2022年《热力过程自动化》教案 .pdf
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1、名师精编优秀教案热力过程自动化绪论一、热力过程自动化的重要意义1电能无法存储,要求连续调整和操作以适应外界负荷的变化。2机组容量增大,监视和操作项目迅速增加,人力无法完成,热力过程的操作与控制必须实现自动化。例:300MW 机组,监视项目9501050 个,操作项目 400 个。二、现代电厂热力过程自动化的概况和发展趋势概况:电子管型晶体管型集成电路组装型计算机控制。例如:DDZ-型、 DDZ-型、 DDZ-型、QDZ- 型组合仪表、巡回检测仪、数字仪表、组装仪表、分散控制系统(DCS)我国自动化仪表发展趋势: 小型化、系列化、通用化、智能化及标准化三、热力过程自动化的组成1热工检测例如: t
2、、p、 p、D、H、O2等参数的检测2自动调节CCS 系统,锅炉给水、汽温、燃烧自动调节,汽轮机DEH系统、除氧器压力、水位自动调节,凝汽器水位自动调节等。3远方操作(遥控)即手动远方操作,是自动调节的后备手段。4热工信号和热机保护运行异常或参数越限发出:灯光、音响、语音信号;如:AN3100 报警器参数偏离极限值:保护装置动作。如:FSSS、TSI、OPC 5计算机集散控制系统DCS 系统:DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、ATC、ETS、ECS、RB。特点:信息集中,控制分散。四、热工控制盘和控制台名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - -
3、-精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案集控室:控制盘、控制台、DEH 站、锅炉汽轮机 DCS 站、FSSS站、ECS 站等。电力工业是技术密集型企业,生产过程复杂多变。要求运行值班员:严密监视、冷静分析、准确判断、合理操作。第一章热工测量的基本知识 11 热工测量系统的组成一、热工测量的目的及意义目的:1反映被测参数值,以便监视运行工况。2为自动调节设备提供测量信号,并监视其运行。3为经济核算提供数据,以寻求经济合理的运行方式。4记录、打印异常数据,为分析事故原因提
4、供依据。意义:为保证机组的安全、经济运行提供可靠、快速、准确的基本测量数据,是实现自动化的基石。二、热工测量系统的组成三、热工仪表的分类1按被测参数分:温度、压力、流量、物位、成分分析仪表等。2按用途分:标准仪表、实验室用仪表、工程用仪表。3按显示特点分:指示式、记录式、积算式、数字式、屏幕显示仪表等。4按仪表的安装地点分:就地式、远距离传送式仪表。5按仪表采用的信号能源分:气动式、液动式、电动式仪表。 12 热工仪表的品质指标一、测量误差测量误差:因仪表不够准确、客观条件变化、测量方法不完善、人为敏 感 元中 间 件显 示 件被测参数电量传输或变换测量值非电量名师归纳总结 精品学习资料 -
5、- - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案疏忽和其他偶然因素引起的测量值与真实值之间的差异。(一)误差的种类1.系统误差2粗大误差3随机误差(二)误差的表示方法1绝对误差A=X-X0不能确切的反映测量的准确程度2相对误差相对误差 =A/(Xs-Xx) 100例:一支体温表测量范围3242,一支炉温表 01000,绝对误差均为1,相对误差却分别为 10%和 0.1二、热工仪表的品质指标1准确度允许误差:出厂仪表允许具有的
6、最大误差。一般用相对误差表示准确度:允许误差去掉百分号后的绝对值。准确度等级:国标有0.005-5.0 ,工业用仪表 0.5-2.5 。2基本误差基本误差:在规定的工作条件下,仪表所具有的最大误差。基本误差为校验值。3回程误差示值回程误差:同一测点所得正、反行程测量值之差的绝对值。回程误差 :全量程范围,各测点的最大示值回程误差。4分辨率分辨率:能引起仪表示值发生可见变化的被测量的最小变化量。值越小,分辨能力越强。5灵敏度灵敏度:仪表输出端信号的变化与引起该变化的被测量的变化之比。S= L/ X 6.迟延性时滞:从被测量变化到引起仪表示值变化的这段时间。思考题: 12、13、14、15 名师归
