熱電阻范文
時間：2023-03-19 15:36:10
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篇1
1、熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，現在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
2、熱電阻通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它二次儀表上。
（來源：文章屋網 ）
篇2
疏水探針屬于帶保護管型二次復合全鎧裝熱電偶（熱電阻'>熱電阻），由于其動態特性特別好，可用于高溫高壓的壓力容器及管道上進行流體介質的快速溫度測量。雖然它的熱元件（偶絲或熱電阻'>熱電阻元件）對外殼（保護管或鎧體）是絕緣的，但它的響應速度卻達到了極高（τ0.5=3.24秒）的程度，因此它的誕生解決了困擾人們多年的難題，在需要快速測溫的系統應用中可得到十分理想的效果。
1背景技術
1.1常規熱電偶（熱電阻'>熱電阻）存在的問題
常規帶保護套管的熱電偶（熱電阻'>熱電阻）是由保護套管和帶絕緣材料（瓷珠、玻璃管等）的熱元件或鎧裝熱元件、接線盒（偶頭）等部分組成。其測溫的敏感區在其尖端（感溫端），在測溫過程中被測介質的熱量先傳到套管端部，使端部金屬溫度上升，然后再經過套管與熱元件之間的接觸部分或空氣間隙、絕緣體等傳到熱元件（熱接點）。如果是鎧裝熱元件還須先加熱鎧體，然后經絕緣層傳到熱元件（熱接點）在傳熱過程中因以下原因使傳熱過程變慢：
（1）保護管及其端部體積較大，熱容量較大，所以溫升較慢。
（2）如要求熱元件絕緣，則保護管與熱元件不能直接接觸，只能通過空氣隙或絕緣層傳熱使傳熱過程變慢。
（3）如采用鎧裝熱元件，則往往鎧體與保護管之間為點接觸，有時還接觸不良，即使采用彈簧壓緊方法也僅僅使點接觸稍好一點，但并不根本解決問題。
（4）不少熱電偶（熱電阻'>熱電阻）熱元件尺寸偏大，尤其是熱電阻'>熱電阻，使本身熱容量大造成溫度變化慢。
（5）由于多層結構原因造成傳熱過程從外層傳到內層最后到達內部，使傳熱過程變得很慢。
國家標準衡量熱電偶（熱電阻'>熱電阻）動態響應速度是其在階躍擾動下，變化量達到最終值的10、50、90所經歷的時間τ0.1、τ0.5、τ0.9、一般常規帶保護管的裝配式熱電偶的τ0.5、約為60—120秒。
1.2改善帶保護管的熱電偶（熱電阻'>熱電阻）動態特性的常規措施和存在的問題。
（1）多年來人們為改善熱電偶（熱電阻'>熱電阻）的動態特性做了不少努力，采取了以下措施，也得了一定效果，但因為要求元件與外殼（地）絕緣，所以始終未能達到理想效果。
①在改善傳熱方面：盡量減小空氣隙或以固體絕緣材料代替空氣隙，如不用偶絲穿瓷管等裝配式結構（WRN系列），采用鎧裝熱元件（WRNK系列），既達到了絕緣目的，又減小了傳熱過程中的空氣隙。圖1是采用裝配式元件與采用鎧裝元件的帶保護管的熱電偶從冰點向沸點的階躍擾動件的帶保護管的熱電偶從冰點向沸點的階躍擾動實錄曲線，從圖中可知前者的、τ0.5為90秒，后者為70.8秒。
②采取加彈簧壓緊的方法，使熱元件與套管端部接觸可靠；采用面接觸方式增大傳熱面積的方法。如：套管端部內孔與鎧裝熱元件外徑配合安裝使接觸面呈柱面或將熱元件端部與套管端部加工成圓錐，使接觸面增大，均能取得一定效果。如WRNK—的τ0.5為51秒。
