发电厂热工设备介绍

第一部分发电厂热工设备介绍

热工设备（通常称热工仪表）遍布火力发电厂各个部位，用于测量各种介质的温度、压力、流量、物位、机械量等，它是保障机组安全启停、正常运行、防止误操作和处理故障等非常重要的技术装备，也是火力发电厂安全经济运行、文明生产、提高劳动生产率、减轻运行人员劳动强度必不可少的设施。

热工仪表包括检测仪表、显示仪表和控制仪表。下面我们对这些常用仪表原理、用途等进行简单介绍，便于新成员从事仪控专业工作有个大概的了解。

一、检测仪表

检测仪表是能够确定所感受的被测变量大小的仪表，根据被测变量的不同，分为温度、压力、流量、物位、机械量、成分分析仪表等。

1、温度测量仪表：

温度是表征物体冷热程度的物理量，常用仪表包括双金属温度计、热电偶、热电阻、温度变送器。常用的产品见下图：

双金属温度计热电偶

铠装热电偶热电阻（Pt100）

端面热电阻（测量轴温）温度变送器

1）双金属温度计

原理：利用两种热膨胀不同的金属结合在一起制成的温度检测元件来测量温度的仪表。

常用规格型号：WSS-581，WSS-461；万向型抽芯式；φ100或150表盘；安装螺纹为可动外螺纹:M27×2

2）热电偶

原理：由一对不同材料的导电体组成，其一端（热端、测量端）相互连接并感受被测温度；另一端（冷端、参比端）则连接到测量装置中。根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势之间具有函数关系。参比端温度一定时热电偶的热电动势随着测量温度端温度升高而加大，其数值只与热电偶材料及两端温差有关。

根据结构不同，有普通型热电偶和铠装型热电偶。根据被被测介质温度高低不同，一般热电偶常选用K、E三种分度号。K分度用于高温，E分度用于中低温。

3）热电阻

原理：利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。

热电阻一般采购铂热电阻（WZP），常用规格型号：Pt100，双支，三线制，铠装元件Ø4，配不锈钢保护管，M27×2外螺纹。

4）温度变送器

原理：将变送器电路模块直接安装在就地温度传感器的接线盒内，将敏感元件感受温度后所产生的微小电压，经电路放大、线性校正处理后，变成恒定的电流输出信号（4～20mA）。

由于该产品未广泛普及，所以设计院一般很少选用。

2、压力测量仪表：

用于测量气体、液体压力或差压的仪表，常用仪表包括压力表、压力变送器、差压变送器。

压力表压力变送器

差压变送器（配阀组）

1）压力表

常用一般有两种，一种弹簧管压力表，原理：由弹性元件制成，当承受压力时，弹性元件在其弹性极限内产生一个可测量的变形，此变形通过传动机构放大后，使指针在刻度盘上指示出相应的压力值。另一种是隔膜式压力表，原理：由膜片隔离器、连接管、普通压力表组成，根据被测介质的要求，在其内腔填充造当的工作液。被测介质的压力作用于隔膜片上，使之产生变形，压力内部填充的工作液，借助工作液的传导，压力表显示被测压力值。

弹簧管压力表是最常用的压力表，广泛测量对铜合金不起腐蚀作用的液体、气体和蒸汽的压力。隔膜式压力表应用于被测介质有腐蚀性、高黏度、易结晶、温度较高的液体的压力。

2）压力变送器

原理：接受被测压力信号，并按一定规律转变为相应的电信号输出（4~20mA）。目前随科技水平不断提高，都采用的智能化变送器。我们安装中常见的产品有罗斯蒙特、日本横河E、重庆川仪、霍尼威尔等。

3）差压变送器

原理：测量元件在被测压力（差压）作用下，产生微小的位移，从而改变电子器件的参数，再经电子电路转换为4~20mA模拟电信号输出。

差压变送器一般配有三阀组，可以用来测量容器的液位，与节流装置配合可测量流量。

3、流量测量仪表

测量单位时间内通过管道的流体的质量或体积的仪表，火电厂最常用的是差压流量测量（流量与差压的平方根成正比）。原理：通过差压仪表测量流体流经节流装置时所产生的静压差，

一般电厂经常安装的流量测量仪表有以下几种：流量变送器（同差压变送器），插入式流量计、超声波流量计等。

流量变送器通过节流孔板测差压威力巴流量计插入式流量计

4、物位测量仪表

在火力发电厂中，测量液位的仪表种类很多，最常用的是通过差压变送器测量水位的。其他常用的还有导波雷达液位计、超声波液位计等。

单、双室平衡容器用于测量压力容器水位（差压式）导波雷达液位计

超声波液位计

1）差压式液位计

原理：在容器上安装平衡容器，利用液体静力学原理使水位转换成差压。

2）导波雷达液位计

原理：依据时域反射原理，当遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出液位高度。

3）超声波物位计

原理：超声波物位计的工作原理是由探测器发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一探测器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与探测器到被测介质表面的距离成正比。即可测出容器内料位。

超声波物位计属于非接触测量，电厂常用于废水池、机组排水槽、排泥水池等液位的测量。

5、机械量监视仪表

机械量监视仪表是用于对汽轮机及大型旋转机械的位移、轴偏心、转速和轴振动及轴瓦振动等机械量进行监视和保护的。这里主要介绍一下汽轮机的监视仪表。汽轮机的监视仪表简称TSI（Turbine supervisorg insrtument），测量项目如下：

1）汽轮机位移测量：包括转子的轴向位移，相对膨胀，汽缸的热膨胀。

轴向位移：测定汽轮机转子推力盘对于推力轴承支架的相对轴向位置的位移。

相对膨胀：也称差胀，测量转子轴向相对于汽缸的热膨胀。

汽缸绝对膨胀：测量汽缸相对于基础的轴向膨胀也称缸胀。