第十六讲 电气设备和仪表设备
一、内容提要
这节课主要介绍第六章第一节电气设备和第二节仪表设备。
二、重点、难点
（1）电力变压器、特种变压器、互感器、调压器等配电设备的分类、特点、用途、类别代号、型号表示方法及含义；蓄电池及直流系统主要设备的分类、特点、型号表示方法和含义；高压开关设备的主要器件、分类和特点；低压电器的分类、用途，低压成套设备的分类方法及主要特点；保护继电器与继电保护装置的作用。要求、组成、分类和适用范围。
（2）温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位测量仪表、过程分析仪表、数据显示仪表的特点、适用范围。
三、内容讲解
大纲要求
1、熟悉通用设备分类、型号表示方法及用途。
2、掌握安装工程工程量清单项目设置及工程量计算规则。
3、掌握安装工程工程量计算方法，并能够根据工程图纸编制、审核工程量清单。
本章考核知识点有：
(1)电气设备、仪表设备、自动控制系统安装工程所用材料的规格、性能、应用范围。
(2)电气与仪表、自控系统主要组成，安装及调试工艺和相关规范的基本内容。
(3)安装工程量计算规则、工程量计算方法。
本章在2003年考试中有20题，占30分；2004年占20题，共30分。2005年的考核重点有：
(1)电力变压器、特种变压器、互感器、调压器等配电设备的分类、特点、用途、类别代号、型号表示方法及含义；蓄电池及直流系统主要设备的分类、特点、型号表示方法和含义；高压开关设备的主要器件、分类和特点；低压电器的分类、用途，低压成套设备的分类方法及主要特点；保护继电器与继电保护装置的作用、要求、组成、分类和适用范围。
(2)温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位测量仪表、过程分析仪表、数据显示仪表的特点、适用范围。
(3)电气工程安装内容、施工准备、施工工序、施工技术验收规定；变配电、直流系统、电缆安装工程的基本内容、安装方法及有关规定；电动机分类、型号表示方法及表达含义、电动机安装工序及规范；防雷要求的分类，防雷措施，防雷、接地系统，配管配线工程的安装方法、工艺及规范；起重机的配电方式，电气设备、电梯电气系统的安装施工方法及规范；火灾自动报警系统的组成、安装施工方法及规范。
(4)仪表、仪表附件、仪表管路安装、调试方法。
(5)电气调试的三个阶段，电气设备实验的内容、方法及规范。
(6)电气设备安装工程量计算规则和工程量计算方法。
(7)自动控制系统的基本概念、自动控制系统的分类。
(8)楼宇智能化技术的基本知识。
第一节 电气设备
一、低压电器设备
建筑工程常用的低压电气设备及器材有动力设备。照明设备、低压电器、导线电缆等，这些常用设备和器材的性能、型号、特点和应用要点见第三章第五节。
二、工程供电系统设备
（一）断路器
断路器同时承担着控制和保护双重任务。
（二）隔离开关、接地开关与敞开式组合电器
1、隔离开关与接地开关
隔离开关的具体用途如下：检修与分段隔离。
接地开关主要用来保护检修工作的安全。
接地开关的分类：按安装场所的不同，分为户内与户外；按操作方式不同，分为用钩棒和用操动机构；按使用特性不同，分为一般接地开关与快速接地开关。
例：隔离开关的用途有( )。
a．在分闸位置时，被分离的触头之间有可靠绝缘的明显断口
b．在合闸位置时，能可靠地承载正常工作电流
c．在合闸位置时，能可靠地承载短路故障电流
d．可用以开断和关合所承载的电流。
答案：abc
2、敞开式组合电器
敞开式组合电器由几种常规的高压电器按主接线要求，在结构上相互依托借用，有机
地构成一个整体，其中各电器仍不变原有性能和基本特点，产品结构紧凑，占场地少。但
目前习惯上仅指以隔离开关为主体，将隔离开关的静触头置于相邻的组合元件上，从而减
少绝缘支柱，缩小整体安装场地的一种电器装置。被组合的有：电流互感器、电压互感
