测温元件常见故障分析

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1、测温元件常见故障分析【摘要】：温度是热力控制系统的重要参量之一，几十年来它的测量技术得到了飞速发展，测量装置也从单一的测量功能向多功能、智能化和高精度方向转变。本文系统的阐述了在当今大型火力发电机组上所应用的热工温度测量装置的种类、基本构造、测量原理及与DCS结合应用测量回路的构成，深入地分析了在使用过程中经常出现的故障和处理方法，为同行使用该装置时少走弯路提供理论参考。【关键字】：热电偶热电阻分布式控制系统（DCS）温度变送器双金属温度计1．概述温度信号是热力控制系统中的一个重要参量，通常一台600MW火电机组其温度测点的数量大致在1000点左右

2、，占各类测点总量的1/3强，而且测量范围也非常广，从负的几十度（根据地区而定）到近千度。因此所测温度信号的准确与否将直接影响到机组运行的安全性、稳定性和高效性。随着仪表控制技术的飞速发展及分布式控制系统（以下简称DCS）的出现，原来广泛使用的温度测量装置，尤其是二次仪表部分（如温度变送器）已被逐渐淘汰，其功能已由DCS相应卡件上的通道来承担（一块卡件往往同时可以接受8至16个信号）。与DCS结合后，温度测量信号的集成度和精度都有了明显提高，每一个信号都可以得到最大限度的应用：同一个信号在DCS内部既可以做监视用又可以做记录用，经过DCS转换后也可输

3、出至其他设备用——非常灵活。但对于前端的传感元件目前变化不是很多——热点偶和热点阻至今仍是被应用得最广泛的测温元件。2．热电偶测量装置2．1测量元件热电偶因其结构简单、稳定性好、价格低廉（普通型国产约五、六百元一支）、寿命长（通常可使用4~6年，一些焊接式的如锅炉金属壁温热电偶可达10年以上，且主要是因遭长期污染或腐蚀后导致精度降低而更换，很少发生因机械原因而更换的）等优点，被广泛地应用，同时考虑到适合于电厂应用范围和高性价比因素，实际大多使用了E型（镍铬-康铜）热电偶，少数测点因测量精度要求较高或测点温度较高如炉膛烟温探针等则采用了K型（镍铬-镍

4、硅）热电偶。热电偶简单的结构决定了它极为可塑的应用形状，可以根据需要加工成粗细长短各不同的、单支或双支（通常采用双支热电偶，一支作为备用）的，有些热电偶如铠缆热电偶在使用时可将其头部进行弯扭以满足现场设备的不同安装形状要求。众所周知热电偶的测量原理是热电效应，它同其他传感器最大的区别就是不需要加任何激励电源就可以产生信号。不过它产生的是极弱电信号，一般只有几十个毫伏，为了防止信号失真对热电势的传送有着很高的要求：首先必须使用专用的电缆（称补偿电缆），而且不同型号的热电偶其补偿电缆也不一样（E型配镍铬—考铜线、K型配铜—康铜线）。其次对干扰信号的屏蔽

5、要求较高，线缆通常采用双层屏蔽。2．2冷端补偿热电偶的冷端补偿功能已普遍移入DCS中。以下以INFI－90控制系统为例，所有I/O柜都放置在环境温度恒定（一般为18℃~21℃）的电子室内，这样在I/O端子柜内进行冷端温度补偿时能够得到精度较高的测量值。当热电偶冷端温度为零摄氏度（简称t0）时，补偿电桥R1=R2=R3=RF(t0)，电桥平衡，补偿电压Uba=0，测温回路的总电势为EAB(t,t0)。当热电偶冷端温度变化，如上升为t1时，虽然热电偶的热电势减小了，但由于温敏电阻RF值增大，补偿电桥会有Uba电压输出，测温电路总电势为EAB(t,t1)

6、+Uba。只要选择好补偿电桥的工作电流值，就可以使补偿电压Uba恰等于因冷端温度上升而减小了的那部分热电势EAB(t,t1)，使测温电路总电势EAB(t,t0)保持不变，如图（1）。以上补偿后的热电势EAB(t,t0)进入信号隔离器，在那里进行隔离变送将毫伏信号线性地转化为1~5伏信号（统一按900℃为满量程计算）后输入I/O卡件，在I/O卡件中进行模/数转换最后送控制器卡件进行运算和控制。2．3软件处理及控制进入DCS控制器卡件的温度信号是数字量信号（从工程师工作站上监视时，显示的还是毫伏值），同输入的毫伏电压值呈线性关系，所以要将它转换成温度信

7、号还需要列表进行插值计算。f(X)中的数据如下表（E型）：毫伏值温度值(℃)10023.0485036.31910049.789150513.42200621.04300728.95400845.09600957.087501068.79900同时为了保证整个测量系统的可靠性,在控制逻辑中对每个主、重要温度测量参数现场安装了多个测点，例如过热器出口温度，双测点输入即冗余测点输入或三测点输入，相应的控制逻辑则采用二选一或三取中。根据传热学定律可知热量的传递快慢取决于传热体的热阻，因此任何一种温度测量装置对于温场测量的反映都要比流量、液位、压力信号慢得

8、多，再说热电偶的元件外通常还有一层保护套管。所以它对温度变化的响应不是阶跃特性而接近于惯性特性，对此现场对温度控制的主控P