第一课：热工仪表与装置简介及常见故障判断

仪表及控制专业第一课：热工仪表与装置简介及常见故障判断编写：贾琎中节能（合肥）可再生能源有限公司技术设备部目录1、绪论2、自动化检测仪表3、过程控制仪表4、控制系统3热工仪表与装置简介及常见故障判断之绪论什么是热控？绪论热工仪表就是用来进行热力参数测量和控制的仪表。热控就是热力参数的测量和控制。不知道大家有没有在电力行业听过这样一种说法：庞大的锅炉，精密的汽机，神秘的电仪。•如果把垃圾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，待运行人员监控设备的运行工况，发出控制指令。热控专业概述绪论热控测量保护自动控制温度压力流量液位化学成分（氧量、酸碱度、纯度、导电度）机械量（位移、振动、差胀、速度、频率）PLCDCSMCS热控专业分类绪论2020/5/2701测量测量是利用合适的工具，确定某个给定对象在某个给定属性上的量的程序或过程。0203保护在设备参数严重偏离正常运行范围，威胁设备系统安全时，保护触发条件满足时，按照预先设定的顺序停止设备运行。自动控制自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。热控专业分类绪论测量绪论从客观事物中提取有关信息的认识过程，经整理后成为数据。温度：接触和非接触，体温表，空调测温、冰箱测温，非典时期火车站的体温测量1压力：胎压表，高压灭菌生活中热控测量的例子：23流量：燃气表，水表4转速：汽车发动机转速表5液位：水箱水位，油箱油位6位移：倒车雷达，可视系统7含氧量：汽车尾气排放测量测量仪表是实现工业生产过程自动化的重要工具，它应用广泛。在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气信号，去进行显示、记录、调节等，从而实现生产过程的自动化，使之达到我们预期的要求。保护绪论ABS（Anti-lockedBrakingSystem）防抱死刹车系统。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。1安全气囊系统是一种被动安全性（见汽车安全性能）的保护系统，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护。生活中热控保护的例子：2保护条件正确动作，故障的设备能够安全的停下来，这一点非常重要，可以保护设备和工艺过程安全，防止事故扩大损坏设备。报警：要监视的热力参数有数千个，靠人监视根本看不过来，只有依靠报警功能。热力设备和参数偏离正常运行范围，发出报警信号，提醒运行人员引起注意。2020/5/27历史绪论自动控制过程控制技术发展至今天,在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段：分散控制阶段----各控制系统分别独立集中控制阶段----各控制系统集中于一点集散控制阶段----各控制系统集中于多点早期的过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定；使用的多是独立的仪表和手动控制。60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70年代，随着计算机技术的发展，计算机与传统控制系统相结合出现了集散控制系统。80年代，过程控制系统开始与网络技术和过程信息系统相结合，具有更多的功能。冗余网络、冗余控制器等目前，以计算机及网络为主要手段，过程控制正朝高级阶段发展以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。绪论什么是过程控制系统?这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。自动控制绪论家用的抽水马桶是一个典型的闭环反馈系统；按钮操作冲水阀---放水---水位逐渐降低（液位监测）--进水阀打开---低到一定位置---排水阀关闭----水位高到一定位置---进水阀关闭。1上洗手间时，人离近感应，人离开自动冲水。生活中自动控制的例子：2第一次炒菜：咸了；第二次：淡了；...;第三、四....次：咸淡刚好，这是一个自动震荡调节过程。注意：炒菜的例子是人脑判断，手动开关量调节的过程。变频空调：变频器控制和调整压缩机转速，使之始终处于最佳的转速状态，从而提高能效比。3以上都是比较简单独立的系统，电厂的生产过程是多系统、多变量、纷繁复杂的生产过程自动控制绪论汽包液位的控制人工控制在锅炉正常运行中，汽包液位的高低直接影响着蒸汽的品质及锅炉的安全。自动控制自动控制绪论汽包液位人工控制人工控制运行人员所进行的工作有三方面：检测：用眼睛观察双色水位计液位的高低,并通过神经系统告诉大脑。1运算：大脑根据眼睛看到的液位高度,加以思考分析,然后根据操作经验,经思考决策后发出命令。2执行：根据大脑发出的命令,通过双手去改变阀门开度。3自动控制绪论汽包液位的自动控制自动控制示意图原理图①测量元件与变送器②控制器③执行器（控制阀）16热工仪表与装置简介及常见故障判断之自动化检测仪表现代工业的一个重要特点是生产装置大型化、高度自动化。自动化是能使装置安全、稳定、长期运行、提高效率（高产、低耗）的基础条件和重要保障。自动化仪表概述：自动化仪表：就是检测与过程控制仪表的统称。自动化仪表技术内容包括对生产过程中各种工况信息的检测、转换、显示和控制。信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。