物理量的检测与过程通道省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统主讲：贾振国 长春工程学院能源动力工程学院 电站控制教研室 第第1 1页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统第五章：物理量检测与过程通道第五章：物理量检测与过程通道第五章：物理量检测与过程通道第五章：物理量检测与过程通道水电厂测量特点 一一二二传感器与测量仪表 水力机组参数测量 三三四四物理量测量过程通道 智能传感器技术概述 五五第第2 2页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统一、水电厂测量特点与对象一、水电厂测量特点与对象 1 1、水电厂测量特点、水电厂测量特点 四位一体四位一体 水水 力、流量、流速、水位等测量力、流量、流速、水位等测量 机机 力、力矩、位移、震动、机械损伤力、力矩、位移、震动、机械损伤 转速、轴功率等测量转速、轴功率等测量 电电 功率、频率、电压、电流、相位、功率、频率、电压、电流、相位、谐波等测量谐波等测量 控控 系统工作状态、故障、开光位置、系统工作状态、故障、开光位置、阀门位置、主备用设备切换等测量阀门位置、主备用设备切换等测量 第第3 3页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统2 2、水电厂测量物理量对象、水电厂测量物理量对象 一、水电厂测量特点与对象一、水电厂测量特点与对象 测量测量 对象对象 电量电量 非电量非电量 位置量位置量 状态量状态量 电量测量（模拟量测量）（1 1）发电机定子电压、电流、功率、频率；）发电机定子电压、电流、功率、频率；（2 2）变压器电压、电流、功率、频率；）变压器电压、电流、功率、频率；（3 3）高低压母线电压、电流、功率、频率；）高低压母线电压、电流、功率、频率；（4 4）励磁电压、电流；）励磁电压、电流；（5 5）厂用电电压、电流、功率、频率；）厂用电电压、电流、功率、频率；（6 6）直流系统电压、电流；）直流系统电压、电流；（7 7）发电机出口电量；）发电机出口电量；（8 8）各用户线路出口电量；）各用户线路出口电量；第第4 4页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统一、水电厂测量特点与对象一、水电厂测量特点与对象 测量测量 对象对象 电量电量 非电量非电量 位置量位置量 状态量状态量 非电量测量（模拟量测量）（1 1）液位：）液位：水库水位、下游尾水位；油罐、水库水位、下游尾水位；油罐、集油槽、漏油箱油位；集水井、排水廊道、集油槽、漏油箱油位；集水井、排水廊道、供水池水位；水轮机顶盖漏水水位；供水池水位；水轮机顶盖漏水水位；（2 2）压力：）压力：引水、尾水、冷却水、压力油、引水、尾水、冷却水、压力油、压缩空气管管路压力；油压装置、压缩空气压缩空气管管路压力；油压装置、压缩空气 罐、供排水泵进出口、空气压缩机出口等；罐、供排水泵进出口、空气压缩机出口等；（3 3）温度：）温度：定子线圈、冷却水、轴承润滑定子线圈、冷却水、轴承润滑 油、轴瓦；油罐、油箱、气罐、空气压缩机油、轴瓦；油罐、油箱、气罐、空气压缩机各段温度；发电机空冷器进、出口风温等；各段温度；发电机空冷器进、出口风温等；（4 4）流量：）流量：机组过流量、各冷却水流量等；机组过流量、各冷却水流量等；（5 5）位移：）位移：接力器行程、导水叶开度、桨叶接力器行程、导水叶开度、桨叶开度、闸门、阀门开度等；开度、闸门、阀门开度等；（6 6）振动：）振动：大轴摆度；水轮机顶盖、发电机大轴摆度；水轮机顶盖、发电机机架水平垂直振动等；机架水平垂直振动等；第第5 5页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统2 2、水电厂测量物理量对象、水电厂测量物理量对象 测量测量 对象对象 电量电量 非电量非电量 位置量位置量 状态量状态量 位置量测量（开关量测量）（1 1）闸门、阀门位置（开、关）；）闸门、阀门位置（开、关）；（2 2）各种电气开关位置（分、合）；）各种电气开关位置（分、合）；（3 3）各种继电器接点位置（开、闭）；）各种继电器接点位置（开、闭）；（4 4）控制、执行机构位置（投、切）；）控制、执行机构位置（投、切）；（5 5）冷却水（通、断）；）冷却水（通、断）；（6 6）制动闸位置（上、下）；）制动闸位置（上、下）；（7 7）集水井水位（上限、下限）；）集水井水位（上限、下限）；（8 8）导叶开度（空载、全开）；）导叶开度（空载、全开）；一、水电厂测量特点与对象一、水电厂测量特点与对象 第第6 6页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统2 2、水电厂测量物理量对象、水电厂测量物理量对象 测量测量 对象对象 电量电量 非电量非电量 位置量位置量 状态量状态量 设备状态监视 （1 1）主、辅机设备运行情况及健康状态监视）主、辅机设备运行情况及健康状态监视（正常、异常、故障、事故报警）；（正常、异常、故障、事故报警）；（2 2）微机监控系统运行状态监视；）微机监控系统运行状态监视；一、水电厂测量特点与对象一、水电厂测量特点与对象 第第7 7页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 1 1、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （1 1）传感器组成及分类）传感器组成及分类 v 传感器概念传感器概念 传感器：传感器：能够感受非电量，并将此非电量变换为电量器能够感受非电量，并将此非电量变换为电量器 件，称为传感器。