热工调试基础知识培训教材.pdf
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1、目 录一、校验1、建标22、复查33、项目工地热工标准室各项工作 44、测量技术的一些基本知识 95、测量、控制仪表的校验方法及要求二、热工常规仪表和设备的调试1、热电偶122、热电阻213、压力变送器 234、流量测量元件和变送器 245、液位差压变送器 266、逻辑开关 287、阀门执行器 30三、DCS1、DCS系统构成 352、DCS系统的基本操作 44四、分步试运1、试运顺序 4612、分系统调试工作 46五、总启动1、竣工资料 492、总启动值班 50六、试运案例汇总 52一、校验为保证检验、试验和测量满足工程的需求,公司已取得了企业二级计量单位的资质,并通过省质量技术监督局的认可
2、,进行了计量保证确认合格的认证并获证书。公司现有计量标准共18套,其中热工10套、电测5套、长 度3套,均 按JJF1033-2001 计量标准考核规范(新规范JJF1033-2008已于2008年9月1日起实施)执行,进行周期送检,建立相应的标准技术档案与管理制度。检测中心是公司主管计量管理工作的主管部门,公司施工处、分公司、相关部室负责自己内部的计量管理工作,并积极配合计量主管部门做好公司或项目工地的计量管理工作。1、建标公司热工计量室的上级溯源单位为山东省质量技术监督局(或山东省电力科学研究院)。热工计量室按照 计量标准考核规范的要求和规定程序,经申请上级溯源单位考核,建立了十套计量标准
3、,并颁发 计量标准考核证书(有效期四年),分 别 为(见 表1 1 ):表1 -1热工十套计量标准2序号标准装置名称准确度度等级可开展检定及校准项目名称测量范围准确度等级1弹簧管式精密压力表标准装置0.25%弹簧管式一般压力表、氧气表、乙快表(0-4 0)MPa1.6 级以下2热工二次仪表综合检定标准装置W0.20%热工二次仪表(0 50)m A(0-100)m V(0-300)Q0.5 级及以下3二等伯铃10伯热电偶标准装置W1.2工作用廉金属热电偶(300-1300)工业II级4二等笛电阻温度计标准装置二等工业徒1、铜热电阻压力式温度计双金属温度计工作用玻璃液体温度计(-200850)(0
4、-300)(0-300)(0-300)工业A级、B级1.5 级以下1.5 级以下工作用5压力变送器标准装置0.10%压力变送器(-0.10.4)MPa0.5 级以下6压力变送器标准装置0.10%压力变送器(06.0)MPa0.5 级以下7压力变送器标准装置W0.05%压力变送器(06.0)MPa0.5 级以下8数字压力计标准装置0.15%弹簧管式一般压力表(-0.1 0.4)MPa1.6 级及以下9数字压力计标准装置0.15%弹簧管式一般压力表(0-6.0)MPaL 6 级及以下10数字压力计标准装置 5 0%、7 5%、1 0 0%)。5.4.4对于出厂零点及量程不符合设计的情况。当设计量程
5、在出厂量程以内时,通 过H A R T手操器调整其量程;当设计量程一段或者两端都超过出厂量程设定时,要调整变送器上的零位及满度调整螺钉,反复调整直至合格。5.4.5校验完毕清理干净校验台。校验数据输入计算机“热工仪表检定系统”数据库根据检定结果分别打印检定报告或检定不合格通知书并签字、盖章。5.5 温度开关、压 力(差压)开关的整定校验5.5 .1根据开关定值选择标准器具,被校表的量程为标准表的量程的1/2 1/305.5.2温度开关直接用油槽或者水槽进行校验,压 力(差压)开关按压力表检定连接设备。5.5.3根据开关定值把系统压力(温度)控制在开关设定点上,粗调开关使开关正好动作,然后按定值
6、表要求开关高报或低报升高或降低压力(温度)使开关动作方向符合定值要求,如不符应细调开关直到开关动作符合定值要求,开关整定合适后,应再试动作3 5次,并作好校验记录。145.5.4 校验完毕清理干净校验台。校验数据输入计算机“热工仪表检定系统”数据库根据检定结果分别打印检定报告或检定不合格通知书并签字、盖章。例如:PCV阀工作原理:当过热器压力高于18.89MPa时,PCV阀自动打开,向空排汽,降低过热器压力,当压力降低到18.51MPa时、自动回程关闭。校验时,缓慢升高压力值,当压力值达到期18.89MPa时、220VDC指示灯亮,再缓慢降低压力值,压力值达到18.51MPa时,指示灯应熄灭。
7、当 PCV 阀动作值。回程值与定值不符时,调整压力控制器的拨轮开关,使压力传感器动作值和回程值与定值相同。15二、热工常规仪表和设备的调试每一台热工仪表和设备都是为机组的安全、稳定和经济运行服务,由于其所属的系统不同、安装位置不同,在系统中起着监视、报警、保护和执行等不同的作用,因此,每台热工仪表设备的特性和调试要求也不尽相同。我们热工调试就是要根据仪表设备的系统属性、安装位置和不同作用对其进行调整,使其达到最佳工作状态,以确保机组安全稳定经济运行。下面只介绍儿种最常用的仪表设备,调试人员在日常调试过程中应多注意学习、积累,每遇到一种新的仪表设备都要仔细研究其原理和调试方法。1、热电偶1.1
