自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料

1基本知识引论1、测量范围、测量上、下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值到达稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比灵敏度=ATAU1・2・4灵敏度=ATAU绝对误差：Ab.绝对误差=示值一约定真值相对误差：5相对误差（％）=绝对误差/约定真值引用误差：2m引用误差（%）=绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差（％）=最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差W允许误差精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。精确度划分为假设干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度平均无故障工作时间有效度:平均无故障工作时间+平均故障修复时间课后习题检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元那么是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用?被控一一检测单元一一变送单元一一显示单元一一操作人员对象一一执行单元一一调节单元一2、体积流量计与体积流量计的组合方式3、温度、压力补偿式质量流量计思考题6-1简述流量测量的特点和流量测量仪表的分类。答：1）流量测量可以归为体积流量测量和质量流量测量两类2）流量测量仪表分为体积流量计和质量流量计；体积流量计包括容积式流量计、速度式流量计、差压式流量计；质量流量计包括推导式质量流量计和直接式质量流量计2特点流量方程式qv=—=vA，qm=也■=pvAdtdt流量计的仪表系数K=N/V与流出系数。=幺工q'm流量范围及范围度测量精确度和误差压力损失仪表分类：体积流量计：容积式，差压式，速度式质量流量计：推导式，直接式6-2以椭圆齿轮式流量计为例，说明容积式流量计的工作原理。dV椭圆齿轮流量计的测量本体友一对相互齿合的椭圆齿轮和仪表壳体构成、其工作原理如图、两个椭圆齿轮A/B在进行出口流体压力差的作用下、交替地相互驱动、并各自绕轴作非角匀速度转动、转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间的固定容积内的流体一份份地排出、齿轮的转数可以通过机械或其它的方式测出、从而可以得知流体总流量6-3简述几种差压流量计的工作原理。节流式流量计：节流式流量计测量原理是以能量守恒定律和流动连续性定律为基础均速管流量计：是基于动压管测速原理开展而成的一种流量计，流体流经均速管产生差压信号，此差压信号于流体流量有确定的关系，经过差压计可测出流体流量。弯管流量计：当流体通过管道弯头时，受到角加速度的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧于内半径侧之间形成差压，此差压的平方根于流体流量成正比。6-4节流式流量计的流量系数与哪些因素有关？答：流量系数与节流件形式、直径比、取压方式、流动雷诺数及管道粗糙度有关6-5简述标准节流装置的组成环节及其作用。对流量测量系统的安装有哪些要求？为什么要保证测量管路在节流装置前后有一定的直管段长度？（p76）答：6-6当被测流体的温度、压力值偏离设计值时，对节流式流量计的测量结果有何影响?6-7＞用标准孔板测量气体流量，给定设计参数p=0.8kPa,t=20℃,现实际工作参数P1=0.4kpa,ti=30℃,现场仪表指示为3800m3/h,求实际流量大小。6-8.一只用水标定的浮子流量计，其满刻度值为lOOOdnf/h,不锈钢浮子密度为7.92g/cm3,现在用来测量密度为0・79g/cm3的乙醇流量，问浮子流量计的测量上限是多少？6-9、说明涡轮流量计的原理。某一涡轮流量计的仪表常数为K=150.4次/L,当它在测量流量时的输出频率为f=400Hz,其相应的瞬时流量时多少？6-10.说明电磁流量计的工作原理，这类流量计在使用中有何要求。答：1）电磁流量计是基于电磁感应原理，导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧的电极上将产生感应电动势，感应电动势的大小与流体速度有关，通过测量次电动势可以求得流体流量。2）电磁流量计对直管段要求不高，直管段长度为5D-10D；安装地点应尽量防止剧烈振动和交直流弓蚕磁场。在垂直安装时，流体要自下而上流过仪表；水平安装时，两个电极要在同一平面上。电磁流量计适用于导电性介质的流量测量。6-1K涡街流量计的检测原理是什么？常见的漩涡发生体有哪几种？如何实现旋涡频率检测？答：（1）涡街流量计的检测原理是利用流体振荡的原理进行流量测量、当流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的旋涡列、旋涡的产生频率与流体留宿有着确定的对应关系、测量频率的变化。就可得知流体的流量、（2）常见旋涡发生体的形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T型柱以及由以上形状组合而成的组合形状（3）旋涡频率的检出有多种方式、可分为一体式和分体式两类、一体式的检测元件放在旋涡发生体内、如热丝式分体式检测元件那么装在旋涡发生体下游、如、压电式均利用旋涡发生时引起的波动进行测量、旋涡频率采用热敏电阻检测方式、在三角主体的迎面对称嵌入两个热敏电阻、通入恒定电流加热电阻、使其温度稍高于流体、在交替产生旋涡的作用下、两个电阻被周期的冷却、使其阻值改变、阻值的变化有电桥测出、即可测得旋涡产生频率、从而知流量6-12,说明超声流量计的工作原理，超声流量计的灵敏度与哪些因素有关？答：1）超声流量计是利用超声波在流中的传播特性实现流量测量。超声波在流体中传播，将受到流体流速的影响，检测接收的超声波信号可以测知流速，从而求得流体流量。6-13.质量流量测量有哪些方法。答：直接测量和间接测量直接式质量流量计：仪表的输出直接与质量流量成正比推导式质量流量计：通过对体积流量和密度的同时测量，然后把结果送入计算单元，通过运算求出质量流量。温度，压力补偿式质量流量计：同时测出体积流量，温度和压力，由温度和压力等参数和密度的关系，通过运算装置算出介质密度，再算出质量流量。6-14.为什么科氏流量计可以测量质量流量？（p89）6-15.说明标准流量装置的作用，有哪几种主要类型？答：标准容积法、标准质量法、标准流量计法、标准体积管法。7物位检测物位的定义：物位统指设备和容器中液体或固体物料的外表位置，是液位、料位、界位的总称。液位：是指设备和容器中液体介质外表的高低。料位：是指设备和容器中所储藏的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。界位：是指相界位置。例如不互容的两种液体、固液之间的分界面。物位检测的分类一、按测量方式1、连续测量：连续性测量能持续测量物位的变化。2、定点测量：只能测量物位是否到达上限、下限或某个特定位置，定点测量一般为物位开关。二、按工作原理1、直读式物位检测仪表：能直接显示容器中物位的高度，方法可靠、准确，但只能就地指示。2、静压式物位检测仪表：适用于液位检测。3、浮力式物位检测仪表：适用于液位检测。4、机械接触式物位检测仪表:通过测量物位探头物位接触时的机械力实现物位额测量。5、电气式物位检测仪表:将电气式物位敏感元件置于被测介质中，物位的变化会引起电气参数的改变从而检测这些参数即可知物位变化。6、其他检测方法：声学式、射线式、光纤式仪表等等。2常用物位检测仪表2.1静压式液位检测仪表静压差的计算公式：Ap=pB-pA=Hpg其中，〃八为容器上部空间的压力，Pg为零液位处的压力。2.11压力、差压式液位计对于敞口容器上式中的Pa为大气压力，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反响相应的液柱静压。