鍋監(jiān)培訓(xùn)資料大綱演示文稿當(dāng)前第1頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第一章熱工測(cè)量第三章熱工保護(hù)

附錄：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程介紹第二章熱工自動(dòng)目錄第四章超超臨界機(jī)組控制技術(shù)

當(dāng)前第2頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)說明本教材編制依據(jù)根據(jù)中電聯(lián)鍋監(jiān)/鍋檢師考核委員會(huì)組織編制本教材由中電聯(lián)鍋監(jiān)/鍋檢師考核委員會(huì)提出并歸口本教材歸口華東電力試驗(yàn)研究院高天云本教材負(fù)責(zé)編制單位及編制人

當(dāng)前第3頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

測(cè)量用儀器儀表作為信息采集、處理和控制的手段和設(shè)備，是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”、科學(xué)研究的“先行官”、軍事上的“戰(zhàn)斗力”、國民活動(dòng)中的“物化法官”。發(fā)達(dá)國家已把發(fā)展現(xiàn)代儀器儀表列為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略措施。例如日本科學(xué)技術(shù)廳把測(cè)量傳感器技術(shù)作為本世紀(jì)首位發(fā)展的技術(shù)；歐共體則將測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)列為15個(gè)專項(xiàng)之一；美國則更是投入大量的人力物力開發(fā)新的測(cè)量控制儀器儀表，提高其在軍事及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先地位。概述當(dāng)前第4頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第一章熱工測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用

第一節(jié)計(jì)量及《計(jì)量法》

1、計(jì)量的概念及基本特征

計(jì)量是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。凡是以實(shí)現(xiàn)計(jì)量單位統(tǒng)一和測(cè)量準(zhǔn)確可靠為目的的科學(xué)技術(shù)、法制、管理等活動(dòng)都屬于計(jì)量的范疇。計(jì)量是技術(shù)和管理的結(jié)合體。計(jì)量的技術(shù)行為通過準(zhǔn)確的測(cè)量來體現(xiàn)；計(jì)量的監(jiān)督行為通過實(shí)施法制管理來實(shí)現(xiàn)。特性是：統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性、社會(huì)性、法制性。當(dāng)前第5頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2、我國計(jì)量的發(fā)展1）我國計(jì)量的發(fā)展史在原始社會(huì)末期就有了度量衡。秦統(tǒng)一中國后，即頒詔書以法律的形式統(tǒng)一了全國的度量衡制度。舊中國，各種舊、雜制并存，而且英/公制等都在使用，沒有統(tǒng)一的計(jì)量制度。1959年國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于統(tǒng)一計(jì)量制度的命令》；77年國務(wù)院批準(zhǔn)了《中華人民共和國計(jì)量管理?xiàng)l例（試行）》；81年國務(wù)院批準(zhǔn)了《中華人民共和國計(jì)量單位名稱與符號(hào)方案（試行）》；1984年2月27日又頒布了《關(guān)于在我國統(tǒng)一實(shí)行法定計(jì)量單位的命令》。1985年9月6日全國人大通過了第一部《中華人民共和國計(jì)量法》（國家主席令頒布），并于1986年7月1日起實(shí)施。計(jì)量立法的宗旨是為了加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)督管理，保障國家計(jì)量單位制的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確可靠，促進(jìn)生產(chǎn)、貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的需要，維護(hù)國家、法人和公民的利益。當(dāng)前第6頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3、計(jì)量器具及分類計(jì)量器具就是能用以直接或間接測(cè)出被測(cè)對(duì)象值的裝置、儀器儀表、量具和用于統(tǒng)一量值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，他包括：1）計(jì)量基準(zhǔn)（器具）計(jì)量基準(zhǔn)器具具有最高的計(jì)量學(xué)特性，其值不必參考相同量的其他標(biāo)準(zhǔn)，被指定的或普遍承認(rèn)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量基準(zhǔn)有以下二類：（1）國際[計(jì)量]基準(zhǔn)；（2）國家[計(jì)量]基準(zhǔn)2）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（器具）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（器具）是指為了定義、實(shí)現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)量的單位或一個(gè)或多個(gè)量值，用作參考的實(shí)物量具、測(cè)量?jī)x器、參考物質(zhì)或測(cè)量系統(tǒng)。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)按照其性質(zhì)來分有：次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、參考標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)、傳遞標(biāo)準(zhǔn)和搬運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前第7頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)4、計(jì)量單位1）計(jì)量單位國際計(jì)量大會(huì)（CGPM）對(duì)很多單位符號(hào)有統(tǒng)一的規(guī)定，一般稱國際符號(hào)。計(jì)量單位可分成以下幾類：基本單位——在給定量制中基本量的計(jì)量單位為基本計(jì)量單位。國際通用的基本單位有七個(gè)。量的名稱基本單位名稱單位符號(hào)備注長(zhǎng)度米M1954年第十屆國際計(jì)量大會(huì)（CGPM）確定這六個(gè)單位為基本單位，并在1956年取名為“國際單位制”，符號(hào)為“SI”。

質(zhì)量千克（公斤）Kg時(shí)間秒S電流安（培）A熱力學(xué)溫度開（爾文）K發(fā)光強(qiáng)度坎（德拉）Cd物質(zhì)的量摩（爾）mol1971年第十四屆CGPM增補(bǔ)為基本單位。

當(dāng)前第8頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2）計(jì)量單位制為給定量制按給定規(guī)則確定的一組基本單位和導(dǎo)出單位稱為計(jì)量單位制，簡(jiǎn)稱單位制。由于基本單位選擇的不同，就產(chǎn)生了如下各種不同的單位制：厘米、克、秒單位制（CGS制）（它是選定長(zhǎng)度以厘米（cm），質(zhì)量用克（g），時(shí)間由秒（s）作為基本單位的單位制）；米、千克、秒單位制（MKGS）；工程單位制即米、公斤力、秒單位制；米、噸、秒單位制（MTS）；絕對(duì)電磁單位制（CGSM）；絕對(duì)實(shí)用單位制（MKSA），英制、美英制和國際單位制等。國際單位制（SI）七個(gè)基本單位被CGPM取名為“國際單位制”，符號(hào)為“SI”。當(dāng)前第9頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3）我國法定計(jì)量單位的構(gòu)成1984年2月27日，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于在我國統(tǒng)一實(shí)行法定計(jì)量單位的命令》，明確規(guī)定：“我國計(jì)量單位一律采用《中華人民共和國法定計(jì)量單位》”。我國法定計(jì)量單位是以國際單位制為基礎(chǔ)，同時(shí)選用一些符合我國國情的非國際單位制構(gòu)成的。法定計(jì)量單位是指國家法律承認(rèn)，具有法定地位的計(jì)量單位。中華人民共和國法定計(jì)量單位SI基本單位包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位選定的非國際單位制單位由以上單位構(gòu)成的組合形式單位由詞頭和以上單位所構(gòu)成的倍數(shù)單位當(dāng)前第10頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)5、計(jì)量器具的檢定和校準(zhǔn)1）量值傳遞與溯源性量值傳遞。通過對(duì)計(jì)量器具的鑒定或校準(zhǔn)，將國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量值通過各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具，以保證對(duì)被測(cè)對(duì)象所測(cè)得的量值的準(zhǔn)確和一致的這個(gè)過程稱之為量值傳遞。溯源性是指量值溯源，這是對(duì)計(jì)量器具最基本的要求，利用計(jì)量器具進(jìn)行測(cè)量必須是能與國家計(jì)量基準(zhǔn)乃至國際計(jì)量基準(zhǔn)建立量值溯源關(guān)系，如不能溯源到國家或國際計(jì)量基準(zhǔn)，不管計(jì)量器具如何精密，測(cè)量的重復(fù)性如何好，這種測(cè)量就不可能準(zhǔn)確，測(cè)量數(shù)據(jù)缺乏可比性，量值也無法統(tǒng)一。當(dāng)前第11頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2）計(jì)量檢定（1）計(jì)量檢定。計(jì)量檢定是指查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和（或）出具檢定證書。強(qiáng)制檢定是由法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)實(shí)行的定點(diǎn)定期檢定。（2）計(jì)量檢定的依據(jù)計(jì)量檢定必須按照國家計(jì)量檢定系統(tǒng)表和計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行。（3）計(jì)量檢定印、證計(jì)量檢定印證是證明計(jì)量器具檢定結(jié)論的印證或文件。3）計(jì)量校準(zhǔn)（1）計(jì)量校準(zhǔn)。計(jì)量校準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)量值溯源的一條重要途徑。（2）計(jì)量校準(zhǔn)的依據(jù)。計(jì)量校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)按照計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范和委托合同的要求進(jìn)行，并向委托人出具校準(zhǔn)報(bào)告。4）計(jì)量器具許可證制度當(dāng)前第12頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)6、測(cè)量誤差和測(cè)量不確定度1）誤差表示方法（1）絕對(duì)誤差（2）相對(duì)誤差（3）引用誤差儀表以基本誤差的百分?jǐn)?shù)值（即無±號(hào)及%百分號(hào)）為準(zhǔn)確度等級(jí)。實(shí)際工程上基本誤差不是一般科學(xué)試驗(yàn)中的相對(duì)誤差，而是滿刻度（標(biāo)度）誤差（FS）。如某儀表準(zhǔn)確度±0.2%FS，表示滿刻度誤差為±0.2%，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)。2）測(cè)量不確定度的概念當(dāng)前第13頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第二節(jié)溫度的測(cè)量

1、溫度及溫標(biāo)1、溫度及溫標(biāo)溫度是指從特定的標(biāo)尺上測(cè)量出來的物體的冷熱程度。溫標(biāo)是衡量物體溫度高低的標(biāo)尺，它是描述溫度數(shù)值的統(tǒng)一表示方法，明確了溫度單位。目前采用90國際溫標(biāo)。國際溫標(biāo)是經(jīng)國際協(xié)議而采用的易于高精度復(fù)現(xiàn)，屬于能接近熱力學(xué)溫標(biāo)的一種在國際上通用的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。

ITS-90溫標(biāo)有熱力學(xué)和攝氏溫度兩種。符號(hào)T90代表熱力學(xué)溫度，名稱“開爾文--K”。t90表示攝氏溫度，名稱“攝氏度--℃”。換算公式為：我國目前采用的溫標(biāo)是1990年國際溫標(biāo)，其代號(hào)為ITS-90，它是目前國際上通用的溫標(biāo)。當(dāng)前第14頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2、常用溫度計(jì)及特性溫度計(jì)分類工作原理測(cè)量范圍主要特性接觸式膨脹式溫度計(jì)（1）液體膨脹式（2）固體膨脹式利用液體（水銀、酒精等）或固體（金屬片）受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹特性。

