发电厂热电偶测温误差分析

摘要:通过在某电厂试验中发现热电偶测量温度不一致的现象,对原因进行理论分析和实际验证,最终得出结论是发电厂热电偶冷端修正错误造成的,表明热电偶测温中应理解冷端修正温度原理,并厘清数采仪测温的过程本质。
　　在发电厂中热电偶是发电机组温等重要参数测量的主要手段，保证测量数据的正确性对发电机组的安全、经济运行具有重要意义。对热电偶测温除要保证设备本身的完好性，必要掌握正确的使用方法，本文以电厂的一次主主蒸汽水温度测量发生的问题为例，分析热电偶测温的误差及其补偿方法。
1热电偶测温冷端修正原理
　　热电偶测温原理如公式(1)所示:
E(T,0)=E(T,TN)+E(TN,0).(1)
式(1)中:
E(T,0):当热端温度为T℃,冷端温度为0℃时的热电势;.
E(T,N):当热端温度为T℃,冷端温度为℃时的热电势;
E(TN,0):当热端温度为TN℃,冷端温度为0℃时的热电势;.
在实际应用中,T指热电偶实际所测量的温度,TN指热电偶补偿导线终端的温度。
　　目前热电偶测量温度，只能是通过求解热电势E(T,0),然后查热电偶分度表得出对应的热端温度T(也可通过分度表中提供的公式进行编程进而实现计算机自动计算热端温度T),热电势E(T,T、)很容易通过测量的手段测量得出,关键是热电势E(TN,0)的测量,目前的手段主要是采用热电偶冷端补偿的方式，在数采设备中设置仪器温度测量元件以及冷端温度补偿回路。
　　假定实际测量的热电势E(T,Tw)在测量上没有误差，而数采内部测量出的冷端温度Ty比实际值偏高,则求出的E(TN,0)也会偏大,热电势和温度成单向递增关系，最终导致求解出的热端温度比实际值偏大。
本文阐述在电厂用热电偶测量主汽温度过程中，发现安徽省电力科学研究院(以下简称电科院)FLUKE数采仪测量出的主蒸汽温度与电厂自身测量的数据不--致;发现问题后,电科院根据热电偶测温理论分析问题并实际验证，最终找出问题的关键原因是电厂温度测量中冷端补偿方法不正确。
2FLUKE数采仪自身校验
　　2011年1月20日上午更换了3支主蒸汽支管的热电偶温度测量元件,并同时对照FLUKE数采仪与电厂主蒸汽温度显示值，结果发现FLUKE数采仪数据大概比电厂测量数据低了5℃左右。
首先怀疑电科院的热电偶或者FLUKE数采仪有问题,1月20日上午向电厂借了HARD744仪器对电科院的铠装热电偶接线端和FLUKE接线端进行热电偶温度测量，结果表明热电偶接线端、FLUKE接线端与744显示温度--致,因而排除了FLUKE数采设备问题。
　　1月20日将双支热电偶的冷端接人FLUKE数采仪测量电势差，并用FLUKE数采仪测量FLUKE设备内部温度，以电势差数值和FLUKE设备内部温度值来计算热电偶温度,结果是两者大致一致,表1是试验数据以及计算结果:
 
注:表1中双支热电偶接线端2计算温度与双支热电偶接线端1测量温度稍微不一致的原因是FLUKE数采仪本身的溫度测量元件测量出的数采仪温度与电科院所测量出的数采仅温度有误差所致。
　　从表1可以看出,通过FLUKE数采仪自身的数据校验比对，可以确定所测量出的主蒸汽温度是真实的反映主蒸汽的实际温度。
3电厂测温仪器校验
　　电厂测量主蒸汽温度用的是K型热电偶,热电偶补偿导线连接到电子间后接在卡件上，并暴露在空气中，因而此时热电偶冷端温度对应的温度是室温。
在卡件中设置有冷端温度补偿电路,测量的结果是卡件内部的温度，因而冷端修正的结果是增大了实际温度。表2是在同-个热电势E(T,T)下改变冷端温度,编程求取热端温度,以体现在同--热电势下冷端温度不同对求出的热端温度的影响程度。根据表2以及以往的热电偶校验记录显示，冷端温度每提高1℃，则求出的热端温度大概提高0.75~0.76℃,因而卡件内部温度比室温高的越多,则求出的热端温度偏离实际值越大。
 
　　另外，此次发现电厂热工在现场进行热电偶温度校验的方法不对，电厂热工由于没用过HRAD744,因而使用的方法是用FLUKE测量热电偶接线端的热电势，然后直接用分度表查热电势对应温度t1,再用温度计测量环境温度t2,最后认为t1+t2的值为热电偶测量温度。表3是在不同热电势(同一环境温度t2)下,用电厂热工的测量方法的误差对比。
 
　　从表3可以看出，如果采用电厂热工的方法,则测量出的温度要比实际温度高,具体高多少要看实际温度以及环境温度。根据电厂主蒸汽温度运行值在536C,根据计算估计要比实际值高4C左右;其PX电厂可能也有类似情况，这也可能是电厂一直没发现问题的原因。
4结语
　　热电偶测量温度中首先要厘清测量温度原理以及依据的公式,然后找出问题的关键,此次电厂试验中主蒸汽温度测量不--致是电厂的热电偶冷端修正方法的错误导致，因而热电偶测温中应理解冷端修正温度原理，并厘清数采仪测温的过程原理。