③在減小熱容量方面：采用將保護管端部加工成小直徑圓柱的方式及盡量采用小尺寸元件，如用細的偶絲以及用微型薄膜熱電阻'>熱電阻等。綜合采用上述的措施后，目前國內最好的高溫高壓帶保護管的熱電偶（熱電阻'>熱電阻）的τ0.5可達到30秒以下。
（2）熱接點接地的方式
采用熱接點直接接觸保護管尖端或干脆把熱接點與保護管端部焊到一起的方法，這種方法可以使動態特性達到較理想程度，但卻帶來一個致命的問題，即熱元件必須接地。
由于熱元件接地使一般監控系統造成兩點接地，使系統干擾大幅度增加，模擬指示表漂擺，數顯表亂跳字，尤其是計算機監控系統，元件接地有時使系統根本不能工作，嚴重時會造成I/O（輸入/輸出）模件損壞，所以，這種結構目前極少采用。
轉貼于 1.3疏水探針改善帶保護管熱電偶（熱電阻'>熱電阻）動態特性的技術措施
（1）將保護套管端部金屬與熱元件（鎧裝型）鎧體合二而一，減少了從被測介質向熱元件敏感區熱端傳熱過程的環節。
（2）采用全鎧裝結構使保護管尖端金屬向元件熱端傳熱完全取消了空氣隙，僅剩一層致密的Mgo固體絕緣層，這樣大幅度地降低了傳熱熱阻。
（3）采用小熱容量元件（細偶絲或微型薄膜熱電阻'>熱電阻元件）使熱慣性降至較低水平。
疏水探針的保護管采用耐熱合金材料（ICr18Ni9Ti）使本身具有耐高溫性能；采用特殊焊接和壓合技術，使整個熱電偶（熱電阻'>熱電阻）具有承受高壓（≥40MPa）的能力；采用優質全鎧裝熱電偶（熱電阻'>熱電阻）元件，使疏水探針具有極高的元件對外絕緣電阻RI值（常溫RI≥2000MΩ，500℃時RI≥300MΩ）。
采取以上技術措施后，疏水探針獲得了動態響應時間τ0.5=3.24秒的快速特性。圖2是疏水探針在水浴與冰瓶中經正向（圖中右）和負向（圖中左）階躍擾動下的飛升特性曲線，從曲線可知τ0.5達到了3.24秒。
2應用范圍及使用方法
（1）用于疏水監控系統，可快速檢測汽輪機本體、主汽管道、抽汽管道、高壓缸排汽管道或旁路系統減溫器后管道在工作狀態下（過熱蒸汽介質）突發性產生蒸汽帶水、疏水和產生兩相流情況的發生。用于汽輪機防進水保護、排汽與抽汽管道快速自動疏水、旁路后管道自動疏水等保護系統，可防止汽機彎軸、管道破裂等事故發生，可代替電接點疏水檢測方式，取消疏水罐。
①安裝方法
可將疏水探針安裝在管道或容器下部積存疏水的位置，取樣開孔在下管壁，插座朝下，疏水探針向上插入，必要時可在同一管道截面的上部加裝一個對比熱電偶（可用疏水探針或普通用熱電偶）以進行對比判別。
②監控方式
·對比方式將疏水探針所測管道下部介質溫度與上部介質溫度在比較器模塊進行比較，當二者的差值達到所整定值時進行報警和聯動疏水保護。
·速率判別方式，將疏水探針所測管道下部介質溫度進行速率判別，如其速率超過所整定值時，表明來水，即進行報警和聯動疏水保護。
（2）用于小慣性系統的快速溫度監測和需要快速測溫的調節系統（例如鍋爐I、II級減溫器的噴水點后）
①安裝方法
安裝方法同常規熱電偶
②使用方法
用于小慣性系統的快速溫度監測須注意模擬量輸入通道的濾波時間常數不宜過大，最好≤1秒。
用于快速測溫的調節系統須在副環整定時按比常規熱電偶采用的時間常數更小的時間常數進行整定，可獲得較快的調節速度和較高的穩定性。
篇3
0 引言
工業熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度計量器具。由于其測量準確、性能穩定、使用可靠、互換性好，在工業過程測量和控制中的應用極其廣泛，提高工業熱電阻檢定結果的準確度和檢定工作的效率對工業發展極其重要。為此，國內外都進行了一定的研究，國外主要采用自動檢定系統對工業熱電阻進行檢定;國內大部分企事業單位還采用人工方式進行工業熱電阻檢定。隨著電子技術和計算機軟件開發技術的發展，部分企業或研究院所研制出了能滿足檢定要求的自動檢定系統，但價格昂貴，而且不對外開放，實驗室人員無法根據自己的需求進行改進。因此，為提高自動檢定系統的性價比，滿足實驗室檢定需求，完善系統軟件的數據管理功能，本文設計和開發了工業熱電阻自動檢定系統軟件。
