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卡套式熱電阻結構的改進及其在發電系統中的應用
2020-06-05閱讀：
在電力生產領域，溫度測量作為熱工控制不可或缺的環節，在發電機組的安全運行中承擔著重要任務，包括對主汽溫度、再熱汽溫度、軸承溫度、缸體溫度等重點部位介質溫度的測量［１］．溫度參數涉及一些重要的聯鎖和保護，每一個溫度信號變化反應了機組的實際運行狀態，決定運行人員接下來的操作．在中低溫區的溫度測量領域，非常常用的測量儀器就是［２］．熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨著溫度變化而變化的特性測量的［３］．因此測溫元件的準確性，以及損壞后更換的及時性都決定著電力生產設備的安全運行．
在實際的電力生產過程中，由于備品購買流程時間較長，且非原裝備品更換后測量存在誤差等原因引起更換不及時和測量不準確．為了更好地提高熱電阻的消缺及時率，本文以某電廠日常更換熱電阻備品的消缺情況為例，提出改進卡套式熱電阻結構方案，使購買的備品具有通用性，提高消缺更換及時率，保證電力生產設備安全穩定運行．
１ 實例概況
某電廠１、２號發電機組在中低溫區域的管道介質處是用卡套式熱電阻作為測溫元件的．在早期的機組籌建時，由于機組設備管道粗細不均，溫度測點安裝位置不同，測溫時根據安裝位置配置了多種型號、長短不同的卡套式熱電阻．在出現缺陷時，因１、２機組溫度測點數量多，安裝位置復雜，所需熱電阻備品的長度不同，型號規格多樣化，采購周期長，備件到貨不及時，就會造成消缺時間延長．而測溫元件更換不及時，就會導致運行人員監控受限，從而造成安全隱患，影響機組安全運行．因此改進卡套式熱電阻的結構，提高備品更換的通用性變得尤為重要．
２ 卡套式熱電阻的結構
熱電阻主要是測量物質受到外界及內部溫度的影響而產生的電阻變化率．隨著熱電阻被廣泛應用在不同的生產活動中，其也衍生出多種不同外觀及種類，但這些熱電阻的基本結構依然沒有特別大的變化［４］．
本文研究的卡套式熱電阻主要由接線盒、接線端子、保護套管、卡套連接裝置、熱電阻芯５部分構成，如 圖１所示．
２．１ 接線盒
接線盒除起到保護內部感溫部分免受水、汽等外界環境侵蝕作用外，還能使接線端子與外接導線間的接觸更加良好．接線盒的殼體可分為普通防水殼體和防爆殼體，實際應用中需要根據具體測溫環境來選擇接線盒類型．
２．２ 保護套管
保護管是用戶使用的關鍵部件，分為金屬保護管和非金屬保護管，是用來保護傳感器感溫元件不受機械損傷和介質化學腐蝕的裝置．因測溫環境不同，需配置不同材質的保護管，如耐高溫的高溫合金保護管、耐腐蝕的四氟保護管、氣密性好的剛玉管等［１］；因承壓不同，需配置不同外形的保護管，如直型保護管或錐形保護管［５］．
２．３ 卡套連接裝置
卡套連接裝置是熱電阻在現場安裝過程中的關鍵，主要由卡套、螺母組成，將保護套管插入卡套內，利用卡套螺母鎖緊抵觸卡套，形成有效密封．在安裝過程中，要根據具體的安裝位置選擇合適的卡套連接裝置型號．
２．４ 熱電阻芯
熱電阻芯是熱電阻測量溫度的核心部件，受到保護管的防護，以免受到磨損和化學腐蝕．熱電阻按測量元件的結構形式，可分為裝 配 式 和 鎧 裝 式［６］．其中熱電阻芯是采用金屬絲繞成的感溫元件［７］，主 要 由 電 阻絲、絕緣骨架、引線構成．電阻絲作為感溫部分均勻繞制在絕緣骨架上，并通過引線連接到接線盒．由于測溫環境不同，普通裝配式抗振能力差，如果外界環境振動強烈就會使熱電阻芯斷裂，導致測量信號中斷，因此不適合安裝在振動大的環境中．相比普通型熱電阻，鎧裝式具有體積小、易安裝、抗沖擊、能彎曲且使用壽命更長的特點［８］．
