锅监培训资料大纲

电力行业锅炉监/检师培训资料(热工部分)中电联锅监工程师和锅炉压力容器检验师考核委员会华东电力试验研究院热工专业编写2006.10高天云第一章热工测量第三章热工保护附录：相关标准及规程介绍第二章热工自动目录第四章超超临界机组控制技术说明本教材编制依据根据中电联锅监/锅检师考核委员会组织编制本教材由中电联锅监/锅检师考核委员会提出并归口本教材归口华东电力试验研究院高天云本教材负责编制单位及编制人测量用仪器仪表作为信息采集、处理和控制的手段和设备，是工业生产的“倍增器”、科学研究的“先行官”、军事上的“战斗力”、国民活动中的“物化法官”。发达国家已把发展现代仪器仪表列为一项重要的战略措施。例如日本科学技术厅把测量传感器技术作为本世纪首位发展的技术；欧共体则将测量和检测技术列为15个专项之一；美国则更是投入大量的人力物力开发新的测量控制仪器仪表，提高其在军事及科学技术领域领先地位。概述第一章热工测量技术及应用第一节计量及《计量法》1、计量的概念及基本特征计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。凡是以实现计量单位统一和测量准确可靠为目的的科学技术、法制、管理等活动都属于计量的范畴。计量是技术和管理的结合体。计量的技术行为通过准确的测量来体现；计量的监督行为通过实施法制管理来实现。特性是：统一性、准确性、社会性、法制性。2、我国计量的发展1）我国计量的发展史在原始社会末期就有了度量衡。秦统一中国后，即颁诏书以法律的形式统一了全国的度量衡制度。旧中国，各种旧、杂制并存，而且英/公制等都在使用，没有统一的计量制度。1959年国务院发布了《关于统一计量制度的命令》；77年国务院批准了《中华人民共和国计量管理条例（试行）》；81年国务院批准了《中华人民共和国计量单位名称与符号方案（试行）》；1984年2月27日又颁布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》。1985年9月6日全国人大通过了第一部《中华人民共和国计量法》（国家主席令颁布），并于1986年7月1日起实施。计量立法的宗旨是为了加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，促进生产、贸易和科学技术的发展，适应社会主义现代化建设的需要，维护国家、法人和公民的利益。3、计量器具及分类计量器具就是能用以直接或间接测出被测对象值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质，他包括：1）计量基准（器具）计量基准器具具有最高的计量学特性，其值不必参考相同量的其他标准，被指定的或普遍承认的测量标准。计量基准有以下二类：（1）国际[计量]基准；（2）国家[计量]基准2）计量标准（器具）计量标准（器具）是指为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。计量标准按照其性质来分有：次级标准、参考标准、工作标准、传递标准和搬运标准。4、计量单位1）计量单位国际计量大会（CGPM）对很多单位符号有统一的规定，一般称国际符号。计量单位可分成以下几类：基本单位——在给定量制中基本量的计量单位为基本计量单位。国际通用的基本单位有七个。量的名称基本单位名称单位符号备注长度米M1954年第十届国际计量大会（CGPM）确定这六个单位为基本单位，并在1956年取名为“国际单位制”，符号为“SI”。质量千克（公斤）Kg时间秒S电流安（培）A热力学温度开（尔文）K发光强度坎（德拉）Cd物质的量摩（尔）mol1971年第十四届CGPM增补为基本单位。2）计量单位制为给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位称为计量单位制，简称单位制。由于基本单位选择的不同，就产生了如下各种不同的单位制：厘米、克、秒单位制（CGS制）（它是选定长度以厘米（cm），质量用克（g），时间由秒（s）作为基本单位的单位制）；米、千克、秒单位制（MKGS）；工程单位制即米、公斤力、秒单位制；米、吨、秒单位制（MTS）；绝对电磁单位制（CGSM）；绝对实用单位制（MKSA），英制、美英制和国际单位制等。