第十六講 電氣設備和儀表設備
一、內容提要
這節課主要介紹第六章第一節電氣設備和第二節儀表設備。
二、重點、難點
（1）電力變壓器、特種變壓器、互感器、調壓器等配電設備的分類、特點、用途、類別代號、型號表示方法及含義；蓄電池及直流系統主要設備的分類、特點、型號表示方法和含義；高壓開關設備的主要器件、分類和特點；低壓電器的分類、用途，低壓成套設備的分類方法及主要特點；保護繼電器與繼電保護裝置的作用。要求、組成、分類和適用範圍。
（2）溫度檢測儀表、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、物位測量儀表、過程分析儀表、數據顯示儀表的特點、適用範圍。
三、內容講解
大綱要求
1、熟悉通用設備分類、型號表示方法及用途。
2、掌握安裝工程工程量清單項目設定及工程量計算規則。
3、掌握安裝工程工程量計算方法，並能夠根據工程圖紙編制、審核工程量清單。
本章考核知識點有：
(1)電氣設備、儀表設備、自動控制系統安裝工程所用材料的規格、性能、套用範圍。
(2)電氣與儀表、自控系統主要組成，安裝及調試工藝和相關規範的基本內容。
(3)安裝工程量計算規則、工程量計算方法。
本章在2003年考試中有20題，占30分；2004年占20題，共30分。2005年的考核重點有：
(1)電力變壓器、特種變壓器、互感器、調壓器等配電設備的分類、特點、用途、類別代號、型號表示方法及含義；蓄電池及直流系統主要設備的分類、特點、型號表示方法和含義；高壓開關設備的主要器件、分類和特點；低壓電器的分類、用途，低壓成套設備的分類方法及主要特點；保護繼電器與繼電保護裝置的作用、要求、組成、分類和適用範圍。
(2)溫度檢測儀表、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、物位測量儀表、過程分析儀表、數據顯示儀表的特點、適用範圍。
(3)電氣工程安裝內容、施工準備、施工工序、施工技術驗收規定；變配電、直流系統、電纜安裝工程的基本內容、安裝方法及有關規定；電動機分類、型號表示方法及表達含義、電動機安裝工序及規範；防雷要求的分類，防雷措施，防雷、接地系統，配管配線工程的安裝方法、工藝及規範；起重機的配電方式，電氣設備、電梯電氣系統的安裝施工方法及規範；火災自動報警系統的組成、安裝施工方法及規範。
(4)儀表、儀表附屬檔案、儀表管路安裝、調試方法。
(5)電氣調試的三個階段，電氣設備實驗的內容、方法及規範。
(6)電氣設備安裝工程量計算規則和工程量計算方法。
(7)自動控制系統的基本概念、自動控制系統的分類。
(8)樓宇智慧型化技術的基本知識。
第一節 電氣設備
一、低壓電器設備
建築工程常用的低壓電氣設備及器材有動力設備。照明設備、低壓電器、導線電纜等，這些常用設備和器材的性能、型號、特點和套用要點見第三章第五節。
二、工程供電系統設備
（一）斷路器
斷路器同時承擔著控制和保護雙重任務。
（二）隔離開關、接地開關與敞開式組合電器
1、隔離開關與接地開關
隔離開關的具體用途如下：檢修與分段隔離。
接地開關主要用來保護檢修工作的安全。
接地開關的分類：按安裝場所的不同，分為戶內與戶外；按操作方式不同，分為用鉤棒和用操動機構；按使用特性不同，分為一般接地開關與快速接地開關。
例：隔離開關的用途有( )。
a．在分閘位置時，被分離的觸頭之間有可靠絕緣的明顯斷口
b．在合閘位置時，能可靠地承載正常工作電流
c．在合閘位置時，能可靠地承載短路故障電流
d．可用以開斷和關合所承載的電流。
答案：abc
2、敞開式組合電器
敞開式組合電器由幾種常規的高壓電器按主接線要求，在結構上相互依託借用，有機
地構成一個整體，其中各電器仍不變原有性能和基本特點，產品結構緊湊，占場地少。但
目前習慣上僅指以隔離開關為主體，將隔離開關的靜觸頭置於相鄰的組合元件上，從而減
