1、1火电厂温度测量元件故障分析处理摘要：温度是热电厂热力控制系统中最重要的参数之一，几十年来随着科技的进步测量技术飞速发展，测量设备也从单一的测量功能向多功能、智能化、精度化发展。本文通过对当今大型火电机组所应用的温度测量装置的种类、基本构造、测量原理，深入的分析了在使用过程中温度元件的故障分析及处理方法，为我公司热控专业施工人员在今后的机组试运过程中做一个技术指导。 关键词：热电偶；热电阻 Abstract: temperature is thermal power plant thermal control system is one of the most important parame
2、ters in decades rapid development with the progress of science and technology measuring technology, measuring equipment from a single function to multifunction, intelligence, accuracy. Based on todays large thermal power unit by application of temperature measurement device of the type, basic struct
3、ure, measuring principle, in-depth analysis of the temperature in the process of using components of fault analysis and processing method of thermal control specialty construction for my company personnel in the unit start-up process to make a technical guidance. 2Key words: thermocouple; Thermal re
4、sistance. 中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 概述 温度信号是热电厂热力控制系统中的一个重要参数，通常一台 600MW的火电机组约有 1000 点左右（北仑百万机组有 3000 多点，其中锅炉壁温 2000 多点） ，占各类测点总量的 30左右，而且测量范围广。因此测量的准确与否将直接影响机组运行的安全性、稳定性、高效性。 热电偶测量装置 热电偶是火电厂中最常用的温度测量元件之一，其优点是： 1）测量精度高，因热电偶直接与测量介质相接触，不受中间介质影响。 2）测量范围广，常用的热电偶从-50+1600均可连续测量，某些特殊的热电偶最低可
5、测 -269，最高可测+2800. 3）构造简单，使用方便，热电偶通常有两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1.1.热电偶的工作原理： 两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，3另一端叫做冷端(也称为补偿端)；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量
6、温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：1）：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；2）：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；3）：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。 1. 2 热电偶的种类:常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配
7、套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从 1988 年 1 月 1 日起，热电偶和热电阻全部按 IEC 国际标准生产，并指定 S、B、E、K、R、J、T 七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。目前大型火电机组中比较常用的热电偶是：1） （K 型热电偶）镍铬-镍硅热电偶镍铬-镍硅热电偶（K 型热电偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-2001300。
8、K 型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度4高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。 K 型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。2） （E 型热电偶）镍铬-铜镍热电偶镍铬-铜镍热电偶（E 型热电偶）又称镍铬-康铜热电偶，也是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铬 10 合金，化学成分与 KP 相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钴，铁等元素。该热电偶的使用温度为-200900。E 型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最
9、，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。E 热电偶还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。E型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性较差。1.3 热电偶常见的故障与分析:1.3.1.热电偶测温元件的故障原因及处理方法有哪些？ 1.3.1.1 故障现象一。热电势比实际值小。 原因分析： 1）短路。 2）热电偶接线盒内接线柱间短路。 3）补偿导线因绝缘烧坏而短路。 4）补偿导线与热电偶不匹配。 5）补偿导线与热电偶极性接反。 56）插入深度不够和安装位置不对。
10、 7）热电偶冷端温度过高。 处理方法： 1）经检查若是由于潮湿引起，可烘干；若是由于瓷管绝缘不良，则应予以更换。 2）打开接线盒，把接线板刷干净。 3）将短路处重新绝缘或更换新的补偿导线。 4）更换成同类型的补偿导线。 5）重新接正确。 6）改变安装位置和插入深度。 7）热电偶的连接导线换成补偿线，使冷端移开高温区。 1.3.1.2 故障现象二。热电势比实际大。 原因分析： 1）补偿导线与热电偶型号不匹配。 2）插入深度不够或安装位置不对。 3）热电极变质。 4）有干扰信号进入。 5）热电偶参考端温度偏高。 处理方法： 1）更换相同型号的补偿导线。 2）改变安装位置或插入深度。 3）更换热电偶
11、。 64）检查干扰源，并予以消除。 5）调整参考端温度或进行修正。 1.3.1.3 故障现象三。测量仪表指示不稳定，时有时无，时高时低。 原因分析： 1）热电极在接线柱处接触不良。 2）热电偶有断续短路或断续接地现象。 3）热电极已断或似断非断。 4）热电偶安装不牢固，发生摆动。 5）补偿导线有接地或断续短路现象。 处理方法： 1）重新接好。 2）将热电偶的热电极从保护管中取出，找出故障点并予以消除。 3）更换新电极。 4）安装牢固。 5）找出故障点并予以消除。 1.3.1.4 故障现象四。热电偶电势误差大。 原因分析： 1）热电极变质。 2）热电偶的安装位置与安装方法不当。 3）热电偶保护套
12、管的表面积垢过多。 4）测量线路短路（热电偶和补偿导线） 。 5）热电偶回路断线。 76）接线柱松动。 处理方法： 1）更换热电偶。 2）改变安装位置与安装方法。 3）进行清理。 4）将短路处重新更换绝缘。 5）找到断线处，并重新连接。 6）拧紧接线柱。 2.热电阻测量装置 以热电阻为测量元件的温度测量装置在火电厂中尽次于热电偶，普通型热电阻价格比热电偶便宜，同时低温特性较好，测量精度高于热电偶，主要用于检测低于 200的测点。目前主要在火电厂中运用在风机、磨煤机等大型转动机械电机的电机温度， （同时根据各个电厂的使用爱好，有的电厂选择热电偶）一台 600MW 的大型火电机组热电阻的使用率大概
13、有 200-300 点。 2.1 热电阻测量元件 2.1.1 热电阻工作原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测8量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=Rt01+（t-t0）式中，Rt 为温度 t 时的阻值；Rt0 为温度 t0（通常 t
14、0=0）时对应电阻值； 为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中 Rt 为温度为 t 时的阻值；A、B 取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上） ，但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50300左右，大量 用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200500范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极 其广泛。 2.1.2 热电阻种类 （1）精密型热电阻：工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻
15、值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。（2）铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件（电阻体） 、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为 28mm，最小可达 1mm。 与普通型热电阻相比，它有下列优点：体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；机械性能好、耐振，抗冲击；能弯曲，便于安装；使用寿命长。 （3）端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和9其他机件的端面温度。 （4）隔爆
16、型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于 BlaB3c 级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 2.1.3 热电阻的信号连接方式 热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。目前热电阻的引线主要有三种方式1 二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引
17、线电阻 r，r 大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合2 三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。3 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流 I，把 R 转换成电压信号 U，再通过另两根引线把 U 引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般
18、是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电 阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环10境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电 源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。一般都采用三线制接法。热电偶产生的是毫伏信 号，不存在这个问题。 2.1.4.热电阻测温元件的故障原因及处理方法有哪些？ 2.1.4.1 故障现象一。仪表指示值比实际温度低或指示不稳定。 原因分析： 1）保护管内有积水。 2）接线盒上有金属屑或灰尘。 3）热电阻丝之间短路或接地。 处理方法： 1）清理保护管内的积水并将潮湿部分加以干燥处理。 2）清除接线盒上的金属屑或灰尘。 3）用万用表检查热电阻短路或接地部位，并加以消除，如短路应更换。 2.1.4.2 故障现象二，仪表指示最大值。 原因分析：热电阻断路。 处理方法： 1）用万用表检查断路部位并予以消除。 2）如连接导线断开，应予以修复或更换。 3）如热电阻本身断路，应更换。 2.1.4.3 故障现象三,仪表指示最小值。