7、纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案第二章温度的测量 21 概述一、测量温度的目的和意义1温度是表征蒸汽质量的重要指标之一。2温度是影响热力设备效率的主要原因。3温度是保证热力设安全运行的重要参数。二、温度的单位在火电厂,普遍使用摄氏温度。三、温度测量仪表的分类(根据测量原理)1膨胀式温度计: -1005002压力表式温度计: 03003热电偶高温计: 016004热电阻温度计: -20
8、05005辐射高温计: 6002000,非接触式。 22 热电偶测温原理一、热电偶的测温原理热电偶:两种不同导体焊接成的一个闭合回路图示解释:热电势、热端、冷端eA(t,t0) A 负电荷B eAB(t) (a) 接触电势A 负电荷t0(b) 温差电势t eAB(t) eAB(t0) t t0A(+) B(-) eB(t,t0) eA(t,t0) (c) 热电偶电势分布名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 22 页 - - - - - - -
9、- - 名师精编优秀教案热电势包括:接触电势(主要构成者)温差电势(一般很小)可写成EAB(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0) 若使冷端温度 t0保持不变,则有:EAB(t,t0)=eAB(t)-c 即EAB(t,t0)=fAB(t) 二、常用热电偶的种类1铂铑 10铂热电偶(分度号S)特点:测量准确、抗氧化、测温上限高, 长期 1300 ,短期 1600。2镍铬镍硅热电偶(分度号K)特点:热电势大,线性度好,测温范围广(1000,1200)易氧化腐蚀。工业应用最广泛3镍铬铜镍(康铜)热电偶(分度号E)特点:热电势很大,灵敏度高,价格便宜,低温性能好不能测高温,易氧化变质,测温范围(60
10、0,800)三、热电偶的结构类型1普通型热电偶结构:热 电 极 : 贵 金 属0.3-0.65mm , 普 通 金 属0.5-3.2mm , 长 度350-2000mm 。绝缘材料:橡胶、塑料、陶瓷、氧化铝,一般为多节小管串联而成。保护套管:不锈钢、石英、高温陶瓷。要求耐高温、耐腐蚀、不渗透气体、导热性好。接线盒:便于接线和防尘,已标准化。2铠装型热电偶(广泛应用)特点:小型化(热惯性小、反应快) 、寿命长、结构牢固。结构:热电极、 绝缘材料、金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。外径 18mm,长度可大 100m 以上3热套式热电偶结构特点:锥形套管、三角锥面支撑、热套保温、焊接式安装。优
11、点:抗冲击、严密牢固、热惯性小、准确、迅速。四、热电偶冷端温度的修正和处理名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案1冷端温度修正法热电势修正法计算法、仪表机械零点调整法2冰点槽法3补偿导线法:只是延长冷端位置到一个温度较稳定的地方。4冷端温度补偿器法 23 热电阻测温原理特点:适用于测量 -200500之间的温度,准确、稳定、灵敏度高、价格便宜。一、热电偶的测温原理图示 215 Rt=
12、Rt01- (t-t0) 电阻温度系数,1纯度: R100R0纯度越高,值越大。二、热电阻的材料1铂电阻测温范围: -200500工业上常用 R0有 50和100两种,分度号为 Pt50和 Pt100,纯度为不小于 1.3910 。2铜电阻测温范围: -50150。工业上常用 R0有 50和 100两种,分度号为 Cu50和 Cu100,纯度不小于为 1.425 。三、热电阻的结构与热电偶相类似,只是感温元件不同。 24 动圈式仪表温度显示仪表,常用XC 系列、 XF 系列一、动圈式仪表的工作原理及结构1工作原理原理:在流导体在磁场中受力而产生运动。名师归纳总结 精品学习资料 - - - -
13、- - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案MMf2动圈式仪表的结构包括:动圈系统、支撑系统、磁路系统、量程电阻。二、XF 系列动圈式仪表带集成电路放大器, 结构上采用立式圆柱形的内磁钢结构,采用了强力矩动圈表头的测量机构。稳定、快速,可用作调节器。XFZ-101 型动圈式仪表组成方框图224 25 电位差计与 ER180 系列自动平衡式仪表对重要热工参数进行连续记录、报警、调节。一、电位差计的测量原理电压平衡原理,图229 二、E