1 系統組成結構及基本功能
1.1 系統組成結構
工業熱電阻自動檢定系統由數據采集裝置、自動控溫裝置、恒溫設備、計算機、通用打印機和自主研發的專用軟件組成，結構如圖1所示。
系統工作時，將標準鉑電阻溫度計和被檢工業熱電阻溫度計一起插入恒溫槽中，各傳感器的引線按要求通過多通道傳感器轉接盒連接到多數據采集裝置上，連接控溫儀與恒溫槽，數據采集裝置和控溫儀通過RS-232接口與計算機連接。系統軟件通過RS-232通信端口向控溫儀發送控溫指令，向數據采集裝置發送指令采集標準鉑電阻溫度計的值，并判斷叵溫槽槽溫是否滿足檢定條件，如果不滿足則繼續當前溫度的控溫，如果滿足則按照檢定規程的要求向數據采集裝置發送指令;數據采集裝置按順序讀取標準鉑電阻溫度計和被檢溫度計的值，并通過串口將測量值傳給計算機，同時由系統軟件進行測量數據的保存和處理。然后控制下一個溫度點，重復上述工作，直到完成所有設置的檢定溫度點后，通過軟件生成檢定證書，從而實現工業熱電阻溫度傳感器的自動檢定。
1.2 系統基本功能
1)可對不同分度號和不同線制的工業熱電阻進行檢定。
2)系統的控溫設備和數據采集可采用手動或自動方式。
3)系統軟件能夠自動掃描控溫裝置和數據采集裝置對應的RS-232端口號，設置數據采集裝置的采樣參數;同時能對標準器和檢定人員進行管理;具備顯示恒溫設備控溫曲線、設定溫度、實際溫度、實時測量的電勢值或電阻值、波動度、開始時間、結束時間以及當前狀態等信息的功能，并能實時顯示循環采樣數據。
4)具有斷電保護功能，軟件在非正常退出的情況下，可以自動保存當前狀態和檢定數據，重啟系統后能夠繼續當前檢定任務。
5)能夠自動完成工業熱電阻檢定，自動控溫、自動判斷恒溫條件、自動采集和記錄測量數據、自動計算、自動生成原始記錄和證書。
6)能夠查詢歷史記錄和證書。
2 系統硬件介紹
系統硬件主要包括數據采集裝置、自動控溫裝置兩部分。數據采集裝置包括數據采集器和低熱電勢轉換開關。數據采集器用來接收計算機發送的指令，然后按指令進行測量設置，并將測量得到的數據傳送給計算機由軟件進行相關處理。選用2700數據采集器和7700開關模塊組成系統數據采集裝置。
自動控溫裝置用于接收計算機的控溫指令，實現系統恒溫槽和檢定爐的溫度控制和超溫保護。系統溫度控制裝置由宇電五位數字表、固態繼電器、交流接觸器等組成。
3 系統軟件設計
系統軟件部分采用C/S模式開發，采用C#作為開發語言，Visual Studi02010作為開發工具，NETFrame work4.0作為開發平臺，結合通信技術、數據庫技術開發一套能實現溫度傳感器檢定系統自動控溫、自動檢定和自動分析處理數據的軟件。
3.1 軟件功能結構
軟件主要包括系統管理、檢定任務和檢定結果3個功能模塊，其功能結構如圖2所示。系統管理部分主要完成標準器管理、通信設置、采樣設置和人員管理。檢定任務部分主要完成被檢溫度計信息錄入、檢定溫度點設置、標準器選擇、檢定項目設置、通道掃描測試以及檢定任務的執行。檢定結果部分主要完成檢定記錄查詢、生成原始記錄和檢定、校準證書。