器、电缆终端等，有时亦包括同类隔离开关和断路器。
3、负荷开关、接触器、熔断器及其功能组合
负荷开关是指关合、开断及承载运行线路正常电流（包括规定的过载电流）、并能关合和承载规定的异常电流（如短路电流）的开关设备。
负荷开关的品种很多，通常接灭弧介质和灭弧方式分类。
接触器适用于控制操作频繁的回路，主要控制对象为高压电动机、变压器和电容器组等。接触器与限流熔断器组合作为电动机的控制和保护，其技术经济效果更佳。
例：高压接触器的主要控制对象有( )。
a．高压电动机
b．变压器
c 电热设备
d．电容器组
答案：abd
4、操动机构
操动机构一般以操动触头系统分合问时的主要驱动能源来进行分类，有人（手）力、电动机、电磁、弹簧、液压、气动、重锤操动机构。
5、防爆配电装置
防爆配电装置系指使用于爆炸危险环境而不会引起周围爆炸的开关设备。
通常从消除爆炸危险的两个必要条件采取措施：
l）消除产品内部爆炸性混合物。
2）消除或隔离产品中的危险火花、电弧或危险温度的措施。
防爆产品有两类：i类——煤矿用；ⅱ类——工厂用。
6、金属封闭开关设备（简称开关柜）
7、气体绝缘金属封闭开关设备
气体绝缘金属封闭开关设备是指采用（至少部分地采用）高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备，简称gis。
功能单元是gis的基本组合单元。
gis外壳的主要作用如下：
（1）气体容器。
（2）接地电极。
（3）安全保护。
（4）散热。
（5）机械支撑。
例：当分相型gis(气体绝缘金属封闭开关设备)的额定电流在3150a以上时，常用更为经济的外壳为( )。
a. 钢制外壳
b．铝合金外壳
c．铜合金外壳
d．钛合金外壳
答案：b
8、预装式变（配）电站
预装式变（配）电站（简称：预装式电站）又称箱式变电站。主要用于电压为3－35kv（特别是10 kv）的系统，作接受分配输入的电能和向用户提供低压电能之用。
户内型预装式电站主要用于高层建筑、地铁等户内场合。
三、变配电设备
（一）电力变压器
电力变压器的分类方法有：按铁心结构可分为心式变压器和壳式变压器；按相数可分为单相变压器和三相变压器；按绕组数量可分为双绕组和三绕组变压器；按绝缘介质可分为油浸式变压器和干式（空气绝缘、sf6气体绝缘和浇注绝缘）变压器；按冷却方式可分为空气冷却变压器、油自然循环冷却变压器、强迫油循环冷却变压器、强迫油循环导向冷却变压器和水冷却变压器。
（二）特种变压器
干式变压器一般用于防火要求较高的场合。小容量、低电压的特种变压器也可作成干式。
变流（整流、换流）变压器。变流主要有整流和逆变两种方式。变频通常也由整流和逆变两个环节构成。整流设备由整流变压器与硅整流变压器组成。
电炉变压器的特点是二次电压低，仅数十伏至数百伏，并要求能在较大范围内调节；二次电流往往达数千安至数万安。
（三）互感器和调压器
互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备，分为电压互感器和电流互感器两大类。互感器的作用是：
（1）向测量、保护和控制装置传递信息。
（2）使测量、保护和控制装置与高电压相隔离。
（3）有利于仪器、仪表和保护、控制装置小型化、标准化。
调压器是一种能给负载以可调电压的调压电源。有接触调压器、感应调压器、磁性调压器、和移圈调压器。
四、蓄电池与直流系统
（一）蓄电池
蓄电池是产生直流电的一种装置，是一种储存电能的设备。
蓄电池按其结构可分为开口型和闭口型两种。按蓄电池的电解液可分为酸性和碱性蓄电池两种。按用途可分为固定型蓄电池、启动用蓄电池、动力牵引用蓄电池等。
（二）整流系统
整流装置是将交流电转换成直流电的一种装置。硅整流装置具有以下优点：体积小；寿命长；整流效率高；整流特性好；工作温度高；无噪声、无旋转易磨损部件，使用维护简便。
五、共用天线电视系统设备
