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电厂温度测量元件选择的几点建议

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/3/5 17:24:05   

 关键词:  温度测量 测量

一、电厂供热系统温度测量一次元件应推广使用A级铂热电阻
在热电厂中,供热计量仪表的准确与否直接关系到用户和电厂的贸易结算。在供热计量参数中,温度测量是一个很重要的参数,尤其在城市热网中,供、回水的温差对热量计量的精度影响非常大。因此,无论是电厂还是热用户都非常关注温度计量的准确性。在国内发生的计量贸易纠纷中,有50%左右是由于温差引起的。目前,国内大部分电厂在供热系统的温度测量上,其测温元件均采用Pt100分度的B级铂热电阻,它的测量误差比A级铂热电阻要大50%。以某热电厂供热水管的出水温度(70℃)为例,按国家质量技术监督局批准施行的JJG229-1998规程规定:
B级铂热电阻误差为E70(℃)=±0.65℃
A级铂热电阻误差为E70''(℃)=±0.29℃
由上可知,采用A级铂热电阻,其测量误差要比B级铂热电阻低0.36℃。过去,由于A级铂热电阻精度高,其生产工艺水平和检测水平要求也高,生产起来较困难。而在目前,随着生产工艺和检测水平的提高,生产A级铠装铂热电阻已不是什么难事。
二、主蒸汽温度测量应推广使用工业I级镍铬-镍硅(K)和镍铬-铜镍(E)热电偶
当前,我国发电厂用的主蒸汽温度测量一次元件,大多采用工业Ⅱ级镍铬-镍硅和镍铬-铜镍热电偶。按国家质量技术监督局批准和施行的JJG351-1996规程规定,它们的测量误差为测量值的±0.75%,这项误差是很大的。例如:主蒸汽温度为540℃条件下,其误差值为4.05℃;再加上显示仪表精度0.5级,刻度上限温度(600℃)的误差为3℃,其综合误差是5.0℃;如果测温元件和显示仪表的误差符号相反,而且都是最大误差值,则其误差可达7.05℃。这在现场实际运行中是可能的,而按锅炉设备运行监督的要求是不允许的。因此,我们建议采用I级镍铬-镍硅和镍铬-铜镍热电偶来取代Ⅱ级晶。因为工业I级热电偶的误差为测量值的±0.4%,在蒸汽温度为540℃的条件下,其误差仅为2.16℃,加上显示仪表后的综合误差为3.7℃。这和使用工业Ⅱ级热电偶相比,其精度有很大的提高,基本上可以满足锅炉设备运行监督值的要求。就我国目前生产厂家的工艺水平,已有不少厂家能生产出I级工业用镍铬-镍硅和镍铬-铜镍铠装热电偶。我公司近几年来已为电厂生产工业用各种分度的铠装热电偶,各项技术指标均能达到规程要求,并经过电厂长期使用能满足机组运行需要。
三、DCS系统中应取消就地温度变送器中间环节
目前在电厂测温系统中,有很大一部分设计是采用温度变送器,将温度信号转换成4~20mA的直流电流后再送到二次仪表或其它数据采集系统进行温度显示。这样一来,每一个测温元件都需要一个温度变送器。这种系统的缺点是成本高,每一个变送器都价值几千元。此外,由于温度变送器的存在,系统既增加了一个误差环节,又多了一层故障点。因此,我们认为在DCS系统中应彻底摈弃温度变送器,将各种类型的热电偶或热电阻信号直接送到DCS的模拟量输入回路。这样,既提高了系统测量的精度和可靠性,又降低了成本。
四、建议推广使用镍铬硅-镍硅热电偶(N型热电偶)