国际单位制（SI）七个基本单位被CGPM取名为“国际单位制”，符号为“SI”。3）我国法定计量单位的构成1984年2月27日，国务院发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，明确规定：“我国计量单位一律采用《中华人民共和国法定计量单位》”。我国法定计量单位是以国际单位制为基础，同时选用一些符合我国国情的非国际单位制构成的。法定计量单位是指国家法律承认，具有法定地位的计量单位。中华人民共和国法定计量单位SI基本单位包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位选定的非国际单位制单位由以上单位构成的组合形式单位由词头和以上单位所构成的倍数单位5、计量器具的检定和校准1）量值传递与溯源性量值传递。通过对计量器具的鉴定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计量标准传递到工作计量器具，以保证对被测对象所测得的量值的准确和一致的这个过程称之为量值传递。溯源性是指量值溯源，这是对计量器具最基本的要求，利用计量器具进行测量必须是能与国家计量基准乃至国际计量基准建立量值溯源关系，如不能溯源到国家或国际计量基准，不管计量器具如何精密，测量的重复性如何好，这种测量就不可能准确，测量数据缺乏可比性，量值也无法统一。2）计量检定（1）计量检定。计量检定是指查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书。强制检定是由法定计量检定机构实行的定点定期检定。（2）计量检定的依据计量检定必须按照国家计量检定系统表和计量检定规程进行。（3）计量检定印、证计量检定印证是证明计量器具检定结论的印证或文件。3）计量校准（1）计量校准。计量校准是实现量值溯源的一条重要途径。（2）计量校准的依据。计量校准应当按照计量校准规范和委托合同的要求进行，并向委托人出具校准报告。4）计量器具许可证制度6、测量误差和测量不确定度1）误差表示方法（1）绝对误差（2）相对误差（3）引用误差仪表以基本误差的百分数值（即无±号及%百分号）为准确度等级。实际工程上基本误差不是一般科学试验中的相对误差，而是满刻度（标度）误差（FS）。如某仪表准确度±0.2%FS，表示满刻度误差为±0.2%，准确度等级为0.2级。2）测量不确定度的概念第二节温度的测量1、温度及温标1、温度及温标温度是指从特定的标尺上测量出来的物体的冷热程度。温标是衡量物体温度高低的标尺，它是描述温度数值的统一表示方法，明确了温度单位。目前采用90国际温标。国际温标是经国际协议而采用的易于高精度复现，属于能接近热力学温标的一种在国际上通用的经验温标。ITS-90温标有热力学和摄氏温度两种。符号T90代表热力学温度，名称“开尔文--K”。t90表示摄氏温度，名称“摄氏度--℃”。换算公式为：我国目前采用的温标是1990年国际温标，其代号为ITS-90，它是目前国际上通用的温标。KTt16.27390902、常用温度计及特性温度计分类工作原理测量范围主要特性接触式膨胀式温度计（1）液体膨胀式（2）固体膨胀式利用液体（水银、酒精等）或固体（金属片）受热时产生热膨胀特性。-200～700℃结构简单，价格低廉，一般只用作就地测量。压力式温度计（1）气体式（2）液体式（3）蒸汽式利用封闭在一定容积中的气体、液体或某些液体的饱和蒸汽受热使其体积或压力变化的性质。0～300℃结构简单，具有防爆性，不怕震动，可作近距离传送；精确度低，滞后性较大。热电阻温度计用导体或半导体受热后电阻值变化的性质。-200～650℃精确度高，能远距离传送，适于低、中温测量；体积较大，测点温较困难。热电偶温度计利用物体的热电性质。0～1600℃测温范围广，能远距离传送，适于中、高温测量；需冷端温度补偿，在低温端测量精度较低。非接触式辐射式温度计（1）光学式（2）比色式（3）红外式利用物体辐射能随温度变化的性质。