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卡套式热电阻结构的改进及其在发电系统中的应用
2020-06-05阅读：
在电力生产领域，温度测量作为热工控制不可或缺的环节，在发电机组的安全运行中承担着重要任务，包括对主汽温度、再热汽温度、轴承温度、缸体温度等重点部位介质温度的测量［１］．温度参数涉及一些重要的联锁和保护，每一个温度信号变化反应了机组的实际运行状态，决定运行人员接下来的操作．在中低温区的温度测量领域，非常常用的测量仪器就是热电阻［２］．热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度变化而变化的特性测量的［３］．因此测温元件的准确性，以及损坏后更换的及时性都决定着电力生产设备的安全运行．
在实际的电力生产过程中，由于备品购买流程时间较长，且非原装备品更换后测量存在误差等原因引起更换不及时和测量不准确．为了更好地提高热电阻的消缺及时率，本文以某电厂日常更换热电阻备品的消缺情况为例，提出改进卡套式热电阻结构方案，使购买的备品具有通用性，提高消缺更换及时率，保证电力生产设备安全稳定运行．
１ 实例概况
某电厂１、２号发电机组在中低温区域的管道介质处是用卡套式热电阻作为测温元件的．在早期的机组筹建时，由于机组设备管道粗细不均，温度测点安装位置不同，测温时根据安装位置配置了多种型号、长短不同的卡套式热电阻．在出现缺陷时，因１、２机组温度测点数量多，安装位置复杂，所需热电阻备品的长度不同，型号规格多样化，采购周期长，备件到货不及时，就会造成消缺时间延长．而测温元件更换不及时，就会导致运行人员监控受限，从而造成安全隐患，影响机组安全运行．因此改进卡套式热电阻的结构，提高备品更换的通用性变得尤为重要．
２ 卡套式热电阻的结构
热电阻主要是测量物质受到外界及内部温度的影响而产生的电阻变化率．随着热电阻被广泛应用在不同的生产活动中，其也衍生出多种不同外观及种类，但这些热电阻的基本结构依然没有特别大的变化［４］．
本文研究的卡套式热电阻主要由接线盒、接线端子、保护套管、卡套连接装置、热电阻芯５部分构成，如 图１所示．
２．１ 接线盒
接线盒除起到保护内部感温部分免受水、汽等外界环境侵蚀作用外，还能使接线端子与外接导线间的接触更加良好．接线盒的壳体可分为普通防水壳体和防爆壳体，实际应用中需要根据具体测温环境来选择接线盒类型．
２．２ 保护套管
保护管是用户使用的关键部件，分为金属保护管和非金属保护管，是用来保护传感器感温元件不受机械损伤和介质化学腐蚀的装置．因测温环境不同，需配置不同材质的保护管，如耐高温的高温合金保护管、耐腐蚀的四氟保护管、气密性好的刚玉管等［１］；因承压不同，需配置不同外形的保护管，如直型保护管或锥形保护管［５］．
２．３ 卡套连接装置
卡套连接装置是热电阻在现场安装过程中的关键，主要由卡套、螺母组成，将保护套管插入卡套内，利用卡套螺母锁紧抵触卡套，形成有效密封．在安装过程中，要根据具体的安装位置选择合适的卡套连接装置型号．
２．４ 热电阻芯
热电阻芯是热电阻测量温度的核心部件，受到保护管的防护，以免受到磨损和化学腐蚀．热电阻按测量元件的结构形式，可分为装 配 式 和 铠 装 式［６］．其中热电阻芯是采用金属丝绕成的感温元件［７］，主 要 由 电 阻丝、绝缘骨架、引线构成．电阻丝作为感温部分均匀绕制在绝缘骨架上，并通过引线连接到接线盒．由于测温环境不同，普通装配式抗振能力差，如果外界环境振动强烈就会使热电阻芯断裂，导致测量信号中断，因此不适合安装在振动大的环境中．相比普通型热电阻，铠装式具有体积小、易安装、抗冲击、能弯曲且使用寿命更长的特点［８］．
２．５ 接线端子
接线端子是用来连接感温元件和外接导线的桥梁，将感温元件的温度通过引线连接到接线端子，经过外接导线传输到显示仪表中．
３ 卡套式热电阻结构的改进
３．１ 热电阻在实际应用中存在的问题
某电厂１、２号机组的测温热电阻元件在机组筹建过程已整套安装于测温点，随着投产运行，因老化、松动等原因产生测温数值不准的问题，往往只需将接线盒内接线端子的固定螺丝旋开，更换内置的热电阻芯．
但因温度测点数量多，安装位置复杂，所需的备品长短规格多，不具有通用性，采购周期又长，备件到货不及时，就会造成消缺时间延长，影响机组安全运行．并且由于元件型号多样、生产厂家不同等因素，所购买的热电阻芯并不是原装的，其长度存在误差，造成热电阻感温部分不能紧贴保护套管，容易产生测量误差，这给机组安全运行带来很大隐患．
３．２ 改进对策
针对某电厂热电阻在实际应用中存在的问题，为提高热电阻芯备品的通用性，减少消缺时间，本文提出以下几点改进对策：
（１）改变热电阻测温元件的装配结构，去掉与保护套管连接的接线盒部分． （
（２）在原接线盒处加装固定式转换接头，并根据热电阻芯的粗细选择铜套，加工固定螺帽，通过转换接头、铜套和固定螺帽将热电阻芯固定在保护套管内．
（３）根据现场生产环境，统计原安装的热电阻测温元件保护套管的长度，购买长于保护套管的热电阻芯，使热电阻芯备品具有通用性．
通过改进卡套式热电阻的结构，根据热电阻保护套管的长短，只需采购５０、９０两种规格的热电阻芯，既可以满足生产要求，又大大减少备品库存量，降低采购成本．同时因购买的热电阻芯备品长于保护套管，其测温元件端能紧贴套壁，确保测温的准确性，提高了消缺及时性．改进的卡套式热电阻结构见图２．
４ 改进后的实施效果
由于改进后１、２号机组的热电阻所需要的备件型号只有５０、９０两种规格，减少了型号的多样性，库存采购方便，当缺陷产生需要更换测温元件时能及时处理，而且不管保护套管有多长，仓库中所购置的热电阻芯备品都长于保护套管，具有通用性，适用各个温度测点的更换．
为证明改进后的效果，２０１８年底对某电厂１、２号机组部分故障率较高的区域进行了热电阻结构改造，分别获取了２０１８年１月至５月改进前的消缺率数据和２０１９年１月至５月消缺率的数据，见表１所示．
将改进后的热电阻与改进前的１、２号机组的热电阻进行消缺及时率的统计对比可知，热电阻消缺及时率从改进前的５６％提高到改进后的１００％，保障了机组的安全运行．
５ 结 语
本文提出一种改进卡套式热电阻结构的对策，通过实施对比某电厂１、２机组改进前后的消缺及时率可见，其消缺及时率由原来的５６％提高到１００％，同时减少了所需备品的型号，降低了库存量和采购成本，使购置的备品具有通用性，是一种切实可行的方式．
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