發(fā)電廠熱工設(shè)備介紹

1、第一部分發(fā)電廠熱工設(shè)備介紹熱工設(shè)備（通常稱熱工儀表）遍布火力發(fā)電廠各個(gè)部位，用于測(cè)量各種介質(zhì)的溫度、 壓力、流量、物位、機(jī)械量等，它是保障機(jī)組安全啟停、正常運(yùn)行、防止誤操作和處理故 障等非常重要的技術(shù)裝備，也是火力發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、文明生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、 減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度必不可少的設(shè)施。熱工儀表包括檢測(cè)儀表、顯示儀表和控制儀表。下面我們對(duì)這些常用儀表原理、用 途等進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，便于新成員從事儀控專業(yè)工作有個(gè)大概的了解。一、檢測(cè)儀表檢測(cè)儀表是能夠確定所感受的被測(cè)變量大小的儀表，根據(jù)被測(cè)變量的不同，分為溫 度、壓力、流量、物位、機(jī)械量、成分分析儀表等。1、溫度測(cè)量?jī)x表:溫度是表征物體冷熱

2、程度的物理量，常用儀表包括雙金屬溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻、溫度變送器。常用的產(chǎn)品見(jiàn)下圖:雙金屬溫度計(jì)熱電偶鎧裝熱電偶熱電阻（PtIOO）端面熱電阻（測(cè)量軸溫）溫度變送器1）雙金屬溫度計(jì)原理：利用兩種熱膨脹不同的金屬結(jié)合在一起制成的溫度檢測(cè)元件來(lái)測(cè)量溫度的儀 表。常用規(guī)格型號(hào)：WSS-581 WSS-461萬(wàn)向型抽芯式；© 100或150表盤(pán)；安裝螺紋為 可動(dòng)外螺紋：M27X 22）熱電偶原理：由一對(duì)不同材料的導(dǎo)電體組成，其一端（熱端、測(cè)量端）相互連接并感受被測(cè) 溫度；另一端（冷端、參比端）則連接到測(cè)量裝置中。根據(jù)熱電效應(yīng)，測(cè)量端和參比端的 溫度之差與熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)之間具有函數(shù)關(guān)系

3、。參比端溫度一定時(shí)熱電偶的熱電動(dòng) 勢(shì)隨著測(cè)量溫度端溫度升高而加大，其數(shù)值只與熱電偶材料及兩端溫差有關(guān)。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，有普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶。根據(jù)被被測(cè)介質(zhì)溫度高低不同，一 般熱電偶常選用K、E三種分度號(hào)。K分度用于高溫，E分度用于中低溫。3）熱電阻原理：禾U用物質(zhì)在溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的，熱電阻 的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)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(gòu)鉑熱電阻（WZP,常用規(guī)格型號(hào)：PtIOO，雙支，三線制，鎧裝元件 ?4,配不銹鋼保護(hù)管，M27X 2外螺紋。4）溫度變送器原理：將變送器電路模塊直接安裝在就地溫度傳感器的接線盒內(nèi)，將敏

4、感元件感受溫 度后所產(chǎn)生的微小電壓，經(jīng)電路放大、線性校正處理后，變成恒定的電流輸出信號(hào)（20mA。由于該產(chǎn)品未廣泛普及，所以設(shè)計(jì)院一般很少選用 2、壓力測(cè)量?jī)x表:用于測(cè)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、差壓變壓力表壓力變送器差壓變送器（配閥組）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(dāng)承受壓力時(shí)，彈性 元件在其彈性極限內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)可測(cè)量的變形，此變形通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)放大后，使指針在刻度 盤(pán)上指示出相應(yīng)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(jù)被測(cè)介質(zhì)的要求，在其內(nèi)腔填充造當(dāng)?shù)墓ぷ饕?。被測(cè)介質(zhì)的壓力作用于

5、隔膜片上，使之產(chǎn)生變形，壓力內(nèi)部填充的工作液，借助工作液的傳導(dǎo)，壓力表顯示被測(cè) 壓力值。彈簧管壓力表是最常用的壓力表，廣泛測(cè)量對(duì)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(yīng)用于被測(cè)介質(zhì)有腐蝕性、高黏度、易結(jié)晶、溫度較高的液體的 壓力。2）壓力變送器原理：接受被測(cè)壓力信號(hào)，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)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(jiàn)的產(chǎn)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(cè)量元件在被測(cè)壓力（差壓）作用下，產(chǎn)生微小的位移，從而改變電子器件的 參數(shù)，再經(jīng)電子電路轉(zhuǎn)換為420mA模擬電信號(hào)輸出。差壓變送器一