差压计的连接：正压侧于容器底部相通，负压侧连接容器上部的气空间。差压计安装在最低液面以下时加在压差计两侧的差压为：△〃=%况+。由。（注：测量仪表安装高度。容器液位）对于有可疑凝结蒸汽或采用隔离介质的液位测量系统，差压计的负压侧通常有一个固定的压力偏置量，此时的差压为：=hpg--h）p。2.1.2吹气式液位计优点：由于检测点移至顶部，其维修均很方便。缺点：其测量精度受测压表的精度，液体的温度和密度对其检测有影响。2.2浮力式物位检测仪表2.2.1浮子式液位计（1）是一种恒浮力式液位计。（2）基本原理：通过测量漂浮于被测液面上的浮子随着液面的变化而上下移动而产生的位移来检测液位高低，其所受浮力的大小一定。即检测浮子所在位置可知液面高低。、（3）浮子形状常见有圆盘形、圆柱形和球形等。下面以圆柱形为例来作分析。2.2.2浮筒式液位计（1）是一种变浮力式液位计。（2）基本原理：利用浮筒被液体浸没高度不同引起的浮力变化来检测液位。7.2.3其他物位检测仪表7.2.3.1电容式物位计（1）原理：基于圆筒形电容器的电容值随物位而变化。AC=k—H一定条件下，k为常数,那么AC与，成正比，测量电容变化量即可得物位。ln（D/d）（2）电容式物位计可以测量液位、料位和界位，主要由测量电极和电容检测电路组成。（3）常见的电容检测方法有交流电桥法、充放电法、谐振电路法。可以输出标准电流信号,实现远距离传送。（4）特点：电容式物位计一般不受真空、压力、温度等环境条件的影响；安装方便，结构牢固，易维修；价格较低。但是不适合于以下介质：如介质的介电常数随温度等影响而变化、介质在电极上有沉积或附着、介质中有气泡产生等情况。7.2.3,2超声式物位计（1）原理：利用声波的某些特性制成。如声波阻断式一固体、液体或气体对声波的吸收能力不同（气体最大，固体最小），由接收的超声波可知物体是否到达预定位置，可实现报警或定位检测。H=-ct2（2）应用范围：液位、物位。（对环境的适应性较强，应用广泛）plOl（3）特点：无机械可动部件，安装维修方便；超声换能器寿命长；可以实现非接触式测量,适合于有毒、高粘度及密闭容器物位的测量；对环境适应能力强，应用广泛。（4）缺点:在检测中易受介质的温度、成分等变化的影响。7.2.3.3核辐射式物位计（1）原理;核辐射式物位计是利用核辐射线在穿透物质是将被衰减的现象来确定物位。（射线在穿透物质时，它的强度随物质层的厚度指数降低，只要测出通过物质前后的辐射强度,就可知厚度物位。）（2）组成：射线源、防护容器、射线检测器、电子转换和指示电路。（3）检测方式：有固定安装式和随动式两种（4）特点：具有非接触式测量的特点，可用于高温高压、真空密闭等各种容器中液体或固体物料的物位测量；可适应腐蚀、有毒、高粘度、爆炸性等各种困难介质和高温、高湿、多粉尘、强干扰等恶劣的工作条件。其放射性平安防护措施需按有关规范操作。7.2.3.4物位开关（1）用于定点测量，检测物位是否到达预定的高度，并发出相应的开关量信号。（2）特点：简单、可靠、使用方便，适用范围广。7.3影响物位测量的因素一、液位测量的特点（1）液面波动（物料流进流出、沸腾或泡沫）（2）大型容器中各处物理量（温度、密度和粘度）分布不均（3）液体处于特殊状态中（高温、高压、高粘度、含大量杂质）二、料位测量的特点（1）料面不规那么（2）物料排出后有滞留区（3）物料间空隙不稳定三、界位测量的特点存在浑浊段课后习题7-1常用液位测量方法有哪些？（1）压力式液位计：根据静止介质的某一点所受压力与此点上方的介质高度成正比，利用压力表来显示其高度。（2）直读式：直接是用与被测容器连通的玻璃管来显示容器内的物位高度，或在容器上开有窗口直接观察物位高度。（3）浮力式：利用漂浮在液面上的浮子的位置随液位的变化来测量定位。（4）电气式：将物位的变化转换为某些电量参数的变化而进行间接测量。（5）声波式：由于物位的变化引起的声波的遮断。（6）光学式：利用物位对光波的遮断和反射原理进行测量。（7）核辐射式：放射性同位素放出的射线被中间介质吸收而减弱。7-2对于开口容器和密封压力容器用差压式液位计测量时有何不同？影响液位计测量精度的因素有哪些？对于开口容器，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反映相应的液位静压。对于密封压力容器，可用差压计测量液位。差压式的正压侧与容器底部相通，负压侧连接容器上部的空间。可求液位高度。因素：液位计本身的精度、以及液位的温度对其密度的影响、物料本身性质如温度、粘度、液面的稳定、料面是否规那么。7・3利用差压变送器测量液位时，为什么要进行零点迁移？如何实现迁移？（1）进行零点迁移的原因：由于测压仪表的安装位置一般不能和被测容器的最低液位处在同一高度上，因此，在测量液位是，仪表的量程范围内会有一个不变的附加值。（2）如何实现：对感压原件预加一个作用力，将仪表的零点迁移到与液位零点相重合,即实现零点迁移。7-4恒浮力式液位计与变浮力式液位计的测量原理有什么异同点？在选择浮筒式液位计时，如何确定浮筒的尺寸和重量？恒浮力式液位计和变浮力式液位计都属于浮力式物位检测仪表，都是基于力的平衡原理，利用液体浮力进行液位的测量。恒浮力式是靠浮子随液面升降的位移反映液位变化的；而变浮力式那么是靠液面升降对物体浮力改变反映液位的变化。在选择浮筒式液位计时，要依据其测量原理选择浮筒的尺寸和质量。设浮筒的重力为G,浮力为此那么悬挂点所受重力F=G-W,W=^pgH又知浮力W为4故：TT）F=G-W=G-^D2pgH式中，D为浮筒的直径5；夕为被测液体的密度；H为浮筒浸入液体局部的高度。因此浮筒所受重力F与液位H呈线性关系，液位越高，力越小。为了提高灵敏度，应使H前的系数尽可能大，所以浮筒的直径D也是越大越有利。而且，为了有较大的量程，浮筒的长度L也要尽可能大。关于浮筒的质量选取依据零点消失原那么进行。7-5物料的料位测量与液位测量有什么不同的特点？从概念上说，物料的料位是指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度，其是针对固体进行测量；而液位是指设备和容器中液体介质外表的高低，其是针对液体的测量。由于测量对象性质的不同，在测量方法的选取上也有所不同。一般所有的物质检测方法和物位检测仪表都可以进行液位的测量，而只有机械接触式、电气式、超声式、核辐射式等适用于料位测量。故在测量方法和测量仪表的选取上，料位相对于液位有一定的局限性。7-6电容式物位计、超声式物位计、核辐射式物位计的工作原理，各有何特点？（1）电容式：基于圆筒形电容器的电容值随物位而变化。（2）超声式：利用回声测距原理，由发射探头发出的超声脉冲，在介质中传到界面反射再返回到操头接受。（3）核辐射式：以核辐射式的穿透性和物质对射线的吸收特点为基础，实验证明，射线等穿透物质后,其强度随物质层的厚度呈现指数规律衰减。8机械量检测机械量包括长度、位移、转角、转速、力、力矩、振动等。其中直线位移是机械量基本的参数。如：表8-1模拟式位移检测方法有：电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器位移检测、光纤位移检测、光学数字式位移检测（光栅标尺、CCD图像传感元件）q电容式位移检测（C=）d"变极距法（变d）Y变面积法（变S）一在两个固定极板之间设置可动极板（变£）电感式位移检测方法电感式位移传感器分自感式和互感式。电感式位移检测与电容式位移检测都是与被检测对象非机械接触的检测方法。差动变压器位移检查方法（是互感式位移检测方法）P106光纤位移检测方法（利用光纤检测位移的一种方法）随着被检测物体的位移变化，重叠局部的光强发生变化，根据光强信号检测位移。光学数字式位移检测一（光栅尺）数字式位移检测室利用栅格编码器将长度或角度的变化直接转换为脉冲个数或二进制符号的方法，如光栅标尺、容栅标尺等。光栅标尺（P107）CCD图像传感元件（P109）转速检测（重要指数：两颗星）方法：离心力检测法，光电码盘转速检测法，空间滤波器式检测法。离心力检测法原理：质量m的重物旋转时受到离心力远离主轴，这将克服弹簧力向上拉套筒，套筒升降通过齿轮带动指针转动，从而直接读数。