14、R180 系列自动平衡式仪表组成特点:可直接与热电偶或热电阻相配合,用于温度显示,也可以与直流毫伏变送器配合,测量压力、差压、流量、水位,有多种报警方式。输入信号种类: 15V,D.C、010mA,D.C、420mA,D.C 组成:量程板、放大板、可逆电机、同步电机、指示记录机构。组成方框图 233(a)Rs RDt 图 2-24 XFZ-101 型动圈仪表组成方框图Ex被测电势G 已知标准电势图 2 29 电位差计的测量原理名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - -
15、- 第 7 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案思考题: 23、24、26、28、216 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案第三章压力的测量 31 概述一、压力测量的意义主要意义:保证主机及辅助设备的安全经济运行。例如:主蒸汽压力、炉膛负压、凝汽器真空、汽包压力、给水压力、各抽汽段压力等二、压力及压力的单位正压力:负压力: (真空)真空度真空值
16、pamb 100单位:Pa、MPa、kPa、bar 三、压力表的种类液柱式压力表、弹性压力表、压力变送器等 32 弹性压力表弹性压力表的优点:结构简单、造价低、测量范围宽(0.1-1 109Pa)原理:物体受力变形常用弹性元件:薄膜式 (膜盒、膜片式 )、波纹管式、弹簧管式。一、单圈弹簧管式压力表弹簧管式压力表分:单圈、多圈1.弹簧管的测压原理图示:C 形,270圆弧空心金属管,断面为椭圆或扁圆。R =R r =r b =bb =(b+ b)( + ) 得 = b( b+ b)可见, b 越小,越大,则越大,压力表越灵敏。因此多圈管更灵敏。2弹簧管压力表的结构自由端位移小,一般23mm ,需机
17、械传动放大机构。图示二、电接点压力表名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案三、膜盒式风压表属低压仪表,范围15040000Pa ,常用于风烟系统、制粉系统的压力测量。图示,简介四、弹性压力表的使用压力测量系统构成:被测对象、取压口、连接导管、压力表。1压力表的选择需考虑的因素:现场条件(振动、湿度、温度) ,介质的性质(流动、静止、腐蚀性、易燃性) ,压力的大小、波动,精度要求等。1
18、223,波动大 12。2压力表的安装图示 36 直管段、振动小、温度不高、凝汽管、隔离罐、修正、倾斜度、切断阀门或三通阀等。 33 压力变送器优点:实现信号的转换和远传,便于自动记录、自动调节。一、差压式压力变送器(YST-1 型)压力直流毫伏信号,用于测微压。1仪表的结构及工作原理组成:测量膜盒、差动变压器、电气线路。图示: 37、38 2电气线路工作原理图示:39 二、1151 系列电容式变送器压力、差压的测量,1测量原理图 311 C= A/d 极板间介质的介电常数d极板间距21151 系列电容式变送器的组成功能:将流体的压力、差压、流量和液位等参数转换成4名师归纳总结 精品学习资料 -
19、 - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页,共 22 页 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案20mmA,D.C 的标准信号, 用于显示,或与组装仪表、 计算机等配用,组成压力控制系统。组成:图示思考题: 31、33、34、35 第四章流量的测量 41 概述一、流量测量的意义主要意义:重要的热工参数,保障安全经济运行。例如:蒸发量,给水流,热效率计算,经济核算。汽、水、煤、油流量的连续测量。二、流量及流量单位流量:单位时间内通过管道中某一截面的流体的数量. 单位:T
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