-200～700℃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，一般只用作就地測(cè)量。

壓力式溫度計(jì)（1）氣體式（2）液體式（3）蒸汽式利用封閉在一定容積中的氣體、液體或某些液體的飽和蒸汽受熱使其體積或壓力變化的性質(zhì)。0～300℃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有防爆性，不怕震動(dòng)，可作近距離傳送；精確度低，滯后性較大。

熱電阻溫度計(jì)用導(dǎo)體或半導(dǎo)體受熱后電阻值變化的性質(zhì)。-200～650℃精確度高，能遠(yuǎn)距離傳送，適于低、中溫測(cè)量；體積較大，測(cè)點(diǎn)溫較困難。熱電偶溫度計(jì)利用物體的熱電性質(zhì)。0～1600℃測(cè)溫范圍廣，能遠(yuǎn)距離傳送，適于中、高溫測(cè)量；需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫端測(cè)量精度較低。非接觸式輻射式溫度計(jì)（1）光學(xué)式（2）比色式（3）紅外式利用物體輻射能隨溫度變化的性質(zhì)。600～2000℃適用于不能直接測(cè)量的高溫場(chǎng)合，測(cè)溫范圍廣；但精確度受環(huán)境條件的影響，需對(duì)測(cè)量值修正才能獲得真實(shí)溫度。1-1常用溫度計(jì)及性能指標(biāo)當(dāng)前第15頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)1）熱電偶測(cè)溫原理

熱電偶的測(cè)溫原理基于一種金屬和另一種金屬之間的熱電現(xiàn)象，其理論基礎(chǔ)是熱電效應(yīng)。當(dāng)兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A和B按右圖組成閉合回路時(shí)，可得：它表示了熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系。3、熱電偶溫度計(jì)2）熱電偶冷端溫度處理常用的冷端補(bǔ)償法有：熱電勢(shì)修正法、冷端恒溫法、冷端溫度補(bǔ)償器法和補(bǔ)償導(dǎo)線法。補(bǔ)償導(dǎo)線法就是利用一種熱電極性相同的廉價(jià)金屬材料做導(dǎo)線，把熱電偶的冷端延伸出來，如右圖。當(dāng)前第16頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3）熱電偶的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)熱電偶材料的要求：物理和化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)率大、熱電勢(shì)與溫度之間呈線性關(guān)系、復(fù)現(xiàn)性好、價(jià)格便宜。常用熱電偶分貴金屬、廉金屬、非金屬和半導(dǎo)體等。按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化情況可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。前者工藝上比較成熟、能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定而良好并已列入國標(biāo)。同一性能的熱電偶互換性好、具有統(tǒng)一的分度號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶見下表。后者沒有統(tǒng)一的分度表，無論從使用范圍和數(shù)量上都不及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。由于使用中因熱端氧化、腐蝕、高溫結(jié)晶等會(huì)引起熱電特性變化而引起測(cè)量誤差，因此必須定期校驗(yàn)。

當(dāng)前第17頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)常用熱電偶型號(hào)及特性

名稱分度號(hào)等級(jí)測(cè)溫范圍（℃）允許誤差（℃）鉑銠10-鉑SⅠ0～1100、1100～1600±1、±[1+(t-1100)×0.003]Ⅱ0～600、600～1600±1.5、±0.25%t

鉑銠30-鉑銠6

BⅡ600～1700℃±0.25%tⅢ600～800、800～1700±4℃、±0.5%t

鎳鉻-鎳硅KⅠ0～400、400～1100±1.6℃、0.4%t

Ⅱ0～400、400～1300±3℃、±0.75%t

銅-康銅TⅠ-40～350±0.5、±0.4%t

Ⅱ-40～350±1℃、±0.75%t（有Ⅲ級(jí)）鎳鉻-康銅EⅠ-40～800±1.5、±0.4%t

Ⅱ-40～900±2.5、±0.75%t

（有Ⅲ級(jí)）鐵-康銅JⅠ-40～750±1.5、±0.4%t

Ⅱ-0～1100±2.5、±0.75%t鉑銠13-鉑RⅠ-0～1100、1100～1600±1、±[1+(t-1100)×0.003]Ⅱ0～1600±1.5、±0.25%t當(dāng)前第18頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)4）熱電偶的應(yīng)用

普通插入式和嵌裝式。安裝注意：（1）安裝地點(diǎn)要選擇在便于施工維護(hù)，不易受損傷；（2）熱電偶插入方向應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)流向相逆或垂直，盡量避免與被測(cè)介質(zhì)流向一致；（3）熱電偶露在設(shè)備外的部分要盡量短并應(yīng)加保溫層，以便減少熱量損失和測(cè)量誤差；（4）用于測(cè)量金屬壁溫時(shí)，測(cè)量精度與熱電偶工作端的貼合方式有關(guān)。升壓過程中汽缸壁溫上下溫差不得超過50℃。5）N型熱電偶及應(yīng)用當(dāng)前第19頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

1）熱電阻測(cè)溫原理及特點(diǎn)

熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體在溫度變化時(shí)本身的電阻也發(fā)生變化的特性來測(cè)量溫度的。金屬導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系為：特點(diǎn)：①在中、低溫范圍內(nèi)其精度高于熱電偶溫度計(jì)；②靈敏度高，溫度升高1℃數(shù)熱電阻阻值增加0.4～0.6%。

2）幾種常用的熱電阻元件（1）鉑熱電阻

精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中鉑電阻元件被廣泛應(yīng)用。見下圖。鉑絲純度對(duì)溫度計(jì)精度是關(guān)鍵。純度常用100℃和0℃條件下的電阻值比R100/R0來表示。4、熱電阻溫度計(jì)當(dāng)前第20頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

鉑電阻溫度計(jì)有Pt100、Pt50二種，技術(shù)指標(biāo)見下表。（2）半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)半導(dǎo)體溫度計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是具有大的負(fù)溫度系數(shù)，靈敏度高。由于電阻率遠(yuǎn)比金屬材料大，可做成體積小而電阻值大的電阻元件，具有熱慣性小和可測(cè)點(diǎn)溫或動(dòng)態(tài)溫度。缺點(diǎn)是特性分散性大、非線性嚴(yán)重、互換性差。分度號(hào)R0（Ω）R100/R0

R0允差（%）等級(jí)允許誤差（℃）Pt50

50.001.3910±0.00071.3910±0.001±0.05±0.1ⅠⅡⅠ級(jí)：-200～0℃：

±（0.15+4.5×10-3t）0～500℃：±（0.15+3.0×10-3t）Ⅱ級(jí)：-200～0℃：

±（0.3+6.0×10-3t）0～500℃：±（0.3+4.5×10-3t）

Pt100100.001.3910±0.00071.3910±0.001ⅠⅡ當(dāng)前第21頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)5、其它溫度計(jì)1）玻璃管液體溫度計(jì)利用液體體積隨溫度升高而膨脹的原理制成的。最常用液體有水銀和酒精。特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉。2）雙金屬溫度計(jì)利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片焊成一體構(gòu)成的。當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片產(chǎn)生彎曲偏轉(zhuǎn)變形，其偏轉(zhuǎn)角α反映了被測(cè)溫度的數(shù)值。優(yōu)點(diǎn)是抗震性好、堅(jiān)固，但精度較低（為1～2級(jí)）。

3)壓力式溫度計(jì)由溫包、毛細(xì)管和彈簧管壓力表組成，見下圖。測(cè)量精度較低，但使用簡(jiǎn)便、抗震動(dòng)。當(dāng)前第22頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)4）非接觸式溫度計(jì)（1）輻射高溫計(jì)、（2）光電高溫計(jì)、（3）紅外測(cè)溫儀。這三種非接觸式溫度計(jì)主要特性見下表。區(qū)別內(nèi)容光學(xué)高溫計(jì)輻射高溫計(jì)紅外測(cè)溫儀原理（與溫度關(guān)系）紅色光的亮度全輻射的能量紅外線的能量檢測(cè)（敏感）元件燈絲（光電池）熱電偶熱敏電阻主要光學(xué)部件紅色濾光片透鏡反射鏡使用方式攜帶式固定式攜帶式測(cè)溫范圍（℃）700～2000～3200400～1200，700～20000～200～1000測(cè)量距離（m）0.7～50.5～2m2～30～60精確度（%）±1.5～4.2±1～1.6±5當(dāng)前第23頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)溫度變送器把輸入的熱電勢(shì)信號(hào)Ei或熱電阻信號(hào)Ri轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的4～20mADC信號(hào)輸出。具有零點(diǎn)遷移、量程可調(diào)、冷端自動(dòng)補(bǔ)償、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。7、壁面溫度測(cè)量

a）點(diǎn)；b）面；c）等溫線；d）分立，見下圖。在進(jìn)行壁面溫度測(cè)量時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮如下幾點(diǎn)：（1）強(qiáng)度允許條件下應(yīng)盡量采用直徑小導(dǎo)熱系數(shù)低熱電偶；（2）優(yōu)先考慮等溫線敷設(shè)；（3）被測(cè)材料為非良導(dǎo)熱體時(shí)可用面接觸方式；（4）如允許，表面開槽敷設(shè)對(duì)提高測(cè)量精度更有利，如下圖。6、溫度變送器當(dāng)前第24頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第三節(jié)壓力測(cè)量

1、壓力及壓力表（計(jì)）的分類1）壓力的表示方式和單位壓力是指均勻垂直作用于單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）。壓力有絕對(duì)壓力、表壓和差壓。絕對(duì)壓力——以完全真空作零標(biāo)準(zhǔn)（參考?jí)毫Γ┍硎镜膲毫ΨQ絕對(duì)壓力；表壓——以大氣壓作為零標(biāo)準(zhǔn)表示的壓力稱表壓。其關(guān)系式為：?jiǎn)挝幻Q帕斯卡（Pa）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）工程大氣壓（kgf/cm2）

