1.导言
在水电厂,为确保机组的安全运转,咱们有必要监督机组各部位的运转状况,温度便是其间一个重要目标,经过温度改变趋势能够判别各部位的受力状况。水电厂的测温方位主要有三部轴承瓦温、油温、定子、冷热风,这些部位都有着强壮的电磁搅扰,恶劣的运转环境,时时间刻搅扰着电阻测温的正常作业。在三门峡水电厂,就发生屡次因为测温跳变导致的设备妨碍,2005年1F、2F定子温度测值屡次跳变到140多摄氏度,2006年5F、7F先后发生了因为温度跳变导致水机事端出口动作的妨碍。这类缺点严峻困扰着水电厂的安全运转。为进步水电厂安全运转水平,有必要进步水电厂测温的抗搅扰水平。本文将从测温原理动身,结合对各种搅扰源的剖析,提出测温在实践运转过程中有用的抗搅扰办法。
2.测温原理
RTD(resistance temperature detector)全称电阻温度检测器。在很多丈量温度(或测温)办法中,电阻温度检测器(或电阻测温器,一般简称为RTD)是最准确的一种办法,在各种工业环境中广泛使用。在RTD中,器材电阻与温度成正比。RTD经过对测温电阻施加外部鼓励进行收集,一般RTD丈量有如下几种原理。
(1)RTD集成电路
该原理一般选用自带RTD功用的集成电路芯片,如XTR105等。该类芯片一般自带2路精细恒流源输出,直接发生4-20mA的电流型输出信号或数字信号。该原理器材集成度高,电路简略,而且收集精度高。但该类器材一般输出的电流较小,只要0.4~0.8mA,而且抗搅扰才能较弱,在搅扰大的环境下简单构成测值禁绝,有必要在硬件或软件上有较好的滤波规划。
(2)电桥原理
该原理选用惠斯通电桥法。经过在电阻电桥上叠加电压源,在被测电阻上构成电压,经过机械式继电器切换,没有切入的通道仅和电压源有电气联络,和收集回路没有电气联络。
本原理选用电压源替代电流源,完成起来比较简略,但存在以下问题:
非线性问题:因为收集电压和电阻的改变率呈非线性联络,因而不同类型的测温电阻之间无法完成自适应,有必要软件补偿;三线制问题:该原理无法真实完成三线制接线,即便经过三线制接线办法,也无法彻底消除引线电阻。
有必要选用机械式继电器,因为机械式继电器寿数有限,长时间频频动作后损坏率较高。
当多个测温电阻发生接地时会丈量不到温度值。因为测温电阻埋设在轴瓦和定子中,加上引线间隔较长,因而很简单发生电阻接地的状况。如下图所示,当测温电阻R1的一端和R2的另一端同时发生接地时,电流会沿赤色通道流过,然后R1被短路,无法正确丈量。
(3)恒流源原理
选用独立的恒流源电路,经过MOS继电器在通道间切换,没有切入的通道经过MOS继电器阻隔,和内部电路没有任何电气上的衔接;切入的通道,电流源在电阻上构成电压并由AD收集。
该原理选用独立大电流的恒流源,抗搅扰才能较强;通道之间彻底独立,而且没有切入的通道和内部电路没有任何电气联络,极大降低了被搅扰的概率;该原理支撑2线、3线及4线等多种接线方法,可有用消除引线电阻。此种办法使用比较广泛。
3.水电厂电阻测温的搅扰源
(1)电磁搅扰
电磁搅扰分为传导搅扰和辐射搅扰两种。
传导搅扰又分为两大类:共模搅扰、差模搅扰。
共模搅扰(Common-mode Interference)界说为任何载流导体与参阅地之间不期望有的电位差;差模搅扰(Differential-mode Interference)界说为任何两个载流导体之间的不期望有的电位差。
辐射搅扰又可分为近场搅扰[丈量点与场源间隔λ/6(λ为搅扰电磁波波长)]和远场搅扰(丈量点与场源间隔>λ/6)。由麦克斯韦电磁场理论可知,导体中改变的电流会在其周围空间中发生改变的磁场,而改变的磁场又发生改变的电场,两者都遵从麦克斯韦方程式。而这一改变电流的幅值和频率决议了发生的电磁场的巨细以及其效果规模。
在水电厂中,无时无刻不存在着强壮的电场和磁场,电场和磁场对电阻及电缆发生电磁搅扰,不只存在着差模搅扰,共模搅扰有时甚至能到达V级,严峻影响了温度丈量的准确度。
(2)工频搅扰
水电厂的环境杂乱,高压开关的分合,大容量的电容充放电等等都会发生工频搅扰,工频搅扰会发生感应电压或感应电流。这严峻影响测温设备的正常运转。
(3)环境搅扰
环境温度搅扰:假如选用两线制的话,线阻是一个不行忽视的要素。这时一般会选用温度补偿的办法来处理。但环境温度改变会引起线阻的改变,导致温度补偿不稳定,然后导致温度测值禁绝。
运转环境搅扰:运转环境恶劣。还是以推力瓦测温电阻为例,传感器及其导线长时间浸泡在温度较高的透平油里,并时间接受油流的冲击和机组的振荡。在这样的环境中传感器及导线极易呈现松动、断线等状况。这类因为断线导致的测值跳变占了电阻缺点总数的近一半。
4.抗搅扰办法
(1)选用三线制或四线制
热电阻(如Pt100)是使用其电阻值随温度的改变而改变这一原理制成的将温衡量转换成电阻量的温度传感器。
温度变送器经过给热电阻施加一已知鼓励电流丈量其两头电压的办法得到电阻值(电压/电流),再将电阻值转换成温度值,然后完成温度丈量。
热电阻和温度变送器之间有三种接线办法:二线制、三线制、四线制。它们的测温原理如下。
1)二线制
如图1所示,变送器经过导线L1、L2给热 电阻施加鼓励电流I,测得电势V1、V2.
因为衔接导线的电阻RL1、RL2无法测得而被计入到热电阻的电阻值中,使丈量成果发生附加差错。如在100℃时Pt100热电阻的热电阻率为0.379Ω/℃,这时若导线的电阻值为2Ω,则会引起的丈量差错为5.3℃。
2)三线制
是实践使用中最常见的接法。如图2,添加一根导线用以补偿衔接导线的电阻引起的丈量差错。三线制要求三根导线的原料、线径、长度共同且作业温度相同,使三根导线的电阻值相同,即RL1=RL2=RL3.经过导线L1、L2给热电阻施加鼓励电流I,测得电势V1、V2、V3.导线L3接入高输入阻抗电路,IL3=0.