精确度：上下1%（核心思想：离心力一一弹簧力一一套筒升降一一齿轮带指针转动一一读数）光电码检测法：将对转速的测量转化为脉冲序列，统计单位时间内的脉冲数，通过脉冲个数测量转角即得到转速。空间滤波器式检测法特点：不需要在旋转物体上或周围做任何记号，多用于检测不规那么物体的移动速度。力检测（重要指数：两颗半星）本章主要检测方法：金属应变元件，半导体应变元件，压电效应，压敏导电橡胶（1,2相对较重要。）力检测主要原理基础：弹性元件受力作用时将发生弹性形变，弹性体变形导致电阻值变化，电阻通电转化为电压，测电压即可求得对应力的大小。1金属应变元件原理：在拉伸力的作用下，金属丝被拉长，因此截面积缩小，导致电阻率变化。注：给金属丝通电流，测电压即可测得电阻，对应即可知道应力。2半导体应变元件原理：元件受力形变，应变对元件电阻率大幅度变化，从而导致电阻的改变，将元件通电流,测元件两段电压，通过电压的改变即可推断力的大小。优点：反响灵敏，体积小，广泛用在压力传感上。缺点：温度依赖性大，需要电路补偿，价格高。3压敏导电橡胶原理：元件受力变形电阻变化，通电，测电压，即反推得到力的大小。9成分分析仪表成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。成分分析方法及分类5117）成分分析的方法有两种类型：一种是定期取样，通过实验室测定的实验室分析方法;另一种是利用可以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表。目前，按测量原理分类，成分分析仪表有以下几种型式：1）电化学式：如电导式（EC）,电位式，酸度计，离子浓度计等。2）热学式：如热导式、热谱式、热化学式等。3）磁学式：如磁式氧气分析仪、核磁共振分析仪等。4）射线式：如X射线分析仪、Y射线分析仪、同位素分析仪、微波分析仪等。5）光学式：如红外、紫外等吸收式光学分析仪，光散射、光干涉式光学分析仪等。（分光仪、比色仪）6）电子光学式和离子光学式：如电子探针、离子探针、质谱仪等。7）色谱式：如气相色谱仪、液相色谱仪等。8）物性测量仪表：如水分计、粘度计、密度计、湿度计、尘量计等。9）其他：如半导体气敏传感器。自动分析系统（检测器是分析仪表的核心）1、自动分析系统通常是与试样预处理系统组成一个分析测量系统，以保证其良好偶的环境适应性和高的可靠性以使分析仪表的示值能代表被监测的成分。2、自动取样装置的作用是从生产设备中自动、快速的提取待分析样品。预处理系统可以采用冷却、加热、气化、减压、过滤等方式。取样和试样的制备必须注意防止液体试样的分储作用或气体试样中某时组分被吸附的情况。几种工业用成分分析仪表1、热导式气体分析器：利用不同气体导热特性不同的原理进行分析。优点有机构简单、工作稳定、体积小。（热导式气体分析器的核心是测量室）（1）经实验测定，气体中氢和氢的导热能力最强，而二氧化碳和二氧化硫的导热能力较弱。气体的导热率还与气体的温度有关。（2）热导式气体分析器的核心是测量室，称为热导池。热导池是用导热良好的金属制成的长圆柱形小室，室内装有一根丝的钳或鸨电阻丝，电阻丝与腔体有良好的绝缘。热导池有不同的结构型式，目前常用的是对流扩散式结构型式。热导式分析仪表通常采用桥式测量电路。四、氧化偌氧分析器（1）氧化错氧分析器是属于电化学分析方法，这种分析器的优点是灵敏度高、稳定性好、相应快、测量范围宽（从10一6到百分含量），而且不需复杂的采样和预处理系统，它的探头可以直接插入烟道中连续地分析烟气中的氧含量。（2）氧化错分析器的基本工作原理基于氧浓差电池（原电池）。氧化错（Zr02）是一种陶瓷固体电解质，在高温下有良好的离子导电特性。浓差电池的左侧为被测气体，右侧为参比

气体，参比气体一般为空气。(3)氧化错分析器正常工作的必要条件：a、工作温度要恒定，传感器要有温度调节控制的环节，一般工作温度保持在『850。C,此时灵敏度最高,工作温度变化直接影响氧浓车电势E的大小，传感器还应有温度补偿环节。b、必须要有参比气体，参比气体的氧含量稳定不变。二者氧含量差越大，仪表灵敏度越高。C、参比气体与被测气体压力应该相等。(3)氧化错分析器的安装方式有直插式和抽吸式。五、半导体气敏传感器半导体气敏传感器是采用半导体材料为敏感材料制成的一种气敏传感器类型。这类传感器可以通过在半导体材料中添加各种催化剂来改变其主要敏感对象，但却很难消除对其他共存气体的影响,并且它信号线性影响的范围窄，一般只用于定性及半定量范围的气体检测。半导体气敏传感器按照半导体的物性变化特点，可分为电阻型和非电阻型两类。六、工业酸度计气敏传感器一般由气敏元件、加热器和封装体等局部组成。气敏元件从结构型式来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。六、工业酸度计1、工业酸度计属于电化学分析方法。溶液的酸碱性可以用氢离子浓度[H+]的大小来表示。一般用哗泡来表京崎p鼬暇碱度，定义为：pH=-]g[H+]与之相应有：pH=7为中性溶液，pH>7为碱性溶液，pH〈7为酸性溶液。(1)pH值得检测采用电位测量法。测量pH值一般使用参比电极和测量电极以及被测溶液共同组成的pH测量电池。参比电极的电位是一个固定的常数。电池的电势为参比电极和测量电极间电极电位的差值。根据能斯特公式有：RTE=-2.303—pHxF式中，E为电极电势，V；R为气体常数，R=8.314J/(mol•K)；T为热力学温度，K；F为法拉第常数，F=9.6487XlO'c/mo]；pHx为被测溶液的pH值。(2)工业用参比电极一般为甘汞电极或银-氯化银(Ag/AgCl)电极。(P129)(3)玻璃电极是使用最为广泛的测量电极。七、湿度的检测1、湿度是表示空气中水汽含量的物理量。(1)湿度可用绝对湿度和相对湿度两种方法表示：绝对湿度是指单位体积湿气体中所含的水汽质量数，单位为g/n?；相对湿度是单位体积湿气体中所含的水汽质量与相同条件下饱和水汽质量之比，用百分数表示。(2)湿度的检测方法有露点法、毛发膨胀法和干湿球湿度测量法。对湿度传感器的要求：工作可靠，使用寿命长，有较快的响应速度，受温度影响小，互换性好，制造简单，价格廉价。八、干湿球湿度计干湿球湿度计的使用十分广泛，常用于测量空气的相对湿度。它由两支温度计组成，一支温度计用来直接测量空气的温度，称为干球温度计；另外一支温度计在感温局部包有被水浸湿的棉纱吸水套，并经常保持湿润，称为湿球温度计。Pws-Ap（td-tw）<p=Pds式中，（p为相对湿度；Pds为干球温度下得饱和水汽压；Pws为湿球温度下的饱和水汽压；p为湿空气的总压；td为干球湿度；tw为湿球湿度；A为仪表常数，它与风速和温度传感器的结构因素有关。1、陶瓷湿敏传感器陶瓷材料化学稳定性好，耐高温，便于用加热法去除油污。多孔陶瓷外表积大，易于吸湿和去湿，可以缩短响应时间。陶瓷传感器的感湿机理一般是利用陶瓷烧结体微结晶外表对水分子进行吸湿或脱湿，使电极间的电阻值随相对湿度而变化。这类传感器的制作型式可以为烧结式、膜式及MOS型等。这类元件的特点是体积小，测温范围宽，可用于高温，最高可达600℃,能用电加热反复清洗，响应速度快，长期稳定性好。课后习题9-1.在线成分分析系统为什么要有采样和试样预处理装置？采样和试样预处理装置可以保证在成分分析系统良好的环境适应性和高的可靠性，以使分析仪表的视值能代表被监测的局部。采样装置的作用是从生产设备中自动、快速的提取待分析样品；预处理装置可采用多种方式对采集的样品进行适当的处理，为分析仪器提供符合技术要求的试样。9・2、简述热导式体分析器的工作原理，对测量条件有什么要求？工作原理：由于气体组份含量的不同，混合气体导热能力将发生变化，利用混合气体导热能力的差异进行含量分析。要求：实际测量中，要求混合气体中背景组分的导热率必须近似相等，并与被测组分的导热率有明显的差异，对于不能满足这一要求的气体可采用预处理的方法。9-3机理为：红外线气体分析器属于光学分析一表中的一种。它是利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来进行分析的。一般由红外辐射源、测量气样室、红外探测装置组成。