毫米水柱（mmH20）毫米汞柱（mmHg）1Pa19.869×10-6

1.019×105

1.109×10-1

7.500×10-3

1atm1.013×105

11.03310332.37601kgf/cm29.806×104

0.967110000735.5621mmH209.8069.678×10-5

1×10-4

10.735×10-1

1mmHg133.3221.315×10-3

1.359×10-3

13.5951當(dāng)前第25頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

液柱式壓力計(jì)是利用液柱所產(chǎn)生的壓力平衡，并根據(jù)液柱高度來確定被測(cè)壓力大小的壓力計(jì)。常用的液體介質(zhì)為水和汞。見下圖。在實(shí)際使用中，影響液柱式壓力計(jì)測(cè)量精度的因素為：a）環(huán)境溫度變化的影響。b）重力加速度變化的修正（精密測(cè)量）。c）毛細(xì)現(xiàn)象造成的誤差酒精封液管徑＞3mm；水/水銀作封液管徑＞8mm。2、壓力表（計(jì)）

1）液柱式壓力計(jì)當(dāng)前第26頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2）彈性壓力計(jì)

2）彈性壓力計(jì)常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管，相應(yīng)的有彈簧管壓力計(jì)、膜式壓力計(jì)和波紋管式差壓計(jì)。由于彈性元件變形產(chǎn)生的位移較小，因此往往需要把它變換為指針的角位移或電信號(hào)，以便顯示壓力的大小。（1）彈簧管壓力計(jì)下圖為彈簧管壓力計(jì)及彈性敏感元件圖。彈簧管壓力計(jì)由彈簧管、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針、刻度盤組成。彈簧管壓力表精度：普通0.6～2級(jí)，精密0.1～0.4級(jí)。當(dāng)前第27頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3）遠(yuǎn)傳壓力計(jì)

在需要遠(yuǎn)傳壓力信號(hào)時(shí)，為了安全、可靠、方便和減少遲延，常采用就地壓力儀表彈性元件的位移或力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的方法。它們有電接點(diǎn)壓力表、力平衡式/電容式壓力變送器及諧振式智能壓力變送器等。壓力傳感器：是一種能感受壓力，并按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用電信號(hào)輸出的器件或裝置。壓力傳感器內(nèi)部沒有放大電路，滿量程輸出一般為毫伏級(jí)，帶負(fù)載能力低，不能直接與計(jì)算機(jī)連接。壓力變送器：是一種能感受壓力，并按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的設(shè)備。變送器內(nèi)置有放大電路，其標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)通常為直流：4～20mA、1～5V。壓力變送器=壓力傳感器+專用放大電路當(dāng)前第28頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)（2）電接點(diǎn)壓力表電接點(diǎn)壓力表由彈簧管壓力表加裝電氣接點(diǎn)所組成，除就地指示外，還用于發(fā)出壓力越限信號(hào)報(bào)警或跳閘，下圖為利用電接點(diǎn)壓力表控制壓力的線路圖。（2）力平衡式壓力變送器基于力平衡原理工作的，DDZ-Ⅱ、Ⅲ型，0.5級(jí)。（3）電容式壓力變送器由中心感壓膜片和其兩邊弧形電容極板形成電容量為CH和CL的兩個(gè)電容組成。1151，0.25級(jí)。當(dāng)前第29頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)（4）EJA系列智能壓力變送器它由單晶硅諧振式傳感器上的兩個(gè)H形振動(dòng)梁分別將差壓/壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，送到脈沖計(jì)數(shù)器，再將兩頻率之差直接傳遞到CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的4～20mADC輸出信號(hào)，并在模擬信號(hào)上疊加有一個(gè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通信，見下圖。在進(jìn)行通訊時(shí)，頻率信號(hào)對(duì)4～20mADC的信號(hào)不產(chǎn)生任何擾動(dòng)影響。精度可達(dá)0.1級(jí)甚至更高。當(dāng)前第30頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

4）壓力儀表（計(jì)）的選擇

根據(jù)工藝對(duì)壓力測(cè)量要求、被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)適用等考慮壓力表的量程、精度和指示形式。（1）壓力表（計(jì)）量程的選擇測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí)，Pmg不應(yīng)超過量程的2/3；測(cè)脈動(dòng)壓力時(shí)，Pmg不應(yīng)超過量程的1/2；測(cè)高壓時(shí)，Pmg不應(yīng)超過量程的3/5。（2）壓力表（計(jì)）精度的選擇根據(jù)生產(chǎn)允許最大誤差定。如用0～1.6×106Pa量程壓力表測(cè)壓力容器壓力，若要求測(cè)量值絕對(duì)誤差不大于±3×104Pa(±0.3kgf/cm2)，則所選壓力表允差應(yīng)不大于±3×104×100%/（1.6-0）×106=±1.875%，即應(yīng)選用1.5級(jí)精度的壓力表。按產(chǎn)品規(guī)格可知，1.5級(jí)精度、0～1.6×106Pa測(cè)量范圍的壓力表，其測(cè)量誤差不會(huì)大于±2.4×104Pa，可滿足測(cè)量精度要求。當(dāng)前第31頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

（3）壓力表（計(jì)）種類和型號(hào)的選擇①從被測(cè)介質(zhì)壓力大小來考慮。如對(duì)被測(cè)介質(zhì)壓力在1.5×104Pa以下，不要求迅速讀數(shù)的，選用U型管壓力計(jì)或單管壓力計(jì)；壓力在5×104Pa以上的，選用彈簧管壓力表。②從被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)來考慮。對(duì)腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選用耐酸壓力表、精密壓力表、氨用壓力表、不銹鋼為膜片的膜片壓力表。對(duì)氧、乙炔等介質(zhì)，應(yīng)選用專用壓力表。③從使用環(huán)境來考慮。對(duì)爆炸性氣氛環(huán)境，選用防爆型壓力表。機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)烈的場(chǎng)合，應(yīng)選用船用壓力表。④從工藝要求來考慮。如需觀察壓力的變化情況，應(yīng)選用記錄式壓力表。若不但需要就地指示還需要遠(yuǎn)距離傳送壓力信號(hào)，則可選用電氣式壓力表或壓力變送器。如需報(bào)警或位式調(diào)節(jié)，可選用電接點(diǎn)壓力表等。當(dāng)前第32頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第四節(jié)水位測(cè)量

1、玻璃板水位計(jì)

水位測(cè)量的目的有兩個(gè)：一是通過液位測(cè)量來確定容器里的原料、半成品的數(shù)量；另一個(gè)是在連續(xù)生產(chǎn)情況下，通過水位測(cè)量，了解水位是否在規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)維持正常生產(chǎn)以及安全生產(chǎn)具有重要意義。電廠廣泛采用玻璃水位計(jì)、云母水位計(jì)、電極式水位計(jì)和差壓式水位計(jì)測(cè)量鍋爐汽包、除氧器、油庫等液位。1、玻璃板水位計(jì)玻璃板水位計(jì)廣泛使用在低、中壓鍋爐上，其金屬框上嵌固著刻有幾道凹槽的平板玻璃，因而能更清楚地顯示出蒸汽和水的分界面。特種玻璃水位計(jì)可用于壓力達(dá)32MPa、溫度400℃汽包水位的測(cè)量。當(dāng)前第33頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2、云母水位計(jì)廣泛使用在中/高壓蒸汽鍋爐汽包水位測(cè)量上。運(yùn)行可靠、維修工作量小，特別是沒有玻璃板水位計(jì)容易小于爆裂的缺點(diǎn)。缺點(diǎn)顯示不清晰，用于壓力<10.8MPa。3、雙色水位計(jì)雙色水位計(jì)是利用水和蒸汽對(duì)光的折射率不同的原理制成的，其工作壓力可達(dá)22.5MPa。它是白熾光通過紅綠二塊玻璃產(chǎn)生紅綠二束光，通過棱鏡折射成紅綠二束光，由于紅、綠光波長(zhǎng)不一樣，而水和蒸汽對(duì)紅、綠光折射率又不一樣，因此，當(dāng)二束光通過水時(shí)，綠光正好折射到窺視孔上、而將紅光折射到窺視孔外，故顯示為綠色。當(dāng)通過蒸汽時(shí)正好相反，紅光折射到窺視孔上，而綠光折射到孔外，故顯示紅色，因而形成紅、綠汽水分界面。2、云母、雙色水位計(jì)當(dāng)前第34頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

高壓鍋爐飽和蒸汽電阻率要比飽和水的電阻率大數(shù)萬倍，比飽和蒸汽凝結(jié)水的電阻率也要大一百倍以上。因此可以把飽和蒸汽看作非導(dǎo)體（高阻），而把飽和蒸汽的凝結(jié)水看成導(dǎo)體（低阻）。電接點(diǎn)水位計(jì)的工作原理就是利用飽和蒸汽與飽和蒸汽凝結(jié)水電導(dǎo)率的差異，將非電量的水位變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并有二次儀表來遠(yuǎn)距離顯示水位。電接點(diǎn)水位計(jì)由測(cè)量筒體、電極及顯示儀表等組成，見左下圖，右下圖為絕緣電極結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)電接點(diǎn)水位計(jì)，電極越多精度越高，但將影響其工作可靠性。4、電接點(diǎn)水位計(jì)當(dāng)前第35頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

差壓式水位計(jì)有“水位-差壓”轉(zhuǎn)換裝置和差壓計(jì)兩部分組成。通過轉(zhuǎn)換裝置將水位的變化轉(zhuǎn)換成差壓的變化，又用差壓計(jì)（即差壓變送器）將差壓值再經(jīng)指示儀表補(bǔ)償計(jì)算得出水位值。（1）“水位-差壓”轉(zhuǎn)換裝置“水位-差壓”轉(zhuǎn)換裝置又稱為平衡容器（或取樣筒體），由單室平衡容器、雙室平衡容器、帶蒸汽加熱罩的雙室“水位——差壓”平衡容器等。25項(xiàng)反措要求鍋爐汽包水位測(cè)量采用下圖形式的單室平衡容器。5、差壓式水位計(jì)當(dāng)前第36頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