8、热电偶测量原理两种不同的导体或半导体两端相接成闭合回路,当两接点分别放在不同的温度T 和 TO时,则在回路中就会产生热电势,形成回路电流。这称作赛贝克效应,也称热电效应。产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。热电偶就是基于热电效应而工作的。关于热电偶必须要掌握的3 个基本定律:1)均质导体定律:由同一种均质材料(导体或半导体)两端焊接组成闭合回路,无论导体截面如何以及温度如何分布,将不产生接触电势,温差电势相抵消,回路中总电势为零。可见,热电偶必须由两种不同的均质导体或半导体构成。若热电极材料不16均匀,由于温度梯存在,将会产生附加热电势。2)中间温度定律:热电偶回路两接点(温度为T、T
9、O)间的热电势,等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、TO时的热电势的代数和。Tn称中间温度。应用1:如图1 1所示,对于使用补偿导线的热电偶回路适用以上观念。A 与 B 为热电偶,C 与 D 为 A、B 用之补偿导线,M 为数字电压表,t l 为被测点温度,t2 为热电偶接线盒环境温度,t3 为仪表测量温度。根据中间温度定律,可得下面关系式:E=EAB(tl)+EAB(t2)+EAB(t3),跟据均质导体定律EAB(t2)=0,可得 E=EAB(tl)+EAB(t3)。也就是说,M 所测定之电位差是由tl、t3所决定,不受t2之影响。具体到电厂应用来说,就是在DCS盘柜中加一补
10、偿温度计,测出盘柜中的环境温度t 3,再加上热电偶毫伏值对应温度t l,就是被测点的准确温度了。17应用2:同样如图1 1所示,对于不使用补偿导线的热电偶回路。A 与 B为热电偶,C 与 D 为普通的铜芯信号电缆导线,M 为数字电压表,t l 为被测点温度,t2为热电偶接线盒环境温度,t3 为仪表测量温度。显然E=EAB(tl)+EAB(t2)+EAB(t3)关系式中 EAB(t2)不等于 0,而 EAB(t3)=0,可得 E=EAB(tl)+EAB(t2)o因此,M 所测定之电位差是由tl、t2所决定,要准确测量被测点t l,就必须在热电偶接线盒加装补偿温度计,测出t2。3)中间导体定律:在
11、热电偶回路中接入中间导体(第三导体),只要中间导体两端温度相同,中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响,这就是中间导体定律。应用1:依据中间导体定律,在热电偶实际测温应用中,常采用热端焊接、冷端开路的形式,冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。有人担心用铜导线连接热电偶冷端到仪表读取mV值,在导线与热电偶连接处产生的接触电势会使测量产生附加误差。根据此定律,是没有这个误差的。应 用 2:有人担心在温度计接线盒和就地集中转接接线盒中,连接温度计和补偿电缆的端子排为铜质,会不会影响测量?根据此定律,是不会影响测量的。1.2 热电偶分度号及补偿导线我国从1988年 1 月 1 日起,热电偶和热
12、电阻全部按IEC国际标准生产,18并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。不同分度号的热电偶,其构成材料不同,热点效应特性也不同,也就是说,同一个被测点温度,不同分度号热电偶的热电势E也不同。因此热电偶与其配套的测量表计或DCS设置的分度号一定要一致。否则,读取的温度显示值就是错误的。一般来说,热电偶的热电势E与温度t之间没有固定的函数对应关系,只能通过查“分度表”来确定某一热电势E对应的温度t。补偿导线是在一定温度范围内(包括常温)具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线,用他们连接热电偶与测量装置,以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的
13、误差。因此,在工程安装过程中,如果连接热电偶的补偿导线型号用错,就会使补偿温度出现偏差,测量得到的温度值,就会出现较大的误差。表1-1列出了热电偶分度号与补偿导线型号的对应关系:配用热电偶补偿导线型号名称分度号伯 铭30一伯钝6B伯 铭10柏SSC的 错13柏RRC银铭一银硅KKCA/KCB/KX19表 1 1银铭硅一模硅NNC/NX银辂一铜银EEX铁一铜银JJX铜一康铜TTX伯铭10-柏热电偶(S 型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(SP)的名义化学成分为伯错合金,其中含铭为10%,含伯为90%,负 极(SN)为纯伯,故俗称单柏铃热电偶。该热
14、电偶长期最高使用温度为1300,短期最高使用温度为1600。S 型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。它的物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于S 型热电偶具有优良的综合性能,符合国际使用温标的s 型热电偶,长期以来曾作为国际温标的内插仪器,“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器,但国际温度咨询委员会(CCT)认为S 型热电偶仍可用于近似实现国际温标。S 型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。(R 型热电偶)
