1、主要熱工自動化儀表介紹

由于熱工測量過程中所用到的自動化儀表甚多，這里只介紹幾種比較典型的儀表。

1.1測溫儀表

1.1.1熱電偶溫度計

熱電偶溫度計可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。它由感受件熱電偶和用來測量熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的二次儀表組成。由于在一定條件下，熱電偶工作端的被測溫度t與熱電偶所產(chǎn)生的熱勢E之間有確定的函數(shù)關(guān)系，即E=f(t)(稱為熱電偶的熱電性質(zhì))，因此，二次儀表測得的電勢數(shù)值就代表著被測溫度。熱電偶溫度計一般用于測量鍋爐煙氣溫度、鍋爐汽包溫度以及汽機(jī)主氣溫度等高溫環(huán)境。熱電偶在使用中應(yīng)防止過分折傷，避免產(chǎn)生附加應(yīng)力和寄生電動勢，造成測溫不準(zhǔn)確。常見熱電偶主要特性可見表1-1。

1.1.2熱電阻溫度計

在用熱電偶測量500℃以下溫度時，測量精度較低，可采用熱電阻溫度計進(jìn)行測量。熱電阻測溫值可達(dá)-200℃之低。熱電阻溫度計由熱電阻、連接導(dǎo)線和測量電阻值的顯示儀表組成。熱電阻測量溫度的原理是利用一些金屬在溫度變化時其電阻也隨著發(fā)生變化的特性，主要有鉑熱電阻和銅熱電阻兩種。熱電阻溫度計一般用于測量循環(huán)水溫度、凝結(jié)水溫度以及電機(jī)軸承溫度等較低溫的環(huán)境，熱電阻在使用中應(yīng)注意以下事項：

1）為了減少環(huán)境溫度對線路電阻的影響，常采用三線制或四線制連接；

2）熱電阻引入顯示儀表的線路電阻必須符合規(guī)定值，否則會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；

3）熱電阻工作電流要小于規(guī)定值（通常為6mA），否則因過大電流產(chǎn)生附加誤差；

4）熱電阻的分度號必須和顯示儀表調(diào)校分度號相同。

常見熱電阻主要特性可見表1-2。

1.2測壓儀表

1.2.1膜盒微壓計

在鍋爐上被廣泛用于送風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓和尾部煙道的壓力測量。當(dāng)被測介質(zhì)通過取壓管進(jìn)入薄膜盤，使膜盒的自由端產(chǎn)生位移，帶動傳動機(jī)構(gòu)，使指針軸偏轉(zhuǎn)，指針即在度盤上指示出壓力值。

1.2.2波紋管壓力計

用波紋管和彈簧組成的波紋管室作為測量元件。被測壓力經(jīng)由接頭，毛細(xì)管進(jìn)入波紋管室，波紋管的底部在壓力作用下向上移動，經(jīng)由傳動機(jī)構(gòu)使指針或記錄筆偏轉(zhuǎn)，指示或記錄被測壓力。波紋管壓力計常用來指示并記錄鍋爐蒸汽壓力。

1.2.3擴(kuò)散硅式壓力變送器

擴(kuò)散硅式壓力（差壓）變送器是電阻應(yīng)變式變送器的一種，它采用集成電路技術(shù)，在半導(dǎo)體材料硅基片上用擴(kuò)散工藝形成應(yīng)變電阻，其電阻變化率與被測壓力成正比。由于單晶硅材料的彈性性能很高，其彈性滯后和蠕變很小，且其壓阻效應(yīng)又很大，故測壓的轉(zhuǎn)換精度很高，可以測量幾十千赫的脈動壓力，一般用于測量高壓蒸汽壓力。擴(kuò)散硅式壓力變送器測量線路原理如圖1-1所示。

為了保護(hù)測壓儀表，一般不允許壓力計指針經(jīng)常處于刻度上限處，但選用測量范圍過大的儀表又會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果被測壓力相當(dāng)穩(wěn)定，則被測壓力的正常值應(yīng)在壓力計測量范圍的三分之二處；如果被測壓力經(jīng)常變動，則其正常值應(yīng)在壓力計測量范圍的二分之一處。

1.3流量儀表

1.3.1容積式流量計

容積式流量計是通過儀表殼體中不停轉(zhuǎn)動的具有計量容積的轉(zhuǎn)子的計數(shù)來測定體積流量的。若流體流量較大，則其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也越快，從而可測取流量，這類流量儀表有橢圓齒輪流量計、腰輪（羅茨）流量計和旋轉(zhuǎn)活塞式流量計等。容積式流量計可用于鍋爐燃油流量的測量。