6、般配有三閥組，可以用來(lái)測(cè)量容器的液位，與節(jié)流裝置配合可測(cè)量流量3、流量測(cè)量?jī)x表測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道的流體的質(zhì)量或體積的儀表，火電廠最常用的是差壓流量測(cè) 量（流量與差壓的平方根成正比）。原理：通過(guò)差壓儀表測(cè)量流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生 的靜壓差，般電廠經(jīng)常安裝的流量測(cè)量?jī)x表有以下幾種：流量變送器（同差壓變送器），插入式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。4、物位測(cè)量?jī)x表插入式流量計(jì)在火力發(fā)電廠中，測(cè)量液位的儀表種類很多，最常用的是通過(guò)差壓變送器測(cè)量水位的其他常用的還有導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)、超聲波液位計(jì)等。單、雙室平衡容器用于測(cè)量壓力容器水位（差壓式）導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)超聲波液位計(jì)1）差壓式液位計(jì)原理：在容器上安裝平衡

7、容器，利用液體靜力學(xué)原理使水位轉(zhuǎn)換成差壓。2）導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)原理：依據(jù)時(shí)域反射原理，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)的部分脈沖被反射形 成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測(cè)介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間 的傳播時(shí)間成正比，經(jīng)計(jì)算得出液位高度。3）超聲波物位計(jì)原理：超聲波物位計(jì)的工作原理是由探測(cè)器發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測(cè)介質(zhì)表面被 反射回來(lái)，部分反射回波被同一探測(cè)器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波脈沖以聲波速度傳播, 從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時(shí)間間隔與探測(cè)器到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。即可測(cè) 出容器內(nèi)料位。超聲波物位計(jì)屬于非接觸測(cè)量，電廠常用于廢水池、機(jī)組排水槽、排泥水池等液位的 測(cè)

8、量。5、機(jī)械量監(jiān)視儀表機(jī)械量監(jiān)視儀表是用于對(duì)汽輪機(jī)及大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的位移、軸偏心、轉(zhuǎn)速和軸振動(dòng)及軸 瓦振動(dòng)等機(jī)械量進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)的。這里主要介紹一下汽輪機(jī)的監(jiān)視儀表。汽輪機(jī)的監(jiān)視 儀表簡(jiǎn)稱 TSI （Turbine supervisorg insrtument），測(cè)量項(xiàng)目如下： 1）汽輪機(jī)位移測(cè)量：包括轉(zhuǎn)子的軸向位移，相對(duì)膨脹，汽缸的熱膨脹。軸向位移：測(cè)定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子推力盤(pán)對(duì)于推力軸承支架的相對(duì)軸向位置的位移相對(duì)膨脹：也稱差脹，測(cè)量轉(zhuǎn)子軸向相對(duì)于汽缸的熱膨脹。汽缸絕對(duì)膨脹：測(cè)量汽缸相對(duì)于基礎(chǔ)的軸向膨脹也稱缸脹。2）汽輪機(jī)軸狀態(tài)測(cè)量：包括相對(duì)振動(dòng)、絕對(duì)振動(dòng)、偏心、鍵相相對(duì)振動(dòng)：指轉(zhuǎn)子相對(duì)于汽缸的振動(dòng)

9、（由于振動(dòng)探頭支架往往都是固定在軸瓦或者是 軸承座上，所以相對(duì)振動(dòng)也可理解為轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸瓦或者軸承座的振動(dòng)）也稱軸振。絕對(duì)振動(dòng)：指汽缸相對(duì)于地面的振動(dòng)也稱瓦振。偏心：測(cè)量在低轉(zhuǎn)速下軸的彎曲，這個(gè)彎曲可能是原來(lái)就有的機(jī)械彎曲，或者是熱彎 曲，重力導(dǎo)致的彎曲或者上述這些彎曲兼而有之。鍵相：通過(guò)在被測(cè)軸上設(shè)置一個(gè)凹槽稱為鍵相標(biāo)記，當(dāng)這個(gè)凹槽轉(zhuǎn)到探頭位置時(shí)，相 當(dāng)于探頭與被測(cè)面間距突變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，軸每轉(zhuǎn)一周，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信 號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期的位置。因此通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速， 通過(guò)將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定出振動(dòng)的相位角，用于軸的動(dòng)平衡分析以及設(shè) 備的