15、伯铭13-伯热电偶销 铭 13-伯热电偶(R 型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5m m,允许偏差-0.015mm,其正极(RP)的名义化学成分为伯铝合金,其中含错为13%,含伯为87%,负 极(RN)为纯的,长期最高使用温度为1300,20短期最高使用温度为1600C。R 型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。其物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于R 型热电偶的综合性能与S 型热电偶相当,在我国一直难于推广,除在进口设备上的测温有所应用外,国内测温很少采用。1967年至1971年间,英国N
16、P L,美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究,其结果表明,R 型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好,我国目前尚未开展这方面的研究。R 型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。(B 型热电偶)伯铭30-伯铭6 热电偶.伯铭30-伯钱6 热电偶(B 型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为 0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(BP)的名义化学成分为柏错合金,其中含铝为30%,含伯为70%,负 极(BN)为伯铭合金,含钝为量6%,故俗称双伯钱热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600,短
17、期最高使用温度为1800oB 型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长,测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中,也可短期用于真空中,但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B 型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿,因为在050范围内热电势小于3四。B 型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械21强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。(K 型热电偶)银铭-模硅热电偶银铭-模硅热电偶(K 型热电偶)是目前用量最大的廉金属热电偶,其用量为其他热电偶的总和。其使用温度为-2001300。K 型热电偶具有
18、线性度好,热电动势较大,灵敏度高,稳定性和均匀性较好,抗氧化性能强,价格便宜等优点,能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。K 型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性或还原,氧化交替的气氛中和真空中,也不推荐用于弱氧化气氛中。(N 型热电偶)银铭硅-银硅热电偶银铭硅-银硅热电偶(N 型热电偶)为廉金属热电偶,是一种最新国际标准化的热电偶,是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K 型热电偶的两个重要缺点:K 型热电偶在300 500间由于银铭合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定;在 800左右由于银铭合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。其使用温度为-200 1300。N
19、型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好、抗氧化性能强,价格便宜,不受短程有序化影响等优点,其综合性能优于 K 型热电偶,是一种很有发展前途的热电偶.N 型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性或还原,氧化交替的气氛中和真空中,也不推荐用于弱氧化气氛中。(E 型热电偶)银铭-铜银热电偶银信-铜银热电偶(E 型热电偶)又称银铭-康铜热电偶,也是一种廉金属的热电偶,化学成分为:55%的铜,45%的镇以及少量的镒,钻,铁等元素。22该热电偶的使用温度为-200 900。E 型热电偶热电动势之大,灵敏度之高属所有热电偶之最,宜制成热电堆,测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀
