火電廠溫度測量元件故障分析處理.doc

最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文火電廠溫度測量元件故障分析處理火電廠溫度測量元件故障分析處理 摘要：溫度是熱電廠熱力控制系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，幾十年來隨著科技的進步測量技術(shù)飛速發(fā)展，測量設備也從單一的測量功能向多功能、智能化、精度化發(fā)展。本文通過對當今大型火電機組所應用的溫度測量裝置的種類、基本構(gòu)造、測量原理，深入的分析了在使用過程中溫度元件的故障分析及處理方法，為我公司熱控專業(yè)施工人員在今后的機組試運過程中做一個技術(shù)指導。 關(guān)鍵詞：熱電偶；熱電阻 Abstract: temperature is thermal power plant thermal control system is one of the most important parameters 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 structure, 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. Key words: thermocouple; Thermal resistance. 中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013) 概述 溫度信號是熱電廠熱力控制系統(tǒng)中的一個重要參數(shù)，通常一臺600MW的火電機組約有1000點左右（北侖百萬機組有3000多點，其中鍋爐壁溫2000多點），占各類測點總量的30左右，而且測量范圍廣。因此測量的準確與否將直接影響機組運行的安全性、穩(wěn)定性、高效性。 熱電偶測量裝置 熱電偶是火電廠中最常用的溫度測量元件之一，其優(yōu)點是： 1）測量精度高，因熱電偶直接與測量介質(zhì)相接觸，不受中間介質(zhì)影響。 2）測量范圍廣，常用的熱電偶從-50+1600均可連續(xù)測量，某些特殊的熱電偶最低可測 -269，最高可測+2800. 3）構(gòu)造簡單，使用方便，熱電偶通常有兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。 1.1.熱電偶的工作原理： 兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端)，另一端叫做冷端(也稱為補償端)；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個問題：1）：熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數(shù)；2）：熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；3）：當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。 1. 2熱電偶的種類:常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶。目前大型火電機組中比較常用的熱電偶是：1）（K型熱電偶）鎳鉻-鎳硅熱電偶鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型熱電偶）是目前用量最大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和。正極（KP）的名義化學成分為：Ni：Cr=90：10，負極（KN）的名義化學成分為：Ni：Si=97：3，其使用溫度為-2001300。K型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性惰性氣氛中。廣泛為用戶所采用。 K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。2）（E型熱電偶）鎳鉻-銅鎳熱電偶鎳鉻-銅鎳熱電偶（E型熱電偶）又稱鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉金屬的熱電偶，正極（EP）為：鎳鉻10合金，化學成分與KP相同，負極（EN）為銅鎳合金，名義化學成分為：55%的銅，45%的鎳以及少量的錳，鈷，鐵等元素。該熱電偶的使用溫度為-200900。E型熱電偶熱電動勢之大，靈敏度之高屬所有熱電偶之最，宜制成熱電堆，測量微小的溫度變化。對于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏，宜用于濕度較高的環(huán)境。E熱電偶還具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅，鐵-康銅熱電偶，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性和惰性氣氛中，廣泛為用戶采用。E型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性氣氛中，熱電勢均勻性較差。1.3熱電偶常見的故障與分析:1.3.1.熱電偶測溫元件的故障原因及處理方法有哪些？ 1.3.1.1 故障現(xiàn)象一。熱電勢比實際值小。 原因分析： 1）短路。 2）熱電偶接線盒內(nèi)接線柱間短路。 3）補償導線因絕緣燒壞而短路。 4）補償導線與熱電偶不匹配。 5）補償導線與熱電偶極性接反。 6）插入深度不夠和安裝位置不對。 7）熱電偶冷端溫度過高。 處理方法： 1）經(jīng)檢查若是由于潮濕引起，可烘干；若是由于瓷管絕緣不良，則應予以更換。 2）打開接線盒，把接線板刷干凈。 3）將短路處重新絕緣或更換新的補償導線。 4）更換成同類型的補償導線。 5）重新接正確。 6）改變安裝位置和插入深度。 7）熱電偶的連接導線換成補償線，使冷端移開高溫區(qū)。 1.3.1.2故障現(xiàn)象二。熱電勢比實際大。 原因分析： 1）補償導線與熱電偶型號不匹配。 2）插入深度不夠或安裝位置不對。 3）熱電極變質(zhì)。 4）有干擾信號進入。 5）熱電偶參考端溫度偏高。 處理方法： 1）更換相同型號的補償導線。 2）改變安裝位置或插入深度。 3）更換熱電偶。 4）檢查干擾源，并予以消除。 5）調(diào)整參考端溫度或進行修正。 