热工测量及仪表基础知识

电厂中常用仪表

控制仪表 DCS(TPS) PLC(西门子)

常规仪表

现场的温度表，压力表 液位表，流量计等

目录 仪表的分类 温度 流量 阀门 调节阀 变送器

热电运行部

Slide 1

1 仪表的分类检测仪表-----将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。 一次仪表-----一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表 ，即为检测元件。一次测量仪表是与介质直接接触，是在室外就地 安装的。 二次仪表-----将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示 的仪表。即包括变送器和显示装置。

热电运行部

Slide 2

2

温度 按使用的测量范围分： 常把测量600℃以上的测温仪表叫高温计；测量600℃以下的测 温仪表叫温度计；

按用途分： 标准仪表和实用仪表

按工作原理分： 分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温 度计和辐射高温计五类；

热电运行部

Slide 3

2

温度 按测量方式分： 分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质 接触，这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换而达 到测温目的；后者测温元件与被测介质不相接触，通过辐射或 对流实现热交换来达到测温的目的。

热电运行部

Slide 4

2.1 膨胀式温度计膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻 璃管温度计属于液体膨胀式温度计，双金属温度计属于固体膨胀式 温度计。

双金属温度计 双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片 叠焊在一起而制成的。双金属片受热后，由于两金属片的膨胀 长度不同而产生弯曲，温度越高产生的线膨胀长度差就越大， 因而引起弯曲的角度就越大。双金属温度计就是基于这一原理 而制成的，它是用双金属片制成螺旋形感温元件，外加金属保 护套管，当温度变化时，螺旋的自由端便围绕着中心轴旋转， 同时带动指针在刻度盘上指示出相应的温度数值。

热电运行部

Slide 5

2.1双金属温度计 双金属温度计是一种测量中低温度 的现场检测仪表。可以直接测量各 种生产过程中的-80℃~+500℃范 围内液体、蒸汽和气体介质温度。 特点 ： 现场显示温度，直观方便； 安全可靠，使用寿命长； 多种结构形式，可满足不同要求。

热电运行部

Slide 6

2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。

热电运行部

Slide 7

2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。具体体现 1. 锅炉过热器的温度非常接近过热器钢管的极限耐热温度，如果温度控制不好，会烧坏过热器。 2. 在

机组启、停过程中，需要严格控制汽轮机气缸和锅炉汽包壁的温度，如果温度变化太快，气缸和 汽包会由于热应力过大而损坏。 3.蒸汽温度、给水温度、锅炉排烟温度等过高或过低都会使生产效率降低，导致多消耗燃料，而这些 都离不开对温度的测量。

热电运行部

Slide 8

2.2 热电阻热电阻是中低温区(-200~500℃)最常用的一种温度检测器。 它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度 是最高的，它广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值 随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都 由金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开 始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接 导线和数码温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻 和数码温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线 电阻变化的影响，必须采取三线制接法。” 常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻

热电运行部

Slide 9

2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用

火电厂的锅炉给水、排烟、轴瓦回油、循环水等的温度就是用 热电阻温度表测量的。 热电阻温度表由 热电阻温度传感器 和 显示仪表组成。

热电运行部

Slide 10

2.2.2热电阻的测温原理热电阻效应： 物质的电阻值随物质本身的温度变化而变化，这种现场称为热 电阻效应。 在测量技术中，利用热电阻效应可以制成对温度敏感的热电阻 元件。 当热电阻元件与被测对象通过热交换达到热平衡时，就可以根 据热电阻元件的电阻值确定被测对象的温度。 习惯上，常把一个热电阻元件叫作热电阻。

热电运行部

Slide 11

2.2.3热电阻的种类与结构工业热电阻有普通型和铠装型两种，他们都由感温元件、引出 线、保护套管、接线盒、绝缘材料等组成。 并不是所有的金属材料都可以制作热电阻，制造热电阻的材料 要满足如下要求： (1)电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系： (2)电阻率高，以便把热电阻体积做得小些； (3)测温范围内物理、化学性质稳定； (4)工艺性好、易于复制、价格便宜。 综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍 等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制 成标准化热电阻。

热电运行部

Slide 12

2.2.4热电阻的选用原则选用热电阻测温时，需要考虑以下几点： (1)测温范围。了解经常测定的温度值和温度变化范围，以 正确

选用热电阻的测量范围。 (2)温度准确度。应明确要求测量准确度，不要盲目最求高 准确度，因为准确度越高，热电阻的价格越高，应选择既满 足测量要求，准确度又适宜的热电阻。 (3)测温环境。应明确场所的化学因素、机械因素以及电磁 场的干扰等，这对正确合理选用保护管材料、形状及尺寸十 分有用。在500℃以下一般采用金属保护管。 (4)成本。在满足测量准确和使用寿命的情况下，成本越低 越好。

热电运行部

Slide 13

2.3 热电偶热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的结构简单 、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记 录和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。 热电偶温度计由三部分组成：热电偶(感温元件);测量仪表( 动圈仪表或电位差计);连接热电偶和测量仪表的导线(补偿导线 )。 热电偶是工业上最常用的一种测温元件。它是由两种不同材料 的导体A和B 焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受到被测 温度，称为热电偶的工作端或热端，另一端与导线连接，称为冷端 或自由端(参比端)。

热电运行部

Slide 14

2.3.1热电效应

如把热电偶的两个冷端也连接起来则形成一个闭合回路，则当 热端温度和冷端温度不相等时，回路中有电流流过，这说明 在回路中产生了电动势。 由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为热电 (动)势，上述现象称为热电效应，或称塞贝克效应。 热电偶就是利用热电效应来测量温度的。 更具体来说： 热电势是由接触电势和温差电势组成的。(详见P19)

热电运行部

Slide 15