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1如何提高电站设备温度测量信号的准确度陈秀兰摘要：温度测量信号在电站热力控制过程的重要性，温度测量系统的构成，热电偶热电阻测温的特点和工作原理，简要分析影响温度测量系统准确度的主要因素，提出优化温度信号准确度的主要措施。关键词：温度测量系统构成测温特点及原理影响因素优化措施1概述包括温度、压力、流量、液位等热力过程参数在内的可靠测量与准确，是确保电站热力过程控制与热力机械设备安全运行的必要保证。一旦热力过程重要参数采集或传输失真，就有可能导致热力机械设备故障或非故障停机，甚至危及机组的安全运行，并有可能发生意外事故。这不仅直接关系到新建工程项目的顺利投产与移交，而且也关系到人员和设备的安全。在电站热力过程控制与热力机械设备安全运行中,温度参数的监测控制显得尤其重要。如：锅炉汽水受热系统的金属壁温、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度，汽轮发电机组的汽缸壁温、定子铁芯和绕组温度、轴系各轴瓦温度等。我们可以通过准确实时的温度测量及其变化趋势，分析判断热力过程的变工况原因，采取相应的控制手段和应对策略。也即通过提高温度测量的准确性来保证电站运行的安全与可靠，准确反映热力过程的工况和状态变化，避免热力机械设备超温超载运行而发生事故。因此，提高热力系统温度测量的准确度，确保自控系统温度参数量值传输准确、不失真，使机组2热力过程温度测量准确可靠，是热工仪表及控制装置安装人员的重要职责。2、温度测量系统的构成2.1、温度系统的构成：电站设备的温度测量系统一般由温度传感器、温度补偿器、温度变送器、信号电缆、DCS系统的温度信号采集与隔离组成。2.2、温度传感器的类型：常用的有热电偶和热电阻两种类型。2.3、热电偶与热电阻的工作特点及其基本原理简介2.3.1、热电偶的工作特点与基本原理2.3.1.1、热电偶的工作特点：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，受中间介质的影响少。②测量范围广。常用的热电偶从50～1600℃均可测量，某些特殊热电偶可测更高和更低温度。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同材料的金属导体（热电偶丝）、绝缘绝热材料、金属保护套管等组合而成，而其特性与热电偶的长度、直径大小无关，仅与热电偶材料及两端温差有关。使用起来比较方便。2.3.1.2、热电偶的基本原理热电偶是将两种不同材料的导体或半导体A和B一端相互焊接并感受被测温度（热端、测量段），另一端（冷端、参比端）通过直接或补偿导线间接连到测量装置中构成一个闭合回路。由于异种导体材3料A和B相互连接产生接触热电势，接触热电势大小与接触点的温度相关，当导体A和B的两端（即热端和冷端）存在温差时，两者之间便产生热电动势，在回路中形成热电流，这种现象称为热电效应。根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势之间具有函数关系，热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶与测量装置之间热电动势与测温点温度函数关系：E=EAB(t1)－EAB(t3)ACt1Et2t3MBD2.3.2、热电阻的工作特点与基本原理2.3.2.1、热电阻工作特点：热电阻是中低温区测量中最常见的一种温度传感器。它的主要特点是：①测量精度高，性能稳定；②热电阻一般检测0-150℃温度范围，最高测量范围可达600℃左右（当然可以检测负值温度）。其中铂热电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器。2.3.2.2、热电阻的基本原理电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与本身温度成一定函数关系的原理来实现温度测量的，即金属导体或半导体的电阻—(-)(+)4温度函数关系一旦确定后，就可以通过测量置于测温对象之中并与测温对象达到热平衡的热电阻的阻值而求得对象的温度。它一般应用在-200℃～500℃范围内的温度测量。金属导体或半导体的电阻与温度关系一般可表示为：Rt=Rto[1+α(t-t0)]式中Rt----温度为t时刻的电阻值Rto----温度为to时刻的电阻值α----电阻温度系数，即温度每升高1℃时的电阻相对变化量。热电阻目前可分为：Pt100、Cu50、BA1、BA2等分度号，在使用中常用连接导线及电阻测量仪表（显示部分）等组成，框图如下：此外，由于它输出的是电阻信号，故它可以远距离传送或显示，便于集中监控。