汽包水位測(cè)量過程中，需要注意“虛假水位”的形成和消除?！疤摷偎弧钡男纬墒钱?dāng)汽包內(nèi)壓力升高時(shí)，對(duì)應(yīng)的飽和溫度跟著升高。汽溫升高，汽化時(shí)間增長(zhǎng)，使汽、水混合中汽的比例減少引起水位下降，這種不是由于物質(zhì)的不平衡所引起的水位變化稱“虛假水位”。引起“虛假水位”擾動(dòng)的因素有兩個(gè)：一是蒸汽流量，二是給煤量。而給煤量的變化也能歸結(jié)為蒸汽量的變化。因此引起“虛假水位”的干擾也可歸結(jié)為蒸汽流量的變化。所以采取前饋調(diào)節(jié)措施取蒸汽流量信號(hào)，當(dāng)蒸汽流量增大時(shí)，使得給水閥門開大，由于“虛假水位”使給水閥門關(guān)小，兩者可以抵消，使得閥門動(dòng)作。等到“虛假水位”現(xiàn)象消除后，蒸汽流量信號(hào)很強(qiáng)，又必須等到水位下降，就使給水閥門開大，這樣既消除了“虛假水位”帶來影響，又防止了誤動(dòng)作，正確地使閥門提前動(dòng)作，滿足調(diào)節(jié)要求。當(dāng)前第37頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)（2）變送器量程的遷移在水位測(cè)量過程中為了提高測(cè)量精度或者抵消已有的固定差壓，就常常要對(duì)差壓/壓力變送器進(jìn)行量程遷移。見右上圖，由于變送器的安裝位置不在最低液位的同一水平面上，這時(shí)就需要對(duì)變送器的量程進(jìn)行遷移。從右下圖可見，正、負(fù)遷移的輸入、輸出特性曲線為不帶遷移量的特性曲線沿表示輸入量的橫坐標(biāo)平移。正遷移向正方向移動(dòng)，負(fù)遷移向負(fù)方向移動(dòng)，而且移動(dòng)的距離即為遷移量。

當(dāng)前第38頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

第五節(jié)流量測(cè)量

1、流量?jī)x表及分類表1-11各類流量計(jì)性能特點(diǎn)名稱測(cè)量范圍精度適用場(chǎng)合特點(diǎn)面積式玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)(氣)16～1000000L/h(液)1～40000L/h2.5空氣、水等安全性流體小流量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便。精度低。有毒性及不透明介質(zhì)不宜。金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)(氣)0.4～3000Nm3/h(液)12～100000L/h1.5～2.5高粘腐蝕性流體。差壓式導(dǎo)壓管易汽化的場(chǎng)合。防腐性可用于酸、堿、鹽等介質(zhì)。其它特性同上。差壓式節(jié)流式流量計(jì)60～25000mm水柱1非強(qiáng)腐性單向流體，有壓力損失。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件不必個(gè)別標(biāo)定。均速管流量計(jì)2.5大口徑、大流量的各種氣、液體。簡(jiǎn)單、安裝方便、壓損小。輸出差壓較小。流速式渦輪流量計(jì)（氣）

2.5～350m3/h（液）0.04～1000m3/h1粘度小潔凈流體，精度高。耐溫耐壓范圍廣，軸承易磨損，壽命短。電磁流量計(jì)25～120m3/h1電導(dǎo)率＞10-4S/cm導(dǎo)電液體。不適合磁性物質(zhì)。不受粘度、密度、溫度、導(dǎo)電率變化影響，無壓損。容積式橢圓齒輪流量計(jì)0.05～120m3/h0.5適用于高黏度介質(zhì)流量的測(cè)量。精度高，不適用于含有固體顆粒的流體。當(dāng)前第39頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2、流量計(jì)及選用

1）電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是用電磁感應(yīng)定律的原理來測(cè)量管道中的流量的。凡是導(dǎo)電液體均可用電磁流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，它的應(yīng)用范圍較廣，能用于各種腐蝕性液體及含有固體顆粒或纖維導(dǎo)體液體的流量。電磁流量計(jì)是由監(jiān)測(cè)和轉(zhuǎn)換兩部分組成的。前者安裝在被測(cè)介質(zhì)的管道中，被測(cè)介質(zhì)的流量經(jīng)它變換成感應(yīng)電勢(shì)；后者是將感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA直流信號(hào)供指示、記錄和控制等使用。1-出線盒2-勵(lì)磁線圈3-上軀殼4-導(dǎo)管5-下軀殼6-磁7-電極8-襯里當(dāng)前第40頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2）差壓式流量計(jì)

采用節(jié)流裝置和差壓變送器所組成的差壓式流量計(jì)在電廠應(yīng)用最廣。節(jié)流裝置目前已經(jīng)“標(biāo)準(zhǔn)化”。（1）節(jié)流現(xiàn)象及原理連續(xù)流動(dòng)的流體遇到安插在管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)流體流通面積突然縮小，在壓頭的作用下流體的流速增大，擠過節(jié)流孔形成流束收縮。當(dāng)擠過節(jié)流孔之后，流速又由于流通面積的變大和流束的擴(kuò)大而降低。并在節(jié)流裝置前后的管壁處的流體靜壓力產(chǎn)生差異，形成靜壓差Δp,Δp=p1-p2,且p1＞p2，此即節(jié)流現(xiàn)象，見下圖。當(dāng)前第41頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)（2）節(jié)流裝置的形式a）孔板孔板實(shí)際上是一塊中間帶圓孔的園板。圓孔比管道的直徑小，它由圓柱形的流入面和圓錐的流出面所組成。b）噴嘴噴嘴的制造要比孔板難，它是一塊帶短喇叭的園板，流入截面是逐漸變化的。c）文丘利管象一個(gè)長(zhǎng)喇叭管，其內(nèi)表面的形狀和流體的線性非常接近，流體通過時(shí)速度是逐漸變化的，壓力損失很小。（3）取壓方法節(jié)流裝置的取壓方式很多，不同取壓方式就有不同的流量系數(shù)。對(duì)孔板而言，取壓方式由角接取壓、法蘭取壓、理論取壓和徑距取壓四種。角接取壓法又分環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種。但環(huán)室取壓法能得到較高的測(cè)量精度。當(dāng)前第42頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)（4）差壓計(jì)差壓流量計(jì)主要有節(jié)流裝置和差壓計(jì)兩部分組成。工業(yè)上采用的差壓計(jì)種類很多，主要有U型管式和差壓變送器。（5）差壓流量計(jì)的安裝差壓流量計(jì)的安裝包括：節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管路和差壓計(jì)三個(gè)部分。如果安裝不符合規(guī)定的技術(shù)要求，會(huì)對(duì)測(cè)量精度和使用帶來很大的影響。這些要求為：①前后的直管段要求；②導(dǎo)壓管路的管徑、傾斜度以及總長(zhǎng)度要求；③節(jié)流件與墊圈中心與管道的中心重合度要求；④定期對(duì)差壓計(jì)進(jìn)行檢查和校驗(yàn)。當(dāng)前第43頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第二章熱工自動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用

大容量高參數(shù)機(jī)組啟停、正常運(yùn)行、事故處理中的關(guān)系進(jìn)一步密切，這對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)提出了越來越高的要求。尤其對(duì)參與電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰的機(jī)組，按照電網(wǎng)對(duì)單元機(jī)組的運(yùn)行方式的要求，單元機(jī)組控制分為帶基本負(fù)荷和變負(fù)荷（參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻）兩大類。主要控制系統(tǒng)有：燃燒控制、給水控制、汽溫控制和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

當(dāng)前第44頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

在火力發(fā)電廠既有單元制機(jī)組運(yùn)行方式，也有母管制并列運(yùn)行方式；既有中間粉倉式，也有直吹式制粉系統(tǒng)；有汽包爐，也有直流爐；有的機(jī)組帶基本負(fù)荷，有的機(jī)組則承擔(dān)變負(fù)荷任務(wù)等。燃燒控制系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的多變量控制系統(tǒng)，燃燒控制系統(tǒng)包括主蒸汽壓力、送風(fēng)與引風(fēng)三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。任務(wù)：（1）及時(shí)改變鍋爐的燃料量，使鍋爐蒸發(fā)量與汽輪機(jī)的耗汽量相適應(yīng)，維持機(jī)前壓力為額定值；（2）維持鍋爐送風(fēng)量與燃料量相適應(yīng)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效率；（3）在鍋爐送風(fēng)量改變的同時(shí)控制引風(fēng)量，以維持爐膛負(fù)壓在規(guī)定范圍之內(nèi)。第一節(jié)燃燒控制技術(shù)

當(dāng)前第45頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)1、單元機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）不存在鍋爐之間負(fù)荷分配，系較簡(jiǎn)單。（2）在大型單元機(jī)組中，由于增加了中間過熱器，當(dāng)主汽門突然開大時(shí)，汽輪機(jī)高壓缸的出力相應(yīng)迅速增加，而低壓缸由于前面增加了一個(gè)容積很大的中間過熱器，所以出力的變化比較遲緩，功率變化的惰性對(duì)調(diào)峰不利。為了消除惰性，需要提高汽輪機(jī)對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性，即要求其出力能很快跟隨汽門開度變化而變化。因此，在開始時(shí)就應(yīng)該將汽門多開一些，這給控制帶來了困難。（3）鍋爐、汽輪機(jī)的兩個(gè)控制系統(tǒng)已由生產(chǎn)過程把它們聯(lián)系在一起。當(dāng)前第46頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

下圖為大機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)帶有切換功能，鍋爐帶變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，汽壓校正調(diào)節(jié)器和燃料調(diào)節(jié)器組成串級(jí)系統(tǒng)。在鍋爐出口汽壓PM變化時(shí)，汽壓校正調(diào)節(jié)器發(fā)出改變?nèi)剂狭康男盘?hào)，燃料調(diào)節(jié)器以該信號(hào)為給定值調(diào)節(jié)燃料量B。當(dāng)前第47頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

為了保證充分燃燒，鍋爐主控制器輸出的主控信號(hào)經(jīng)小選后去燃料系統(tǒng)，經(jīng)大選后去送風(fēng)系統(tǒng)，見下圖。燃料量指令信號(hào)和總風(fēng)量信號(hào)經(jīng)小選判斷，選出較小的輸出作為燃料系統(tǒng)的指令信號(hào)。燃料量指令信號(hào)和總?cè)剂狭啃盘?hào)經(jīng)大選判斷，選出較大的輸出信號(hào)作為送風(fēng)系統(tǒng)的指令信號(hào)，即增負(fù)荷時(shí)先增風(fēng)量后增燃料量，減負(fù)荷時(shí)先減燃料量后減風(fēng)量。煙氣氧量則采用氧化鋯測(cè)量，其正常工作溫度應(yīng)在850℃。當(dāng)前第48頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第二節(jié)給水控制技術(shù)

1、汽包水位的控制方案

汽包爐和直流爐給水控制任務(wù)不同，汽包爐給水控制的任務(wù)是控制汽包水位為定值，直流爐給水控制可能用給水來控制鍋爐負(fù)荷或用給水來調(diào)節(jié)過熱器中間點(diǎn)的溫度。汽包水位全程控制設(shè)計(jì)成兩套系統(tǒng)，低負(fù)荷時(shí)由電泵向鍋爐供水，水位控制通過調(diào)節(jié)電泵出口閥來實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)為單沖量控制系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，由汽泵向鍋爐供水，水位通過調(diào)節(jié)汽泵轉(zhuǎn)速來維持。此時(shí)控制系統(tǒng)由蒸汽流量、汽包水位和給水流量組成見下圖。當(dāng)前第49頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