镍铬硅-镍硅(N)热电偶,是一种新型镍基合金热电偶。它的主要特点是,在1300℃以下使用时高温抗氧化能力强,热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好,耐核辐射及耐低温性能也好,特别是在250~550℃范围内的短期热循环稳定性好。而K型热电偶则在250~550℃范围内循环使用时,因其显微结构发生变化,形成短程有序结构(即所谓K状态),致使其热电动势不稳定。N型热电偶则无此缺点。试验证明,在250~550℃范围内的升降温过程中,N型热电偶的热电动势非常稳定,其变化不超过10μV。在400~1300℃范围内,N型热电偶热电特性的线性要比K型好,其非线性误差仅占1300℃热电动势的0.4%,而K型则为1.75%。
此外,由于N型热电偶的高温抗氧化能力强,因此它的使用寿命要比K型热电偶长。
五、为铜热电阻正名
铜热电阻在我国应用已有五十多年历史了,早在二十世纪五十年代就已广泛用于发电厂中,它具有电阻—温度变化率大、价格低廉、材料来源容易等优点。但是,从二十世纪八十年代起就逐渐被淘汰,被铂热电阻所代替。究其原因,是用户普遍反应铜热电阻产品合格率很低,在使用中电阻值不稳定、0℃电阻值漂移大等,因此在电厂中不受欢迎。而实际上并非如此。铜热电阻质量不过关的原因主要是生产厂家的生产工艺粗糙,没有精确的检测手段,因而生产不出高质量的产品。我公司经过多年来对铜电阻生产工艺的精心研究,在生产工艺上进行了大胆创新,例如合理地进行老化、对0℃的精细调整等,创出了一套自己独特的方法,再加上高精度的测试手段,生产出来的铜热电阻如Cu50、Cu100以及G型分度的铜热电阻,都能达到国家质量技术监督局批准施行的JJG229-1998规程要求,对生产出来的铜热电阻进行100%检定,产品出厂合格率达100%。我公司产品经辽宁发电厂、华能营口电厂、沈阳热电厂等数十个电厂及电业局使用证明,产品性能好、质量稳定、寿命长(可使用3~4年),受到电厂好评,全国各地不少电厂都慕名前来,要求订货。
六、建议国家质量监督部门制定出铠装热电阻的专用检定规程
多年以来,发电厂的温度计检定室所采用的热电阻检定规程,都是执行国家质量技术监督局批准施行的JJG229-1998(1998年以前为JJG229-1983)工业铂、铜热电阻检定规程。规程中第8.2款规定:“在偏差检定前,将热电阻的感温元件从内衬管和保护管中取出,并放置在玻璃试管中……”。然后,再将装有测温元件的玻璃试管插入0℃的冰水混合物或100℃的油槽中进行检定。这种规定的由来,是因为我国长期以来发电厂中使用的热电阻测温元件为裸露型(例如把铂丝绕在云母片上或绕在陶瓷管上),这种热电阻元件是不能直接浸入冰水混合物或油中的,必须使用玻璃管加以保护。而在实际使用时,则是把测温元件装入金属保护管内插到所测介质中使用,由于玻璃管和金属管的传热系数不同,因而产生了偏差值。
近年来,随着测温元件生产技术的提高,铠装热电阻取代了旧有的云母骨架和陶瓷骨架热电阻。铠装热电阻是采用微型薄膜热电阻封装到不锈钢管内的,管内填充导热性能好的绝缘材料。对铠装热电阻的检定方法,应当把它直接插入冰水混合物或油槽中检定,而不需再用玻璃管来保护。但是,有不少电厂的温度计检定室在检定铠装热电阻和汽轮机轴瓦用半铠装热电阻时,仍将它们套入玻璃管内插到冰水混合物(0℃)和油槽(100℃)中检定。这样一来,就经常发生电厂用户和制造厂之间由于在检定值上存在差异而发生纠纷。根据我公司多次试验,把铠装热电阻套以玻璃管插入0℃的冰水混合物中的检定值,要比铠装热电阻直插入时偏大0.3℃,如果在玻璃管内充入油,在0℃的检定值也偏大0.1~0.15℃。
目前,对检定铠装热电阻时应不应该套玻璃管,其说法不一,还存在着争议。因此,建议国家质量技术监督部门能早日制定和颁发适合铠装热电阻的检定规程。

来源:中国电力网
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