件，称为传感器。要要 求：求：传感器输出信号要求能够完全正确反应输入传感器输出信号要求能够完全正确反应输入 参数性能。参数性能。第第8 8页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 1 1、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （1 1）传感器组成及分类）传感器组成及分类 v 传感器组成传感器组成 敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路被测量被测量非电量非电量电参量电参量电量电量 敏感元件作用敏感元件作用 被测量经过被测量经过敏感元件转换成敏感元件转换成与输入量有确定与输入量有确定关系非电量或其关系非电量或其它量。它量。传感元件作用传感元件作用 将敏感元件将敏感元件输出非电量转换输出非电量转换为电参量元件。为电参量元件。转换电路作用转换电路作用 将传感元件将传感元件输出电参量转换输出电参量转换成电压或电流量。成电压或电流量。第第9 9页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 1 1、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （1 1）传感器组成及分类）传感器组成及分类 v 传感器分类传感器分类 传感器传感器 电学传感器电学传感器 声学传感器声学传感器 光学传感器光学传感器 生物传感器生物传感器 被测量改变被测量改变-电量电量（电（电 阻、电容、电感、电势、电阻、电容、电感、电势、电荷）荷）改变改变-电流、电压改电流、电压改变变；超声波传感器；超声波传感器；声压传感器；声压传感器；光电传感器；光电传感器；光敏传感器；光敏传感器；利用生物体活性物质选利用生物体活性物质选 择测定化学、生物变择测定化学、生物变 化化传感器；传感器；第第1010页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统XY二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 2 2、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （2 2）传感器主要性能指标）传感器主要性能指标 v 灵敏度：灵敏度：输出特征曲线斜率。输出特征曲线斜率。K K（灵敏度）（灵敏度）=输出量改变值输出量改变值 输入量改变值输入量改变值=Y/X=Y/X 要求：要求：灵敏度越高越好；灵敏度越高越好；灵敏度越高；灵敏度越高；传感器越敏感；传感器越敏感；质量越好。质量越好。第第1111页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 2 2、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （2 2）传感器主要性能指标）传感器主要性能指标 v 阀值（分辨率）：阀值（分辨率）：能使传感器输出端产生可测改变量能使传感器输出端产生可测改变量 最小被测输入量值，即零位附近最小被测输入量值，即零位附近 分辨率。特征曲线斜率。分辨率。特征曲线斜率。要求：阀值越小越好要求：阀值越小越好 v 零点漂移：零点漂移：对应于传感器输出为零电位时传感器对应于传感器输出为零电位时传感器 输入电压。输入电压。要求：零点漂移越小越好要求：零点漂移越小越好v 测量范围：测量范围：能满足要求精度输入量最大值与最小值能满足要求精度输入量最大值与最小值 区间。区间。要求：测量范围越大越好要求：测量范围越大越好 第第1212页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 2 2、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （2 2）传感器主要性能指标）传感器主要性能指标 v 非线性误差：非线性误差：对应传感器实际特征曲线与拟合直线之间对应传感器实际特征曲线与拟合直线之间 最大偏差和传感器满量程输出之百分比。最大偏差和传感器满量程输出之百分比。要要 求：非线性误差越小越好求：非线性误差越小越好实际曲线实际曲线拟合直线拟合直线Lmax XmaxYmax O输入输入 输出输出 第第1313页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 2 2、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （2 2）传感器主要性能指标）传感器主要性能指标 v 迟滞性：迟滞性：是指传感器正向特征和反向特征不一致程度。