熱電阻元件測(cè)溫原理與故障分析

1、熱電阻元件測(cè)溫原理與故障分析自控部 田峰（秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司，河北秦皇島 066003）摘 要：本文通過(guò)介紹熱電阻元件測(cè)溫原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)行常見故障分析。 關(guān)鍵詞：泵；流量；控制；優(yōu)化Feedwater pump minimum flow control system optimizationTianFeng(Qinghuangdao Power Plant CO.Ltd.,Qinghuangdao 066003,China)Abstract: By introducing the control principle of feedwater pump minimum flow，

2、analysis the original feedwater pump minimum flow control system design and operation of Qinghuangdao Power Plant CO.Ltd 300MW units，proposed the specific programs to improve。 Key words: pump； flow；control；optimization0 引言熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測(cè)溫元件，在火力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用十分廣泛，了解熱電阻的工作原理并將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)保證熱工測(cè)量的準(zhǔn)確可靠具有重要意義，本文通過(guò)介

3、紹熱電阻元件測(cè)溫原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)行常見故障分析。1 熱電阻元件測(cè)溫原理及材料1.1熱電阻元件測(cè)溫原理熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，再通過(guò)測(cè)量電橋轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送至顯示儀表指示或記錄被測(cè)溫度就可以測(cè)量出溫度。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt01+(t-t0)式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0)時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值;為溫度系數(shù)。 1.2熱電阻元件的材料從電阻隨溫度的變化來(lái)看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材?/p>

4、一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越?。汇~電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無(wú)腐蝕介質(zhì)，超過(guò)150易被氧化。1.3熱電阻元件的特點(diǎn)熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。2 熱電阻的分類2.1按熱電阻元件的材料分類目前應(yīng)用最多的是鉑熱電阻和銅熱電阻，此外，現(xiàn)在

5、已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。其中最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等幾種，它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50和R0=100兩種，它們的分度號(hào)為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。2.2按熱電阻元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類1）普通型熱電阻：通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，具有測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)用中以 Pt100 鉑熱電阻運(yùn)用最為廣泛。2）鎧裝熱電阻：由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體形細(xì)長(zhǎng)，熱響應(yīng)時(shí)間快，抗振動(dòng)，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。3）隔爆型

6、熱電阻：隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把接線盒內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引起爆炸。4）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲纏繞制成，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量表面溫度。3 熱電阻的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示熱電阻一般由測(cè)溫元件（電阻體或電阻絲）、保護(hù)管和接線盒三部分組成。圖1 熱電阻結(jié)構(gòu)圖4 熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成及連接方式4.1熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。4.2熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的連接方式 目前熱電阻的引線主要有三種方式1）二

7、線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合2）三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的引線電阻。3）四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過(guò)另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。4.3

8、熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)如何減少線路電阻的影響 熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)采用三線制可以減少或消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，消除了導(dǎo)線線路電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差。5 熱電阻的主要技術(shù)性能表1 熱電阻的主要技術(shù)性能6 熱電阻測(cè)溫常見故障分析6.1熱電阻測(cè)溫常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法 6.1.1顯示儀表指示值比實(shí)際值低或示值不穩(wěn) 故障原因1：熱電阻元件插

9、深不夠，沒有頂?shù)奖Ｗo(hù)套管端部。處理方法：1）查明套管長(zhǎng)度，選用合適長(zhǎng)度的熱電阻元件，安裝時(shí)保證熱電阻元件頂?shù)教坠芏瞬俊?2）清理保護(hù)套管內(nèi)的鐵屑、灰塵 故障原因2：保護(hù)套管內(nèi)積水。 處理方法：1）清理保護(hù)套管內(nèi)的積水并將潮濕部分加以干燥處理。2）保護(hù)套管做好密封措施，防止再次進(jìn)水。 故障原因3：熱電阻測(cè)量回路短路或接地。 處理方法：1）如外回路短路或接地，用萬(wàn)用表檢查短路或接地部位并加以消除。2）如熱電阻元件內(nèi)部短路或接地，應(yīng)更換熱電阻。6.1.2顯示儀表指示偏大故障原因1：熱電阻測(cè)量回路斷路 處理方法：1）如外回路斷路，用萬(wàn)用表檢查斷路部位并加以消除。2）如熱電阻元件內(nèi)部斷路，應(yīng)更換熱電阻。

10、 故障原因2：熱電阻接線端子虛接或接觸不良 處理方法：1）檢查接線端子及導(dǎo)線，去除氧化部分; 2）緊固接線端子。 6.1.3顯示儀表指示負(fù)值故障原因1：熱電阻測(cè)量回路接線錯(cuò)誤 處理方法：1）使用萬(wàn)用表檢查熱電阻回路，恢復(fù)正確接線順序。故障原因2：熱電阻測(cè)量回路有干擾處理方法：1）檢查熱電阻測(cè)量回路應(yīng)使用屏蔽電纜。 2）檢查熱電阻測(cè)量回路，與動(dòng)力電纜之間最參考文獻(xiàn)1葉江祺，熱工測(cè)量和控制儀表的安裝.北京：中國(guó)電力出版社，1998.2王珈璇，熱工基礎(chǔ)及熱力設(shè)備.北京：水利電力出版社，1997.3楊慶柏，熱工過(guò)程控制儀表.北京：中國(guó)電力出版社，1998.小距離應(yīng)符合電纜敷設(shè)規(guī)定。3）檢查電纜屏蔽應(yīng)單

11、端可靠接地，接地線應(yīng)連接牢固可靠。4）如以上方法仍無(wú)法消除干擾，可采取熱電阻三相并接電容等抗干擾措施。6.2現(xiàn)場(chǎng)熱電阻測(cè)量系統(tǒng)故障處理實(shí)例 6.2.1故障現(xiàn)象秦?zé)峁?6機(jī)組電泵出口溫度顯示為110左右，根據(jù)同系統(tǒng)其他溫度測(cè)點(diǎn)判斷，指示偏高，觀察歷史趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)溫度波動(dòng)較大。 6.2.2處理方法1）使用萬(wàn)用表在最遠(yuǎn)端機(jī)柜處測(cè)量熱電阻測(cè)量回路三相之間阻值，分別為132.2、132.2、2.8，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度相符。說(shuō)明熱電阻測(cè)量回路無(wú)短路、斷路、端子虛接或接觸不良等情況。2）使用100V兆歐表檢查熱電阻測(cè)量回路三相之間及三相對(duì)地絕緣均在500兆歐以上，說(shuō)明熱電阻測(cè)量回路無(wú)接地、電纜絕緣良好。3）使用100V兆歐表接解線檢查熱電阻測(cè)量回路屏蔽線在500兆歐以上，說(shuō)明測(cè)量回路符合單端接地?；謴?fù)屏蔽線可靠接地后該溫度測(cè)點(diǎn)指示仍不正常?；究梢耘袛喙收显?yàn)閺?qiáng)電干擾 4）檢查測(cè)量回路電纜，發(fā)現(xiàn)與動(dòng)力電纜共用一個(gè)電纜槽，基本可以判斷故障原因?yàn)閺?qiáng)電干擾。在機(jī)柜處三相并接電容后，測(cè)點(diǎn)指示恢復(fù)正常，故障排除。7 結(jié)束語(yǔ)熱電阻是中低溫區(qū)最