9-4氧化错分析器的基本工作原理基于氧浓差电池。浓差电池内在氧化错陶瓷体的两侧烧结一层多孔伯电极，当两侧气体的含氧量不同时，在两极间将产生浓差电势。条件要求为：工作温度要恒定，传感器要有温度调节控制的环节；必须要有参比气体，参比气体的氧含量稳定不变；参比气体与被测气体压力应该相等。9-5基本环节有分析环节和别离环节。9・6、半导体气敏传感器有哪几种类型？半导体气敏传感器的类型按照半导体的物位变化特点，可分为电阻型和非电阻性两类。按照半导体与气体的相互作用是在其外表或内部，又可分为外表控制型和体控制型两种。9-7直接电位法测量溶液酸度就是用pH测量电池进行测量，测量电极插入溶液中会与溶液产生电极电势，电池的电势为参比电极与测量电极间电极电位的差值，其大小就代表溶液中氢离子浓度，即溶液酸度。9・8、简述湿度测量的特点，常用的湿度测量方法有哪些？湿度测量的方法很多，传统的方法是露点法，毛发膨胀法和干湿球湿度测量法。工业过程的检测和控制对湿敏传感器有一下要求：（1）工作可靠，使用寿命长；（2）在气体环境中特性稳定，不受尘埃、油污附着的影响；（3）满足要求的湿度测量范围有较快的相应速度;作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。变:将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。分为模拟式，数字式，图形式。调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比拟，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现被控变量的调节作用。1.4什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系?测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。上下限：测量范围的最小值和最大值。量程：用来表示仪表测量范围的大小。关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。关系：分辨率是灵敏度的一种反响，一般说仪器的灵敏度高，那么分辨率同样也高。4温度检测4.1测温方法及温标4.1.1测温原理及方法原理：通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可确定被测对象的温度。方法：接触式测温：传热和对流需要较好的热接触由于测量环境特点，对温度敏感元件的结构和性能要求高非接触式测温：热辐射特点：测温响应快，对被测对象干扰小，可测量高温、运动的被测对象。4.1.2温标tF=32+%tC表4-1t(℃)=Tk-273.15国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式三局部组成。2接触式测温热电偶测温.特点：测温范围宽，性能稳定，有足够的的测量精度，结构简单，动态效应好，输出为电信号，可远传，便于集中监测和自动控制。.原理:基于热电效应，即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路,当两个接点处的（4）能在-30。〜100。c的环境温度下使用，受温度影响较小；（5）互换性好，制造简单,价格廉价。10仪表系统分析表10」DDZ・H型和DDZ-IH型仪表的比拟（P137）仪表系统数学模型的类型有：时域模型，频域模型，离散模型。思考题与习题1常用仪表是如何进行分类的？各有什么特点？①按使用性质分为标准表（用于校验非标准仪表使用，经过了计量部门的定期检定并具有合格证书）、实验室用表（用于科学实验研究）、工业用表（长期安装使用在工业生产中）②按测量方式分为直读仪表（可以直接读取被测量值）和比拟仪表（采用某种方式通过未知量雨量相比拟而得出被测量值）③按原理性连接方式分为串联（各功能模块首尾相接前后串联）、反响（某个功能模块的输出重新输入到自身的输入端或其前的某个功能模块的输入端，从而构成正反响或负反响作用）④按信号传输方式分为电动仪表（以电量为传输信号,信号可远传，但无特殊处理措施，会引起活在和爆炸）、气动仪表（使用压缩空气来传输信号，反响动作慢，投资大）⑤按组成方式分为基地仪表（通用性差）、单元组合式仪表（只完成单一功能，但是比拟灵活）、组件组装式仪表（可根据需要选择多个插件，常用在计算机控制系统中）⑥按安装使用方法分为现场安装仪表（防爆，防腐，抗震）、盘后架装仪表（无显示功能，无操作需要）、盘装仪表（同时具有显示功能和操作功能）以上三种是常用工业用表、台式仪表（实验环境）、携带式仪表（野外工作环境）⑦按防爆能力分为普通型仪表（用于非危险场所）、隔爆型仪表（可防燃烧、爆炸、防腐、防震等）⑧按运算处理方式分为模拟式仪表（信号为模拟信号）、数字式仪表（信号为数字信号）2.仪表各功能模块的链接方式有哪两种？其主要的区别是什么？有串联和反响，区别在于串联是各功能模块首尾相接前后串联，反响是某个功能模块的输出重新输入到自身的输入端或其前的某个功能模块的输入端，从而构成正反响或负反响作用10・3、DDZ-II型和DDZ-III型电动单元组合仪表的主要外特性是什么？（表10・1）pl37［重点题］（1）DDZ-II型电动单元组合仪表的主要外特性：DDZ-II型系列仪表采用了印制电路等工艺，是以晶体管元件为主体的各单元之间的联络信号约定为0〜10mA,电源采用交流220v,各单元的精度为0.5级。由于采用了电流作为仪表间的联络信号，因而信号在传达过程中能保持恒值而不易受到传输电线电阻的变化的影响，且适合于远距离传送。此时变送和计算单元能承受的负载电阻一般为0〜1.5千欧，给定和调节单元能承受的负载电阻一般为。〜3千欧。电流信号的引入还有利于与磁场作用产生机械力，以便于利用力平衡原理实现各种功能。同时，电流信号有利于多个单元的串接，并能保证各接收信号的一致性。此外电流信号从口开始，便于模拟量的运算。（2）DDZ-III型系列仪表是以线性集成电路为主要元器件。各单元之间的联络信号采用国际统一信号制的4~20mA直流电流进行远传，并保存了室内l-5v电流电压的联络信号，电源采用直流24V单电源供电。DDZ-III型仪表采用国际统一信号制的4〜20mA直流电流进行远传，主要是为了克服其电流制式的缺陷，即无法判断线以及不易避开元件的死区和非线性区。由于m型仪表的输入阻抗较大，因而用过250欧的电阻即可方便的将信号传递。此外，直流24V供电模式的采用，使单电源集中供电得以实现。同时、正因为采用了直流24V低压供电，并附以平安栅等措施，才使ni型仪表具备了平安的防爆能力。.对常用仪表的输入输出特性进行线性化处理有哪些方法？串联式仪表的非线性特征是可以通过多串接一个非线性环节、并适中选择该环节的非线性、使其能够补偿前面个非线性环节所造成的非线性特征、从而是整体仪表线性关系。对于反响式仪表、当反响是仪表的环节有足够大的稳态放大倍数时、其输入输出特性主要取决于环节上而与环节1的关系不大、因此可以根据式K=Y/U~~Y/F=1、K1、所描述的倒数关系、对该类仪表进行线性化处理。（具体详见课本138—139）.在分析仪表特性时，在什么情况下需要使用离散模型？在使用数字化离散效果的数字仪表时需要.在仪表特性时域分析中的稳态误差是如何定义的？它在特性分析中起何种作用？当系统从一个稳态过度到新的稳态,或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为稳态误差。作用，控制系统的输出响应在过渡过程结束后的变化形态称为稳态。稳态误差为期望的稳态输出量与实际的稳态输出量之差。控制系统的稳态误差越小说明控制精度越高。因此稳态误差常作为衡量控制系统性能好坏的一项指标。.如何建立由多台仪表组成的混合仪表系统模型？如何进行混合仪表系统的时域和频域分析？建模时候，思路与单一仪表输入一样，只是输入量变为P维，且状态变量维数由各仪表的传递函数结束所决定，它等于系统中各仪表传递函数的总和。特别地，当所有单一仪表都是0阶系统（比例环节）时，混合仪表系统不包含中间状态变量X时，那么10—39展开式可把含X变量的都除去。