集控运行培训班《热力过程自动化》教案

热力过程自动化
课程内容
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章
热工检测技术 自动控制基础 单元机组模拟量控制系统 单元机组的热工保护
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绪论
一、概述
1.火电厂生产过程的特点 2.火电厂实现生产过程自动化的意义 3.火电机组热工过程自动化的内容
(1)自动化的功能 ；(2)自动化的内容； (3)大型火电机组控制系统功能构成示意图
(3)影响量所致(环境误差)：
除被测量外，测量系统中还有各种影响量(干扰)作用在被 测系统和仪器上。这些影响来自被测对象和环境，是不可避免的， 也是误差来源中较难处理的一类。尤其在生产现场更是如此。例 如：测温时对象压力作用在温度传感器上；仪器受到原子辐射作 用；大气温度、压力、湿度的作用等。
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热工测量的基本知识
温度测量 压力测量 流量测量 汽包水位测量 炉烟分析 火电厂计算机监视系统
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第一节 热工检测技术
一、热工测量的意义 二、测量的基本概念
三、测量误差的分析 与处理 四、仪表或测量系统 的静态性能指标
图1-1 热力生产过程控制系统组成框图
而并非是温差的函数，即：
EAB(t,t0)≠fAB(t－t0)
(4) 热电势与热电偶沿着热电极的温度分布无关。
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热电偶的基本定律
1．均质导体定律： P15 用途：检验热电极的材料是否均匀一致。 2．中间导体定律：P16 应用：P16 3．中间温度定律：P17 EAB(t,t0)＝ EAB(t,tn)＋EAB(tn ,t0) 应用：P18
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热电偶测温原理
(1)两种不同的金属结合在一起，要产生接触电 势。 (2)同一种金属，其两端温度不一样时，会产生 温差电势。 (3)热电势： P14图1-10
EAB(t,t0)＝eAB(t) －eAB(t0)－eA(t,t0) ＋eB(t,t0) ＝ fAB(t)－fAB(t0) 当t0＝常数时，fAB(t0) ＝C(常数)，则： EAB(t,t0)＝fAB(t)－fAB(t0)＝fAB(t)－C ＝φAB(t) 结论：若保持热电偶冷端温度t0恒定，则其热电势与热端温 度t呈单值函数关系。测得EAB(t,t0)就可以确定被测温度t的数值。
二、单元机组炉、机、电集控
操作盘台的布置和监控方式
“4C”技术：computer、control、communication、CRT
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火电机组热工过程自动化的功能
①数据采集系统(Data Acquisition System，DAS)； ②模拟量控制系统(Modulation Control System，MCS)； ③锅炉炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System， FSSS)或称燃烧器管理系统(Burner Management System，BMS)； ④汽轮机数字电液控制系统 (Digital Electric Hydraulic System ， DEH)； ⑤汽轮机监视仪表(Turbine Supervisory Instrumentation，TSI)和汽 轮机紧急跳闸系统(Emergency Trip System，ETS)； ⑥汽轮机旁路控制系统(By Pass Control System，BPCS)； ⑦顺序控制系统(Sequence Control System，SCS)； ⑧给水泵汽轮机电液控制系统(Machine Electric Hydraulic System， MEH)； ⑨发电机氢水油监测系统。
2．仪表的分类：P8
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三、仪表的质量指标及仪表的检定
（一）仪表的质量指标 ：P8
1．仪表的准确度(精确度)等级及允许误差：
2．仪表的基本误差： 3．变差(滞后误差、回程误差)：
(二)仪表的检定(校验)：P11
为评定仪表的计量性能(精确度、灵敏
度等)，并确定其性能是否合格所进行的全 部工作称为检定，又称校验。 按产生被测量标准量值的方法不同，仪表的检定方法可归纳 成示值比较法和标准物质法两种。
误差的表示方法
（1）绝对误差：
• 示值的绝对误差：δ＝x－x0 • 仪表的绝对误差： δmax
（2）引用相对误差：


x0
100%
（3）标称相对误差


x
100 %