是指传感器正向特征和反向特征不一致程度。要要 求：迟滞性越小越好求：迟滞性越小越好Hmax Ymax XmaxO迟滞系数：迟滞系数：H H 1/21/2Hmax Hmax YmaxYmax100100 v 其它指标：稳定性、可靠性、过载能力、重复性其它指标：稳定性、可靠性、过载能力、重复性 第第1414页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 2 2、传感器分类及主要性能指标、传感器分类及主要性能指标 （3 3）改进传感器性能主要路径）改进传感器性能主要路径 稳定性技术稳定性技术 抗干扰技术抗干扰技术 赔偿校正技术赔偿校正技术 合理选择传感器材料、结构与参数合理选择传感器材料、结构与参数（4 4）传感器技术发展趋势）传感器技术发展趋势 开发新型传感器开发新型传感器 传感器集成化传感器集成化 传感器多功效化传感器多功效化 传感器智能化传感器智能化 开发仿生传感器开发仿生传感器 第第1515页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （1 1）温度传感器）温度传感器 热电阻测温热电阻测温 A A、铂热电阻（、铂热电阻（Pt100Pt100）：用于）：用于200200850850范围内测温，范围内测温，稳定性好，准确度高，格较贵。稳定性好，准确度高，格较贵。B B、铜热电阻（、铜热电阻（Cu50Cu50）：用于）：用于5050150150范围内温度测范围内温度测 量。易加工，价格廉价，在此温度内量。易加工，价格廉价，在此温度内 近似线性。近似线性。关系式：关系式：RtRtR0R0（1 1a a0 0t t）其中：其中：R0R0温度为温度为00时电阻值时电阻值 a a0 0热电阻温度系数热电阻温度系数 铂热电阻铂热电阻a a0 0=3.910=3.9103 3/铜热电阻铜热电阻a a0 0=4.2510=4.25103 3/第第1616页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统热电阻测温电路连接方法：热电阻测温电路连接方法：二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 IV恒定电流恒定电流 热电阻热电阻 二线制测量二线制测量 abcV1V2热电阻热电阻R R 线阻线阻R1 R1 三线制测量三线制测量 R3R4RR1R2 恒流恒流I I 高阻测量高阻测量 四线制测量四线制测量 其它测温方法其它测温方法（1 1）热电偶测温）热电偶测温（2 2）半导体元件测温）半导体元件测温 （3 3）集成电路测温）集成电路测温（4 4）数字温度传感器）数字温度传感器 电桥测量电桥测量 第第1717页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （2 2）压力传感器）压力传感器 电位计式压力传感器电位计式压力传感器 感压过程：压力感压过程：压力-机械位移机械位移 被测压力被测压力-真空膜盒真空膜盒-膜盒产生位移膜盒产生位移-位移放大位移放大-传动机构带动电刷在电位器上移动。传动机构带动电刷在电位器上移动。特点：特点：A A、输出信号较大，可达、输出信号较大，可达V V级。级。B B、不需专用放大电路。、不需专用放大电路。C C、精度低，寿命短，功耗高。、精度低，寿命短，功耗高。第第1818页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （2 2）压力传感器）压力传感器 应变式压力传感器应变式压力传感器 感压过程：机械应变感压过程：机械应变-电阻改变电阻改变 压力压力圆柱筒圆柱筒筒壁产生变形筒壁产生变形应变电阻应变电阻R1-R4R1-R4改变改变 桥式电路进行测量桥式电路进行测量P实心端头实心端头R1R2R3R4法兰法兰 结构：结构：A A、结构简单，体积小、结构简单，体积小B B、输出信号小，抗干扰能力差、输出信号小，抗干扰能力差C C、普通用于高压测量、普通用于高压测量第第1919页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （2 2）压力传感器）压力传感器 电容式压力传感器电容式压力传感器 感压过程：机械应变感压过程：机械应变-电容改变电容改变 压力压力极板产生变形极板产生变形极板间电容改变极板间电容改变桥式电路测量桥式电路测量 固定极板固定极板P活动极板固定端活动极板固定端弹性膜片弹性膜片其中：其中：0 0真空中介点电常数，真空中介点电常数，0 0=8.85*10=8.85*10-12-12(F/m)(F/m)极板间介质相对介电常数，极板间介质相对介电常数，空气中空气中=1=1 A-A-极板面积极板面积极板间距极板间距第第2020页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 第第2121页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （2 2）压力传感器）压力传感器 压电式压力传感器压电式压力传感器 感压过程：机械应变感压过程：机械应变-电荷改变电荷改变 