（一）系统的接受天线
系统的接受天线主要有：半波振子（偶极子）天线；八木天线；双环天线；菱形天线；x形天线；组合天线；天线阵等。
例：在共用天线系统中，不但能满足频带要求，且具有增益高、方向性好、抗干扰能力强等优点，并得到广泛应用的是( )。
a．天线阵
b．组合天线
c．x形天线
d．菱形天线
答案：b
（二）前端设备
（1）前端设备部件包括：天线放大器；u／v变换器；v／v变换器；放大器；混合器。
系统在某个地区，离某一发射台较近，室内直射波场强很强，会造成前重影干扰，所以必须将该频道信号转换到其他空频道接收，这就得用v／v变换器。
（2）前端及其他辅助设备包括有：调制器；导频信号发生器；自动关机装置；频道滤波器；其他演播室设备。
（3）前端设备的组成形式有：直接混合式；前端放大——混合式；放大——放大——混合式；放大——混合——放大式；放大混合——混合——放大式。
（4）前端设备的供电。多采用两台稳压电源设备集中供电，并加一套自动控制系统，以保证系统正常工作。对天线放大器的供电，是由专用的天线电源，馈入18v交流。天线电源一般都安装在室内，由信号电缆馈电。
（三）信号传输分配系统
信号传输分配系统实际上是一个信号电平的有限分配网络，它由分配器、线路放大器、分支器、传输电缆、用户终端器件等组成。
信号传输分配系统部件包括：分配器、分支器、同轴电缆、衰减器、均衡器、同轴连接器、用户终端器件等。
在传输分配系统中，常用均衡器来调整斜率和均衡幅度失真。
六、火灾探测器
（一）探测器
探测器可分为四类：感烟式火灾自动探测器、感温式火灾自动探测器、光电式火灾自动探测器、可燃气体式火灾自动探测器等。它们都是把烟雾浓度、温度、光亮度等物理量转变为电信号，通过导线传到控制机构。
（二）探测器的保护范围设计及选型
感烟探测器按灵敏度可分为三级。一级灵敏度的探测器一般是绿色，用于禁烟的场所；二级灵敏度的探测器是黄色，用于一般客房、宿舍、办公室等；三级灵敏度的探测器是红色，用于可以抽烟的地方。在下列场所不宜选用感烟型探测器：经常有烟雾处、多尘、多粉末、多蒸汽等，这些地方宜采用感温型探测器。有时为了提高火灾报警的可靠性，把感烟型和感温型探测器联合使用。
（三）探测器的安装
（1）探测器安装地点：应把探测器设置在最能反应出火灾迹象的地点，但又不能影响人们工作活动和便于安装，通常安装在室内屋顶上容易检测到烟气或高温的地方。
探测器的导线用铜芯线，截面不小于0．75mm2，用多股或单服都可以。
感温探测器通常使用的三色线是红色接电源，棕色接信号，绿色是检查线。
可燃气体探测器的气体比空气重时，安装的高度不大于0．3m处。
（2）区域报警器的安装：一般都采用壁式安装方法，用螺栓固定。集中报警器的安装：通常采用落地式安装方法。
七、电器材料
（一）电力电缆
电力电缆和架空线在电力系统中的作用相同，作为传输和分配电能的线路用。电缆线路一般埋设于土壤中或敷设于室内、沟道、隧道中，不用杆塔，占地少。受气候条件和周围环境影响小，传输性能稳定，中，低压线路可较少维护，安全性较高。
电力电缆常用于城市的地下电网、发电站的引出线路，工矿企业内部的供电，以及过江、过海峡等的水下输电线路。
（二）电线
1、裸电线
（1）圆单线。
（2）扁线。主要有铜扁线和铝扁线两种。可用作绕组线的半制品或电器设备的连接线。
（3）绞线。绞线有：
①铝绞线。主要用于档距不大、受力较小的配电线路。
②硬钢绞线。主要用作架空导线。
③铝合金绞线。可代替一部分钢芯铝绞线用于架空输电线路。
④铝包钢绞线。可用作一般档距的大跨越导线或良导体通信避雷线。
⑤钢芯铝绞线。是最通常用的架空导线。
⑥钢芯铝合金绞线。强度较高，机械过载能力较大。可用作较大档距或重冰区的架空导线。
⑦钢芯铝包钢绞线。具有高强度、耐腐蚀和弧垂特性好等优点。主要用于大跨度架空
导线及地线。
⑧铝合金芯铝绞线。可用作载流量较大，强度较高的架空导线。