用戶打開系統軟件，首先進行通信參數、控溫參數和數據采集相關參數的設置，然后開始檢定任務信息設置，包括錄入被檢溫度計信息、設置檢定項目及恒溫性能參數、設置檢定溫度點、選擇標準器，然后測試系統連接數據采集通道直到所有通道狀態正常，方可開始執行檢定任務。檢定任務完成后控制恒溫設備的溫度，達到穩定和檢定條件后，保溫并巡回檢定各被檢溫度傳感器數據，檢定完成后自動保存并處理測量數據。
3.2 軟件詳細設計
3.2.1 系統管理模塊
系統管理部分主要完成通信設置、標準器管理、采樣設置和人員管理。通信設置主要完成上位機與控溫儀、數字多用表通信連接參數設置，上位機通過串口線將控溫儀和2700數字多用表連接。系統能夠自動掃描每個設備對應的串口號，掃描過程中界面為灰色提示用戶等待，計算機逐個掃描串口，完成后顯示于界面中。系統能自動記錄用戶上次的配置信息，保存于xml配置文件，并在用戶下次開啟本系統時默認顯示該配置信息。需要設置的通信參數有波特率、數據位、校驗位、停止位、握手協議，主要實現對標準器信息的創建、更新、刪除功能。用戶可新增標準器信息，所有錄入的標準器在列表中顯示，用戶可以選中列表中任一行，該行標準器信息自動顯示在參數控件中，用戶可編輯該參數進行標準器信息的修改，或選中某一行信息進行刪除。系統根據標準器的有效期自動判斷到期時間，并提前一個月提示檢定人員送檢。采樣設置模塊主要完成數據采集裝置采樣頻率、單點采樣次數、控溫階段采樣間隔和保溫階段采樣間隔設置。人員管理模塊主要完成檢定人員和核驗人員信息新增、修改、刪除以及資質到期提示。
3.2.2 檢定任務模塊
檢定任務部分主要完成被檢溫度計信息錄入、檢定溫度點設置、標準器選擇、檢定項目設置、通道掃描測試以及檢定任務的執行。用戶進入檢定任務模塊后，首先錄入被檢溫度計信息，然后設置檢定項目和對應的恒溫性能參數，設定被檢溫度點、選擇使用的標準器，這些信息配置完成后，可以進行通道測試。檢定任務開始后，首先向控溫儀發送控溫指令，然后采集標準器的數據，實時顯示控溫曲線，同時判斷是否滿足檢定條件，當滿足條件時，則開始按照規程測量標準器和被檢溫度計電阻值。在檢定過程中，系統實時顯示標準器和被檢溫度計測量值。檢定任務完成后，系統停止控溫和數據采集。其流程如圖3所示。
3.2.3 檢定結果模塊
檢定結果部分主要完成檢定記錄查詢、生成原始記錄和檢定、校準證書。用戶可以輸入檢定時間段、檢定記錄編號、被檢溫度計出廠編號、送檢單位查詢歷史檢定記錄，記錄顯示于列表中。用戶可以選擇一個記錄編號生成該批檢定的原始記錄，選擇某一支溫度計編號生成該支溫度計的檢定和校準證書。證書生成是根據選擇的溫度計編號查詢相關數據庫，并按照檢定結果計算方法得出檢定結果，然后將相關數據填充到證書模板，導出檢定證書或校準證書。檢定結果計算及判斷流程如圖4所示。
4 系統測試結果
經測試，本系統滿足JJG 229——2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》、JJF 1098——2003《熱電偶、熱電阻自動測量系統校準規范》的要求，系統運行良好，能有效提高工作效率，降低人為誤差。系統實現的技術指標如表1所示。
系統執行檢定任務時，軟件可實時顯示控溫曲線、設定溫度、實際溫度、實際測量值、十分鐘波動度以及任務開始時間、結束時間、當前狀態等信息。通過輸入檢定起始時間和結束時間或者檢定記錄編號、溫度計編號、送檢單位信息可以查詢歷史檢定記錄，可選擇某一記錄編號生成對應的原始記錄和證書。
5 結束語