时域分析，运用阶跃扰动的方法进行分析即通过分别当独对每一输相对于个输入通道的响应特性，再综合分析所有的响应结果，即可得到结果。频域分析，主要采用正弦扰动的方法分析一般混合仪表系统的过渡过程，也可用Bode图方法分析8用频域方法对仪表进行特性分析时可获得哪些特性？可获得仪表的稳定性并确定其工作频率范围9.仪表系统的时域模型、频域模型、离散模型之间存在什么关系？彼此间如何进行转换？时域是指信号的幅度随时间变化的曲线，横轴是时间,纵轴是信号的幅度，一般的正弦波比方f（t）=sinwt就是时域曲线。频域曲线是指信号的幅度与频率的关系，函数比拟复杂，可能是不连续的。这两个时间用高等数学中的傅立叶变换进行转化，也就是时域波形函数进行傅立叶变换后就成了该信号的频域函数。这东西很难用坐标表示，因为之间的关系不是简单的线性函数关系。比方时域中的简单正弦遗形，在频域中就是一根垂直于x轴的线（y轴上有幅度，非无限）而已，但如果波形变了,比方方波,那频域上就一是一组复杂的滚降妞了。；离散模型可以看做是对连续的时域或频域模型进行力三处理所得。关系：（时域模型拉氏变换——＞频域模型）进行离散处理——＞离散模型附录资料：不需要的可以自行删除锅炉知识第一章锅炉基础知识第一节概述一.锅炉的工作过程：锅炉是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水到达所需要的温度（热水）或一定压力蒸汽的热力设备。它是由“锅”（即锅炉本体水压局部）、“炉”（即燃烧设备局部）、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。锅炉在“锅”与“炉”两局部同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备局部，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。“锅”与“炉”一个吸热，一个放热，是密切联系的一个整体设备。锅炉在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温或汽化成蒸汽，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了锅炉受热面在高温条件下平安的工作。二.锅炉参数：锅炉参数对蒸汽锅炉而言是指锅炉所产生的蒸汽数量、工作压力及蒸汽温度。对热水锅炉而言是指锅炉的热功率、出水压力及供回水温度。蒸发量（D）篆汽锅炉长期平安运行时，每小时所产生的蒸汽数量，即该台锅炉的蒸发量，用表示,单位为吨/小时（t/h）o（二）热功率（供热量Q）热水锅炉长期平安运行时，每小时出水有效带热量。即该台锅炉的热功率，用“Q”表示，单位为兆瓦（MW）,工程单位为104千卡/小时（104Kcal/h。（三）工作压力工作压力是指锅炉最高允许使用的压力。工作压力是根据设计压力来确定的，通常用MPa来表示。（四）温度温度是标志物体冷热程度的一个物理量，同时也是反映物质热力状态的一个基本参数。通常用摄氏度即"t℃二锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度，又称额定温度。对于无过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指锅炉额定压力下的饱和蒸汽温度；对于有过热气的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热气出口处的蒸汽温度；对于热水锅炉，其额定温度是指锅炉出口的热水温度。第二节锅炉的分类和规格型号一.锅炉的分类由于工业锅炉结构形式很多，且参数各不相同，用途不一，故到目前为止，我国还没有一个统一的分类规那么o其分类方法是根据所需要求不同，分类情况就不同，常见的有以下几种。.按锅炉的工作压力分类低压锅炉:PW2.5MPa；中压锅炉:P=2・6s5.9MPa；高压锅炉：P=6.0si3.9MPa；超高压锅炉：PN14MPa。.按锅炉的蒸发量分类（1）小型锅炉:D<20吨/小时;（2）中型锅炉:D=20s中吨/小时;（3）大型锅炉：D〉75吨/小时。.按锅炉用途分类电站锅炉、工业锅炉和生活锅炉。.按锅炉出口介质分类蒸汽锅炉，热水锅炉，汽、水两用锅炉。.按采用的燃料分类燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。二.锅炉的规格锅炉与其它机电设备一样，都有其一定规格和型号，以说明设备的性能，工业蒸汽锅炉和热水锅炉的系列标准GB192LGB3166对其各参数均作了相应的规定。然而，随着开放搞活，用户对锅炉的需求也越来越多样化、实用化。故近年来，设计制造锅炉单位也随着市场需求而生产产销对路的锅炉产品，最大限度满足用户要求。三.锅炉型号我国工业锅炉产品的型号的编制方法是依据JB1626标准规定进行的。其型号由三局部组成。各局部之间用短线隔开。表示方法如下：上述型号的第一局部表示锅炉型式，燃烧方式和额定蒸发量或额定热功率。共分三段：第一段用两个汉语拼音表示锅炉总体形式见表1—1和表1—2；第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧方式（废热锅炉无燃烧方式代号）见表1—3；第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉的额定蒸发量，单位为t/h（吨/小时），或热水锅炉的额定热功率，单位为MW（兆瓦）或废热锅炉的受热面，单位为m2（平方米）。第二章锅炉结构第一节常用中小型锅炉一.立式锅壳锅炉立式锅壳锅炉主要有立式横水管锅炉和立式多横水管锅炉、立式直水管锅炉、立式弯水管锅炉和立式火管锅炉等，目前应用较多的是后三种。由于立式锅炉的热效率低和机械化燃烧问题难以解决，并且炉膛水冷程度大，不宜燃用劣质煤，目前产量逐渐减少，只是局限在低压小容量及环保控制不严及供电不正常的地少量应用。如我厂的LHG系列产品。二.卧式锅壳锅炉卧式锅壳式锅炉是工业锅炉中数量最多的一种。目前已由原来最大生产4t/h（少量的也有6t/h）开展到可以生产40t/h锅壳式锅炉。.卧式内燃锅壳式锅炉卧式内燃锅壳式锅炉以其高度和尺寸较小，适合组装化的需求，采用微正压燃烧时，密封问题容易解决，而炉膛的形状有利于燃油燃气，故在燃油（气）锅炉应用较多，燃煤锅炉应用较少。如我厂WNS系列卧式内燃室燃锅壳式燃油（气）锅炉。.卧式外燃锅壳式锅炉这是我国土业锅炉中使用的最多、最普遍的一种炉型，按现行的工业锅炉型号编制方法，应用代号WW,但目前国内锅炉行业均用水管锅炉的形式代号DZ来表zKo如我厂的DZL系列产品。卧式外燃水火管锅炉与卧式内燃水火管锅炉的主要区别，在于卧式外燃水火管锅炉将燃烧装置从锅壳中移出来，加大了炉排面积和炉膛体积，并在锅壳两侧加装了水冷壁管，组成燃烧室，为煤的燃烧创造了良好条件，因此燃料适应性较广,热效率较高。水管锅炉在锅筒外部设水管受热面，高温烟气在管外流动放热，水在管内吸热。由于管内横断面比管外小，因此汽水流速大大增加，受热面上产生的蒸汽立即被冲走，这就提高了锅水吸热率。与锅壳式锅炉相比水管锅炉锅筒直径小，工作压力高，锅水容量小，一旦发生事故，灾害较轻，锅炉水循环好，蒸发效率高，适应负荷变化的性能较好，热效率较高。因此，压力较高，蒸发量较大的锅炉都为水管锅炉。常见的水管锅炉有双锅筒横直式水管、双锅筒纵置式水管锅炉和单锅筒纵置式水管锅炉，如我厂SZL系列产品。四.热水锅炉热水锅炉是指水在锅炉本体内不发生相变，即不发生蒸汽，回水被送入锅炉后通过受热面吸收了烟气的热量，未到达饱和温度便被输入热网中的一种热力设备。(-)热水锅炉的特点.锅炉的工作压力热水锅炉的工作压力取决于热系统的流动阻力和定压值。热水锅炉铭牌上给出的工作压力只是说明锅炉强度允许承受的压力,而在实际运行中，锅炉压力往往低于这个值。因此热水锅炉的平安裕度比拟大。.烟气与锅水温差大，水垢少，因此传热效果好，效率较高。.使用热水锅炉采暖的节能效果比拟明显。热水锅炉采暖不存在蒸汽采暖的蒸汽损失，并且排污损失也大为减少，系统及疏水器的渗漏也大为减少，散热损失也同样随之减少。