1.3.1.3故障現(xiàn)象三。測量儀表指示不穩(wěn)定，時有時無，時高時低。 原因分析： 1）熱電極在接線柱處接觸不良。 2）熱電偶有斷續(xù)短路或斷續(xù)接地現(xiàn)象。 3）熱電極已斷或似斷非斷。 4）熱電偶安裝不牢固，發(fā)生擺動。 5）補償導線有接地或斷續(xù)短路現(xiàn)象。 處理方法： 1）重新接好。 2）將熱電偶的熱電極從保護管中取出，找出故障點并予以消除。 3）更換新電極。 4）安裝牢固。 5）找出故障點并予以消除。 1.3.1.4故障現(xiàn)象四。熱電偶電勢誤差大。 原因分析： 1）熱電極變質(zhì)。 2）熱電偶的安裝位置與安裝方法不當。 3）熱電偶保護套管的表面積垢過多。 4）測量線路短路（熱電偶和補償導線）。 5）熱電偶回路斷線。 6）接線柱松動。 處理方法： 1）更換熱電偶。 2）改變安裝位置與安裝方法。 3）進行清理。 4）將短路處重新更換絕緣。 5）找到斷線處，并重新連接。 6）擰緊接線柱。 2.熱電阻測量裝置 以熱電阻為測量元件的溫度測量裝置在火電廠中盡次于熱電偶，普通型熱電阻價格比熱電偶便宜，同時低溫特性較好，測量精度高于熱電偶，主要用于檢測低于200的測點。目前主要在火電廠中運用在風機、磨煤機等大型轉(zhuǎn)動機械電機的電機溫度，（同時根據(jù)各個電廠的使用愛好，有的電廠選擇熱電偶）一臺600MW的大型火電機組熱電阻的使用率大概有200-300點。 2.1熱電阻測量元件 2.1.1熱電阻工作原理 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。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。 與熱電偶的測溫原理不同的是，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，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)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)。半導體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為Rt=AeB/t式中Rt為溫度為t時的阻值；A、B取決于半導體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只有-50300左右，大量 用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200500范圍內(nèi)的溫度測量，其特點是測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應用極 其廣泛。 2.1.2熱電阻種類 （1）精密型熱電阻：工業(yè)常用熱電阻感溫元件（電阻體）的結(jié)構(gòu)及特點。從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。（2）鎧裝熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為28mm，最小可達1mm。 與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后?。粰C械性能好、耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝；使用壽命長。（3）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，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，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。（4）隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)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(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于BlaB3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。 2.1.3熱電阻的信號連接方式 熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。目前熱電阻的引線主要有三種方式1二線制：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(zhì)和長度的因素有關(guān)，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(zhuǎn)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。熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了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，這樣消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。一般都采用三線制接法。熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信 號，不存在這個問題。 2.1.4.熱電阻測溫元件的故障原因及處理方法有哪些？ 2.1.4.1故障現(xiàn)象一。儀表指示值比實際溫度低或指示不穩(wěn)定。 原因分析： 1）保護管內(nèi)有積水。 2）接線盒上有金屬屑或灰塵。 3）熱電阻絲之間短路或接地。 處理方法： 1）清理保護管內(nèi)的積水并將潮濕部分加以干燥處理。 2）清除接線盒上的金屬屑或灰塵。 3）用萬用表檢查熱電阻短路或接地部位，并加以消除，如短路應更換。 2.1.4.2故障現(xiàn)象二，儀表指示最大值。 原因分析：熱電阻斷路。 處理方法： 1）用萬用表檢查斷路部位并予以消除。 2）如連接導線斷開，應予以修復或更換。 3）如熱電阻本身斷路，應更換。 2.1.4.3故障現(xiàn)象三,儀表指示最小值。 原因分析：熱電阻短路。 處理方法： 1）用萬用表檢查短路部位，若是