压力压力石英晶体变形石英晶体变形产生电荷改变产生电荷改变电荷测量电荷测量 石英晶片石英晶片1石英晶片石英晶片2P膜片膜片q=2dq=2d1111SP SP 其中：其中：d d1111石英晶体压电常数石英晶体压电常数 S-S-有效面积有效面积P-P-压力压力 q-q-电荷电荷 第第2222页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 第第2323页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （2 2）压力传感器）压力传感器 电感式压力传感器电感式压力传感器 感压过程：机械应变感压过程：机械应变-电感改变电感改变 弹性元件受压弹性元件受压产生位移产生位移改变磁路中气隙改变磁路中气隙线圈电感量发线圈电感量发 生改变生改变电桥测量电桥测量二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 特点：特点：测量精度高测量精度高 可用于位移测量可用于位移测量 变换电路复杂变换电路复杂 应用：应用：水轮机导叶开度测量水轮机导叶开度测量 第第2424页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （3 3）流量传感器）流量传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 容积式流量计容积式流量计 工作原理：工作原理：它利用机械测量元件把流它利用机械测量元件把流 体连续不停地分割成单个已知体积部体连续不停地分割成单个已知体积部分分,依据测量室逐次重复地充满和排依据测量室逐次重复地充满和排 放该体积部分流体次数来测量流体体放该体积部分流体次数来测量流体体积总量。积总量。优点优点:精度高、管道条件对计量精度没精度高、管道条件对计量精度没有影响、可用于高粘度液体测量、范围有影响、可用于高粘度液体测量、范围度宽。度宽。缺点缺点:结果复杂、体积大、被测介质种结果复杂、体积大、被测介质种 类、口径、介质工作状态不足大、不适类、口径、介质工作状态不足大、不适合用于高、低温场所。合用于高、低温场所。适用适用:小流量测量小流量测量第第2525页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （3 3）流量传感器）流量传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 速度式流量计速度式流量计涡轮番量涡轮番量计计 工作原理：工作原理：流体冲击涡轮叶片使涡轮流体冲击涡轮叶片使涡轮旋转，涡轮转速与流量成正比，测出旋转，涡轮转速与流量成正比，测出单位时间内转数，转换出流量和体积单位时间内转数，转换出流量和体积累计量。累计量。特点：特点：计量精度高；测量范围宽；耐计量精度高；测量范围宽；耐压高，可达压高，可达10MPa10MPa；易安装，易维修；易安装，易维修；尺寸小，重量轻。尺寸小，重量轻。适用：中小型圆管路流量测量适用：中小型圆管路流量测量 第第2626页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （3 3）流量传感器）流量传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 速度式流量计速度式流量计超声波流量计超声波流量计 工作原理：工作原理：超声波在流动流体中传输超声波在流动流体中传输时，就载上流体流速信息，所以，经时，就载上流体流速信息，所以，经过接收到超声波就能够检测出流体流过接收到超声波就能够检测出流体流速，从而换算成流量。速，从而换算成流量。特点：特点：计量准确度可到达计量准确度可到达0.5%0.5%，含，含有准确度高、重复性好、量程比宽、有准确度高、重复性好、量程比宽、抗干扰能力较强、维修量小、可测双抗干扰能力较强、维修量小、可测双向流等特点。向流等特点。适用：大管路流量测量适用：大管路流量测量 第第2727页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （3 3）流量传感器）流量传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 感应式流量计感应式流量计电磁流量计电磁流量计 工作原理：工作原理：产生一个磁场强度为产生一个磁场强度为B B并垂并垂直于管道轴线磁场，导体在磁场中作直于管道轴线磁场，导体在磁场中作切割磁力线时，导体两端要产生感应切割磁力线时，导体两端要产生感应电动势，在导体（被测量介质）两端电动势，在导体（被测量介质）两端产生一个与流速产生一个与流速“V V”成正比感应电压成正比感应电压“U U”。特点：特点：可测小流量、不能测气体和非可测小流量、不能测气体和非导磁介质。导磁介质。