本文開發的工業熱電阻自動檢定系統軟件，界面易用、操作步驟簡單，能實現自動控溫、自動判斷恒溫條件、自動采集和記錄測量數據、自動計算、自動生成原始記錄和證書、可查詢原始記錄和證書等功能。此外，系統軟件提供的標準器、人員資質到期提示功能以及形成的原始記錄和證書數據庫使實驗室的管理更加有效和規范。且該系統總體價格相對較低，在技術指標和性能上能滿足國家相關檢定規程要求，能實現工業熱電阻的自動檢定。
篇4
【關鍵詞】水輪機；轉輪；裝配；聯軸；工藝；電阻加熱
一、概述
電阻加熱法應用于聯軸螺栓拉伸，主要包括加熱電阻的選取、加熱電阻相應配套電源及開關的配置、設備水平或垂直度調整、拉伸測量裝置安裝與定位劃線、初始加熱拉伸試驗及螺栓拉伸緊固。電阻加熱器選取需根據聯軸螺栓與主軸、轉輪法蘭等不同廠家的設計參數，以下主要介紹電阻加熱法簡要施工過程及對聯軸螺栓加熱伸長量的修正。
二、施工過程
1、施工前準備
1.1在安裝間安裝平臺上按照規劃工作位置放置轉輪。放置轉輪時考慮到工作人員能從下部進入工作，轉輪可用四個高800mm的鋼支墩填高，以便于裝配泄水錐或者螺母保護蓋等零部件。
1.2在四個鋼支墩上分別布置一對楔子板，調整轉輪水平，至轉輪或水輪機主軸水平達到0.02mm/m的要求。
1.3清掃轉輪和水輪機或水輪機主軸和發電機主軸上法蘭，并按照設計要求裝配轉輪及主軸相關零部件及附屬設備。
1.4仔細檢查聯軸主軸（水輪機主軸或發電機主軸）法蘭平面的正反兩個平面和轉輪上的連接面，并用小面積研磨平臺檢查大軸和轉輪的連接面，最終應能滿足法蘭面水平調整的要求。
2、電阻加熱器的選用
根據設計要求將聯軸螺栓加熱并依次擰緊，使螺栓的伸長量達到設計值，或將螺母旋轉至對應轉角。結合施工現場環境條件，通常加熱過程中不宜使其溫度上升過快，從而避免所測螺栓伸長量偏差較大等問題。電阻加熱器可選用三相大功率及兩相小功率兩種（例如有三相380V 7.5Kw和普通兩相220V 1.5Kw等各種型號），380V大功率加熱電阻的溫升較快，電阻加熱時間通常不能超過25分鐘，否則溫度過高容易使加熱器損壞和加熱器不能拔出，導致發生漏電、觸電安全事故。而220V電阻加熱器加熱溫度則相對上升較慢，但其具有溫升速度均勻，易于控制等特點。電阻加熱器的選用還應參考加熱器的長度及聯軸螺栓長度對比值，以及周邊市場等因素。
3、聯軸
3.1平穩起吊主軸至轉輪（發電機主軸）上空，待落下有一定高度時對準法蘭配合止口及聯軸螺栓孔，對稱至少穿入四顆螺栓作定位。穿軸螺栓的同時在螺栓螺紋及螺母與法蘭接觸端面涂抹劑，并初步擰緊聯軸螺栓。
3.2用一定厚度的絕緣材料包扎好主軸上精加工面，防止被碰撞和電焊意外損傷。
3.3根據設計伸長量及螺母轉角值，逐個將轉角的起始線清晰地劃在聯軸螺栓和螺母上，以便在加熱過程中方便觀察。根據加熱電阻布置位置，在聯軸螺栓上下各安裝一套百分表。
3.4準備專用配電盤及電源，根據聯軸螺栓的數量對稱穿入四個加熱器。為更加均勻有效地加熱聯軸螺栓，需購買一定數量的熱耦劑，均勻地在電阻加熱器有效加熱段的表面涂抹（主要應集中在加熱器的有效加熱段上，且涂抹厚度不宜過厚）。
3.5電阻加熱器初始加熱試驗
3.5.1檢查聯軸螺栓和螺母上的轉角劃線及電阻加熱器的插入深度，符合要求后開始進行初始加熱試驗。
3.5.2將對稱在四個聯軸螺栓的上、下端面布置的百分表“對零”。
3.5.3同時開啟四個電阻加熱器電源，全程監視聯軸螺栓上、下端面百分表的讀數，并記錄百分表讀數達到聯軸螺栓設計熱態伸長量的時間及伸長值，以供其他螺栓加熱作參照。
3.5.4待聯軸螺栓上、下端面百分表的讀數差值達到聯軸螺栓的設計熱態伸長量（某電站為1.23±0.04mm）后切斷電源，并用專用扳手轉動聯軸螺母至所劃轉角刻線位置。