因此热水采暖系统比蒸汽采暖系统可节省燃料20%左右。.锅炉内任何局部都不允许产生汽化，否那么会破坏水循环。.如水未经除氧，氧腐蚀问题突出；尾部受热面容易产生低温酸性腐蚀。.运行时会从锅水中析出溶解气体，结构上考虑气体排除问题。热水锅炉的结构形式1.管式热水锅炉这种锅炉有管架式和蛇管式两种，前者较为常见。管式热水锅炉是借助循环泵的压头使锅水强迫流动，并将锅水直接加热。这种锅炉大都由直径较小的筒体(集箱)与管子组成，结构紧凑，体积小，节省钢材，加工简便，造价较低。但是这种锅炉水容量小，在运行中如遇突然停电，锅水容易汽化，并可能产生水击现象。2.锅筒式热水锅炉这类热水锅炉，早期大都是由蒸汽锅炉改装而成的，其锅水在锅炉内属自然循环。为保证锅炉水循环平安可靠，要求锅炉要有一定高度，因此这类锅炉体积较大，钢耗和造价相对提高。但是由于这类锅炉出水容量大且能维持自然循环，当系统循环泵突然停止运行时，可以有效地防止锅水汽化。也正是这个原因，近年来自然循环热水锅炉在我国开展较快。第二节基本结构及结构特点锅炉的结构，是根据所给定的蒸发量或热功率、工作压力、蒸汽温度或额定进出口水温，以及燃料特性和燃烧方式等参数，并遵循《蒸汽锅炉平安技术监察规程》、《热水锅炉平安技术监察规程》及锅炉受压元件强度计算标准等有关规定确定的。一台合格的锅炉，不管属于那种形式，都应满足“平安运行，高效低耗，消烟除尘，保产保暖”的基本要求。一.法规中对锅炉的基本要求（1）各受压元件在运行时应能按设计预定方向自由膨胀；（2）保证各循环回路的水循环正常，所有的受热面都应得到可靠的冷却；（3）各受压部件应有足够的强度；（4）受压元、部件结构的形式，开孔和焊缝的布置应尽量防止减少复合应力和应力集中；（5）水冷壁炉墙的结构应有足够的承载能力；（6）炉墙应有良好的密封性；（7）开设必要的人孔、手孔、检查孔、看火门、除灰门等，便于安装、运行操作、检修和清洗内外部；（8）应有符合要求的平安附件及显示仪表等装置，保证设备正常运行；（9）锅炉的排污结构应变于排污；（10）卧式内燃锅炉炉胆与回燃室（湿背式）、炉胆与后管板（干背式）、炉胆与前管板（回燃式）的连接处应采用对接接头。二、燃油（气）锅炉结构特点：燃油（气）锅炉与燃煤锅炉比拟，由于使用燃料不同而在结构上具有以下特点：（1）燃料通过燃烧器喷入锅炉炉膛，采用火室燃烧而无需炉排设施；（2）由于油、气燃烧后均不产生灰渣，故燃油（气）锅炉无排渣出口和除渣设备；（3）喷入炉内的物化油气或燃气，如果熄火或与空气在一定范围内混合，容易形成爆炸性气体，因此燃油（气）锅炉均需采用自动化燃烧系统，包括火焰监测、熄火保护、防爆等平安设施；（4）由于油、气发热量远远大于煤的发热量，故其炉膛热强度较燃煤炉高的多,所以与同容量的燃煤锅炉比拟，锅炉体积小，结构紧凑、占地面积小；（5）燃油（气）锅炉的燃烧过程是在炉膛中悬浮进行，故其炉膛内设置前后拱,炉膛结构非常简单。三.燃油锅炉与燃气锅炉的区别（1）燃油锅炉与燃气锅炉，就本体结构而言没有多大的区别，只是由于燃料热值不同，将受热面作了相应的调整。即燃油锅炉辐射受热面积较大，而燃气锅炉那么是将对流受热面设计的大些。（2）燃油锅炉所配燃烧器必须有油物化器，而燃气锅炉所配燃烧器那么无需物化器。（3）燃油锅炉，必须配置一套较复杂的供油系统（特别是燃烧重油、渣油时）,如油箱、油泵、过滤器加热管道等，必须占据一定的空间，而燃气锅炉，那么无需配置储气装置。只需将用气管道接入供气网即可，当然，在管道上还需设置调压装置及电磁阀、缓冲阀等附件，以确保锅炉平安运行。第三节燃煤锅炉改成燃油（气）锅炉的基本原那么一.燃煤锅炉改成燃油（气）锅炉的基本原那么（1）被改造的燃煤锅炉必须具备以下条件：原锅炉的受压元件必须基本完好，有继续使用的价值；原锅炉的水气系统和送、引风系统必须基本完好。（2）改造后的锅炉应到达如下目的：保持原锅炉的额定参数（如汽压、汽温、给回水温度等）不变；保持或提高原锅炉的出力和效率。（3）通过改造到达消烟除尘，满足环保要求。（4）锅炉改造方案必须简单，易行，投资少，见效快，工期短。因此锅炉改造的涉及面越小越好，可采取只改炉膛和燃烧装置，改造局部不超出锅炉本体基本结构范围。二.燃煤锅炉改成燃油（气）锅炉的考前须知（1）机械化层状燃煤锅炉，要改成燃油（气）锅炉，首先应取掉前后拱，同时考虑增加底部受热面，以取代炉排，防止炉排过热烧坏。（2）小型锅炉，由燃煤改成燃油（气）炉，即由原来的负压燃烧变为现在的微正压燃烧，必须注意炉墙结构及密封问题。（3）燃烧器的选型和布置与炉膛形式关系密切，应使炉内火焰充满度比拟好，不形成气流死角；防止相邻燃烧器的火焰相互干扰；低负荷时保持火焰在炉膛中心位置，防止火焰中心偏离炉膛对称中心；未燃尽的燃气空气混合物不应接触受热面，以防止形成气体不完全燃烧；高温火焰要防止高速冲刷受热面，以免受热面热强度过高使管壁过热等。燃烧器布置还要考虑燃气管道和风道布置合理，操作、检查和维修方便。（4）燃油气锅炉的对流受热面的烟速不会受飞灰磨损条件的限制，可适当提高烟气流速，使对流受热面的传热系数增大，在不增加锅炉受热面的情况下，可以提高锅炉的压力，此时应注意锅内汽水别离装置的能力，以保证蒸汽品质，对有过热气的锅炉尤为重要。（5）防止高温腐蚀，由燃煤改为燃油，由于燃料油中含有钠、钢等金属元素有机类，经燃烧后生成氧化物共熔晶体的熔点很低，一般约为600c左右，甚至更低。这些氧化物在炉膛高温下升华后，在凝结在相对温度较低的受热面上，形成有腐蚀性的高温积灰，且温度越高腐蚀越快。为此，改造时，应在易受高温腐蚀的受热面外表涂覆陶瓷、炭化硅等特种涂料，也可选用耐高温腐蚀性能好的材料,以提高其耐高温腐蚀性能。（6）防止炉膛爆炸，燃煤炉改为燃油（气）炉时，当燃油雾化不良或燃烧不完全的油滴（燃气）在炉膛或尾中受热面聚集时，就会发生着火或爆炸，因此，在锅炉的适当部位应装置防爆门，同时自动化控制上应增设点火程序控制和熄火保护装置，以保证锅炉平安运行。第三章锅炉燃料工业锅炉用燃料分为三类：固体燃料一烟煤，无烟煤，褐煤，泥煤，油页岩，木屑，甘蔗渣，稻糠等;液体燃料一重油，渣油，柴油，等；气体燃料一天然气，人工燃气，液化石油气等。第一节煤一.煤的成分：自然界里煤是多种物质组成的混合物，它的主要成分有碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分等。I.碳：用符号C表示，是煤的主要成份，煤的含碳量愈多，发热量越高。不过含碳量较高的煤较难着火，这是因为碳在比拟高的温度下才能燃烧。一般碳约占燃料成份的50s90虬.氢：用符号H表示，是煤中最活波的成份，煤中含量越多，燃料越容易着火，煤中氢量约为2%s5%。.硫：用符号S表示，是煤中的一种有害元素。硫燃烧生成二氧化硫（SO2）或三氧化硫（S03）气体，污染大气，对人体有害，这些气体又与烟气中水蒸汽凝结在受热面上的水珠结合，生成亚硫酸（H2s03）或硫酸（H2s04）腐蚀金属。不仅如此，含硫烟气排入大气还会造成环境污染。含硫多的煤易自燃。我国煤的含量为0.5s5%。.氧：用符号0表示，是不可燃成份，煤中含氧为Ksio虬.氮:用符号N表示,是不可燃成份，但在高温下可与氧反响生成氮氧化物（NOx）,它是有害物质。在阳光紫外线照射下，可与碳氢化合物作用而形成光学氧化剂，引起大气污染。.灰分：用符号A表示，是煤中不能燃烧的固体灰渣，由多种化合物构成。熔化温度低的灰，易软化结焦，影响正常燃烧，所以，灰份多，煤质差。煤中灰份约占5s35%。.水分：用符号W表示，煤中水份过多会直接降低煤燃烧所发生的热量，使燃烧温度降低。二.煤的发热量IKg煤完全燃瀛时所放出的热量，称为煤的发热量。.高位发热量（Qgw）指煤的最大可能发热量。.低位发热量（Qdw）指煤在正常燃烧条件下的实际发热量。我国目前的锅炉燃烧设备都是按实际应用煤的低位发热量来进行计算的。煤的品种不同，其发热量往往差异很大。在锅炉出力不变的情况下，燃用发热量高的煤时，耗煤量就小，燃用发热量低的煤时，其耗煤量必然增加。因此，笼统地讲燃料消耗量的大小而不考虑煤种，那么不能正确反映锅炉设备运行的经济性。为了能正确地考核锅炉设备运行的经济性，通常将Qdw=7000Kcal/Kg（约合29300KJ/Kg）的煤定义为标准煤，这样便于计算和考核。三.