2、給水全程控制系統(tǒng)方案

大機(jī)組由三臺(tái)并聯(lián)的給泵，其中兩臺(tái)汽泵，容量為50%。電泵容量30/50%。當(dāng)負(fù)荷在30%～50%之間使用一臺(tái)汽泵，超過50%用兩臺(tái)汽泵。電泵一般在機(jī)組啟動(dòng)、低負(fù)荷或汽泵故障時(shí)使用。在電泵出口至給水總管處有一調(diào)節(jié)閥，以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)階段電泵的小流量控制，見圖。當(dāng)前第50頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

1）反饋控制

從結(jié)構(gòu)上看，這是一個(gè)由主調(diào)節(jié)器及若干副回路組成的多級(jí)系統(tǒng)，水位偏差信號(hào)同時(shí)送至單/三沖量水位調(diào)節(jié)器。在三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器PI1的輸出信號(hào)與給水流量和蒸汽流量信號(hào)綜合后送到三沖量調(diào)節(jié)器PI2，其輸出信號(hào)作為給水流量指令去控制三臺(tái)給水泵（此時(shí)T1為a→c接通）。單沖量與三沖量切換時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)無擾切換，必須考慮兩套調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間的切換跟蹤。在單沖量調(diào)節(jié)器PI6工作時(shí)，三沖量系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器PI5應(yīng)跟蹤閥位信號(hào)（此時(shí)T2為b→c接通），而當(dāng)三沖量調(diào)節(jié)器工作時(shí)，單沖量調(diào)節(jié)器PI6應(yīng)跟蹤閥位信號(hào)。閥位跟蹤信號(hào)有T2自動(dòng)切換。當(dāng)前第51頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

2）邏輯控制啟動(dòng)、低負(fù)荷的給水單沖量調(diào)節(jié)方式和正常負(fù)荷時(shí)的三沖量調(diào)節(jié)方式之間是通過切換開關(guān)T1、T2來切換的。T1、T2由控制邏輯根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及機(jī)組事故情況經(jīng)邏輯運(yùn)算后發(fā)出的控制指令來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。當(dāng)給水閥操作器的按鈕處于自動(dòng)位置時(shí)，如果D＜25%，T1和T2將自動(dòng)切換到單沖量方式；如果D≥25%，T1和T2將自動(dòng)切換到三沖量方式。3）自動(dòng)跟蹤當(dāng)前第52頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

在給水全程控制系統(tǒng)中，由于鍋爐汽壓的不斷變化，其汽、水密度也在變化，因此必須對(duì)汽包水位、給水流量和蒸汽流量等信號(hào)進(jìn)行壓力、溫度變化自動(dòng)修正。①水位測(cè)量的變送器應(yīng)三冗余配置，并有壓力補(bǔ)償；②經(jīng)溫度補(bǔ)償?shù)娜哂嘟o水流量測(cè)量，并與噴水流量測(cè)量值相加，得出一個(gè)總給水流量信號(hào)，作為控制反饋信號(hào)；③蒸汽流量信號(hào)應(yīng)是經(jīng)溫度和壓力補(bǔ)償?shù)娜哂鄿y(cè)量，并應(yīng)把汽機(jī)旁路蒸汽流量也考慮進(jìn)蒸汽流量信號(hào)中。自動(dòng)修正的方法是先推導(dǎo)出被測(cè)參數(shù)隨溫度、壓力變化的數(shù)學(xué)模型，然后由控制系統(tǒng)進(jìn)行修正運(yùn)算。3、給水控制系統(tǒng)的信號(hào)修正及要求當(dāng)前第53頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

1）汽包水位的修正從啟動(dòng)到正常運(yùn)行汽包壓力變化很大，汽包內(nèi)飽和蒸汽/飽和水密度變化也很大，因此必須對(duì)差壓信號(hào)進(jìn)行壓力修正。水位測(cè)量采用單室平衡容器，其表達(dá)式為：水位H是差壓和汽、水密度的函數(shù)。而密度ρa(bǔ)與溫度有關(guān)。啟動(dòng)時(shí)水溫略有升高，壓力也同時(shí)升高，這兩方面變化對(duì)ρa(bǔ)的影響基本可抵消即可近似認(rèn)為ρa(bǔ)是恒定值。飽和水和飽和蒸汽的密度ρw、ρs均為汽包壓力pd的函數(shù)，見圖。

當(dāng)前第54頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

2）給水流量的修正當(dāng)給水溫度100℃、壓力0.196～19.6MPa內(nèi)變化，給水流量測(cè)量誤差0.47%；壓力19.6MPa不變、給水溫度100～290℃內(nèi)變化，給水流量測(cè)量誤差達(dá)13%。3）蒸汽流量的修正過熱蒸汽流量常用節(jié)流裝置測(cè)量。當(dāng)被測(cè)工質(zhì)壓力、溫度偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，密度變化會(huì)造成流量測(cè)量誤差，所以應(yīng)進(jìn)行溫/壓修正。目前主蒸汽流量取汽機(jī)第一級(jí)壓力經(jīng)函數(shù)器f（x）轉(zhuǎn)換而成，所以不需考慮被測(cè)工質(zhì)的溫/壓變化對(duì)流量測(cè)量所造成的誤差，修正回路見圖。當(dāng)前第55頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第三節(jié)汽溫控制技術(shù)

1、過熱汽溫控制

分過熱和再熱汽溫控制。過熱汽溫控制分一、二級(jí)噴水減溫；再熱汽溫控制分?jǐn)[動(dòng)燃燒器、煙氣擋板和噴水減溫。汽溫偏低時(shí)用擺動(dòng)燃料噴嘴位置來調(diào)節(jié)；汽溫偏高時(shí)采用噴水減溫來調(diào)節(jié)，最終使汽溫維持不變。

過熱汽溫度控制的任務(wù)是維持過熱器出口汽溫在允許范圍內(nèi)，并使其管壁溫度不超溫。一般要求過熱汽溫與規(guī)定值的暫時(shí)偏差值不超過±10℃，長(zhǎng)期偏差不超過±5℃。

自動(dòng)控制裝置常由測(cè)量、運(yùn)算、執(zhí)行三基本部分組成。

自動(dòng)控制系統(tǒng)最重要的品質(zhì)指標(biāo)是穩(wěn)定性。當(dāng)前第56頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)對(duì)過熱汽溫的控制，一般采用改變噴水量的方法，下圖是串級(jí)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)把經(jīng)減溫器后的汽溫θ1當(dāng)作導(dǎo)前信號(hào)，只要θ1一發(fā)生變化，副調(diào)節(jié)器（常用P或PD）就去改變減溫水量，而過熱汽溫θ2則起校正作用。只要θ2不恢復(fù)到給定值，則PID調(diào)節(jié)器就不斷地改變校正信號(hào)去改變減溫水量，一直到θ2恢復(fù)到給定值為止，主調(diào)輸出不再變化，此時(shí)θ1可能穩(wěn)定在與原來不同的數(shù)值上，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。注意：微分作用不得單獨(dú)用于調(diào)節(jié)器。當(dāng)前第57頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)主蒸汽管道長(zhǎng)、延遲和慣性時(shí)間常數(shù)較大。故對(duì)過熱汽溫控制要求較高，一般采用兩級(jí)減溫。Ⅰ級(jí)減溫的目的是減小出口汽溫的偏差，Ⅱ級(jí)減溫的目的是精確保證出口溫度恒定。Ⅱ級(jí)減溫控制系統(tǒng)以主汽溫度為被調(diào)量，并采用Ⅱ級(jí)減溫器出口汽溫為導(dǎo)前信號(hào)。Ⅰ級(jí)減溫控制系統(tǒng)則以Ⅱ級(jí)減溫器出口溫度偏差信號(hào)為被調(diào)量。Ⅰ級(jí)減溫系統(tǒng)在Ⅱ級(jí)減溫系統(tǒng)投入運(yùn)行后才能投入，可減少Ⅱ級(jí)減溫噴水量，屬初調(diào)，見下圖。當(dāng)前第58頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)再熱汽溫控制一般采用煙氣作為主要調(diào)節(jié)手段，例如采用改變煙氣再循環(huán)量、煙氣旁路量或燃燒器的傾角度等。而噴水減溫則在汽溫超過某一規(guī)定的限值時(shí)才參加調(diào)節(jié)或作為超溫事故的保護(hù)手段。通常對(duì)減溫水的要求較高。因此，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)MFT/FCB/負(fù)荷太低的情況下，不僅再熱汽溫控制方式轉(zhuǎn)換為手動(dòng)，同時(shí)燃燒器傾角被強(qiáng)制固定在中間位置（50%位置）。其次，在發(fā)生汽機(jī)跳閘或主燃料跳閘（MFT）或機(jī)組其它故障或事故信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)將關(guān)閉所有噴水閥以保護(hù)汽輪機(jī)，防止汽輪機(jī)進(jìn)水。2、再熱汽溫控制當(dāng)前第59頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第四節(jié)、單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制CCS將鍋爐和汽輪機(jī)組作為一個(gè)整體來考慮，在加減負(fù)荷時(shí)同時(shí)給汽機(jī)和鍋爐控制回路發(fā)指令，達(dá)到快速響應(yīng)負(fù)荷變化、盡可能發(fā)揮機(jī)組調(diào)峰/頻能力、穩(wěn)定機(jī)爐運(yùn)行參數(shù)目的。CCS由負(fù)荷指令管理和機(jī)爐負(fù)荷控制兩部分組成，見下圖。當(dāng)前第60頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

下圖為鍋爐跟隨控制方式。這種方式能很快適應(yīng)負(fù)荷，但汽壓波動(dòng)較大。尤其對(duì)直流鍋爐，其蓄熱能力比汽包鍋爐小得多，采用鍋爐跟隨的控制方式來適應(yīng)較大的負(fù)荷變化十分困難。

機(jī)組在啟動(dòng)過程中或承擔(dān)變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，常采用這種負(fù)荷調(diào)節(jié)方式。

1、鍋爐跟隨的控制方式當(dāng)前第61頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2、汽輪機(jī)跟隨的控制方式

