一些儀表附帶二次顯示表，如轉速表。、控制儀表控制儀表是自動控制被控量的儀表或裝置，由各種不同的、相互關聯的控制儀表構成 的控制系統，是操縱一個或幾個變量達到預定狀態的系統。控制儀表

16、包括調節儀表、開關 量儀表、控制系統及裝置（計算機監視系統、爐膛安全監視系統、 汽輪機電液控制系統等） 下面對火電廠常見控制儀表或裝置作一簡單介紹。1 、調節儀表常見設備有氣動執行機構、電動執行機構氣動執行機構電動執行機構1）氣動執行機構 以壓縮空氣為動力源，以氣缸為執行器，并借助閥門定位器、轉換器、電磁閥等附件 去驅動閥門，實現開關量或比例式調節，接收自動控制信號來完成調節管道介質的流量、 壓力、溫度等工藝參數。氣動調節閥動作分氣開型和氣關型兩種。2）電動執行機構 以電動機為驅動源，以直流電流為控制及反饋信號。當上位儀表或計算機發出控制信 號后，電動執行機構按照信號大小比例動作， 通過輸出軸使閥門或風門開到相對應的開度， 并將系統開度信號反饋回控制室內，從而完成系統的調節功能。目前常用的電動執行機構有 ROTOR、KSIPOSS、RAGA（瑞基）、AUM、A LIMITORQU。E 2、開關量儀表在熱工信號、自動保護、聯動等系統中，檢測和控制用的信息僅具有“有”和“無” 兩種狀態信息，即開關量信息，這類控制又稱為開關控制。開關量儀表一般是以觸點