少絕緣支柱，縮小整體安裝場地的一種電器裝置。被組合的有：電流互感器、電壓互感
器、電纜終端等，有時亦包括同類隔離開關和斷路器。
3、負荷開關、接觸器、熔斷器及其功能組合
負荷開關是指關合、開斷及承載運行線路正常電流（包括規定的過載電流）、並能關合和承載規定的異常電流（如短路電流）的開關設備。
負荷開關的品種很多，通常接滅弧介質和滅弧方式分類。
接觸器適用於控制操作頻繁的迴路，主要控制對象為高壓電動機、變壓器和電容器組等。接觸器與限流熔斷器組合作為電動機的控制和保護，其技術經濟效果更佳。
例：高壓接觸器的主要控制對象有( )。
a．高壓電動機
b．變壓器
c 電熱設備
d．電容器組
答案：abd
4、操動機構
操動機構一般以操動觸頭系統分合問時的主要驅動能源來進行分類，有人（手）力、電動機、電磁、彈簧、液壓、氣動、重錘操動機構。
5、防爆配電裝置
防爆配電裝置系指使用於爆炸危險環境而不會引起周圍爆炸的開關設備。
通常從消除爆炸危險的兩個必要條件採取措施：
l）消除產品內部爆炸性混合物。
2）消除或隔離產品中的危險火花、電弧或危險溫度的措施。
防爆產品有兩類：i類——煤礦用；ⅱ類——工廠用。
6、金屬封閉開關設備（簡稱開關櫃）
7、氣體絕緣金屬封閉開關設備
氣體絕緣金屬封閉開關設備是指採用（至少部分地採用）高於大氣壓的氣體作為絕緣介質的金屬封閉開關設備，簡稱gis。
功能單元是gis的基本組合單元。
gis外殼的主要作用如下：
（1）氣體容器。
（2）接地電極。
（3）安全保護。
（4）散熱。
（5）機械支撐。
例：當分相型gis(氣體絕緣金屬封閉開關設備)的額定電流在3150a以上時，常用更為經濟的外殼為( )。
a. 鋼製外殼
b．鋁合金外殼
c．銅合金外殼
d．鈦合金外殼
答案：b
8、預裝式變（配）電站
預裝式變（配）電站（簡稱：預裝式電站）又稱箱式變電站。主要用於電壓為3－35kv（特別是10 kv）的系統，作接受分配輸入的電能和向用戶提供低壓電能之用。
戶內型預裝式電站主要用於高層建築、捷運等戶內場合。
三、變配電設備
（一）電力變壓器
電力變壓器的分類方法有：按鐵心結構可分為心式變壓器和殼式變壓器；按相數可分為單相變壓器和三相變壓器；按繞組數量可分為雙繞組和三繞組變壓器；按絕緣介質可分為油浸式變壓器和乾式（空氣絕緣、sf6氣體絕緣和澆注絕緣）變壓器；按冷卻方式可分為空氣冷卻變壓器、油自然循環冷卻變壓器、強迫油循環冷卻變壓器、強迫油循環導向冷卻變壓器和水冷卻變壓器。
（二）特種變壓器
乾[page]式變壓器一般用於防火要求較高的場合。小容量、低電壓的特種變壓器也可作成乾式。
變流（整流、換流）變壓器。變流主要有整流和逆變兩種方式。變頻通常也由整流和逆變兩個環節構成。整流設備由整流變壓器與矽整流變壓器組成。
電爐變壓器的特點是二次電壓低，僅數十伏至數百伏，並要求能在較大範圍內調節；二次電流往往達數千安至數萬安。
（三）互感器和調壓器
互感器是電力系統中供測量和保護用的重要設備，分為電壓互感器和電流互感器兩大類。互感器的作用是：
（1）向測量、保護和控制裝置傳遞信息。
（2）使測量、保護和控制裝置與高電壓相隔離。
（3）有利於儀器、儀表和保護、控制裝置小型化、標準化。
調壓器是一種能給負載以可調電壓的調壓電源。有接觸調壓器、感應調壓器、磁性調壓器、和移圈調壓器。
四、蓄電池與直流系統
（一）蓄電池
蓄電池是產生直流電的一種裝置，是一種儲存電能的設備。
蓄電池按其結構可分為開口型和閉口型兩種。按蓄電池的電解液可分為酸性和鹼性蓄電池兩種。按用途可分為固定型蓄電池、啟動用蓄電池、動力牽引用蓄電池等。
（二）整流系統
整流裝置是將交流電轉換成直流電的一種裝置。矽整流裝置具有以下優點：體積小；壽命長；整流效率高；整流特性好；工作溫度高；無噪聲、無鏇轉易磨損部件，使用維護簡便。
五、共用天線電視系統設備
（一）系統的接受天線