煤的燃烧（一）煤完全燃烧的条件.适量的空气.一定的燃烧温度.燃料与空气的混合均匀性.充分的燃烧时间（二）煤的燃烧过程.预热干燥.挥发分析出并开始着火燃烧.固定碳着火燃烧.固定碳的燃烧和灰渣的形成。第二节燃油和气体燃料一.燃油（-）燃料油的物理特性.重度（比重）单位体积内物质的重量称为“重度”（Y）o油的重度在0.78^0.98吨/米3之间，所以油比水轻，通常能浮在水面上。通常将20c时比重作为油品的标准比重,用符号重420”表示。.发热量（Q）油的重度愈小，那么发热量愈高。由于油中的碳、氢含量比煤高，因此其发热量约为39800s44000千焦/公斤。.比热（C）将1公斤物质加热，温度每升高所需的热量称之为该物质的比热。单位是KJ/Kg•℃o.凝固点油的凝固点表示油在低温下的流动特性。.粘度油的流动速度，不仅决定于使油流动的外力，而且也取决于油层间在受外力作相对运动的内部阻力，这个内部阻力就称为粘度。油的粘度随温度升高而降低，随温度下降而增大。对于压力物化喷嘴的炉前燃油粘度以2s4度为最好，对转杯式喷嘴以3s6度为好。.沸点液体发生沸腾时温度称为沸点。油品没有一个恒定的沸点，而只有一个沸点范围。.闪点燃油外表上的蒸汽和周围空气的混合物与火接触，初次出现黄色火焰的闪光的温度称为闪点或闪光点。闪点表示油品的着火和爆炸的危险性，关系到油品储存、输送和使用的平安。闪点W45℃的油品称为易燃品。在燃油运行管理中，除根据油种闪点确定允许的最高加热温度外，更须注意油种的变化及闪点的变化。.燃点（着火点）在常建、下，油品亲火连续燃烧（时间不少于5秒）时的最低温度称为燃点或着火点。无外界明火，油品自行着火燃烧时最低温度称为自然点。.爆炸浓度界限油蒸汽与空气混合物的浓度在某个范围内，遇明火或温度升高就会发生爆炸，这个浓度范围就称为该油品的爆炸浓度界限。.油品很容易在磨察时升成静电，在静电作用下，油层被击穿，会导致放电，而产生火花，此火花可将油蒸汽引燃。因此，静电是使用油品发生燃烧和爆炸的原因之一。（二）常用燃油特点.重油（1）油的比重和粘度较大，脱水困难，流动性差。（2）油的沸点和闪点较高，不易挥发。（3）其特性与原油产地，配制原料的调和比有关。.渣油（1）硫份含量较高。（2）比重较大。（3）粘度和凝固点都比拟高。（4）作为锅炉燃油时必须注意防止低温腐蚀。.柴油，分为轻柴油和重柴油，工业锅炉上常用轻柴油作为燃料。轻柴油的特点：（1）粘度小，流动性好，在运输和物化过程中，一般不需要加热。（2）含硫量较小，对环境污染也小。（3）易挥发，火灾危险性大，运输和使用中应特别注意。二.气体燃料（一）气体燃料的化学组成气体燃料的化学成份由可燃局部和不可燃局部组成。.可燃局部有氢，一氧化碳，甲烷，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氢等。.不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化硫和水蒸气。（二）分类.天然气，目前西安，北京等城市使用的气体燃料就是天然气。发热量为36533KJ/m3,爆炸极限的上限为15.0%,・下限为5.0%。.人工燃气，是指以煤或石油产品为原料，经过各种加工方法而产生的燃气。.油制气，是指以石油产品为原料，经过各种加工方法而产生的燃气。.液化石油气，是指在开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一种碳氢化合物。（三）特点：.具有基,无公害燃烧的综合特性。.容易进行燃烧调节。.作业性好，即燃气系统简单，操作管理方便，容易实现自动化。.容易调整发热量，比方城市煤气可以通过煤制气和油制气的混合比例来调整和维持发热量。易燃易爆且有毒气体燃4与空气在一定比例下混合会形成爆炸性气体。另外气体燃料大多数成分对人体和动物是窒息性的或有毒的。温度不同时、回路中将产生热电势。3.闭合回路的热电势：温差电势接触电势接触电势的大小取决于两种不同导体的性质和接触点的温度.T端称为测量端或热端，To端称为参比端或冷端。热电偶产生热电势的条件：两种不同的导体材料构成回路，两端接点处的温度不同。（必考）热电势大小只与热电极材料及两端温度有关，与热偶丝的粗细和长短无关。（必考）热电极材料确定以后，热电势的大小只与温度有关。.均质导体定那么中间导体定那么（中间导体两端温度要相同）中间温度定那么EAB（T,To）=EAB（T,TC）+EAB（TC,To）热电偶的分度表参比端温度为0℃6•对热电极材料的要求：热电性能稳定，物理化学性能稳定，热电特性呈线性或近似线性,价格廉价掌握S、K型热电偶.普通型热电偶：热惯性大，对温度变化的响应慢（绝缘管为瓷管）凯装型热电偶：热惯性小，对温度的变化响应快，挠性好，可弯曲，可以安装在狭窄或结构复杂的测量场合。（绝缘材料为氧化镁或氧化铝粉末，套管材料多为不锈钢）.热电偶参比端温度的处理：补偿导线法：延长型：化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：化学成分与被补偿的热电偶不同；参比温度测量计算方法；E（T,0）=E（T,To）+E（To,0）分To等于0和To不等于0（重点）参比温度恒温法；补偿电桥法2.2热电阻测温.原理：金属导体的热胀冷缩.优点：可远传、灵敏度高、无需参比温度。金属热电阻稳定性高、互换性好、精确度高,可以用作基准仪表。缺点：需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。.伯热电阻-250℃-650℃,分度号为PtlO（精度高）、Pt100（常用）、Pt1000（灵敏度高）精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但价格贵。.铜热电阻-40-150℃,线性好.热电阻引线方式二线制引线电阻带来的附加误差三线制消除引线电阻影响，提高测量精度四线制用于高精度的温度测量.热敏电阻正温度系数的热敏电阻：电阻超过一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性的增大;负温度系数的热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小。4.3非接触式测温.E=e。丁（全辐射定律）.辐射测温仪表的组成：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等.表观温度：亮度温度、辐射温度、比色温度.4光纤温度传感器第四章锅炉用水处理第一节锅炉水处理的重要性锅炉水质不良会使受热面结垢，大大降低锅炉传热效率，堵塞管子，受热面金属过热损坏，如鼓包、爆管等。另外还会产生金属腐蚀，减少锅炉寿命。因此，做好锅炉水处理工作对锅炉平安运行有着及其重要的意义。结垢水在锅内受热沸腾蒸发后，为水中的杂质提供了化学反响和不断浓缩的条件。当这些杂质在锅水中到达饱和时，就有固体物质产生。产生的固体物质，如果悬浮在锅水中就称为水渣；如果附着在受热面上，那么称为水垢。锅炉又是一种热交换设备，水垢的生成会极大的影响锅炉传热。水垢的导热能力是钢铁的十几分之一到几百分之一。因此锅炉结垢会产生如下几种危害。.浪费燃料锅炉结垢后，使受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放的热量不能及时传递到锅水中，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度过高，排烟假设损失增加，锅炉热效率降低。为保持锅炉额定参数，就必须多投加燃料，因此浪费燃料。大约1毫米的水垢多浪费一成燃料。.受热面损坏结了水垢的锅炉，由于传热性能变差，燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水,致使炉膛和烟气的温度升高。因此，受热面两侧的温差增大，金属璧温升高，强度降低，在锅内压力作用下，发生鼓包，甚至爆破。.降低锅炉出力锅炉结垢后，由于传热性能变差，要到达额定蒸发量，就需要消耗更多的燃料,但随着结垢厚度增加，炉膛容积是一定的，燃料消耗受到限制。因此，锅炉出力就会降低。腐蚀.