适用：大、中、小管路流量测量适用：大、中、小管路流量测量 第第2828页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （4 4）位移传感器）位移传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 水电厂中位移测量水电厂中位移测量 线位移测量场所：线位移测量场所：1、导水机构接力器行程；、导水机构接力器行程；2、闸门开度；、闸门开度；角位移测量场所：角位移测量场所：1、导叶开度；、导叶开度；2、桨叶开度；、桨叶开度；第第2929页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 （4 4）位移传感器）位移传感器 电阻式线位移传感器电阻式线位移传感器 第第3030页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 （4 4）位移传感器）位移传感器 电感式线位移传感器电感式线位移传感器 第第3131页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 （4 4）位移传感器）位移传感器 电涡流小位移传感器电涡流小位移传感器 第第3232页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 （5 5）磁电式振动传感器）磁电式振动传感器 第第3333页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 （6 6）油混水传感器）油混水传感器 油品质测量意义油品质测量意义 油混水测量机理油混水测量机理 电阻式油混水传感器电阻式油混水传感器 电导式油混水传感器电导式油混水传感器 第第3434页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 （7 7）转速传感器）转速传感器 转速测量主要方法转速测量主要方法 光电转换式光电转换式 电磁脉冲式电磁脉冲式 电涡流式电涡流式 第第3535页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （8 8）水位传感器）水位传感器 浮子式水位计浮子式水位计 第第3636页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统二、传感器与测量仪表二、传感器与测量仪表 3 3、水电厂惯用传感器、水电厂惯用传感器 （8 8）水位传感器）水位传感器 差压投入式水位计差压投入式水位计 第第3737页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统三、水利机组参数测量三、水利机组参数测量 1 1、电参量测量、电参量测量 第第3838页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统三、水力机组参数测量三、水力机组参数测量 2 2、水位测量、水位测量 （1 1）测测量目量目 了解水库上下游水位，位防洪、调度、了解水库上下游水位，位防洪、调度、经济经济 运行提供数据；运行提供数据；了解各种水箱、水池水位，为供排水了解各种水箱、水池水位，为供排水装置运行、水泵控制提供数据；装置运行、水泵控制提供数据；（2 2）测量要求）测量要求 在自由水面处测量；在自由水面处测量；水流平稳、流速尽可能小，无漩涡或水流平稳、流速尽可能小，无漩涡或翻腾；翻腾；测点距上下游进、出水口较近；测点距上下游进、出水口较近；尽可能设专门测井，以降低水面波动；尽可能设专门测井，以降低水面波动；第第3939页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统三、水利机组参数测量三、水利机组参数测量 2 2、水位测量、水位测量 （3 3）测点布置）测点布置 -H=上上 下下 -h 影响原因：影响原因：冬季结冰影响冬季结冰影响 水面漂浮物影响水面漂浮物影响 水流泥沙含量影响水流泥沙含量影响 h-水头损失水头损失 工作水头计算：工作水头计算：第第4040页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统三、水利机组参数测量三、水利机组参数测量 2 2、振动测量、振动测量 （1 1）振动原因：）振动原因：机械振动；机械振动；水力振动；水力振动；电磁振动；电磁振动；（2 2）测量内容：）测量内容：振动测量；振动测量；摆渡测量；摆渡测量；压力脉动测量；压力脉动测量；（3 3）测点布置）测点布置 第第4141页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统三、水利机组参数测量三、水利机组参数测量 3 3、温度测量、温度测量 第第4242页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 1 1、模拟量输入通道、模拟量输入通道 （1 1）何为模拟量输入通道？）何为模拟量输入通道？