系統的接受天線主要有：半波振子（偶極子）天線；八木天線；雙環天線；菱形天線；x形天線；組合天線；天線陣等。
例：在共用天線系統中，不但能滿足頻帶要求，且具有增益高、方向性好、抗干擾能力強等優點，並得到廣泛套用的是( )。
a．天線陣
b．組合天線
c．x形天線
d．菱形天線
答案：b
（二）前端設備
（1）前端設備部件包括：天線放大器；u／v變換器；v／v變換器；放大器；混合器。
系統在某個地區，離某一發射台較近，室內直射波場強很強，會造成前重影干擾，所以必須將該頻道信號轉換到其他空頻道接收，這就得用v／v變換器。
（2）前端及其他輔助設備包括有：調製器；導頻信號發生器；自動關機裝置；頻道濾波器；其他演播室設備。
（3）前端設備的組成形式有：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）前端設備的供電。多採用兩台穩壓電源設備集中供電，並加一套自動控制系統，以保證系統正常工作。對天線放大器的供電，是由專用的天線電源，饋入18v交流。天線電源一般都安裝在室內，由信號電纜饋電。
（三）信號傳輸分配系統
信號傳輸分配系統實際上是一個信號電平的有限分配網路，它由分配器、線路放大器、分支器、傳輸電纜、用戶終端器件等組成。
信號傳輸分配系統部件包括：分配器、分支器、同軸電纜、衰減器、均衡器、同軸連線器、用戶終端器件等。
在傳輸分配系統中，常用均衡器來調整斜率和均衡幅度失真。
六、火災探測器
（一）探測器
探測器可分為四類：感煙式火災自動探測器、感溫式火災自動探測器、光電式火災自動探測器、可燃氣體式火災自動探測器等。它們都是把煙霧濃度、溫度、光亮度等物理量轉變為電信號，通過導線傳到控制機構。
（二）探測器的保護範圍設計及選型
感煙探測器按靈敏度可分為三級。一級靈敏度的探測器一般是綠色，用於禁菸的場所；二級靈敏度的探測器是黃色，用於一般客房、宿舍、辦公室等；三級靈敏度的探測器是紅色，用於可以抽菸的地方。在下列場所不宜選用感煙型探測器：經常有煙霧處、多塵、多粉末、多蒸汽等，這些地方宜採用感溫型探測器。有時為了提高火災報警的可靠性，把感煙型和感溫型探測器聯合使用。
（三）探測器的安裝
（1）探測器安裝地點：應把探測器設定在最能反應出火災跡象的地點，但又不能影響人們工作活動和便於安裝，通常安裝在室內屋頂上容易檢測到煙氣或高溫的地方。
探測器的導線用銅芯線，截面不小於0．75mm2，用多股或單服都可以。
感溫探測器通常使用的三色線是紅色接電源，棕色接信號，綠色是檢查線。
可燃氣體探測器的氣體比空氣重時，安裝的高度不大於0．3m處。
（2）區域報警器的安裝：一般都採用壁式安裝方法，用螺栓固定。集中報警器的安裝：通常採用落地式安裝方法。
七、電器材料
（一）電力電纜
電力電纜和架空線在電力系統中的作用相同，作為傳輸和分配電能的線路用。電纜線路一般埋設於土壤中或敷設於室內、溝道、隧道中，不用桿塔，占地少。受氣候條件和周圍環境影響小，傳輸性能穩定，中，低壓線路可較少維護，安全性較高。
電力電纜常用於城市的地下電網、發電站的引出線路，工礦企業內部的供電，以及過江、過海峽等的水下輸電線路。
（二）電線
1、裸電線
（1）圓單線。
（2）扁線。主要有銅扁線和鋁扁線兩種。可用作繞組線的半制品或電器設備的連線線。
（3）絞線。絞線有：
①鋁絞線。主要用於檔距不大、受力較小的配電線路。
②硬鋼絞線。主要用作架空導線。
③鋁合金絞線。可代替一部分鋼芯鋁絞線用於架空輸電線路。
④鋁包鋼絞線。可用作一般檔距的大跨越導線或良導體通信避雷線。
⑤鋼芯鋁絞線。是最通常用的架空導線。
⑥鋼芯鋁合金絞線。強度較高，機械過載能力較大。可用作較大檔距或重冰區的架空導線。
⑦鋼芯鋁包鋼絞線。具有高強度、耐腐蝕和弧垂特性好等優點。主要用於大跨度架空
導線及地線。
⑧鋁合金芯鋁絞線。可用作載流量較大，強度較高的架空導線。
