现代传感器技术发展的必要性及其动态(转载) | |
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| (点击题目可以在互联网中搜索该题目的相关内容)日期：2006-7-31 23:31:45 来源： 作者： 点击： | |
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关键词：传感器 传感技术 发展方向 传感技术作为现代信息技术的三大核心技术之一，是人类探知自然界信息的触觉，是人类认识和控制对象的条件和依据，是21世纪世界各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域。 传感器是自动化系统和信息系统的关键性基础器件，其技术水平直接影响到自动化系统和信息系统的水平，传感器的好坏对系统质量起着决定性作用。目前，我国在工业上应用的大多数传感器技术存在很多不足。为使产品在市场经济中更具竞争力，在开发及采用新型仪表和控制技术同时，也应对传感器技术的开发予以高度重视。全美电站有关统计数据表明，改进、优化过程传感器与仪表能改善电站热效率达1%，热效率的改善可为燃煤电站每年节约约3亿美元。另外，采用先进传感器与仪表若使设备利用率提高1%的话，每年可节约约30亿美元。 一 传感器技术发展的必要性 每一个燃煤或核电站通常有约5000个过程传感器与仪表，分布在电厂各个角落，用于监视电站各种运行系统或工艺流程。其中约有1000个传感器用于测量压力、温度、料位和流量，并用其来控制整个电站。对传感器与仪表进行改进，可以使电站效率和生产力均得以提高，是节约成本有效的途径，同时可增加电站的市场竞争力。 许多燃煤电站逐渐从原来的带基本负荷运行转为带调峰负荷运行。这样电站的运行方式也应作相应改变，应对负荷作出快速响应，并应优化关键部件的使用寿命。另一方面，电站改变负荷越快，因燃烧所损耗的燃料就越少；但是负荷变化越快，在诸如锅炉过热器、再热器和集汽联箱，以及汽机转子等处的热应力就越大，其金属就极易疲劳。 我国对电站的排放要求越来越严格。电站的排放控制十分复杂，优化控制可减少某些污染物的排放。电站经济运行的必要性要求电站必须采用先进的控制系统硬件，具有如现代控制、智能控制等新的自动化功能的先进算法、先进的仪表，改进的终端执行元件和真正开放的系统结构。目前，用于如压力、料位、流量和温度测量过程仪表的基本传感器元件均是上世纪50年代的产物。唯一的改变大多只是增加了微处理器和诊断技术。 电站采用DCS后，减少了运行成本，增加了电站运行的灵活性。但是由于目前所采用的传感器的弊端，使DCS的长处不能发挥得淋漓尽致，传感器成为电站控制和运行优化的瓶颈。这就造成了电站效率的损失和较高的维修成本。根据美国核电站的统计，电站的事故停机约12%是由于过程传感器与仪表而造成。在12～24个月期间，压力和差压传感器的漂移常高达全量程的1～2%。 若主汽流量测量值低于实际值的1%，则会导致电站热率(燃料成本)增加1%；相反，若是高1%，则机组净负荷减少1%。从30多个电站的统计数据表明，主汽流量测量的误差高达±(3～5)%。 锅炉管道故障是燃煤电站锅炉故障的主要原因，而应力却是管道故障的主要罪魁祸首。目前常采用监视蒸汽和金属温度差的方法来预测管道联箱所承受的应力值。尽管这不失为一种预测管道联箱应力的简便方法，但是其精确度却受制于所采用的数学分析模型。 确定锅炉应力的一种最直接和最精确的方法是在其关键部位安装应变传感器。但是，普通应变计在环境温度大于540℃左右时，其可靠性并不能得到保证。此外，专用应变计的价格相当昂贵，也不能保障长期使用的可靠性。 二 现代传感器技术的发展及应用 目前所使用的传感器，校正相当费时费力，经济上很不合算。研究表明，目前的传感器技术已达其技术极限。例如，压力变送器通过革新可能增加少许的精确度，但不能明显减少对其校正的频繁性要求，同时也不能消除其基本的故障模式。为了明显地改进过程测量，迫切需要没有当前设计所存在的内在限制的新型传感器技术。 |
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