汽機(jī)跟隨有定壓和滑壓兩種方式。汽機(jī)跟隨控制方式（定壓運(yùn)行）下圖為汽機(jī)跟隨控制方式。這種控制方式即用汽輪機(jī)調(diào)節(jié)蒸汽流量以維持汽壓不變，其過程的響應(yīng)速度比燃燒調(diào)節(jié)過程快，因此主汽壓力波動(dòng)較小，負(fù)荷響應(yīng)較慢。當(dāng)前第62頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式（CCS）

下圖為CCS圖。當(dāng)電網(wǎng)“負(fù)荷要求”時(shí)，通過機(jī)爐主控制器對(duì)鍋爐和汽機(jī)同時(shí)分別發(fā)出調(diào)負(fù)荷指令，并行地改變?nèi)紵屎瓦M(jìn)汽量，同時(shí)為使汽壓波動(dòng)不致太大，還根據(jù)汽壓PM偏離給定值P0情況適當(dāng)限制汽機(jī)進(jìn)汽閥開度和適當(dāng)加強(qiáng)鍋爐調(diào)節(jié)作用，以其盡快使機(jī)組功率和主汽壓達(dá)到要求值。當(dāng)前第63頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

鍋爐跟隨和汽機(jī)跟隨方式的主要特點(diǎn)比較4、手動(dòng)控制方式控制方式被控量擾動(dòng)量鍋爐跟隨汽機(jī)跟隨電功率汽壓電功率汽壓負(fù)荷指令擾動(dòng)響應(yīng)快波動(dòng)大響應(yīng)慢波動(dòng)小燃燒率擾動(dòng)波動(dòng)小波動(dòng)大波動(dòng)大波動(dòng)小當(dāng)前第64頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)5、直接能量平衡負(fù)荷控制方式（DEB方式）

直接能量平衡負(fù)荷控制系統(tǒng)見下圖。發(fā)電功率的控制直接施加于汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，以獲得最快的功率響應(yīng)；而鍋爐負(fù)荷指令則根據(jù)汽機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求計(jì)算而來，這個(gè)信號(hào)即稱作能量需求信號(hào)，它代表機(jī)組在各種工況下汽機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求。當(dāng)前第65頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

直接能量平衡負(fù)荷控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：①能快速地控制機(jī)組的發(fā)電功率與外界負(fù)荷要求相匹配；②能在任何工況下計(jì)算出汽機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求，并控制鍋爐的出力與汽機(jī)的能量要求相匹配，以保持主汽壓力的穩(wěn)定。在DEB中的電功率控制和鍋爐燃燒率控制這兩者不是直接相關(guān)的。對(duì)鍋爐能量需求信號(hào)是基于汽機(jī)對(duì)能量的要求計(jì)算出來的，這個(gè)能量要求也稱為“能量平衡信號(hào)”，它代表了在任何工況下汽機(jī)為響應(yīng)外界負(fù)荷時(shí)對(duì)蒸汽的需求量。“能量平衡信號(hào)”隨汽機(jī)調(diào)門的開度變化而變化，即使在故障情況下或手動(dòng)調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門時(shí)，上述計(jì)算也能得出正確的結(jié)果。當(dāng)前第66頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第三章

熱工保護(hù)

為了消除故障后果，機(jī)組大量采用保護(hù)技術(shù)，其作用為：（1）引起操作人員對(duì)不正常狀態(tài)的注意力（報(bào)警）；（2）一旦發(fā)生可能引發(fā)嚴(yán)重故障時(shí)，則使設(shè)備停止運(yùn)行；（3）消除或緩解因故障而產(chǎn)生的不正常狀態(tài)，否則會(huì)引起更為嚴(yán)重?fù)p害；（4）防止在重要位置上出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。保護(hù)系統(tǒng)在設(shè)備運(yùn)行時(shí)具有工作和準(zhǔn)備兩種狀態(tài)：工作狀態(tài)——當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)正常動(dòng)作起到保護(hù)作用，稱之為正確動(dòng)作；而當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)也發(fā)生故障而不動(dòng)作，稱之為拒動(dòng)。準(zhǔn)備狀態(tài)——當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)處于帶電準(zhǔn)備狀態(tài)接受著長(zhǎng)期通電考驗(yàn)。如果在這期間因保護(hù)系統(tǒng)本身發(fā)生故障而引起動(dòng)作，造成設(shè)備停運(yùn)，稱之為無故障誤動(dòng)。當(dāng)前第67頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)大機(jī)組保護(hù)項(xiàng)目十分齊全，大致有：鍋爐保護(hù)——總?cè)剂咸l（MFT）保護(hù)、爐膛壓力保護(hù)及爐膛火焰保護(hù)、飽和蒸汽壓力保護(hù)、過熱蒸汽壓力保護(hù)、再熱器壓力保護(hù)、汽包水位保護(hù)、分離器水位保護(hù)和直流爐斷水保護(hù)等。汽輪發(fā)電機(jī)組保護(hù)——超速保護(hù)、軸向位移保護(hù)、真空保護(hù)、潤(rùn)滑油壓低保護(hù)、汽缸與轉(zhuǎn)子膨脹差保護(hù)、推力軸承或支持軸承溫度高保護(hù)、發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障保護(hù)、汽機(jī)防進(jìn)水保護(hù)和軸振動(dòng)保護(hù)等。熱控保護(hù)信號(hào)不得與測(cè)量、控制共用一個(gè)信號(hào)源。機(jī)組跳閘命令不應(yīng)通過通信總線傳輸。

當(dāng)前第68頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第一節(jié)鍋爐汽壓保護(hù)系統(tǒng)

汽壓保護(hù)系統(tǒng)與鍋爐運(yùn)行方式有關(guān)，對(duì)母管制鍋爐，汽壓保護(hù)動(dòng)作參數(shù)分兩值：當(dāng)鍋爐汽壓升高到Ⅰ值時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出壓力偏高信號(hào)，此信號(hào)同時(shí)作為第Ⅱ值的“與”條件。當(dāng)壓力升高到Ⅱ值時(shí)，停掉部分給粉機(jī)或開對(duì)空排汽門使主汽壓力回降。對(duì)單元制鍋爐，主汽壓保護(hù)框圖見下圖。當(dāng)汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，立即切除部分給粉機(jī)，同時(shí)投油穩(wěn)定燃燒，但一般因爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度不能立即減弱，仍會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽使壓力繼續(xù)上升，而造成安全門動(dòng)作。對(duì)于有旁路系統(tǒng)的鍋爐，則自動(dòng)投旁路系統(tǒng)，使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)旁路降溫減壓后回收。當(dāng)前第69頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)第二節(jié)鍋爐爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)鍋爐燃燒的基本要求是建立和保持穩(wěn)定的燃燒火焰。鍋爐運(yùn)行時(shí)，噴燃器不斷地向爐內(nèi)噴射燃料，由于爐內(nèi)溫度高，又有足夠的空氣，噴射到爐內(nèi)的燃料很快著火燃燒。由于操作不當(dāng)或煤種變化等原因，爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度減弱、火焰發(fā)暗，甚至于發(fā)生爐膛滅火，而這時(shí)若燃料仍不斷向爐內(nèi)噴射，就有引起爆炸危險(xiǎn)。對(duì)于直流爐，在滅火時(shí)還會(huì)產(chǎn)生高壓水沖入汽輪機(jī)的危險(xiǎn)。為了防止這種惡性事故出現(xiàn)，必須設(shè)計(jì)和配置鍋爐滅火保護(hù)系統(tǒng)，以便在正常運(yùn)行時(shí)對(duì)火焰進(jìn)行監(jiān)視，在燃燒不正常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)滅火時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出停爐信號(hào)，使鍋爐自動(dòng)停止繼續(xù)向爐內(nèi)輸送燃料。

當(dāng)前第70頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

下圖為以PC為核心的簡(jiǎn)易滅火保護(hù)裝置。該裝置以光敏電阻元件做成爐膛火焰監(jiān)視器，時(shí)刻監(jiān)視爐內(nèi)工況，當(dāng)燃燒不穩(wěn)時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意。一旦出現(xiàn)爐膛滅火時(shí)，能及時(shí)切斷全部進(jìn)入爐膛的燃料，有效防止?fàn)t膛爆炸事故的發(fā)生。滅火以后，裝置將監(jiān)督運(yùn)行人員按規(guī)定程序進(jìn)行爐膛吹掃。該系統(tǒng)還能對(duì)違反運(yùn)行程序的操作起閉鎖作用，以防止運(yùn)行人員使用“爆燃法”重新點(diǎn)火等誤操作發(fā)生。

1、簡(jiǎn)易滅火保護(hù)裝置

當(dāng)前第71頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

系統(tǒng)具有如下功能：①主燃料跳閘（MFT）。在出現(xiàn)任何危及鍋爐安全運(yùn)行的危險(xiǎn)工況時(shí)發(fā)出MFT動(dòng)作信號(hào)，快速切斷進(jìn)入爐膛的燃料，并在規(guī)定的吹掃操作程序完成之前，MFT信號(hào)一直保持有效，使任何燃料不能投入。②爐膛吹掃在下述條件下按吹掃鈕便可進(jìn)入吹掃程序：a）至少一臺(tái)送風(fēng)機(jī)在運(yùn)行；b）至少一臺(tái)引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行；c）MFT信號(hào)有效。若在4分鐘內(nèi)上述條件一直保持，程序?qū)⑹筂FT復(fù)歸，并發(fā)出“吹掃完畢”信號(hào)，鍋爐方可重新點(diǎn)火啟動(dòng)。否則吹掃無效。③報(bào)警及記憶當(dāng)前第72頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

大型鍋爐爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為FSSS。它包括燃燒器控制系統(tǒng)（BCS）和燃料安全系統(tǒng)（FSS）。FSSS的可利用率不低于99.9%。FSSS的MFT信號(hào)應(yīng)安全、可靠地提供給DCS用于事故記錄（SOE）和歷史記錄（HSR），為事故分析提供依據(jù)。FSSS應(yīng)向其它保護(hù)系統(tǒng)提供可靠的MFT信號(hào)，并接收其它保護(hù)系統(tǒng)送至FSSS的保護(hù)信號(hào)，根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)機(jī)爐大連鎖。2、爐膛火焰監(jiān)視及保護(hù)當(dāng)前第73頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)FSSS通常主要的功能有：（a）鍋爐冷態(tài)自動(dòng)點(diǎn)火；（b）全爐膛火焰監(jiān)測(cè)；（c）單支燃燒器火焰檢測(cè)及保護(hù)；（d）爐膛壓力越限報(bào)警和保護(hù)；（e）鍋爐汽包水位越限報(bào)警和保護(hù)；（f）爐膛自動(dòng)吹掃；（g）制粉系統(tǒng)自啟停；（h）系統(tǒng)自檢等。同時(shí)要求做到：①爐膛滅火保護(hù)系統(tǒng)和機(jī)電爐大連鎖系統(tǒng)且相互獨(dú)立，MFT信號(hào)且直接作用于最后執(zhí)行對(duì)象。②不是因送、引風(fēng)機(jī)跳閘引起的MFT動(dòng)作，送、引風(fēng)機(jī)不能跳閘；由于送、引風(fēng)機(jī)跳閘引起MFT動(dòng)作后，應(yīng)延時(shí)打開所有送、引風(fēng)機(jī)擋板，并保持全開狀態(tài)下自然通風(fēng)＞15min。③給粉機(jī)/給煤機(jī)控制電源中斷時(shí)，應(yīng)同時(shí)切斷給粉機(jī)/給煤機(jī)電動(dòng)機(jī)電源。1）爐膛火焰監(jiān)視及保護(hù)當(dāng)前第74頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