100%
（4）折合误差： m
xmax xmin
误差的分类
1．系统误差
• 概念：由于测量设备、线路等诸因素引起的测量误差 • 处理方法 ：
1-9 测量仪表的变差
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第二节 温度测量
一、概述 二、热电偶 三、热电阻 四、温度变送器 五、温度显示仪表
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一、温度测量概述1
(一)温度：P11
• 1．测温的物质基础：
物体的物理性质的变化与物体的温度有关。
• 2．测温的理论基础：热力学第零定律
当两个系统各自与第三个处于热平衡时，则这两 个系统彼此也处于热平衡。
①消除系统误差的来源：设法找出引起误差的因素，然后 采用恒定某些测量条件的方法，从根本上消除这些因素所 引起的误差； ②在测量结果中加修正值：找出这些因素的影响的规律， 然后采取针对性的措施在测量中进行一定方式的补偿或对 测量结果进行数值修正。 ③采用补偿措施： ④改善测量方法：
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二、热电偶
(一)热电偶的测温原理： (二)热电偶的基本定律： (三)标准化与非标准化热电偶： (四)热电偶温度传感器的结构：
(五)热电偶冷端温度的补偿：
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热电偶的测温原理
1.热电偶测温系统图：
2.热电偶测温原理： 3.热电偶分度表 ：P153 4.热电偶使用注意事项：
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热电偶温度传感器的结构
(1)普通型热电偶： P22
由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒四部 份组成。
(2)铠装热电偶：P22 (3)热套式热电偶：P23
主蒸汽管道上，测量主蒸汽温度。
(4)薄膜热电偶：壁面温度的快速测量P24 (5)快速消耗型热电偶：
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热电偶使用注意事项
(1)冷端温度t0必须是已知的和固定的，至少是已知 的，才能保证EAB—t的单值函数关系为可知。 (2)构成热电偶的两种导体各自应是匀质材料，否则 就成为多种导体构成的热电偶，就有多个接触电势 和温差电势，破坏了EAB—t的单值函数关系。 (3)热电势是热电偶两端温度的函数之差，即： EAB(t,t0)＝ fAB(t)－fAB(t0)＝ fAB(t)－常数＝φAB(t)
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（二）测量方法
1．概念：
实现被测量与单位的比较，并给出比值的方法， 称为测量方法。
注：测量方法与仪器的测量原理是有区别的。后者指仪 器“转换”信息(信号)所依据的物理、化学效应，例如用于 测温的热电效应、热胀冷缩等。
2．分类：P3
(1)按照测量结果的获取方式分类：
直接测量法；间接测量法 。
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大型火电机组控制系统功能构成示意图
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操作盘台的布置和监控方式
①以操作台为主、计算机为辅的布置和监控方式 ②操作台手操与计算机CRT、键盘软手操并存的布置和 监控方式 ③以计算机CRT、键盘软手操为主的布置和监控方式 ④采用超大型屏幕CRT
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第一章 热工检测技术
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标准化与非标准化热电偶
1．对热电极材料的要求：P18 2．热电偶分类：
(1)据工业标准化情况分：
标准化热电偶、非标准化热电偶 P19
(2)据热电极材料的性质分：
金属热电偶、半导体热电偶和非金属热电偶
(3) 据热电极材料的价格分：
贵重金属热电偶、廉价金属热电偶
(4) 据使用的温度范围分：高温热电偶、低温热电偶
(2)按检测装置的动作原理分类：
直读法、零值法、微差法。
(3)按测量时传感器是否与被测对象接触分类：
接触测量法、非接触测量法。
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（三）测量误差
测量结果与被测参数真实性之间存在差异，这一差异称为测量误差。
1．误差产生的原因(来源)： 2．误差的表示方法：P4
3．误差的分类：
• 系统误差
