發電廠熱電偶測溫誤差分析

摘要:通過在某電廠試驗中發現熱電偶測量溫度不一致的現象,對原因進行理論分析和實際驗證,最終得出結論是發電廠熱電偶冷端修正錯誤造成的,表明熱電偶測溫中應理解冷端修正溫度原理,并厘清數采儀測溫的過程本質。
　　在發電廠中熱電偶是發電機組溫等重要參數測量的主要手段，保證測量數據的正確性對發電機組的安全、經濟運行具有重要意義。對熱電偶測溫除要保證設備本身的完好性，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生的問題為例，分析熱電偶測溫的誤差及其補償方法。
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):當熱端溫度為T℃,冷端溫度為0℃時的熱電勢;.
E(T,N):當熱端溫度為T℃,冷端溫度為℃時的熱電勢;
E(TN,0):當熱端溫度為TN℃,冷端溫度為0℃時的熱電勢;.
在實際應用中,T指熱電偶實際所測量的溫度,TN指熱電偶補償導線終端的溫度。
　　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應的熱端溫度T(也可通過分度表中提供的公式進行編程進而實現計算機自動計算熱端溫度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償的方式，在數采設備中設置儀器溫度測量元件以及冷端溫度補償回路。
　　假定實際測量的熱電勢E(T,Tw)在測量上沒有誤差，而數采內部測量出的冷端溫度Ty比實際值偏高,則求出的E(TN,0)也會偏大,熱電勢和溫度成單向遞增關系，最終導致求解出的熱端溫度比實際值偏大。
本文闡述在電廠用熱電偶測量主汽溫度過程中，發現安徽省電力科學研究院(以下簡稱電科院)FLUKE數采儀測量出的主蒸汽溫度與電廠自身測量的數據不--致;發現問題后,電科院根據熱電偶測溫理論分析問題并實際驗證，最終找出問題的關鍵原因是電廠溫度測量中冷端補償方法不正確。
2FLUKE數采儀自身校驗
　　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,并同時對照FLUKE數采儀與電廠主蒸汽溫度顯示值，結果發現FLUKE數采儀數據大概比電廠測量數據低了5℃左右。
首先懷疑電科院的熱電偶或者FLUKE數采儀有問題,1月20日上午向電廠借了HARD744儀器對電科院的鎧裝熱電偶接線端和FLUKE接線端進行熱電偶溫度測量，結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數采設備問題。
　　1月20日將雙支熱電偶的冷端接人FLUKE數采儀測量電勢差，并用FLUKE數采儀測量FLUKE設備內部溫度，以電勢差數值和FLUKE設備內部溫度值來計算熱電偶溫度,結果是兩者大致一致,表1是試驗數據以及計算結果:
 
注:表1中雙支熱電偶接線端2計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數采儀本身的溫度測量元件測量出的數采儀溫度與電科院所測量出的數采僅溫度有誤差所致。
　　從表1可以看出,通過FLUKE數采儀自身的數據校驗比對，可以確定所測量出的主蒸汽溫度是真實的反映主蒸汽的實際溫度。
3電廠測溫儀器校驗
　　電廠測量主蒸汽溫度用的是K型熱電偶,熱電偶補償導線連接到電子間后接在卡件上，并暴露在空氣中，因而此時熱電偶冷端溫度對應的溫度是室溫。
在卡件中設置有冷端溫度補償電路,測量的結果是卡件內部的溫度，因而冷端修正的結果是增大了實際溫度。表2是在同-個熱電勢E(T,T)下改變冷端溫度,編程求取熱端溫度,以體現在同--熱電勢下冷端溫度不同對求出的熱端溫度的影響程度。根據表2以及以往的熱電偶校驗記錄顯示，冷端溫度每提高1℃，則求出的熱端溫度大概提高0.75~0.76℃,因而卡件內部溫度比室溫高的越多,則求出的熱端溫度偏離實際值越大。
 
　　另外，此次發現電廠熱工在現場進行熱電偶溫度校驗的方法不對，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應溫度t1,再用溫度計測量環境溫度t2,最后認為t1+t2的值為熱電偶測量溫度。表3是在不同熱電勢(同一環境溫度t2)下,用電廠熱工的測量方法的誤差對比。
 
　　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際溫度高,具體高多少要看實際溫度以及環境溫度。根據電廠主蒸汽溫度運行值在536C,根據計算估計要比實際值高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現問題的原因。
4結語
　　熱電偶測量溫度中首先要厘清測量溫度原理以及依據的公式,然后找出問題的關鍵,此次電廠試驗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誤導致，因而熱電偶測溫中應理解冷端修正溫度原理，并厘清數采儀測溫的過程原理。