1.3.2差壓式流量計

差壓式流量計是利用流體流動中造成的差壓與其流速成一定關(guān)系，并測取其差壓之大小來測流量的。當(dāng)流體中放入某節(jié)流元件時，該節(jié)流元件前后分別造成不同的靜壓力，測取這靜壓力之差便可以得知流量，這類流量計主要有彎管流量計和皮托管流量計，在鍋爐蒸汽流量測量中普遍采用。

1.3.3微機(jī)型數(shù)字流量計

由于模擬顯示儀表測流量時設(shè)備多、成本高、精度也不能夠滿足，因此微機(jī)型數(shù)字流量計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬儀表進(jìn)行流量測量成為一種趨勢。微機(jī)型數(shù)字流量計具有以下特點：

1)能夠利用軟件實現(xiàn)多個中間變量的運算和補(bǔ)償；

2)以數(shù)字量顯示各種單位的流量，并通過網(wǎng)絡(luò)傳遞流量信息到主控室或其他設(shè)備；

3)顯示具有實時性，并能夠進(jìn)行存儲及報警。[pagebreak]

下面通過常用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測量過熱蒸汽流量來介紹微機(jī)型數(shù)字流量計的工作過程。微機(jī)型數(shù)字流量計通過三個變送器DBC、DBY、DBW分別測量節(jié)流裝置的差壓、流體壓力和溫度，并轉(zhuǎn)換成電流信號，再由電流電壓轉(zhuǎn)換器I/U及A/D轉(zhuǎn)換器將電流信號最終轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，此數(shù)字量再通過CPU運算處理，最后由LED進(jìn)行數(shù)字顯示或由打印機(jī)進(jìn)行打印。微機(jī)型數(shù)字流量計可用于供熱系統(tǒng)及生產(chǎn)過程中對介質(zhì)為水蒸氣或其他液體、氣體等的瞬時流量的測量、監(jiān)視、報警。

1.4物位儀表

1.4.1電容式物位傳感器

電容式物位傳感器有兩個導(dǎo)體電極（通常把容器壁作為一個電極），由于電極間是氣體、流體或固體而導(dǎo)致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采用微機(jī)控制，實現(xiàn)自動調(diào)整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動報警，實現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無機(jī)械可動部分，且敏感元件簡單，操作方便，在清水池、水箱等液位測量中廣泛應(yīng)用。

1.4.2超聲波物位傳感器

超聲波物位傳感器是一種非接觸式的物位傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。其工作原理是，工作時向液面或粉體表面發(fā)射一束超聲波，被其反射后，傳感器再接收此反射波。設(shè)聲速一定，根據(jù)聲波往返的時間就可以計算出傳吸器到液面（粉體表面）的距離，即測量出液面（粉體表面）位置。超聲波的頻率愈低，隨著距離的衰減愈小，但是反射效率也小。因此，應(yīng)根據(jù)測量范圍、物位表面狀況和周圍環(huán)境條件來決定所使用的超聲波傳感器。高性能的超聲波物位傳感器由微機(jī)控制。以緊湊的硬件進(jìn)行特性調(diào)整和功能檢測。它可以準(zhǔn)確地區(qū)別信號波和噪聲，因此，可以在攪拌器工作的任況下測量物位。此外，在高溫或吹風(fēng)時也可檢測物位，特別是可以檢測高粘度液體和粉狀體的物位。

2、熱工自動化儀表故障分析及維護(hù)

正因為熱工自動化儀表在自動化電廠中的重要作用，所以必須盡量避免儀表的故障或損壞，雖然目前在電廠中使用的自動化儀表都有較高的可靠性，但在實際應(yīng)用過程中總會出現(xiàn)很多故障，去除產(chǎn)品本身質(zhì)量問題，主要的故障原因有密封問題、振動問題、維護(hù)不當(dāng)、非人為破壞及人為破壞等五大類，各種故障原因所占的比例如圖2-1所示。

如圖所示，由于密封問題所造成的儀表故障比例高達(dá)60.5%，主要原因有：

（一）、由于自動化儀表的電纜接線密封不良而使雨水或者其他液體進(jìn)入儀表內(nèi)部，從而導(dǎo)致儀表內(nèi)部電路故障或機(jī)械部分潤滑不良。針對這種情況，在設(shè)備訂貨時不要疏忽儀表進(jìn)線電纜的密封接頭，而且在選型上要注意接頭尺寸與電纜外徑相匹配，安裝、維護(hù)時要按照規(guī)范安裝并擰緊密封接頭；因特殊情況不能可靠密封時可采用硅膠，玻璃膠等封死接口。

（二）、儀表蓋密封不好也是導(dǎo)致故障率較高的另一主要原因，這一原因可導(dǎo)致水或者其他腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入表內(nèi)對儀表內(nèi)。