3、影响温度测量系统准确度的主要因素3.1、温度计设计选型、或安装选点不正确因素。如热电偶与补偿导线的分度号不符，热电阻与仪器仪表的分度号不一致，安装位置不能如实正确反映变工况状态等都将直接影响到温度测量的准确性。3.2、金属壁温测量安装，由于铠装热电偶温度计工作端与被测点金属表面接触不牢靠，或安装过程固定不稳等因素。3.3、制造缺陷、或保存不当因素，使得热电偶电极工作端之间存热电阻引线电阻补偿电阻电压变换电压放大线性化网络A/D显示5在虚焊或因焊接不牢而断偶，或者两个热电极之间彼此的绝缘不好，或者普通热电偶的保护套管不能保证热电极与工质之间充分隔离等。3.4、补偿导线与热电偶自由端的接线松动、固定不牢靠。3.5、未按照接线图正确接线、或接线错误。3.6、中间温度接线盒安装位置不恰当，未远离不稳定的热源环境。3.7、温度补偿导线和动力电缆、控制电缆混放，未分层敷设或用隔板隔离。4、提高电站设备温度测量信号准确度的主要优化措施4.1、采用桥式方式接入，将非电量转换为电量在各种接线方式中，三线制在测温系统中运用较广泛，它是如何将非电量转换为电量及如何消除引线随温度变化所带来的测量误差？如图1所示：图1给a,b两点输入一稳定电压,不平衡电桥由锰铜电阻①:R1、R2、R3、R4和r1、r2、r3线路电阻及测量电阻Rto组成，其中：R1=R2；R3=R4；r1=r2=r3,Rto为零摄氏度的电阻值，即：R1(R4+r2+Rto)=R2(R3+r1)；6当Rto变化时，△U变化，即非电量→电量，当环境温度变化引起r1、r2、r3变化时，将使c,d两点电位同时变化（上升或下降），即△U不变，故r1、r2、r3的变化将不影响测量的准确性，从而消除引线电阻温变误差。4.2、热电偶温度计安装的优化措施电站锅炉汽包壁温、高温过热器出口管壁温、低温过热器出口管壁温、高温再热器出口管壁温、全大屏出口管壁温、全大屏引出管壁温等锅炉金属壁温测点及部分蒸汽温度测点的安装，通常采用不带冷端温度补偿头的铠装热电偶测温元件。通过对影响测温系统准确度的主要因素分析看，主要反映在现场壁温引线长度选择不合理，造成引线安装敷设路径不能集中到设计的中间接线盒内，再就是测点安装位置不能正确表征被测点变工况情况，中间接线盒的安装位置选择不合理过于靠近热源端等。为此，必须结合现场安装实际情况，在正确选点安装固定测温元件感温端的前提下，通过优化设计方案及开展二次设计规划，充分兼顾各热电偶引线长度的不一，合理选择中间温度接线盒的安装位置，在接线盒侧面开孔设置供热电偶引线进出的专门孔洞，让温度计直接通过中间接线盒与DCS来的补偿电缆对接，避免在接线盒与铠装热偶引线间多次转接，减少对测温准确度影响较大的中间环节。4.3、提高热电阻测温精度的优化措施。4.3.1、触探测温误差的引入及解决方法测温仪表是通过测温元件的电阻值的测量来检测温度的，所以引7线电阻值的大小、引线电阻的变化（受温度影响）及信号回路的干扰直接影响其测量精度，因此必须采取措施来消除引线电阻及干扰所引起的误差，从而提高测量精度，下面就此进行专门分析。（1）引线电阻的补偿方式热电阻的接线方法有两线制、三线制、四线制方式。两线制不能消除因引线电阻的变化所引起的测量误差；三线制接法在配合电桥电路（上面分析过）测温时，可以减小或消除因引线电阻变化所引起的测温误差；四线制接法通常用于标准铂电阻，用于配合电位差计测量电阻时，消除引线电阻的影响。（2）信号回路的干扰和抑制由于热电阻测量回路有可能穿越强电磁场环境中的电缆夹层和电缆沟道，其敷设路径附近的电力电缆和控制电缆对信号线路将产生电磁感应干扰，主要表现为回路叠加的感应电压有时高达几十伏，从而严重影响测量。为了阻止干扰侵入信号回路，应从柜内外的配线、接地系统等各方面采取措施。主要方法：(1)对直接连接外部电缆的输入端（信号线路上）附加一定量的滤波电容（如图1），不仅能够抑制高频干扰信号，而且能够阻止过大的脉冲噪声损坏电路元件；(2)更换屏蔽电缆，使屏蔽电缆接地（采用一点接地原则）；另外敷设电缆时，应分层、分类敷放。当不能分层时，相互间必须用金属隔板隔开等方式。5、结论总之，在测温系统中，为保证温度仪表的准确可靠运行，除采取8上述必要优化措施外，还要对仪表及测温元件本身进行认真检查、检修、鉴定，还要对测温元件、连接线路以及切换开关的安装工艺和安装质量进行认真检查，从而提高温度信号的准确度。6、参考文献[1]李谦,张少伟.电力工业部计量鉴定人员培训考核教材.辽宁科学技术出版社,1995年。[2]张淑玉.电厂热力过程自动化.水利电力出版社,1993年。[3]张松春等.电子控制设备抗干扰技术及应用.机械工业出版社,1995年。