金属破坏水中含有氧气、酸性和碱性物质都会对锅炉金属面产生腐蚀，使其壁厚减薄、凹陷，甚至穿孔，降低了锅炉强度，严重影响锅炉平安运行。尤其是热水锅炉，循环水量大，腐蚀更为严重。.产生垢下腐蚀含有高价铁的水垢，容易引起与水垢接触的金属腐蚀。而铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。这是一种恶性循环，它会迅速导致锅炉部件损坏。尤其是燃油锅炉金属腐蚀产物的危害更大。汽水共腾产生汽水共腾的原因除了运行操作不当外，当炉水中含有较多的氯化钠、磷酸钠、油脂和硅化物时，或锅水中的有机物和碱作用发生皂化时，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就产生泡沫，形成汽水共腾。第二节水质及水质标准一.水质指标及其含义：.成分指标：(1)溶解氧一水中氧气的含量。(2)含油量一水中油脂的含量。(3)钙含量(Ca2+)。(4)镁含量(Mg2+)o铁含量(Fe2+,Fe3+)o(6)碳酸钙含量(C032-)o(7)重碳酸根含量(HC032-)。(8)氯离子含量(Cl-)o(9)氢离子浓度(H+),即PH值，表示水的酸碱性。PIK5.5酸性水PH=5.5s6.5弱酸性水中性水PH=7.6sio弱碱性水PH>10碱性水.技术指标：(1)悬浮物：表示水中颗粒较大的悬状物(泥沙，工业废物等)(2)硬度(H)：表示水中某些高价金属离子(如Ca2+,Mg2+,Mn2+,Fe3+等)的含量。单位是毫摩尔(mmol/L)o(3)碱度(A)：表示水中能与盐酸发生中和作用的所用碱性物质的含量。单位为豪摩尔/升(mmol/L)o(4)含盐量(S)表示水中溶解性盐类的总量。单位是毫克/升(mg/L)。(5)相对碱度：表示锅水中游离氢氧化钠含量与锅水中溶解固形物含量的比值。二.水质标准为了保证锅炉平安经济运行，对锅炉给水和锅水的水质必须进行严格的控制。国家以国标的形式对锅炉水质进行了严格的规定，锅炉使用单位必须遵守。下面的GB1576——96《低压锅炉水质标准》主要内容介绍于下：①热水锅炉的水质应符合表1的规定。②蒸汽锅炉采用锅外化学处理时，水质应符合表2的规定。第五章工业锅炉的辅助设备及附件、仪表第一节辅助设备一.给水设备：给水设备有以下几种：,注水器：适用于蒸发量小，压力较低的锅炉。.蒸汽往复泵：在缺乏动力或作为给水备用设备的条件常被采用。3•离心泵：正常条件下锅炉给水最常用的设备。二.通风设备：通风设备通常指鼓风机和引风机烟囱。.鼓风机是将空气送入炉膛，使燃料燃烧的一种设备。.引风机是将炉膛内的烟气向外排的一种设备。.烟囱，一是产生“抽力”，使烟气顺烟卤升到高处；二是将烟气排到室外高空,防止锅炉区域污染。三.运煤设备由于锅炉房容量和耗煤量的大小不同，有机械上煤和人工上煤两种。许多容量不大的锅炉房常把这两种方法结合起来，即一局部用机械，一局部用人工，通常这种方法叫半上煤。.人工上煤：设备简单，灵活，不致因设备故障影响上煤，运用于用煤量不大的锅炉房。缺点是劳动强度大，卫生条件差。.单斗提升机：单斗提升机由卷扬机（包括电机、减速器、滑轮、钢丝绳），料斗，导轨等局部组成。用于推车把煤从煤场运来倒入料斗后，启动卷扬机，使钢丝绳把料斗提起，并沿导轨送入炉前煤斗处，由料斗自动翻入煤斗，供锅炉燃用。.电动葫芦。.带式输送机。.埋刮板输送机等。四.出灰设备锅炉出灰按其方式分类有人工、机械、水力和火力等四种出灰方式。.人工出灰人工出灰由运行人员将灰渣从灰坑中耙出，用水浇湿，装上小车再运出锅炉房外。.刮板出渣机锅炉的灰渣由灰斗经插入灰槽水中的落灰管落入灰槽内，起动传动装置，带动链条在灰槽内缓慢地移动，链条带着刮板向前移动经斜坡而送至出渣口，湿灰渣经斜坡而得到脱水。刮板出渣机出灰能力强，改善环境卫生，节省人力，但设备磨损严重，维修工作量大。,螺旋出渣机螺旋出渣机是一种比拟简单的出渣设备，它主要由驱动装置，螺旋机本体，进渣口和出渣口等几局部组成。一般运用于10t/h以上的工业锅炉。五.除尘设备由于中小型锅炉中各种燃烧结构的出口烟尘浓度均远高于我国标准规定的最大允许烟尘浓度值，因此除了正确选择燃烧结构和提高操作水平，对燃煤锅炉还必须在锅炉后部设置除尘设备，将烟气中的尘粒捕集后再排入大气。.重力沉降式除尘器其原理是：当烟气进入较大空间流速降低时，较大颗粒的烟尘借助于自身重力,从烟气中靠重力自然沉降别离出来。.旋风除尘器旋风除尘器又叫离心除尘器，其原理是含尘烟气在旋风除尘气内强烈地沿筒壁旋转，并逐渐沿筒壁以螺旋线运动下降。由于强烈的旋转所产生的离心力，把烟尘抛向筒体内壁面，在壁面上的烟尘靠重力逐渐下降至除尘器的底部，并经集灰斗排出。净化后的烟气从除尘器中间的芯管排出。1.离心水磨除尘器其原理是：烟气从圆筒型的壳体下部以高速切线方向进入，沿着筒壁旋转而上,而喷嘴沿着筒壳上部圆周切线方成均匀喷水，在筒壳内壁形成水膜时，由于离心力作用，烟尘被抛向筒壁，并被水膜粘住后和水膜一起流入锥形灰斗，由排灰口排出，净化的烟气那么从壳体上部排出。第二节附件、仪表锅炉的附件及仪表是锅炉平安经济运行不可缺少的一个组成局部。如果锅炉的附件不全，作用不可靠，全部或局部失灵，都会直接影响锅炉的正常运行。所以,必须保证锅炉的附件及仪表准确，灵敏，可靠。一.平安阀平安阀是锅炉三大平安附件（平安阀，压力表，水位表）之一，其作用是保证锅炉排水时，由人工抬起，以排除或吸入空气。蒸气锅炉采用全启式平安阀，热水锅炉既可采用权启式又可采用微启式平安阀。在一定工作压力下平安运行。如果锅炉超过允许规定时，平安阀一方面产生较大音响，引起操作人员警觉，及时采取措施，另一方面起排气，减压作用，使锅炉压力迅速降低，保证锅炉平安。同时，锅炉在没有空气阀的情况下，平安阀可在冷炉进水时生火及无压排水时，由人工抬起，以排除或吸入空气。蒸汽锅炉采用全启式平安阀，热水锅炉既可采用全启式又可采用微启式平安阀。平安阀的平安操作与日常维护保养：.锅炉安装或移装后，投入运行前，应对平安阀进行调查。.对于员全阀的泄漏，首先要分析其泄露原因，然后在采取措施。.平安阀经过调查校验后，应加锁或铅封。.要防止与平安阀无关的异物将平安阀压住，卡住，以保证平安阀动作的可靠性。.平安阀使用一段时间后，为防止阀芯与阀座粘住，可定期进行手动或自动排汽（排水）试验，以检查平安阀动作的可靠性。二.压力表锅炉上使用的压力表是测量锅炉气压或水压大小的仪表。司炉人员可通过压力表的指示值,控制锅炉的气压升高或降低,对热水锅炉可了解循环水压力的波动,以保证锅炉在允许工作压力下平安运行。以下位置需装设压力表：.热水锅炉的进水阀出口和出水阀进口。.热水锅炉循环水泵的进水管和出水管上。.蒸气锅炉给水调节阀前。.可分式省煤器出口。.蒸汽锅炉过热器出口和主汽阀之间。.燃油锅炉油泵进，出口。.燃气锅炉气源入口。三.水位表水位表是锅炉主要平安附件之一，是利用液体连通各部位水面均在同一平面上的原理，监视锅筒（或锅壳）内水位的一种平安装置。通过水位表显示水位的高低，以指示锅炉内水面的位置，司炉人员依此进行正确操作，保证锅炉平安运转。中小型锅炉常用的水位表有玻璃管式水位表和玻璃板式水位表两种。.玻璃管式水位表由汽旋塞，接气连管的法兰，玻璃管，接水连管法兰，水旋塞，放水旋塞和放水管构成,玻璃管是用耐热玻璃制作，公称直径通常有15nnn和20mm两种，一般使用于工作压力小于1.25Mpa的小型锅炉上。.玻璃板式水位表,它与玻璃管水位表的不同点在于由玻璃板代替了玻璃管,并具有安装玻璃板的金属框盒和压盖,平板玻璃嵌在金属框盒中，玻璃板与框盒之间垫有石棉橡胶板，同时用螺钉将压盖紧压在框盒中，使框盒，玻璃板，压盖三者严密配合不漏气。平板玻璃外表开有垂直的三棱形沟槽，由于光线在沟槽内的折射作用，水位表的蒸汽局部便显示银白色,而有水的局部那么颜色阴暗，使汽水分界线非常明显先。此种水位表应用广泛。四.高低水位报警器其作用是：当锅炉内的水位高于最高平安水位或低于最低平安水位时，高低水位报警器就自动发出报警声响，提醒司炉人员迅速采取措施，防止发生事故。因此为了保证锅炉水位正常，对额定蒸发量大于或等于2t/h的锅炉，除装设水位表外，还应装设高低水位报警器。五.测量温度的仪表温度是热力系统的重要状态参数之一.蒸汽锅炉生产的蒸汽，热水锅炉热水出口温度，烟气温度是否满足要