3.5.5取出電阻加熱器，待聯軸螺栓冷卻后記錄聯軸螺栓上、下端面百分表的讀數，并計算兩者差值，與設計伸長值進行比較，符合設計要求便記錄下來。假如不符合設計要求則要進行一定修正，并重復進行加熱試驗，至聯軸螺栓伸長值最終符合設計要求。
3.5.6 聯軸螺栓伸長量的修正
c） 所有聯軸螺栓實際剩余伸長量L1實際都應作好詳細記錄。
3.6根據初始加熱試驗數據，對余下聯軸螺栓進行拉伸，并記錄最終剩余伸長值及轉角。
4、用0.02mm塞尺檢查聯軸法蘭結合面間隙，應無間隙。局部有間隙應小于0.03mm，并對測量情況作詳細記錄。
5、對水輪機主軸與轉輪的連接，可自制測量支架檢查同軸度，以水輪機大軸為基準，檢查轉輪上、下止漏環外圓圓度與同軸度，要求其偏差應小于10%止漏環設計間隙。
6、注意事項
6.1加熱器需儲藏在無光、干燥的房間，如果加熱器受潮，應立即烘干處理。
6.2加熱器的導線末端（接加熱器棒本體的接口）要避免與液體、糊狀物（劑、油、合成材料等）及它們的蒸汽接觸，導線要防止振動。
6.3用加熱器進行加熱可考慮在發熱段涂抹適宜的導熱膏，以保證加熱器的熱量充分傳遞給聯軸螺栓。
6.4加熱過程應注意根據不同型號要求控制加熱時間。
6.5聯軸螺栓剩余伸長值，需待加熱完成并充分冷卻至室溫后讀取。
7、按照設計要求進行其余裝配件的施工，并將螺栓或螺帽點焊牢固
篇5
關鍵詞：發電機組；熱控；調試
中圖分類號：TM31文獻標識碼： A
引言
建設大容量、高參數的1000MW超超臨界機組是轉變電力發展方式、調整電力結構、優化電力布局的重要舉措，符合國家能源產業政策，但由于單機容量較大，一旦故障跳閘可能會對電網安全運行、電力可靠供應、發電設備安全帶來不利影響。目前國內最早涉足于1000MW超超臨界機組設計的單位是華東電力設計院，通過在實踐中研究，在工程設計方面積累了一些經驗和體會，本文對于超超臨界機組熱控設計與調控進行一些特殊考慮：主要熱力系統的熱控設計、熱控主要檢測儀表選型、DCS的選擇與配置和調試、DEH系統調試等。
主要熱力系統的熱控設計
所有熱控設計工作的基礎是P&ID。如在玉環電廠工程的設計準備階段，熱控設計對外高橋二期熱力系統進行了研究，并多次現場查看其實際運行狀況，對設計中各方面的細節問題進行了解。同時，還組織專業設計人員到國外考察并交流百萬等級超超臨界機組的設計經驗。
熱控主要檢測儀表選型
1.1 熱電偶、熱電阻
由于超超臨界機組的參數較亞臨界和超臨界機組均有較大程度的提高，原國內熱電偶廠家用于高溫、高壓測量的13型熱電偶的適用參數為565℃/29.4MPa，對于主蒸汽、熱再熱蒸汽管道上的溫度測點，熱電偶套管的材料選擇是一個值得考慮的問題。目前國內對異種鋼的焊接均需進行特別培訓和工藝評定，程序較復雜，所以盡可能避免異種鋼焊接。
1.2 變送器
現場檢測儀表中變送器占了很大的比例，因此，控制性能與機組過程檢測和產品選型密切相關。一般，超超臨界機組的管道壓力比較高，在給水管道壓力變送器和對主蒸汽選型時應選305lT型。
DCS的選型與配置
DCS的性能與控制系統硬件(包括系統軟件、網絡)和工程應用軟件設計兩方面相關。隨著計算機硬件和網絡通信技術的發展，各DCS廠家在硬件方面的差距正在縮小，而工程設計能力方面還存在差異。
國內百萬千瓦超超臨界機組工程設計經驗尚且不足，就要和國外主流DCS廠商就百萬千瓦等級超超臨界機組的控制系統設計、控制策略進行交流。 DCS設計中需注意的另一方面就是控制器數量的確定。由于各DCS的控制器在系統軟件、硬件、系統網絡及功能塊設計、工程實際設計等多方面存在差異，各DCS廠家在投標中提供的控制器數量差異也很大。
