發(fā)電廠熱電偶測溫誤差分析

摘要:通過在某電廠試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)熱電偶測量溫度不一致的現(xiàn)象,對(duì)原因進(jìn)行理論分析和實(shí)際驗(yàn)證,最終得出結(jié)論是發(fā)電廠熱電偶冷端修正錯(cuò)誤造成的,表明熱電偶測溫中應(yīng)理解冷端修正溫度原理,并厘清數(shù)采儀測溫的過程本質(zhì)。
　　在發(fā)電廠中熱電偶是發(fā)電機(jī)組溫等重要參數(shù)測量的主要手段，保證測量數(shù)據(jù)的正確性對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。對(duì)熱電偶測溫除要保證設(shè)備本身的完好性，必要掌握正確的使用方法，本文以電廠的一次主主蒸汽水溫度測量發(fā)生的問題為例，分析熱電偶測溫的誤差及其補(bǔ)償方法。
1熱電偶測溫冷端修正原理
　　熱電偶測溫原理如公式(1)所示:
E(T,0)=E(T,TN)+E(TN,0).(1)
式(1)中:
E(T,0):當(dāng)熱端溫度為T℃,冷端溫度為0℃時(shí)的熱電勢;.
E(T,N):當(dāng)熱端溫度為T℃,冷端溫度為℃時(shí)的熱電勢;
E(TN,0):當(dāng)熱端溫度為TN℃,冷端溫度為0℃時(shí)的熱電勢;.
在實(shí)際應(yīng)用中,T指熱電偶實(shí)際所測量的溫度,TN指熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線終端的溫度。
　　目前熱電偶測量溫度，只能是通過求解熱電勢E(T,0),然后查熱電偶分度表得出對(duì)應(yīng)的熱端溫度T(也可通過分度表中提供的公式進(jìn)行編程進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算熱端溫度T),熱電勢E(T,T、)很容易通過測量的手段測量得出,關(guān)鍵是熱電勢E(TN,0)的測量,目前的手段主要是采用熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)姆绞?，在?shù)采設(shè)備中設(shè)置儀器溫度測量元件以及冷端溫度補(bǔ)償回路。
　　假定實(shí)際測量的熱電勢E(T,Tw)在測量上沒有誤差，而數(shù)采內(nèi)部測量出的冷端溫度Ty比實(shí)際值偏高,則求出的E(TN,0)也會(huì)偏大,熱電勢和溫度成單向遞增關(guān)系，最終導(dǎo)致求解出的熱端溫度比實(shí)際值偏大。
本文闡述在電廠用熱電偶測量主汽溫度過程中，發(fā)現(xiàn)安徽省電力科學(xué)研究院(以下簡稱電科院)FLUKE數(shù)采儀測量出的主蒸汽溫度與電廠自身測量的數(shù)據(jù)不--致;發(fā)現(xiàn)問題后,電科院根據(jù)熱電偶測溫理論分析問題并實(shí)際驗(yàn)證，最終找出問題的關(guān)鍵原因是電廠溫度測量中冷端補(bǔ)償方法不正確。
2FLUKE數(shù)采儀自身校驗(yàn)
　　2011年1月20日上午更換了3支主蒸汽支管的熱電偶溫度測量元件,并同時(shí)對(duì)照FLUKE數(shù)采儀與電廠主蒸汽溫度顯示值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FLUKE數(shù)采儀數(shù)據(jù)大概比電廠測量數(shù)據(jù)低了5℃左右。
首先懷疑電科院的熱電偶或者FLUKE數(shù)采儀有問題,1月20日上午向電廠借了HARD744儀器對(duì)電科院的鎧裝熱電偶接線端和FLUKE接線端進(jìn)行熱電偶溫度測量，結(jié)果表明熱電偶接線端、FLUKE接線端與744顯示溫度--致,因而排除了FLUKE數(shù)采設(shè)備問題。
　　1月20日將雙支熱電偶的冷端接人FLUKE數(shù)采儀測量電勢差，并用FLUKE數(shù)采儀測量FLUKE設(shè)備內(nèi)部溫度，以電勢差數(shù)值和FLUKE設(shè)備內(nèi)部溫度值來計(jì)算熱電偶溫度,結(jié)果是兩者大致一致,表1是試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果:
 
注:表1中雙支熱電偶接線端2計(jì)算溫度與雙支熱電偶接線端1測量溫度稍微不一致的原因是FLUKE數(shù)采儀本身的溫度測量元件測量出的數(shù)采儀溫度與電科院所測量出的數(shù)采僅溫度有誤差所致。
　　從表1可以看出,通過FLUKE數(shù)采儀自身的數(shù)據(jù)校驗(yàn)比對(duì)，可以確定所測量出的主蒸汽溫度是真實(shí)的反映主蒸汽的實(shí)際溫度。
3電廠測溫儀器校驗(yàn)
　　電廠測量主蒸汽溫度用的是K型熱電偶,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線連接到電子間后接在卡件上，并暴露在空氣中，因而此時(shí)熱電偶冷端溫度對(duì)應(yīng)的溫度是室溫。
在卡件中設(shè)置有冷端溫度補(bǔ)償電路,測量的結(jié)果是卡件內(nèi)部的溫度，因而冷端修正的結(jié)果是增大了實(shí)際溫度。表2是在同-個(gè)熱電勢E(T,T)下改變冷端溫度,編程求取熱端溫度,以體現(xiàn)在同--熱電勢下冷端溫度不同對(duì)求出的熱端溫度的影響程度。根據(jù)表2以及以往的熱電偶校驗(yàn)記錄顯示，冷端溫度每提高1℃，則求出的熱端溫度大概提高0.75~0.76℃,因而卡件內(nèi)部溫度比室溫高的越多,則求出的熱端溫度偏離實(shí)際值越大。
 
　　另外，此次發(fā)現(xiàn)電廠熱工在現(xiàn)場進(jìn)行熱電偶溫度校驗(yàn)的方法不對(duì)，電廠熱工由于沒用過HRAD744,因而使用的方法是用FLUKE測量熱電偶接線端的熱電勢，然后直接用分度表查熱電勢對(duì)應(yīng)溫度t1,再用溫度計(jì)測量環(huán)境溫度t2,最后認(rèn)為t1+t2的值為熱電偶測量溫度。表3是在不同熱電勢(同一環(huán)境溫度t2)下,用電廠熱工的測量方法的誤差對(duì)比。
 
　　從表3可以看出，如果采用電廠熱工的方法,則測量出的溫度要比實(shí)際溫度高,具體高多少要看實(shí)際溫度以及環(huán)境溫度。根據(jù)電廠主蒸汽溫度運(yùn)行值在536C,根據(jù)計(jì)算估計(jì)要比實(shí)際值高4C左右;其PX電廠可能也有類似情況，這也可能是電廠一直沒發(fā)現(xiàn)問題的原因。
4結(jié)語
　　熱電偶測量溫度中首先要厘清測量溫度原理以及依據(jù)的公式,然后找出問題的關(guān)鍵,此次電廠試驗(yàn)中主蒸汽溫度測量不--致是電廠的熱電偶冷端修正方法的錯(cuò)誤導(dǎo)致，因而熱電偶測溫中應(yīng)理解冷端修正溫度原理，并厘清數(shù)采儀測溫的過程原理。