⑨软铜绞线。软铜绞线主要包括一般的软铜绞线、软铜天线和铜电刷线三个品种。可用作电机、电器、仪表设备的软接线或通信用的架空大线。
（4）特种导线。如扩径导线、压缩型导线、自阻尼导线、防冰雪导线、信容量导线、光纤复合架空地线、钢芯软铝绞线、铜编织导线等。
（5）型线。主要包括铁路、工矿和城市电车用的各种接触导线和各种钢、铝母线以及空心导线、铜带等。
2、绝缘电线
第二节 仪表设备
一、温度检测仪表
（一）辐射高温计
辐射高温计是根据物体的热辐射效应原理来测量物体表面温度的。它适合于冶金、机械、硅酸盐及化学工业部门中连续测量各种熔炉、高温窑、盐浴池等场合的温度。
感温器的工作距离：500－2000mm。可用于人体难以接近的场所或恶劣现场。
（二）装配式热电偶
工业用装配式热电偶作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子控制器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从0－1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。
（三）装配式铂电阻
工业用铂电阻作为温度测量变送器，通常用来和显示、记录、调节仪表配套，直接测量各种生产过程中从-200－500℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体等表面温度。
装配式铂电阻是由感温元件、不锈钢外保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成，有双支和单支元件两种规格，双支铂电阻可以同时输出二组相同电阻信号供使用。
（四）一体化温度变送器
sbwr系列一体化热电偶温度变送器和sbwz系列一体化热电阻温度变送器是ddz－s系列仪表中现场安装式温度变送单元。它集热电偶或热电阻同变送器为一体，直接测量各种工业过程中200－900℃范围内的液体、蒸汽和气体介质的温度，将温度转变成与热电偶、热电阻电信号成正比的4－20ma统一输出信号，送显示、记录调节仪表或计算机。
例：一体化温度变送器，在工业现场直接输出4-20ma信号，这既省去昂贵的补偿导线，又( )。
a．提高了灵敏度
b．提高了信号长距离输送过程中的抗干扰能力
c．能增加量程范围
d．能减小时间常数
答案：b
二、压力检测仪表
（一）压力表
一般压力表适用于测量无爆炸危险、不结晶、不凝固及对钢及铜合金不起腐蚀作用的液体、蒸汽和气体等介质的压力。
（二）隔膜式压力表
隔膜式压力表专供石油、化工、食品等部门生产过程中测量具有腐蚀性、高粘度、易结晶、含有固体状颗粒、温度较高的液体介质的压力。
（三）防爆感应式接点压力表
防爆感应式接点压力表是专用于某些有爆炸危险场所的仪表，该表具有对工艺流程中的流体介质的压力参量进行检测、自动控制、自动报警等功能。
（四）电阻远传压力表
电阻远传压力表适用于测量对钢及铜合金不起腐蚀作用的液体、蒸汽和气体等介质的压力。可以把被测值以电量值传至远离测量点的二次仪表上，以实现集中检测和远距离控制。
例：电阻远传压力表，可把被测值以电量值传至远离测量点的二次仪表上，是因为在仪表内部设置有( )。
a．热敏电阻式发送器
b．磁性电阻式发送器
c．滑线电阻式发送器
d．感应电阻式发送器
答案：c
（五）电容式压力变送器
cecy型电容式压力变送器广泛应用于工业生产过程检测控制系统中，可测量液体、气体和蒸汽的表压，还可以测量开口容器内液体的液位。
三、流量检测仪表
（一）气体远传转子流量计
lzq型气体远传转子流量计是一种金属管转子流量计。可以现场指示瞬时流量；并对应被测流量的大小输出0．02－0．1mpa标准气信号，可与气动二次仪表或气动单元组合仪表配套使用。广泛地应用于化工、石油、医药、轻工等部门中。仪表具有结构简单、工作可靠、压力损失小、测量范围大、防爆、可保温等优点。