20、不甚灵敏,宜用于湿度较高的环境。E 热电偶还具有稳定性好,抗氧化性能优于铜-康铜,铁-康铜热电偶,价格便宜等优点,能用于氧化性和惰性气氛中,广泛为用户采用。E 型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性气氛中,热电势均匀性较差。(J 型热电偶)铁-铜银热电偶铁-铜银热电偶(J 型热电偶)又称铁-康铜热电偶,也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极(JP)的名义化学成分为纯铁,负 极(JN)为铜银合金,常被含糊地称之为康铜,其名义化学成分为:55%的铜和45%的镇以及少量却十分重要的镒,钻,铁等元素,尽管它叫康铜,但不同于银铭-康铜和铜-康铜的康铜,故不能用EN和 TN来替换。铁-康铜热电偶的覆盖
21、测量温区为-200 1200C,但通常使用的温度范围为0 750J 型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好,价格便宜等优点,广为用户所采用。J 型热电偶可用于真空,氧化,还原和惰性气氛中,但正极铁在高温下氧化较快,故使用温度受到限制,也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。(T 型热电偶)铜-铜银热电偶铜-铜银热电偶(T 型热电偶)又称铜-康铜热电偶,也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。它的正极(TP)是纯铜,负 极(TN)为铜银合金,23常之为康铜,它与镶铭-康铜的康铜E N 通用,与铁-康铜的康铜JN 不能通用,尽管它们都叫康铜,铜-铜银热电偶的盖测量温区
22、为-200 350C。T 型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好,价格便宜等优点,特别在-200 0 C 温区内使用,稳定性更好,年稳定性可小于3pV,经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。T 型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差,故使用温度上限受到限制。1.3 调试过程中热电偶常见故障及其处理方法(表 12)故障描述故障分析处理方法显示坏点D C S 画面未做好或卡件故障检查画面与逻辑;检查卡件是否送电;通讯是否良好;通道是否烧坏接线松动检查接线端子是否压紧补偿导线开路或接地检查热电偶接线盒是否进水;检电缆查是否有对接头;查电缆是否被外力损坏,或离热源较近被烫
23、坏温度计开路或接地就地测量温度计是否开路或接地,若损坏,修复或更换温度显示偏低D C S 未加温度补偿检 查 D C S 显示值是否是加温度补偿后的温度D C S 分度号设置错误检 查 D C S 分度号设置是否与就地热电偶一致24补偿电缆型号用错检查补偿电缆型号是否与热电偶分度号对应补偿电缆短路或接地检电缆查是否有对接头;查电缆是否被外力损坏,或离热源较近被烫坏补偿电缆正负接反分别检查D C S 端子排、中间接线盒、温度计接线盒中是否正负芯线接反热电偶未插入到底检查热电偶底部是否与套管底部紧密接触;温度计是否与被测物体表面紧密接触,或是否插入至被测液体液面以下热电偶接线盒进水清理积水并烘干温
24、度显示偏高D C S 分度号设置错误检 查 D C S 分度号设置是否与就地热电偶一致补偿电缆正负接反分别检查D C S 端子排、中间接线盒、温度计接线盒中是否正负芯线接反温度显示跳变接线松动检查接线端子是否压紧D C S 盘柜或卡件接地未做好检 查 D C S 盘柜和卡件接地电阻是否小于规定值补偿电缆屏蔽层接地未做好检查补偿电缆屏蔽层是否为单端接地,接地电阻是否符合要求25表 12有大功率电磁或无线电干扰源检查热电偶元件、DCS盘柜附近是否有干扰源;检查补偿电缆是否与电气大功率动力电缆并列2、热电阻2.1 热电阻的测量原理热电阻是电阻值随温度变化的测温元件,其电阻值随温度上升而增大。热电阻的
25、受热部分(感温元件)用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。我们工程中常用的热电阻分度号为Pt 100(伯电阻温度计)和 Cu50(铜电阻温度计)。PtlOO热电阻在0 C 时的公称电阻值为100。,通过测量其阻值就可以得出被测点温度,但其阻值的上升与温度上升值没有固定的函数关系,只能查分度表来得出。有人会问,为什么在工程中热电阻一般用三线制接法,而不用更经济的二线制?这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其连接导线(从热电阻到电子间)也成为桥臂电阻的一部分,这一部分电阻是未知的且随环境温度变化,造成测量误差(一般低温时阻值差1。显示值会差2.5左右)。采
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