疏水探针——一种新型热电偶（热电阻）的论文

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1、疏水探针——一种新型热电偶（热电阻）的论文摘要：介绍了疏水探针及其独特的动态特性，比较了疏水探针与常规带保护套管的热电偶（热电阻'>热电阻）的不同之处，举出了疏水探针的特殊用途和使用方法，为快速进行高温高压流体介质温度检测提供了新途径。关键词：疏水探针；动态特性。疏水探针属于带保护管型二次复合全铠装热电偶（热电阻'>热电阻），由于其动态特性特别好，可用于高温高压的压力容器及管道上进行流体介质的快速温度测量。虽然它的热元件（偶丝或热电阻'>热电阻元件）对外壳（保护管或铠体）是绝缘的，但它的响应速度却达到了极高（τ0.5=3.24秒）的程度，因

2、此它的诞生解决了困扰人们多年的难题，在需要快速测温的系统应用中可得到十分理想的效果。1背景技术1.1常规热电偶（热电阻'>热电阻）存在的问题常规带保护套管的热电偶（热电阻'>热电阻）是由保护套管和带绝缘材料（瓷珠、玻璃管等）的热元件或铠装热元件、接线盒（偶头）等部分组成。其测温的敏感区在其尖端（感温端），在测温过程中被测介质的热量先传到套管端部，使端部金属温度上升，然后再经过套管与热元件之间的接触部分或空气间隙、绝缘体等传到热元件（热接点）。如果是铠装热元件还须先加热铠体，然后经绝缘层传到热元件（热接点）在传热过程中因以下原因使传热过程变慢：（1

3、）保护管及其端部体积较大，热容量较大，所以温升较慢。（2）如要求热元件绝缘，则保护管与热元件不能直接接触，只能通过空气隙或绝缘层传热使传热过程变慢。.（3）如采用铠装热元件，则往往铠体与保护管之间为点接触，有时还接触不良，即使采用弹簧压紧方法也仅仅使点接触稍好一点，但并不根本解决问题。（4）不少热电偶（热电阻'>热电阻）热元件尺寸偏大，尤其是热电阻'>热电阻，使本身热容量大造成温度变化慢。（5）由于多层结构原因造成传热过程从外层传到内层最后到达内部，使传热过程变得很慢。国家标准衡量热电偶（热电阻'>热电阻）动态响应速度是其在阶跃扰动下，变化

4、量达到最终值的10、50、90所经历的时间τ0.1、τ0.5、τ0.9、一般常规带保护管的装配式热电偶的τ0.5、约为60—120秒。1.2改善带保护管的热电偶（热电阻'>热电阻）动态特性的常规措施和存在的问题。（1）多年来人们为改善热电偶（热电阻'>热电阻）的动态特性做了不少努力，采取了以下措施，也得了一定效果，但因为要求元件与外壳（地）绝缘，所以始终未能达到理想效果。①在改善传热方面：尽量减小空气隙或以固体绝缘材料代替空气隙，如不用偶丝穿瓷管等装配式结构（go固体绝缘层，这样大幅度地降低了传热热阻。（3）采用小热容量元件（细偶丝或微型薄膜热电

5、阻'>热电阻元件）使热惯性降至较低水平。疏水探针的保护管采用耐热合金材料（icr18ni9ti）使本身具有耐高温性能；采用特殊焊接和压合技术，使整个热电偶（热电阻'>热电阻）具有承受高压（≥40mpa）的能力；采用优质全铠装热电偶（热电阻'>热电阻）元件，使疏水探针具有极高的元件对外绝缘电阻ri值（常温ri≥2000mω，500℃时ri≥300mω）。采取以上技术措施后，疏水探针获得了动态响应时间τ0.5=3.24秒的快速特性。图2是疏水探针在水浴与冰瓶中经正向（图中右）和负向（图中左）阶跃扰动下的飞升特性曲线，从曲线可知τ0.5达到了3.

6、24秒。2应用范围及使用方法（1）用于疏水监控系统，可快速检测汽轮机本体、主汽管道、抽汽管道、高压缸排汽管道或旁路系统减温器后管道在工作状态下（过热蒸汽介质）突发性产生蒸汽带水、疏水和产生两相流情况的发生。用于汽轮机防进水保护、排汽与抽汽管道快速自动疏水、旁路后管道自动疏水等保护系统，可防止汽机弯轴、管道破裂等事故发生，可代替电接点疏水检测方式，取消疏水罐。①安装方法可将疏水探针安装在管道或容器下部积存疏水的位置，取样开孔在下管壁，插座朝下，疏水探针向上插入，必要时可在同一管道截面的上部加装一个对比热电偶（可用疏水探针或普通用热电偶）以进行对比判别。②监控方

7、式·对比方式将疏水探针所测管道下部介质温度与上部介质温度在比较器模块进行比较，当二者的差值达到所整定值时进行报警和联动疏水保护。·速率判别方式，将疏水探针所测管道下部介质温度进行速率判别，如其速率超过所整定值时，表明来水，即进行报警和联动疏水保护。（2）用于小惯性系统的快速温度监测和需要快速测温的调节系统（例如锅炉i、ii级减温器的喷水点后）①安装方法安装方法同常规热电偶②使用方法用于小惯性系统的快速温度监测须注意模拟量输入通道的滤波时间常数不宜过大，最好≤1秒。用于快速测温的调节系统须在副环整定时按比常规热电偶采用的时间常数更小的时间常数进行整定，可获得较

8、快的调节速度和较高的稳定性。3结语疏水探针由于彻底改