（二）电动转子流量计
lzs型电动转子流量计可用于化工、石油、轻工等工业部门，测量管道内各种流体的流量。输出 0－10ma dc标准信号，因此可与诸电动单元组合仪表联用，实现流量的自动控制。
（三）涡轮流量传感器
lwgy型涡轮流量传感器与相应的流量显示仪表配套，可用于测量液体的瞬时流量或总流量。
（四）椭圆齿轮流量计
lc型椭圆齿轮流量计是计量流经管道内液体流量总量的容积式仪表，主要用于测量石油制品的累计流量，也可用于其他化工溶液（腐蚀性介质除外）的计量。
（五）电磁流量计
ld型电磁流量计，是一种感应式流量仪表。特别适用于测量酸、碱、盐等腐蚀性液体、矿浆、纸浆和泥浆等液固两相悬浮液、酒和果汁等食品饮料，自来水以及污水等体积流量。
（六）双波纹管差压计
cwc型和cwd型双波纹管差压计，是一种固定安装的差压仪表。通常用于石油、化工、冶金、电站、纺织等工业流程检测系统中，与节流装置相配合测量液体、气体、蒸汽的流量，同时也可以用来测量差压。表压（正压或负压）以及开口容器或受压容器的液位。
（七）电容式差压变送器
cecc型电容式差压变送器广泛应用于工业生产过程检测控制系统中，配合节流装置可测量液体、气体和蒸汽的流量，也可直接用来测量差压、表压以及开口或受压容器内的液位。
四、物位测量仪表
物位测量仪表有：浮球液位控制器、超声波物位计、电容物位控制器、音叉料位控制器、阻旋式料面讯号器等。
五、过程分析仪表
过程分析仪表按工作原理可分为磁导式分析仪、热导式分析仪、红外线分析仪、工业色谱仪、电化学分析仪、电导式分析仪、热化学分析仪、光电比色式分析仪等。此外还有超声波粘度计、工业折光仪、气体热值分析仪、水质浊度计和密度式硫酸浓度计等等。按分析对象分类可分为两大类，一类是测定混合物中某一组分的含量或物性参数，如磁氧分析仪、ph计、湿度计等；另一类是分析混合物质中多组分的几种或全部组分的个别含量，如气相色谱仪等。
六、数据显示仪表
（一）模拟式显示仪表
模拟式显示仪表是以指针（或记录笔）的线位移或角位移来模拟显示被测参数连续变化的仪表。它性能可靠，又能反映出被测参数的变化趋势，目前工业生产中仍大量地被采用。
（二）声光式显示仪表
声光式显示仪表是以声响或光柱的变化反映被测参数超越极限或模拟显示被测参数的连续变化的仪表。最常见、使用范围最广的是闪光信号报警器。
（三）数字式显示仪表
数字式显示仪表是直接以数字形式显示被测参数量值大小的仪表。它具有测量速度快、精度高、读数直观，并且对所检测的参数便于进行数值控制和数字打印、记录，也便于和计算机联用等特点。
（四）图表式显示仪表
图表式显示仪表是直接把工艺参数的变化量，以文字、数字、符号、表格或图像的形式在屏幕上进行显示的仪表。它是随着电子计算机的推广应用相继发展起来的一种新型显示仪表。
（五）常用显示仪表
（1）动圈式指示调节仪。
（2）大型长图自动平衡记录（调节）仪。
（3）闪光信号报警器。
（4）微机巡回检测仪。
（5）电子液晶记录仪。
七、自动调节及控制器
自动调节是指利用控制器把检测仪表的测量值与给定值进行比较，如果出现偏差，控制器就发出一个相应的调节信号到执行器去，执行器根据控制器的命令，改变阀门的开度，调节流体的流量，从而间接或直接改变工艺参数的变化方向，把工艺参数稳定到规定的范围内。主要有：固定程序控制器、kmm可编程序控制器、全刻度指示控制器、偏差指示控制器等。
八、参数控制及执行器
参数控制是指对生产过程中的压力、温度、流量、物位等参数的定量定性控制，以保证生产持续稳定地进行。主要有：气动薄膜双座调节阀、气动o形切断球阀（气动活塞执行机构）、直行程电动执行机构、角行程电动执行机构、气动偏心旋转调节阀等。
例：气动薄膜双座调节阀的组成包括( )。
a．气动薄膜执行机构
b．气动薄膜传感器
c．行程开关
d．直通双座阀
答案：ad