10、故障分析與診斷。3）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量：包括轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速：用來(lái)反映轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù) （軸的轉(zhuǎn)速）。零轉(zhuǎn)速：指汽輪發(fā)電機(jī)組在開(kāi)、停車時(shí)，為防止轉(zhuǎn)子因受熱不均而發(fā)生軸彎曲事故， 所采用的一種特定的轉(zhuǎn)速，也稱為盤(pán)車轉(zhuǎn)速。由于該轉(zhuǎn)速非常低（測(cè)量嚙合盤(pán)車齒輪轉(zhuǎn)速）， 通常只有每分鐘幾轉(zhuǎn)，所以稱為“零轉(zhuǎn)速”。汽輪機(jī)停車時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降到與預(yù)置的 零轉(zhuǎn)速值相一致時(shí)，零轉(zhuǎn)速表自動(dòng)地將盤(pán)車電機(jī)投入，使盤(pán)車齒輪正確地嚙合上正在降速 的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，使其不至于立刻停下來(lái)，以達(dá)到盤(pán)車的作用。另外還有些行程測(cè)量，主要測(cè)量汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的行程指示，如調(diào)速汽門(mén)的開(kāi)度、油 動(dòng)機(jī)的行程，其中上述的汽缸熱膨脹也是采

11、用行程測(cè)量的。電渦流傳感器（測(cè)振動(dòng)、軸位移等）磁阻式傳感器（測(cè)量轉(zhuǎn)速）汽缸的熱膨脹位移轉(zhuǎn)感器（測(cè)閥門(mén)開(kāi)度）6、爐膛監(jiān)視儀表常見(jiàn)的儀表有爐膛火焰監(jiān)視、火焰檢測(cè)探頭，爐管泄漏等火焰檢測(cè)探頭爐管泄漏裝置爐膛火焰監(jiān)視儀表1）爐膛火焰監(jiān)視儀表測(cè)量原理：利用光學(xué)成像系統(tǒng)和光電子耦合技術(shù)制成，光學(xué)傳輸部分采用優(yōu)質(zhì)光學(xué)石英材料在1100C高溫下能正常工作，它的功能與照像機(jī)基本相同，把采集到的圖像通過(guò)凹 凸鏡片組傳輸?shù)睫D(zhuǎn)像棱鏡，經(jīng)棱鏡反射到光學(xué)圖像傳輸系統(tǒng)。2）火焰檢測(cè)探頭測(cè)量原理：爐膛內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的光線穿過(guò)火檢探頭前部的凸透鏡片，落在光導(dǎo)纖維 的端部，光信號(hào)經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維傳輸至爐墻外側(cè)的火檢探頭，火檢探頭內(nèi)的

12、硅光電池將光信 號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于火焰強(qiáng)度的電脈沖信號(hào)，在信號(hào)處理器內(nèi)被檢測(cè)火焰的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成 420mA模擬量信號(hào)。3）爐管泄漏裝置測(cè)量原理：由采集系統(tǒng)（聲波傳導(dǎo)管、聲納傳感器）和檢測(cè)系統(tǒng)組成，聲波傳導(dǎo)管固 定在爐壁上，使傳感器與爐內(nèi)連通，保證真實(shí)采集鍋爐爐管泄漏所產(chǎn)生的聲頻信號(hào)。當(dāng)鍋 爐正常工作時(shí)，聲納傳感器接收聲音為爐內(nèi)背景噪音，其頻率集中在低頻段，當(dāng)爐管發(fā)生 泄漏時(shí)，爐膛噪音強(qiáng)度明顯加強(qiáng)，且頻率集中在中高頻段，傳感器將鍋爐噪音強(qiáng)度、頻譜 靈敏地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸至監(jiān)視系統(tǒng)。7、成分分析儀表在發(fā)電廠，為保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需對(duì)某些氣體、液體的成分進(jìn)地連接的測(cè)定。 我們通常安裝的儀表有