600～2000℃适用于不能直接测量的高温场合，测温范围广；但精确度受环境条件的影响，需对测量值修正才能获得真实温度。1-1常用温度计及性能指标1）热电偶测温原理热电偶的测温原理基于一种金属和另一种金属之间的热电现象，其理论基础是热电效应。当两种不同材料的金属导体A和B按右图组成闭合回路时，可得：它表示了热电偶的热电势与温度的关系。3、热电偶温度计00,tEtEttEABABAB2）热电偶冷端温度处理常用的冷端补偿法有：热电势修正法、冷端恒温法、冷端温度补偿器法和补偿导线法。补偿导线法就是利用一种热电极性相同的廉价金属材料做导线，把热电偶的冷端延伸出来，如右图。3）热电偶的材料与结构对热电偶材料的要求：物理和化学性能稳定、热电势率大、热电势与温度之间呈线性关系、复现性好、价格便宜。常用热电偶分贵金属、廉金属、非金属和半导体等。按工业标准化情况可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。前者工艺上比较成熟、能批量生产、性能稳定而良好并已列入国标。同一性能的热电偶互换性好、具有统一的分度号。标准化热电偶见下表。后者没有统一的分度表，无论从使用范围和数量上都不及标准热电偶。由于使用中因热端氧化、腐蚀、高温结晶等会引起热电特性变化而引起测量误差，因此必须定期校验。常用热电偶型号及特性名称分度号等级测温范围（℃）允许误差（℃）铂铑10-铂SⅠ0～1100、1100～1600±1、±[1+(t-1100)×0.003]Ⅱ0～600、600～1600±1.5、±0.25%t铂铑30-铂铑6BⅡ600～1700℃±0.25%tⅢ600～800、800～1700±4℃、±0.5%t镍铬-镍硅KⅠ0～400、400～1100±1.6℃、0.4%tⅡ0～400、400～1300±3℃、±0.75%t铜-康铜TⅠ-40～350±0.5、±0.4%tⅡ-40～350±1℃、±0.75%t（有Ⅲ级）镍铬-康铜EⅠ-40～800±1.5、±0.4%tⅡ-40～900±2.5、±0.75%t（有Ⅲ级）铁-康铜JⅠ-40～750±1.5、±0.4%tⅡ-0～1100±2.5、±0.75%t铂铑13-铂RⅠ-0～1100、1100～1600±1、±[1+(t-1100)×0.003]Ⅱ0～1600±1.5、±0.25%t4）热电偶的应用普通插入式和嵌装式。安装注意：（1）安装地点要选择在便于施工维护，不易受损伤；（2）热电偶插入方向应与被测介质流向相逆或垂直，尽量避免与被测介质流向一致；（3）热电偶露在设备外的部分要尽量短并应加保温层，以便减少热量损失和测量误差；（4）用于测量金属壁温时，测量精度与热电偶工作端的贴合方式有关。升压过程中汽缸壁温上下温差不得超过50℃。5）N型热电偶及应用1）热电阻测温原理及特点热电阻温度计是利用导体在温度变化时本身的电阻也发生变化的特性来测量温度的。金属导体电阻与温度的关系为：特点：①在中、低温范围内其精度高于热电偶温度计；②灵敏度高，温度升高1℃数热电阻阻值增加0.4～0.6%。2）几种常用的热电阻元件（1）铂热电阻精度高、性能稳定、复现性好、抗氧化等优点，因此在基准、标准、实验室和工业中铂电阻元件被广泛应用。见下图。铂丝纯度对温度计精度是关键。纯度常用100℃和0℃条件下的电阻值比R100/R0来表示。4、热电阻温度计010ttRRtt铂电阻温度计有Pt100、Pt50二种，技术指标见下表。（2）半导体热敏电阻温度计半导体温度计的最大优点是具有大的负温度系数，灵敏度高。由于电阻率远比金属材料大，可做成体积小而电阻值大的电阻元件，具有热惯性小和可测点温或动态温度。缺点是特性分散性大、非线性严重、互换性差。分度号R0（Ω）R100/R0R0允差（%）等级允许误差（℃）Pt5050.001.3910±0.00071.3910±0.001±0.05±0.1ⅠⅡⅠ级：-200～0℃：±（0.15+4.5×10-3t）0～500℃：±（0.15+3.0×10-3t）Ⅱ级：-200～0℃：±（0.3+6.0×10-3t）0～500℃：±（0.3+4.5×10-3t）Pt100100.001.3910±0.00071.3910±0.001Ⅰ