２．５ 接線端子
接線端子是用來連接感溫元件和外接導線的橋梁，將感溫元件的溫度通過引線連接到接線端子，經過外接導線傳輸到顯示儀表中．
３ 卡套式熱電阻結構的改進
３．１ 熱電阻在實際應用中存在的問題
某電廠１、２號機組的測溫熱電阻元件在機組籌建過程已整套安裝于測溫點，隨著投產運行，因老化、松動等原因產生測溫數值不準的問題，往往只需將接線盒內接線端子的固定螺絲旋開，更換內置的熱電阻芯．
但因溫度測點數量多，安裝位置復雜，所需的備品長短規格多，不具有通用性，采購周期又長，備件到貨不及時，就會造成消缺時間延長，影響機組安全運行．并且由于元件型號多樣、生產廠家不同等因素，所購買的熱電阻芯并不是原裝的，其長度存在誤差，造成熱電阻感溫部分不能緊貼保護套管，容易產生測量誤差，這給機組安全運行帶來很大隱患．
３．２ 改進對策
針對某電廠熱電阻在實際應用中存在的問題，為提高熱電阻芯備品的通用性，減少消缺時間，本文提出以下幾點改進對策：
（１）改變熱電阻測溫元件的裝配結構，去掉與保護套管連接的接線盒部分． （
（２）在原接線盒處加裝固定式轉換接頭，并根據熱電阻芯的粗細選擇銅套，加工固定螺帽，通過轉換接頭、銅套和固定螺帽將熱電阻芯固定在保護套管內．
（３）根據現場生產環境，統計原安裝的熱電阻測溫元件保護套管的長度，購買長于保護套管的熱電阻芯，使熱電阻芯備品具有通用性．
通過改進卡套式熱電阻的結構，根據熱電阻保護套管的長短，只需采購５０、９０兩種規格的熱電阻芯，既可以滿足生產要求，又大大減少備品庫存量，降低采購成本．同時因購買的熱電阻芯備品長于保護套管，其測溫元件端能緊貼套壁，確保測溫的準確性，提高了消缺及時性．改進的卡套式熱電阻結構見圖２．
４ 改進后的實施效果
由于改進后１、２號機組的熱電阻所需要的備件型號只有５０、９０兩種規格，減少了型號的多樣性，庫存采購方便，當缺陷產生需要更換測溫元件時能及時處理，而且不管保護套管有多長，倉庫中所購置的熱電阻芯備品都長于保護套管，具有通用性，適用各個溫度測點的更換．
為證明改進后的效果，２０１８年底對某電廠１、２號機組部分故障率較高的區域進行了熱電阻結構改造，分別獲取了２０１８年１月至５月改進前的消缺率數據和２０１９年１月至５月消缺率的數據，見表１所示．
將改進后的熱電阻與改進前的１、２號機組的熱電阻進行消缺及時率的統計對比可知，熱電阻消缺及時率從改進前的５６％提高到改進后的１００％，保障了機組的安全運行．
５ 結 語
本(ben)文提出一種改進卡(ka)套式熱電(dian)阻結構的(de)對策，通過實(shi)施對比某電(dian)廠１、２機組改進前后(hou)的(de)消缺及時率可見(jian)，其消缺及時率由原來的(de)５６％提高到１００％，同(tong)時減(jian)少了(le)(le)所需備品的(de)型號，降低了(le)(le)庫(ku)存量(liang)和采購成本(ben)，使購置的(de)備品具有(you)通用性，是(shi)一種切實(shi)可行的(de)方式．
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