（1）火焰檢測(cè)裝置火焰檢測(cè)裝置是FSSS的關(guān)鍵部件。常用的火焰檢測(cè)器有紫外線式、紅外線式和可見光式等幾種。目前已廣泛采用紅外線式和可見光式火焰檢測(cè)器?；鹧鏅z測(cè)器根據(jù)火焰的物理特性對(duì)燃燒工況進(jìn)行檢測(cè)，即利用火焰的閃爍頻率和發(fā)光強(qiáng)度來鑒別火焰的有、無和強(qiáng)、弱。當(dāng)火焰燃燒狀態(tài)不正常或滅火時(shí)，可按一定方式發(fā)出信號(hào)，作為故障報(bào)警或FSSS的邏輯判斷條件，因此火焰檢測(cè)器是爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)的“眼睛”。常用的火焰檢測(cè)裝置有：a）可見光式火焰檢測(cè)裝置；b）紫外線式火焰檢測(cè)裝置；c）離子式火焰檢測(cè)裝置。當(dāng)前第75頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

a）可見光式火焰檢測(cè)裝置爐膛燃料燃燒時(shí)輻射出的可見光具有脈動(dòng)性。燃煤火焰的脈動(dòng)頻率最低（18Hz或更低），燃油（40Hz～60Hz）和天然氣則比燃煤的要高的多。同時(shí)，燃/風(fēng)比、燃料噴射速度、風(fēng)速和燃燒器的幾何形狀等，都會(huì)影響火焰的脈動(dòng)頻率和強(qiáng)度?？梢姽馐交鹧鏅z測(cè)器以探測(cè)燃燒時(shí)輻射的可見光為基礎(chǔ)，同時(shí)檢測(cè)火焰的頻率和強(qiáng)度。它由安裝在鍋爐上的探頭和信號(hào)處理兩部分組成。當(dāng)前第76頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

信號(hào)處理部分由12個(gè)模件和電源組成，并裝有操作開關(guān)和指示燈?；鹧鏅z測(cè)過程如下：被檢測(cè)到的火焰信號(hào)穿過凸透鏡落到光導(dǎo)纖維上，位于內(nèi)導(dǎo)管里的光導(dǎo)纖維將此信號(hào)送至另一端的探頭。光導(dǎo)纖維將光傳到光電二極管上進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換、電壓/電流轉(zhuǎn)換（對(duì)數(shù)放大）及電壓/電流轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)并送到遠(yuǎn)處的信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，見圖。當(dāng)前第77頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

強(qiáng)度和頻率監(jiān)視信號(hào)處理部分是關(guān)鍵，它們分別用于對(duì)接收的火焰信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度和頻率檢測(cè)。強(qiáng)度模件同時(shí)還對(duì)探頭送來的信號(hào)進(jìn)行自檢：當(dāng)發(fā)現(xiàn)送來信號(hào)超出設(shè)定范圍時(shí)，該插件送出火焰檢查裝置“自身故障”信號(hào)，并將模件面板上的“故障”燈點(diǎn)亮，同時(shí)閉鎖該回路輸出的火焰信號(hào)。一個(gè)通道的火焰信號(hào)處理框圖見下圖。當(dāng)前第78頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

下圖為火焰強(qiáng)度信號(hào)的處理方法。當(dāng)強(qiáng)度信號(hào)超過上限設(shè)定點(diǎn)時(shí)，強(qiáng)度信號(hào)就能生效，給出強(qiáng)度允許信號(hào)。在強(qiáng)度信號(hào)降低到下限設(shè)定點(diǎn)以前，強(qiáng)度允許信號(hào)始終保持。適當(dāng)設(shè)定上、下限，可提高鑒別火焰的能力并保證靈敏度，且不至于造成誤動(dòng)作。在故障檢測(cè)部分也設(shè)置了上限值和下限值。當(dāng)探頭或信號(hào)傳輸電纜出現(xiàn)故障時(shí)，輸出信號(hào)就會(huì)超出此限值的范圍（圖中的陰影線條部分）。故障檢測(cè)的上、下限是預(yù)先設(shè)定的，火焰檢測(cè)器運(yùn)行中不得調(diào)整。當(dāng)前第79頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

下圖是頻率檢測(cè)部分的原理框圖。送來的火焰信號(hào)經(jīng)交流放大器和比較器，變換成一系列代表火焰頻率的方波脈沖。此頻率在一個(gè)可調(diào)頻率鑒別器里與內(nèi)部設(shè)定頻率進(jìn)行比較。當(dāng)頻率高于設(shè)定頻率時(shí)，頻率允許燈亮。若強(qiáng)度信號(hào)同時(shí)存在，則輸出火焰信號(hào)。當(dāng)輸入頻率低于設(shè)定頻率時(shí)，不發(fā)出頻率允許信號(hào)，火焰檢測(cè)裝置也不會(huì)發(fā)出有火焰的信號(hào)。調(diào)整頻率鑒別器的內(nèi)部頻率（3.5～103Hz），能很好地將要檢測(cè)的火焰鑒別出來，從而提高火檢裝置可靠性。FSSS系統(tǒng)的模擬量信號(hào)在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換前，常采取光電隔離措施。當(dāng)前第80頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)上述僅介紹了單個(gè)火檢工作原理。下圖為層火檢原理框圖。當(dāng)前第81頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)b）紫外線式火焰檢測(cè)裝置

c）離子式火焰檢測(cè)裝置（2）防止?fàn)t膛爆炸措施爐膛爆炸是指在鍋爐的爐膛、煙道和風(fēng)道中積存的可燃混合物突然同時(shí)被點(diǎn)燃，釋放出大量的熱能，造成爐墻結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象。在爐膛內(nèi)產(chǎn)生爆燃?xì)怏w猛然膨脹，其作用力將爐墻推向外側(cè)稱為外爆。當(dāng)爐膛突然滅火，爐內(nèi)氣體因火焰熄滅，溫度劇烈下降而猛然收縮，爐外大氣壓力將爐墻推向內(nèi)側(cè)稱為內(nèi)爆。爆燃分為冷/熱態(tài)爆燃、穿透性和局部性爆燃。通常爐膛爆炸必須具備如下三個(gè)條件：

1）爐膛或煙道內(nèi)由燃料和助燃空氣積存；

2）積存的燃料和空氣混合物是爆炸性的并達(dá)到爆炸濃度；

3）具有足夠的點(diǎn)火能量。當(dāng)前第82頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)爐膛內(nèi)發(fā)生可燃物積存和爆燃的危險(xiǎn)情況有：（1）燃料、空氣或點(diǎn)火能量中斷，造成爐膛內(nèi)瞬時(shí)失去火焰時(shí)可燃物堆積，如接著點(diǎn)火或火焰恢復(fù)時(shí)可能引起爆燃；（2）運(yùn)行中整個(gè)爐膛熄火，可燃混合物聚集，隨后再次點(diǎn)火或有點(diǎn)火火源存在時(shí)，這些可燃混合物就會(huì)爆燃。（3）在多個(gè)燃燒器正常運(yùn)行時(shí)，一個(gè)或幾個(gè)燃燒器燃燒突然失去火焰，從而堆積起可燃混合物；（4）爐膛頂部大量結(jié)焦，塌焦時(shí)沖擊火焰中心，造成火焰熄滅或燃燒混亂，結(jié)焦物在冷灰池內(nèi)與爐低水封產(chǎn)生反應(yīng)，生成大量水蒸汽和水煤氣，也會(huì)造成爆燃。防止?fàn)t膛爆炸事故發(fā)生的常用的措施有；a）燃燒器出口處有足夠點(diǎn)火能量，并能穩(wěn)定點(diǎn)燃主燃料；b）當(dāng)有可燃物積存爐膛時(shí)，立即停爐進(jìn)行吹掃；c）當(dāng)有個(gè)別燃燒器突然熄火時(shí)，立即切斷該燃燒器的燃料供給，防止和減少燃料的積存。當(dāng)前第83頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2）爐膛壓力檢測(cè)及保護(hù)爐膛壓力也是判斷鍋爐是否滅火的可靠依據(jù)。（1）爐膛壓力保護(hù)定值的確定

a）高、低報(bào)警和保護(hù)定值（MFT動(dòng)作值）以及延遲時(shí)間應(yīng)有鍋爐廠/設(shè)計(jì)院確定。

b）越限報(bào)警值應(yīng)適當(dāng)大于鍋爐正常啟動(dòng)、停運(yùn)時(shí)的最大壓力值。

c）爐膛壓力保護(hù)動(dòng)作值應(yīng)低于爐膛強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。隨著鍋爐服役年限的延長(zhǎng)，尤其是對(duì)曾經(jīng)發(fā)生過爐膛爆炸事故的鍋爐，其爐膛強(qiáng)度會(huì)有所下降，在確定爐膛壓力保護(hù)定值時(shí)必須充分考慮這些因素。

d）鍋爐正常操作或異常工況下，爐膛可能產(chǎn)生瞬時(shí)的壓力波動(dòng)。為了抑制由此而造成的誤報(bào)警或誤動(dòng)作，可在爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)適當(dāng)增加阻尼環(huán)節(jié)。

e）保護(hù)動(dòng)作值及動(dòng)作延遲時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程。當(dāng)前第84頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)（2）爐膛壓力測(cè)量元件的選用必須選購質(zhì)量可靠、性能滿足實(shí)際要求的產(chǎn)品。（3）爐膛壓力取壓孔及脈沖信號(hào)管路的安裝爐膛壓力取樣孔及脈沖信號(hào)管路的安裝應(yīng)根據(jù)壓力測(cè)量的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。同時(shí)還應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：a）取樣孔位置應(yīng)有制造廠確定。一般在距爐頂2m到3m處兩側(cè)墻和前墻上開孔。取樣管口與內(nèi)墻面平齊且應(yīng)向下傾斜，不漏風(fēng)，四周1.5m內(nèi)不應(yīng)有吹灰孔。b）取樣孔必須單獨(dú)使用，脈沖管路不得緊貼爐墻或熱體。c）如有必要可在取樣孔與壓力開關(guān)（或變送器）之間裝設(shè)緩沖容器（時(shí)間常數(shù)τ應(yīng)＜2s），但應(yīng)注意傳輸延時(shí)。（4）維護(hù)保養(yǎng)

a)定期進(jìn)行冷卻風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)；

b）定期吹掃爐膛正、負(fù)壓脈沖信號(hào)管路；

c）做好爐膛正、負(fù)壓脈沖信號(hào)管路的防凍、防堵工作。當(dāng)前第85頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