自动化仪表仪表的信号制：气动仪表的信号标准：20kPa~100kPa电动仪表的信号标准：4mA~20mADCDDZⅡ型电动仪表的信号标准：0mA~10mADC自动化仪表可以简单的分为：自动仪表的分类自动化仪表检测仪表显示仪表控制仪表执行器流量压力物位温度成分指示仪记录仪累加器温报警器显示器气动单元组合仪表电动单元组合仪表可编程控制器PLC分散控制系统DCS集中控制系统FCS气动调节阀电动调节阀液动调节阀以上为仪表的简单分类自动化仪表按功能按被测量按工作原理检测仪表压力液柱式、弹性式、电气式、活塞式温度膨胀式、热电偶、热电阻、光学、辐射流量节流式、容积式、速度式物位直读、浮力、静压、、声波、辐射、光学成分PH、氧分析仪、色谱、红外、紫外等显示仪表模拟和数字指示和记录控制仪表自立式组装式可编程执行器执行机构薄膜、活塞、长行程、其它阀直通单、双座、套筒（笼式）、球阀、蝶阀、隔膜阀、偏心旋转、角、三通、阀体分离等自动化仪表按不同原则的分类常用温度仪表优缺点常用温度仪表分类常用温度仪表介绍自动化检测仪表温度仪表基本概念基本概念自动化检测仪表温度仪表温度:是表征被测物体冷热程度的物理量。温标：是来量度物体温度数值化的标尺。它规定了温度的读数起点和测量的基本单位。目前国际上常用的温标有、华氏、摄氏、热力学和国际实用温标。温度仪表的分度：通过实验、并经过一定的数字处理来确定温度仪表输出与温度之间的关系，称为温度仪表的分度。自动化检测仪表温度仪表常用温度仪表分类及优、缺点测量方式温度计种类测量范围℃优点缺点非接触式仪表辐射式辐射式400－2000测温时，不破坏被测温度场低温段测量不准、环境条件会影响测温准确度光学式700－3200比色式900－1700红外线热敏－50－3200测温时，不破坏被测温度场；相应快、测温范围大易受外界干扰、标定困难光电0－3500热电200－2000接触式仪表膨胀式玻璃液体－50－600结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉测量上限和精度受限制、易碎、不能记录和远传双金属－80－600机构紧凑、牢固可靠精度低、量程和使用范围有限压力式液体－30－600耐震、坚固、防暴、价格低精度低、测量距离短、滞后大气体－20－350蒸汽0－250热电偶铂铑－铂0－1600测量范围广、精度高、便于远距离、多点集中测量和自动控制需要冷端温度补偿、在低温段测量精度低镍鉻－镍硅0－900镍鉻－康铜0－600热电阻铂100－200－500精度高、便于远距离、多点集中测量和自动控制不能测高温、需注意环境温度的影响铜－50－150热敏电阻－50－300玻璃液体温度计双金属温度计热电偶热电阻自动化检测仪表温度仪表电力系统常见温度仪表玻璃液体温度计自动化检测仪表温度仪表是膨胀式温度计的一种,利用液体受热膨胀的性质制成,常用的液体有水银和酒精。广泛用于测量-200至500摄氏度范围内的温度。惰性大能见度低不能自动记录不能远距离传送构造简单使用方便精度高价格低廉NO缺点YES优点玻璃液体温度计自动化检测仪表温度仪表温度计不宜平放和平装,保存与安装时都应使玻璃温度计直立,而且测温泡在下部。如果倾斜安装也应使测温泡在下部。使用时应检查液柱是否脱离,测温泡内是否含有气泡,如果液柱脱离可以缓慢加热或微振动起来消除。对于全浸式温度计,插入深度应满足要求；对于工业用玻璃管温度计,则应将尾部全部插入被测介质中。注意事项玻璃管温度计原理工业玻璃液体温度计水银体温计自动化检测仪表温度仪表玻璃液体温度计双金属温度计自动化检测仪表温度仪表双金属温度计是利用两种不同膨胀系数的金属片A和B将其焊接在一起并将一端固定。当温度发生变化时,膨胀系数较大的金属片B伸长较多,故其未固定端(自由端)必然向膨胀系数较小的金属A一方弯曲变形。利用弯曲变形的大小不同,从而可表示出温度的高低不同。原理：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。双金属温度计自动化检测仪表温度仪表一般来说，当我们在现场巡检时，现场温度计铭牌以“WSS”开头均为双金属温度计。WSS系列双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。一般双金属温度计用在低温，热电偶用在高温。如果温度超过500度的话那么双金属温度计的阻值会非常大，可能会影响测量结果，甚至会出现不能出来测量结果的情况发生。注意事项双金属温度计原理双金属温度计双金属温度计拆解自动化检测仪表温度仪表双金属温度计热电偶自动化检测仪表温度仪表用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的两个接点t和t0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。热电偶就是利用这一效应来工作的。ABtt0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。热电偶自动化检测仪表温度仪表mVABtt0换这个图就明白了吧？所以：当自由端温度t0恒定时，热电势只与工作端的温度有关。当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径、大小无关。热电偶产生的电动势，其大小只与电极材料与两端的温差有关。热电偶自动化检测仪表温度仪表品种型号分度号测量范围镍鉻－镍硅WRKKK-200～1200℃镍鉻－康铜WREKE-200～900℃铁－康铜WRJKJ-200～750℃铜－康铜WRTKT-200～350℃铂铑10－铂WRSKS0～1300℃铂铑13－铂WRRKR0～1300℃铂铑30－铂6WRBKB0～1800℃了解热电偶的型号热电偶自动化检测仪表温度仪表补偿导线介绍：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。热电偶自动化检测仪表温度仪表热电偶常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳电极短路找出短路原因，如潮湿或绝缘损坏接线柱处积灰清扫补偿导线与热偶极性接反纠正接线补