⑨軟銅絞線。軟銅絞線主要包括一般的軟銅絞線、軟銅天線和銅電刷線三個品種。可用作電機、電器、儀表設備的軟接線或通信用的架空大線。
（4）特種導線。如擴徑導線、壓縮型導線、自阻尼導線、防冰雪導線、信容量導線、光纖複合架空地線、鋼芯軟鋁絞線、銅編織導線等。
（5）型線。主要包括鐵路、工礦和城市電車用的各種接觸導線和各種鋼、鋁母線以及空心導線、銅帶等。
2、絕緣電線
第二節 儀表設備
一、溫度檢測儀表
（一）輻射高溫計
輻射高溫計是根據物體的熱輻射效應原理來測量物體表面溫度的。它適合於冶金、機械、矽酸鹽及化學工業部門中連續測量各種熔爐、高溫窯、鹽浴池等場合的溫度。
感溫器的工作距離：500－2000mm。可用於人體難以接近的場所或惡劣現場。
（二）裝配式熱電偶
工業用裝配式熱電偶作為測量溫度的感測器，通常和顯示儀表[page]、記錄儀表和電子控制器配套使用。它可以直接測量各種生產過程中從0－1800℃範圍內的液體、蒸氣和氣體介質以及固體的表面溫度。
（三）裝配式鉑電阻
工業用鉑電阻作為溫度測量變送器，通常用來和顯示、記錄、調節儀表配套，直接測量各種生產過程中從-200－500℃範圍內的液體、蒸汽和氣體介質以及固體等表面溫度。
裝配式鉑電阻是由感溫元件、不鏽鋼外保護管、接線盒以及各種用途的固定裝置組成，有雙支和單支元件兩種規格，雙支鉑電阻可以同時輸出二組相同電阻信號供使用。
（四）一體化溫度變送器
sbwr系列一體化熱電偶溫度變送器和sbwz系列一體化熱電阻溫度變送器是ddz－s系列儀表中現場安裝式溫度變送單元。它集熱電偶或熱電阻同變送器為一體，直接測量各種工業過程中200－900℃範圍內的液體、蒸汽和氣體介質的溫度，將溫度轉變成與熱電偶、熱電阻電信號成正比的4－20ma統一輸出信號，送顯示、記錄調節儀表或計算機。
例：一體化溫度變送器，在工業現場直接輸出4-20ma信號，這既省去昂貴的補償導線，又( )。
a．提高了靈敏度
b．提高了信號長距離輸送過程中的抗干擾能力
c．能增加量程範圍
d．能減小時間常數
答案：b
二、壓力檢測儀表
（一）壓力表
一般壓力表適用於測量無爆炸危險、不結晶、不凝固及對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質的壓力。
（二）隔膜式壓力表
隔膜式壓力表專供石油、化工、食品等部門生產過程中測量具有腐蝕性、高粘度、易結晶、含有固體狀顆粒、溫度較高的液體介質的壓力。
（三）防爆感應式接點壓力表
防爆感應式接點壓力表是專用於某些有爆炸危險場所的儀表，該表具有對工藝流程中的流體介質的壓力參量進行檢測、自動控制、自動報警等功能。
（四）電阻遠傳壓力表
電阻遠傳壓力表適用於測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質的壓力。可以把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上，以實現集中檢測和遠距離控制。
例：電阻遠傳壓力表，可把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上，是因為在儀表內部設定有( )。
a．熱敏電阻式傳送器
b．磁性電阻式傳送器
c．滑線電阻式傳送器
d．感應電阻式傳送器
答案：c
（五）電容式壓力變送器
cecy型電容式壓力變送器廣泛套用於工業生產過程檢測控制系統中，可測量液體、氣體和蒸汽的表壓，還可以測量開口容器內液體的液位。
三、流量檢測儀表
（一）氣體遠傳轉子流量計
lzq型氣體遠傳轉子流量計是一種金屬管轉子流量計。可以現場指示瞬時流量；並對應被測流量的大小輸出0．02－0．1mpa標準氣信號，可與氣動二次儀表或氣動單元組合儀表配套使用。廣泛地套用於化工、石油、醫藥、輕工等部門中。儀表具有結構簡單、工作可靠、壓力損失小、測量範圍大、防爆、可保溫等優點。