（2 2）模拟量输入通道基本组成）模拟量输入通道基本组成 传感器传感器信号调理电路信号调理电路采集电路采集电路被测信号被测信号微机系统微机系统（3 3）模拟量输入通道基本功效）模拟量输入通道基本功效 非电量到电量转换非电量到电量转换 信号规格统一，如信号规格统一，如0 05V5V等等 数字量信号转换（数字量信号转换（A/DA/D）经过接口电路送入计算机经过接口电路送入计算机第第4343页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 多路分时采集、分时输入结构多路分时采集、分时输入结构 （3 3）模拟量输入通道结构形式）模拟量输入通道结构形式 2 2、模拟量输入通道、模拟量输入通道 第第4444页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 多路同时采集、分时输入结构多路同时采集、分时输入结构 （3 3）模拟量输入通道结构形式）模拟量输入通道结构形式 2 2、模拟量输入通道、模拟量输入通道 第第4545页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 分散采集式结构分散采集式结构 （3 3）模拟量输入通道结构形式）模拟量输入通道结构形式 2 2、模拟量输入通道、模拟量输入通道 第第4646页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 （4 4）对模拟量输入通道各步骤要求）对模拟量输入通道各步骤要求 对模拟量输入通道各步骤要求对模拟量输入通道各步骤要求切换电路切换电路 采样速度：每秒可完成采样点数，普通几十到几百点。采样速度：每秒可完成采样点数，普通几十到几百点。导通与关断电阻：导通电阻越小越好，关断电阻越大越好。导通与关断电阻：导通电阻越小越好，关断电阻越大越好。通道隔离性：越高越好。通道隔离性：越高越好。惯用器件：干簧管继电器、电子开关惯用器件：干簧管继电器、电子开关调理电路调理电路 零点漂移越小越好。零点漂移越小越好。抗干扰能力越强越好抗干扰能力越强越好。A/DA/D电路电路 转换精度普通要求转换精度普通要求8 81414位。位。转换时间依据路数多少确定。转换时间依据路数多少确定。2 2、模拟量输入通道、模拟量输入通道 第第4747页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 （5 5）模拟量输入通道信号传输方式）模拟量输入通道信号传输方式 信号传输形式信号传输形式 发讯器发讯器生产过程生产过程传感调理传感调理采样电路采样电路A/DA/D转换转换接收器接收器接口电路接口电路计算机计算机现场侧现场侧控制室侧控制室侧生产过程生产过程传感调理传感调理采样电路采样电路A/DA/D转换转换接口电路接口电路计算机计算机监控系统监控系统机组侧机组侧机旁侧机旁侧网络网络总线总线电缆电缆2 2、模拟量输入通道、模拟量输入通道 第第4848页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 (1)(1)何为模拟量输出通道？何为模拟量输出通道？(2)(2)模拟量输出通道基本组成模拟量输出通道基本组成 显示器显示器统计器统计器存放器存放器D/A调理电路调理电路调整器调整器(3)(3)模拟量输入通道基本功效模拟量输入通道基本功效 数字数字-模拟转换模拟转换 信号放大与驱动信号放大与驱动2 2、模拟量输出通道、模拟量输出通道 第第4949页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 （3 3）模拟量输出通道结构形式）模拟量输出通道结构形式 数据分配分时转换结构数据分配分时转换结构 2 2、模拟量输出通道、模拟量输出通道 第第5050页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 数据分配同时转换结构数据分配同时转换结构 2 2、模拟量输出通道、模拟量输出通道 （3 3）模拟量输出通道结构形式）模拟量输出通道结构形式 第第5151页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 （4 4）模拟量输出通道主要性能指标）模拟量输出通道主要性能指标 2 2、模拟量输出通道、模拟量输出通道 分辨率指标：分辨率指标：主要由主要由D/AD/A决定。决定。通道容量：通道容量：所能控制回路数，由现场需要决定。所能控制回路数，由现场需要决定。通道输出信号形式：通道输出信号形式：电压输出电压输出:速度快、精度高速度快、精度高;电流输出电流输出:传输距离远，传输距离远，抗干扰能力强，抗干扰能力强，用于远距离或现场电磁环境比较恶劣场所。用于远距离或现场电磁环境比较恶劣场所。第第5252页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 3 3、开关量输入通道、开关量输入通道 (1)(1)何为开关量输入通道？何为开关量输入通道？(2)(2)开关量输入通道基本组成开关量输入通道基本组成 直接输入式直接输入式 第第5353页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 3 3、开关量输入通道、开关量输入通道 光电隔离输入式光电隔离输入式 (2)(2)开关量输入通道基本组成开关量输入通道基本组成 第第5454页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 4 4、开关量输出通道、开关量输出通道 (1)(1)何为开关量输出通道？何为开关量输出通道？