热力过程自动化大型火电机组控制系统功能构成示意图热力过程自动化操作盘台的布置和监控方式以操作台为主计算机为辅的布置和监控方式操作台手操与计算机crt键盘软手操并存的布置和监控方式以计算机crt键盘软手操为主的布置和监控方式采用超大型屏幕crt热力过程自动化第一章热工检测技术火电厂计算机监视系统热力过程自动化第一节热工检测技术三测量误差的分析与处理四仪表或测量系统的静态性能指标图11热力生产过程控制系统组成框图热力过程自动化某火力发电厂机组运行监控画面热力过程自动化二测量的基本概念一测量1
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课程概况
先修课程：
锅炉设备，汽轮机设备，工程热力学，流体力学
后续课程：
计算机控制技术、单元机组集控运行
时间安排：
上课48学时，考试课(考勤占10%、平时成绩占40%、考试成绩 占50%)，学期末考试。
学习要求：
1)强调概念和理论基础 2)课内学习与课外学习相结合 3)理论学习与实验相结合 4)不旷课、不迟到、不早退、按时完成作业。
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某火力发电厂机组运行监控画面
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二、测量的基本概念
（一）测量
1．概念：
测量是以确定量值为目的的一系列操作。
量：物体、物质、现象的可以定性区别并能定量确定的属 性。常称量为参数。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．测量的基本方程(公式)：
X 0 U
3．测量过程：
确定测量单位、确定测量方法(如何测量)、选择测 量仪器或仪表、建立测量系统和进行正确操作 、估 计测量误差(测量可信度)
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火电机组热工过程自动化的内容
①自动检测 ：包括对整个机组运行状态和参数的测量、指示、记录、参数计
算、参数越限和设备故障时发出报警信号、事故记录和追忆、工业电视监视等。 ②自动保护 ：包括主机、辅机和各支持系统及其相互间的联锁保护，以防止 误操作。当设备发生故障或危险工况时，自动采取措施防止事故扩大或保护生产 设备。 ③顺序控制 ：包括主机、辅机和各支持系统的启停控制，如输煤系统控制、 锅炉吹灰控制、锅炉补给水处理控制、给水泵启停控制、汽轮机自启停控制、锅 炉点火系统控制等。 ④连续控制 ：包括对主机、辅机及各系统中的压力、温度、流量、物位，成 分等参数的调节控制，使之保持为预期的数值。 ⑤管理和信息处理：对电厂中各台机组的生产情况(如发电量、频率、主要 参数、机组设备的完好率、寿命)，电厂的煤、油、水资源情况，环境污染情况 进行监督、分析，供管理人员做出相应的决策。
• 传感元件 (传感器) (1)作用： (2)要求： 稳定性 ；单值性 ；灵敏性 ； 响应的选择性 ；超然性 。 • 传输变换部件(变送器) (1)作用： (2)要求： ①真实地传输(不失真)； ② 加工后的信号，与被测量的变化应 有确定的函数关系；③加工后的信 号满足显示器的要求。 • 显示元件(显示器) (1)作用： (2)分类(根据显示方式的不同分) 模拟显示器、数字显示器、 图形(屏幕)显示器。
• 3 ．温度测点举例：P12表1-1
(二)温标：P11
• 国际实用温标：ITS-1990
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一、温度测量概述2
(三)温度测量方法仪表：P12
• 接触式测温仪表： • 非接触式测温仪表：
(四)温度计的选择原则：
(1)使用温度范围、准确度等级及测量误差是 否能达到要求；(2)响应速度、互换性及可靠性 如何；(3)读数、记录、控制、报警等操作是否 方便；(4)使用寿命，耐热、耐蚀、抗震性能如 何；(5)价格高低。
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2 ．随机误差(偶然误差)：
由于偶然因素的影响产 生的测量误差。
处理办法 ：算术平均值 3．粗大误差(疏忽误差)：
由于操作者的主观过失或仪表误动作而造成 的测量误差。
处理办法 ：利用拉依达检验准则、格拉布斯检 验准则、t分布检验准则等可将坏值剔除。
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（四）测量系统
1．测量系统的组成
• 随机误差(偶然误差)
• 疏忽误差(粗大误差)
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误差产生的原因
(1)测量系统和测量器具的误差。
如所依据的测量方法不够完善，了解被测对象特性不够， 测量器具的原理、设计、制造材料和工艺等不完善，测量系统的 安装、调整和各环节间的匹配未能尽善等。
(2)人员的误差：
测量者的专业训练不足，或者生理、心理方面的原因(如 视力分辨能力的限制、习惯、情绪波动或疲劳等)都可能引起测 量误差，甚至发生错误，使测量结果完全不可信。
热电偶冷端温度的补偿