為了確保鍋爐汽包水位的安全運(yùn)行，通常汽包水位監(jiān)控系統(tǒng)由水位儀表、自動(dòng)調(diào)節(jié)、信號(hào)報(bào)警、連鎖保護(hù)等組成，只要這些設(shè)備處于可靠的工作狀態(tài)，汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就能準(zhǔn)確地控制在正常范圍內(nèi)，水位參數(shù)正常就意味著安全。鍋爐汽包水位保護(hù)并不是主要保護(hù)鍋爐的安全，也是確保汽輪機(jī)安全的重要手段。由于測(cè)量用水位計(jì)布置在汽包外側(cè)，水位計(jì)中較少的水量暴露在冷空氣下而產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，使水位計(jì)中水的溫度遠(yuǎn)低于汽包內(nèi)的溫度，造成就地水位計(jì)中的水位低于汽包內(nèi)的實(shí)際水位，隨著汽包壓力的升高，其差值就愈來愈大。汽包壓力（MPa）16.14～17.6517.66～18.3918.40～19.60Δh（mm）－76－102－150第三節(jié)鍋爐汽包水位保護(hù)當(dāng)前第86頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

水位保護(hù)：1）當(dāng)水位高/低于第一值時(shí)發(fā)出報(bào)警，打開事故防水門/備用給水門；2）當(dāng)水位嚴(yán)重過高或過低時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出事故停爐信號(hào)，按照預(yù)定程序停爐。汽包正常水位是指鍋爐正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)該保持的高度，即汽包零水位。隨著汽包內(nèi)部結(jié)構(gòu)和汽水分離器等差異，各種亞臨界鍋爐汽包正常水位的高度有所差異，見下表。正常運(yùn)行中水位控制在±50mm內(nèi)，當(dāng)超出0±50mm時(shí)發(fā)Ⅰ值報(bào)警，超出或達(dá)到0±150mm時(shí)發(fā)Ⅱ值報(bào)警。制造廠CEB&WF．W哈鍋上鍋爐型強(qiáng)制自然自然強(qiáng)制自然強(qiáng)制自然自然汽包直徑177818291829177817781778

1792NWL距汽包中心線-2290-76-229-50-229-50-100高跳閘值+254+203+203+254

+254+250+250高報(bào)警值+127+152+102+127+125+127+125+150NWL00000000低報(bào)警值-178-178-102-178-150-178-200-150低跳閘值-381-229-279-381-300-381-350-250當(dāng)前第87頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)1）就地水位計(jì)玻璃板水位計(jì)一般適用于飽和蒸汽壓力不大于4.3MPa的蒸汽鍋爐，蒸汽壓力大于4.3MPa的鍋爐則采用云母式水位計(jì)。雙色水位計(jì)是利用水和蒸汽對(duì)光的折射率不同的原理制成的。其工作壓力可高達(dá)22.5MPa。所謂雙色指顯示出“汽紅”、“水綠”兩種顏色。云母水位計(jì)廣泛使用在中、高壓蒸汽鍋爐汽包水位測(cè)量上。云母水位計(jì)沒有玻璃板水位計(jì)容易爆裂的缺點(diǎn)。但清晰度不如玻璃板水位計(jì)，特別是高壓鍋爐上云母水位計(jì)顯示不夠清晰，通常用于壓力＜10.8MPa汽包水位的測(cè)量。1鍋爐汽包水位測(cè)量技術(shù)當(dāng)前第88頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2）電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量筒體結(jié)構(gòu)如下圖，由筒體、電極和二次表等組成。汽包內(nèi)的汽水通過連通管將汽水引入電接點(diǎn)測(cè)量筒體，浸埋在水中的電極因水具有較大的電導(dǎo)率而接通測(cè)量電路，使二次表中相應(yīng)的氖燈點(diǎn)亮；未浸入水中的電極因蒸汽電導(dǎo)率小而斷開測(cè)量電路，相應(yīng)氖燈不亮，二次表中發(fā)亮氖燈的數(shù)目就代表被測(cè)水位高度。二次表在集控室內(nèi)對(duì)汽包水位進(jìn)行顯示和監(jiān)視，并具有報(bào)警信號(hào)接點(diǎn)和保護(hù)信號(hào)接點(diǎn)輸出。當(dāng)前第89頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3）差壓式水位計(jì)采用差壓式水位測(cè)量汽包水位的關(guān)鍵部件是平衡容器，平衡容器是將“水位”轉(zhuǎn)換成“差壓”的部件。下圖為簡(jiǎn)單平衡容器構(gòu)成的差壓水位計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可得到差壓式水位計(jì)和汽包水位之間的關(guān)系為：當(dāng)前第90頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

由于汽水密度隨著壓力變化而變化，在鍋爐啟動(dòng)或變壓運(yùn)行過程中，同一汽包水位所產(chǎn)生的壓差是不同的。以引進(jìn)強(qiáng)制型循環(huán)汽包鍋爐為例：已知汽包內(nèi)徑1778mm，正常水位（NWL）在汽包機(jī)械中心線下229mm，水位計(jì)汽側(cè)取樣孔在正常水位線上737mm，水側(cè)取樣孔在正常水位線以下533mm，H=737+533=1270mm。取參比水柱平均溫度為50℃，通過計(jì)算可以得到下表的汽壓對(duì)汽包水位差壓的影響。

汽壓水位mm差壓值mmH2O

010MPa

19MPa

+7370+400337599730+200535726804NWL737853878-200937979952-400113711061026-5351270當(dāng)前第91頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)2鍋爐汽包水位保護(hù)

1）差壓式水位高、低保護(hù)邏輯水位保護(hù)框圖如下圖。當(dāng)水位至高Ⅰ值時(shí)，發(fā)出水位高報(bào)警信號(hào)，此報(bào)警信號(hào)作為水位高Ⅱ值信號(hào)的“與”條件。若繼續(xù)升至高Ⅱ值，保護(hù)系統(tǒng)打開事故放水門，水位高Ⅱ值信號(hào)同時(shí)作為水位高Ⅲ值的“與”信號(hào)條件。放水后繼續(xù)升至高Ⅲ值，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出緊急停爐信號(hào)。

運(yùn)行中汽包壓力降低也會(huì)使水位升高，但這是“虛假水位”現(xiàn)象，這種水位升高即使高至高Ⅱ值或高Ⅲ值，水位保護(hù)也不應(yīng)動(dòng)作。因此，對(duì)安全門動(dòng)作需加延時(shí)，待虛假水位消失、禁止信號(hào)才解除，以防誤動(dòng)。當(dāng)前第92頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)另外，當(dāng)控制機(jī)發(fā)出不允許開事故放水門信號(hào)時(shí)，也將產(chǎn)生一個(gè)禁止信號(hào)，以防止因控制機(jī)故障引起對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的干擾。汽包水位高、低保護(hù)大多通過軟件組態(tài)構(gòu)成下圖（a）3取2保護(hù)邏輯和（b）3取中保護(hù)邏輯。當(dāng)前第93頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

2）差壓+電接點(diǎn)水位高、低保護(hù)邏輯（下圖）為差壓+電接點(diǎn)水位計(jì)構(gòu)成汽包高、低水位保護(hù)邏輯。

3取2系統(tǒng)既能防止拒動(dòng)又能防止誤動(dòng)作。當(dāng)前第94頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)3汽包水位測(cè)量及保護(hù)中的一些問題1）測(cè)量筒體及筒體合用問題汽包水位測(cè)量絕大多數(shù)采用兩個(gè)筒體，其中1個(gè)筒體配1個(gè)差壓變送器，另1筒體配2個(gè)差壓變送器，也有在同1個(gè)冷凝球上帶2個(gè)差壓變送器的。2）溫度補(bǔ)償問題冷凝球內(nèi)凝結(jié)水密度時(shí)多采用恒定溫度（60℃）。事實(shí)上球體的溫度可高達(dá)幾百，而球體以下管路的溫度則迅速下降到環(huán)境溫度。3）測(cè)量值和保護(hù)動(dòng)作值之間的裕度問題個(gè)別電廠汽包水位測(cè)量范圍為±300，而水位保護(hù)動(dòng)作值也為±300，沒有一點(diǎn)裕度，這是十分危險(xiǎn)的。因此，在測(cè)量范圍與動(dòng)作值之間應(yīng)留有適當(dāng)裕度（≮15%）。當(dāng)前第95頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)

第四節(jié)直流鍋爐斷水保護(hù)表1-11各類流量計(jì)性能特點(diǎn)直流鍋爐由于沒有汽包，各受熱面（省煤器、蒸發(fā)段和過熱器）沒有明顯分界線。從給水泵給水到過熱蒸汽的形成過程是連續(xù)、一次完成的，中間沒有緩沖地帶。因此，直流鍋爐要求給水和燃料必須緊密配合，以保持汽水形成中各處的濕度和溫度一定。如果直流鍋爐在運(yùn)行中發(fā)生斷水故障，就會(huì)導(dǎo)致受熱面嚴(yán)重過熱而危及鍋爐的安全，因此都設(shè)計(jì)了下圖所示的斷水保護(hù)系統(tǒng)。

當(dāng)前第96頁\共有115頁\編于星期一\16點(diǎn)汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中突然大幅度甩負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)速將迅速升高，并可能導(dǎo)致危急遮斷器動(dòng)作，造成不必要的停機(jī)。因此必須設(shè)置汽輪機(jī)超速保護(hù)，在甩負(fù)荷時(shí)迅速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽門，暫時(shí)切斷高