提高热电阻在测温系统中的测量精度

发布时间:2020-09-24     浏览次数:
摘要:浅谈热电阻的测温原理。利用电路介绍非电量转换为电量的交换过程,并叙述了采用热电阻正确测量及消除或减小信号回路干扰是保证测温精度的前提。
       在电力系统中,为保证各种类型机组、设备的安全运行,是我们工作的重心,它不但关系到企业的经济利益,更关系到人的生命安全。而在众多监测电气设备安全运行的因素中,温度的监测显得尤为重要,如:电厂“的给水温;度、汽包温度主蒸汽温度、发电机定子温度、轴承、轴瓦、变压器铁心温度等等,我们可以通过温度的变化趋势判断设备的工作状况,将事故消灭在萌芽状态,减小经济损失。鉴于目前电厂测温多采用热电阻做为感温元件,因此如何准确把热电阻测温准确无误的传递好,使设备的在线温度测量准确,是电力系统温度计量工作者的主要职责。
一.热电阻的测温优点及原理
       用热电阻测量温度的优点是准确度高,稳定性好,且易于实现非电量的电量转换,便于进行远距离测量,多点切换和信号处理。特别是近年来微型热电阻的问世,大大提高了热电阻的反应速度,最小的微型铂热电阻,可以做成2mm见方、0. 5mm厚的薄片,从而为热电阻的应用打开了广阔的前途。
       电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与本身温度差成一定函数关系的原理实现温度测量的,即金属导体或半导体的电阻一-温度函数关系一且确定后,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(1)
式中Rt一温度为t时刻的电阻值。
R温度为 t。时刻的电阻值。
α--电阻温度系数,即温度每升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,测温原理如图1所示。
热电阻测量原理图
       此外,由于它输出的是电阻变化信号,故它可以远距离显示或传送信号,便于集中监控。.
二.非电量转换为电量电路
       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环境温度变化所带来的测量误差的呢?下面以桥式方式接人举例说明,桥式方式接线如图2所示:

       给a,b两点输入--稳定直流电压,不平衡电桥由锰铜电阻R1、R2、R3、R4和线路电阻rl.r2、r3及测温电阻Rto组成,其中: R1=R2; R3=R4; r1=r2=r3,Rto为零摄氏度的电阻值,根据惠斯顿电桥原理,即有:R1(R4+r2+Rto)=R2(R3+r1);当Rto变化时,△U变化,即非电量→电量,当环境温度变化引起rl. 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,故线路电阻rl、r2、r3随环境温度的变化将不影响测量的准确性,从而消除引线误差。
三、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,所以引线电阻值的大小、中间连接端子的接触电阻、引线电阻的变化(受环境温度的影响)及信号回路的干扰等将直接影响其测量被检测点的真实温度,因此必须采取措施来消除引线电阻及干扰等所引起的测量误差,从而提高测量精度,分析如下。
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, 在测温电路中两线制因不能消除因引线电阻的变化所引起的测量误差,通常在使用中采用三线制接法,因三线制接法在配合电桥电路侧温时,可以减小或消除因引线电阻变化所引起的测温误差(. 上面分析过),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,除上面提出的线路电阻补偿桥式外,还有双电源电路、单电源电路补偿方式,(31 故目前工作现场运用较广泛的采用三线制测温。
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磁场、电缆层及其附近的电力电缆和控制电缆将对信号线感应而产生干扰,主要表现为干扰电压有时高达几十伏,从而影响测量。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,主要方法有:
(1)对直接连接外部电缆的输人端(信号线路上)附加一定量的滤波电容C(如图2),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) ;另外敷设电缆应分层、分类、相互间必须用隔板隔开等方式。
(3)可以采用热电阻温度变送器就地显示测量,减少中间干扰环节,通过远传4 ~ 20mA电流信号集中测量显示。
四,现场运用
       在我厂投运的SJ-40南瑞温度巡检装置,运行一段时间后发现装置整体死机,重新上电后部分通道温度异常(温度波动较大),通过校验该通道数据不真实,更换板件后工作正常,但运行一段时间后故障重现。经过前后对比分析,发现两次都是封闭母线测温通道损坏,通过万用表检测该热电阻信号线上有十几伏的干扰电压,后检查电缆屏蔽线,发现该电缆屏蔽两端接地,后来改用电缆屏蔽端在盘柜一点接地。再次测量电压以减小到六伏左右,最后在热电阻信号线一端与接地端之间并接0.1微法500伏的瓷片电容。再通过万用表测试,已测量不到干扰电了。采用以上方法处理后,通过长期运行实践观察该装置未出现上述现象。
五、结论
       总之在测温系统中,为保证温度仪表的准确可靠运行,除对上述提出的外,还应对仪表本身进行认真检修、检定;回路的连接应紧固,无松动,防止回路接触电阻过大;对测温元件、连接线路以及切换开关的安装和检修质量也是非常重要的,不论那一个环节出现差错都会产生很大的测量误差,影响工作人员的判断,甚至不能工作。
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