(2)(2)开关量输出通道基本组成开关量输出通道基本组成 (3)(3)开关量输出通道基本形式开关量输出通道基本形式 有触点形式开关量输出有触点形式开关量输出 特点：接触电阻小但寿命短、速度低。特点：接触电阻小但寿命短、速度低。应用：控制电机开启、断路器操作等。应用：控制电机开启、断路器操作等。无触点形式开关量输出无触点形式开关量输出特点：开出速度高、可靠性高、成本较高。特点：开出速度高、可靠性高、成本较高。应用：要求输出速度较高场所。应用：要求输出速度较高场所。第第5555页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统（1 1）伺服电机）伺服电机 四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 5 5、监控系统中惯用执行部件、监控系统中惯用执行部件 伺服电机：伺服电机：执行电动机，把所收到电信号转换成电执行电动机，把所收到电信号转换成电 动机轴上角位移或角速度输出。动机轴上角位移或角速度输出。主要特点：主要特点：当信号电压为零时无自转现象，转速伴随当信号电压为零时无自转现象，转速伴随 转矩增加而匀速下降。转矩增加而匀速下降。优优 点：点：大扭力、控制简单、装配灵活大扭力、控制简单、装配灵活 。第第5656页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统（2 2）步进电机）步进电机 四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 5 5、监控系统中惯用执行部件、监控系统中惯用执行部件 步进电机：步进电机：将电脉冲转化为角位移执行机构。将电脉冲转化为角位移执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动按设定方向当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动按设定方向转动一个固定角度（称为转动一个固定角度（称为“步距角步距角”），它旋转是以固定角度），它旋转是以固定角度一步一步运行。能够经过控制脉冲个数来控制角位移量，从而一步一步运行。能够经过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位目标；同时能够经过控制脉冲频率来控制电机转到达准确定位目标；同时能够经过控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度，从而到达调速目标。动速度和加速度，从而到达调速目标。第第5757页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统（3 3）固态继电器）固态继电器 四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 5 5、监控系统中惯用执行部件、监控系统中惯用执行部件 固态继电器:一个全电子电路组合元件，依靠靠半导体器件和一个全电子电路组合元件，依靠靠半导体器件和电子元件电、磁、光特征来完成其隔离和继电切换功效。电子元件电、磁、光特征来完成其隔离和继电切换功效。固固态继电器与传统电磁继电器（态继电器与传统电磁继电器（EMREMR）相比，是一个没有机械、）相比，是一个没有机械、不含运动零部件继电器，但含有与电磁继电器本质上相同功效。不含运动零部件继电器，但含有与电磁继电器本质上相同功效。第第5858页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统（4 4）GTRGTR、IGBTIGBT等等 四、物理量测量过程通道四、物理量测量过程通道 5 5、监控系统中惯用执行部件、监控系统中惯用执行部件 IGBTIGBT：Insulated Gate Bipolar TransistorInsulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅型功率绝缘栅型功率管，是由管，是由BJT(BJT(双极型三极管双极型三极管)和和MOS(MOS(绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管)组成组成 复合全控型电压驱动式电力电子器件。应用于交流电机、变频复合全控型电压驱动式电力电子器件。应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。GTRGTR：Giant TransistorGiant TransistorGTRGTR，巨型晶体管（电力晶体管巨型晶体管（电力晶体管）第第5959页页长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统本章复习题本章复习题 1 1、说明传感器作用和组成、说明传感器作用和组成 2 2、说明传感器迟滞性、说明传感器迟滞性 3 3、说明二线制、三线制测温特点、说明二线制、三线制测温特点 4 4、对水电厂水位测量有何要求、对水电厂水位测量有何要求 5 5、简明说明伺服电机和步进电机特点、简明说明伺服电机和步进电机特点 第第6060页页难处做功夫，难处做功夫，苦中得学问！苦中得学问！第第6161页页