13、：氧化鋯煙氣氧量分析、鍋爐飛灰含碳量、氫純度分析儀、工業(yè)電導(dǎo)率分析。另外一些化學(xué)儀表，如汽水取樣系統(tǒng)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工業(yè)電導(dǎo)率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(nèi)外側(cè)熔燒上鉑電極，內(nèi)側(cè)通入?yún)⒈瓤諝?，外?cè)與被測(cè)煙氣接觸，在一定溫 度下，當(dāng)兩側(cè)氧分壓（氧濃度）不同時(shí)，在兩電極間產(chǎn)生濃差電動(dòng)勢(shì)，測(cè)得此電動(dòng)勢(shì)即可 測(cè)定煙氣中的含氧量。2）鍋爐飛灰含碳量測(cè)量原理：鍋爐內(nèi)未被燃燒的煤粉在高溫下轉(zhuǎn)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(chǎng)中，石墨感生了微波電流，此電流流過(guò)石墨

14、體積電阻而產(chǎn)生的焦耳熱， 從而把微波磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)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(qiáng)，反之亦然，因此，可由測(cè)量飛灰吸收微波能量的多少來(lái)測(cè)量煤粉含碳量。3）氫純度分析儀原理：被測(cè)氣體從一定壓力的氫管道中取出，經(jīng)調(diào)節(jié)器進(jìn)入氫量發(fā)送器，發(fā)送器內(nèi)通 電加熱的鉑絲作為敏感元件，用以測(cè)量被測(cè)氣體熱導(dǎo)率的變化，當(dāng)被測(cè)氣體的含氫量變化 時(shí)，熱導(dǎo)率隨之變化，鉑絲電阻值就發(fā)生變化，其所在的電橋便產(chǎn)生不平衡電壓，此電壓 通過(guò)顯示儀表指示含氫量。4）工業(yè)電導(dǎo)率原理：由發(fā)送器、轉(zhuǎn)換器、顯示儀表組成，溶液電導(dǎo)率的測(cè)量一般采用交流信號(hào)作 用于電導(dǎo)池的兩電極板， 由測(cè)量到的電導(dǎo)池常數(shù) K和兩電極板

15、之間的電導(dǎo)G而求得電導(dǎo)率。轉(zhuǎn)換器把發(fā)送器電極所感受到電導(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換成010mA直流電流輸出。二、顯示儀表顯示儀表是接受變送器或傳感器的輸出信號(hào)，用以顯示被測(cè)變量的值。目前基本上都采購(gòu)數(shù)字顯示儀表（包含模/數(shù)轉(zhuǎn)換器），一般就是檢測(cè)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(zhuǎn)速表 三、控制儀表控制儀表是自動(dòng)控制被控量的儀表或裝置，由各種不同的、相互關(guān)聯(lián)的控制儀表構(gòu)成 的控制系統(tǒng)，是操縱一個(gè)或幾個(gè)變量達(dá)到預(yù)定狀態(tài)的系統(tǒng)?？刂苾x表包括調(diào)節(jié)儀表、開(kāi)關(guān) 量?jī)x表、控制系統(tǒng)及裝置（計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)、汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)等） 下面對(duì)火電廠常見(jiàn)控制儀表或裝

16、置作一簡(jiǎn)單介紹。1、調(diào)節(jié)儀表常見(jiàn)設(shè)備有氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以壓縮空氣為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助閥門(mén)定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥等附件 去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收自動(dòng)控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、 壓力、溫度等工藝參數(shù)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種。2）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)源，以直流電流為控制及反饋信號(hào)。當(dāng)上位儀表或計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信 號(hào)后，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照信號(hào)大小比例動(dòng)作， 通過(guò)輸出軸使閥門(mén)或風(fēng)門(mén)開(kāi)到相對(duì)應(yīng)的開(kāi)度， 并將系統(tǒng)開(kāi)度信號(hào)反饋回控制室內(nèi)，從而完成系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。目前常用的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有 ROTORKSIPOSS RAGA（瑞基）、AUMA LIMITORQUE2、開(kāi)關(guān)量?jī)x表在熱工信號(hào)、自動(dòng)保護(hù)、聯(lián)動(dòng)等系統(tǒng)中，檢測(cè)和控制用的信息僅具有“有”和“無(wú)” 兩種狀態(tài)信息，即開(kāi)關(guān)量信息，這類控制又稱為開(kāi)關(guān)控制。開(kāi)關(guān)量?jī)x表一般是以