（二）電動轉子流量計
lzs型電動轉子流量計可用於化工、石油、輕工等工業部門，測量管道內各種流體的流量。輸出 0－10ma dc標準信號，因此可與諸電動單元組合儀表聯用，實現流量的自動控制。
（三）渦輪流量感測器
lwgy型渦輪流量感測器與相應的流量顯示儀表配套，可用於測量液體的瞬時流量或總流量。
（四）橢圓齒輪流量計
lc型橢圓齒輪流量計是計量流經管道內液體流量總量的容積式儀表，主要用於測量石油製品的累計流量，也可用於其他化工溶液（腐蝕性介質除外）的計量。
（五）電磁流量計
ld型電磁流量計，是一種感應式流量儀表。特別適用於測量酸、鹼、鹽等腐蝕性液體、礦漿、紙漿和泥漿等液固兩相懸浮液、酒和果汁等食品飲料，自來水以及污水等體積流量。
（六）雙波紋管差壓計
cwc型和cwd型雙波紋管差壓計，是一種固定安裝的差壓儀表。通常用於石油、化工、冶金、電站、紡織等工業流程檢測系統中，與節流裝置相配合測量液體、氣體、蒸汽的流量，同時也可以用來測量差壓。表壓（正壓或負壓）以及開口容器或受壓容器的液位。
（七）電容式差壓變送器
cecc型電容式差壓變送器廣泛套用於工業生產過程檢測控制系統中，配合節流裝置可測量液體、氣體和蒸汽的流量，也可直接用來測量差壓、表壓以及開口或受壓容器內的液位。
四、物位測量儀表
物位測量儀表有：浮球液位控制器、超音波物位計、電容物位控制器、音叉料位控制器、阻鏇式料面訊號器等。
五、過程分析儀表
過程分析儀表按工作原理可分為磁導式分析儀、熱導式分析儀、紅外線分析儀、工業色譜儀、電化學分析儀、電導式分析儀、熱化學分析儀、光電比色式分析儀等。此外還有超音波粘度計、工業折光儀、氣體熱值分析儀、水質濁度計和密度式硫酸濃度計等等。按分析對象分類可分為兩大類，一類是測定混合物中某一組分的含量或物性參數，如磁氧分析儀、ph計、濕度計等；另一類是分析混合物質中多組分的幾種或全部組分的個別含量，如氣相色譜儀等。
六、數據顯示儀表
（一）模擬式顯示儀表
模擬式顯示儀表是以指針（或記錄筆）的線位移或角位移來模擬顯示被測參數連續變化的儀表。它性能可靠，又能反映出被測參數的變化趨勢，目前工業生產中仍大量地被採用。
（二）聲光式顯示儀表
聲光式顯示儀表是以聲響或光柱的變化反映被測參數超越極限或模擬顯示被測參數的連續變化的儀表。最常見、使用範圍最廣的是閃光信號報警器。
（三）數字式顯示儀表
數字式顯示儀表是直接以數字形式顯示被測參數量值大小的儀表。它具有測量速度快、精度高、讀數直觀，並且對所檢測的參數便於進行數值控制和數字列印、記錄，也便於和計算機聯用等特點。
（四）圖表式顯示儀表
圖表式顯示儀表是直接把工藝參數的變化量，以文字、數字、符號、表格或圖像的形式在螢幕上進行顯示的儀表。它是隨著電子計算機的推廣套用相繼發展起來的一種新型顯示儀表。
（五）常用顯示儀表
（1）動圈式指示調節儀。
（2）大型長圖自動平衡記錄（調節）儀。
（3）閃光信號報警器。
（4）微機巡迴檢測儀。
（5）電子液晶記錄儀。
七、自動調節及控制器
自動調節是指利用控制器把檢測儀表的測量值與給定值進行比較，如果出現偏差，控制器就發出一個相應的調節信號到執行器去，執行器根據控制器的命令，改變閥門的開度，調節流體的流量，從而間接或直接改變工藝參數的變化方向，把工藝參數穩定到規定的範圍內。主要有：固定程式控制器、kmm可程式序控制器、全刻度指示控制器、偏差指示控制器等。
八、參數控制及執行器
參數控制是指對生產過程中的壓力、溫度、流量、物位等參數的定量定性控制，以保證生產持續穩定地進行。主要有：氣動薄膜雙座調節閥、氣動o形切斷球閥（氣動活塞執行機構）、直行程電動執行機構、角行程電動執行機構、氣動偏心鏇轉調節閥等。
例：氣動薄膜雙座調節閥的組成包括( )。
a．氣動薄膜執行機構
b．氣動薄膜感測器
c．行程開關
d．直通雙座閥
答案：ad