熱電阻元件測溫原理與故障分析

1、熱電阻元件測溫原理與故障分析自控部 田峰（秦皇島發(fā)電有限責任公司，河北秦皇島 066003）摘 要：本文通過介紹熱電阻元件測溫原理，結合現(xiàn)場實際應用，進行常見故障分析。 關鍵詞：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)常用的一種測溫元件，在火力發(fā)電機組應用十分廣泛，了解熱電阻的工作原理并將其應用到實際生產(chǎn)中，對保證熱工測量的準確可靠具有重要意義，本文通過介

3、紹熱電阻元件測溫原理，結合現(xiàn)場實際應用，進行常見故障分析。1 熱電阻元件測溫原理及材料1.1熱電阻元件測溫原理熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，再通過測量電橋轉換成電壓信號送至顯示儀表指示或記錄被測溫度就可以測量出溫度。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，即Rt=Rt01+(t-t0)式中，Rt為溫度t時的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0)時對應電阻值;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看，大部分金屬導體都有這個性質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料

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具有穩(wěn)定的化學物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關系（最好呈線性關系）。目前應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，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小；銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線性關系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質，超過150易被氧化。1.3熱電阻元件的特點熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，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，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50和R0=100兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應用最為廣泛。2.2按熱電阻元件的結構特點分類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，具有測量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實際運用中以 Pt100 鉑熱電阻運用最為廣泛。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實體，它有下列優(yōu)點：體形細長，熱響應時間快，抗振動，使用壽命長等優(yōu)點。3）隔爆型

6、熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把接線盒內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，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引起爆炸。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端面的實際溫度，適用于測量表面溫度。3 熱電阻的結構形式如圖1所示熱電阻一般由測溫元件（電阻體或電阻絲）、保護管和接線盒三部分組成。圖1 熱電阻結構圖4 熱電阻測溫系統(tǒng)的組成及連接方式4.1熱電阻測溫系統(tǒng)的組成熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導線和顯示儀表等組成。4.2熱電阻測溫系統(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線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合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)過程控制中的最常用的引線電阻。3）四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導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轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@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。4.3

8、熱電阻測溫系統(tǒng)如何減少線路電阻的影響 熱電阻測溫系統(tǒng)采用三線制可以減少或消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測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橋臂電阻，其連接導線(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，造成測量誤差。采用三線制，將導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，消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。5 熱電阻的主要技術性能表1 熱電阻的主要技術性能6 熱電阻測溫常見故障分析6.1熱電阻測溫常見故障現(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套管端部。處理方法：1）查明套管長度，選用合適長度的熱電阻元件，安裝時保證熱電阻元件頂?shù)教坠芏瞬俊?2）清理保護套管內的鐵屑、灰塵 故障原因2：保護套管內積水。 處理方法：1）清理保護套管內的積水并將潮濕部分加以干燥處理。2）保護套管做好密封措施，防止再次進水。 故障原因3：熱電阻測量回路短路或接地。 處理方法：1）如外回路短路或接地，用萬用表檢查短路或接地部位并加以消除。2）如熱電阻元件內部短路或接地，應更換熱電阻。6.1.2顯示儀表指示偏大故障原因1：熱電阻測量回路斷路 處理方法：1）如外回路斷路，用萬用表檢查斷路部位并加以消除。2）如熱電阻元件內部斷路，應更換熱電阻。

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）檢查接線端子及導線，去除氧化部分; 2）緊固接線端子。 6.1.3顯示儀表指示負值故障原因1：熱電阻測量回路接線錯誤 處理方法：1）使用萬用表檢查熱電阻回路，恢復正確接線順序。故障原因2：熱電阻測量回路有干擾處理方法：1）檢查熱電阻測量回路應使用屏蔽電纜。 2）檢查熱電阻測量回路，與動力電纜之間最參考文獻1葉江祺，熱工測量和控制儀表的安裝.北京：中國電力出版社，1998.2王珈璇，熱工基礎及熱力設備.北京：水利電力出版社，1997.3楊慶柏，熱工過程控制儀表.北京：中國電力出版社，1998.小距離應符合電纜敷設規(guī)定。3）檢查電纜屏蔽應單

11、端可靠接地，接地線應連接牢固可靠。4）如以上方法仍無法消除干擾，可采取熱電阻三相并接電容等抗干擾措施。6.2現(xiàn)場熱電阻測量系統(tǒng)故障處理實例 6.2.1故障現(xiàn)象秦熱公司#6機組電泵出口溫度顯示為110左右，根據(jù)同系統(tǒng)其他溫度測點判斷，指示偏高，觀察歷史趨勢發(fā)現(xiàn)溫度波動較大。 6.2.2處理方法1）使用萬用表在最遠端機柜處測量熱電阻測量回路三相之間阻值，分別為132.2、132.2、2.8，與現(xiàn)場實際溫度相符。說明熱電阻測量回路無短路、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量回路三相之間及三相對地絕緣均在500兆歐以上，說明熱電阻測量回路無接地、電纜絕緣良好。3）使用100V兆歐表接解線檢查熱電阻測量回路屏蔽線在500兆歐以上，說明測量回路符合單端接地?；謴推帘尉€可靠接地后該溫度測點指示仍不正常?；究梢耘袛喙收显驗閺婋姼蓴_ 4）檢查測量回路電纜，發(fā)現(xiàn)與動力電纜共用一個電纜槽，基本可以判斷故障原因為強電干擾。在機柜處三相并接電容后，測點指示恢復正常，故障排除。7 結束語熱電阻是中低溫區(qū)最