1、控制器掃描時間優化
引起部分邏輯的功能發生變化，一般是在控制器掃描時間優化調整后發生變化，如現場反饋收到時間有關的邏輯、Keyboard功能塊脈沖指令信號，在調試過程中進行修改。因此在邏輯設計前期要把控制器掃描時間優化工作完成，相關邏輯錯誤才能盡早通過調試被發現。
2、控制器失電恢復出現異常
在對機組調試過程中，若發生OVATION系統主備控制器同時失電后再上電這種問題，發現部分信號點處在強制狀態或掃描停止，一般有主要有以下兩個原因：
1)在主備控制器失電前，如果有點處在強制狀態或掃描停止，當控制器重新上電后,這些點仍會保持原狀，因為之前這些狀態將保存到閃存中。
(2)在定義點時,選擇了period save選項，并下裝到控制器，之后又取消該選項。對這種情況，一般是格式化控制器閃存卡，關掉主備控制器，重新下裝控制器。
三、DEH系統調試
DEH控制系統主要采用T-3000控制系統，主要包括負荷控制、汽機轉速和汽機輔助系統控制，汽輪機實現了一鍵啟動控制。DEH系統調試主要存在的問題包括：負荷控制閉鎖、汽機主保護模擬量信號偏差大、負荷和壓力控制器頻繁切換等。
汽輪機DEH的范圍包括：為了有利于汽輪機控制的汽輪機相關輔助系統的完整性，在一定程度上增加DCS與DEH接口點的數量。所以在實際設計中還是保留了DEH的操作員站和打印機設備，這對集控室操作臺的布置會造成一些麻煩。
四、壓力和負荷控制器切換
負荷和壓力控制器DEH控制系統出現頻繁切換的現象,主要原因經分析有以下兩點：
(1)在初壓控制方式下,根據鍋爐指令BID對壓力設定值換算，在增減煤量過程中，必須手動BID增減,確保設定值與主汽壓力基本保持一致，若主汽壓力長時間偏大，壓力控制器輸出會逐步上升,最終大于負荷控制器輸出，小選模塊會將壓力控制回路切至負荷控制回路,也會出現來回切換。出現以上情況，可手動減BID輸出，使設定值與主汽壓力基本一致后,壓力控制器輸出會逐步減小，又會自動切到初壓控制方式。
(2)在升負荷過程中發生控制器切換的原因是負荷設定值和最大負荷設定值過于接近。在初壓控制方式下負荷設定值跟蹤實際負荷，負荷控制器的輸出由實際負荷與負荷設定值進行PID運算得出,當負荷升高時，由于跟蹤作用負荷設定值也會升高，卻被較小的最大負荷設定值限制住，造成突然降低了負荷控制器的輸出。根據小選后負荷和壓力控制器選擇輸出，然后控制器輸出切換至負荷控制器，小選后的控制器輸出就在壓力和負荷兩個控制器之間來回切換。針對以上情況，可將負荷設定值比最大負荷設定值設得小一點。
五、模擬量控制系統的調試
1、機組協調控制
DCS和DEH有關協調控制接口方式參考了華能玉環電廠，將DCS系統送至DEH系統的兩個信號，負荷設定值從本地切至負荷控制和CCS命令切至初壓控制命令改為脈沖信號，DEH收到命令對其自動切換。要整定主汽壓力滑壓曲線,即鍋爐指令BID對應的主汽壓力設定值;調整BID對應的給水流量和煤量指令，以及鍋爐前饋指令BIR，主要包括給水流量BIR、煤量BIR等。如果主汽壓力高，發電機有功上升，汽機DEH為了控制功率，就會關小調門，從而主汽壓力被進一步抬高。因此應采取措施進行改進，主要有以下機電：
(1)修改CCS至DEH壓力設定切換速率，當汽機DEH由負荷控制方式切至初壓控制后，壓力設定由實際壓力跟蹤值切為根據MWD或BID滑壓曲線的壓力設定，將切換速率改為0.03MPa/s。
(2)盡量避免鍋爐手動控制壓力、汽機就地負荷控制的運行方式；不在協調控制方式下，機組必須在主汽壓力偏差較小的情況下將汽機DEH切至初壓控制方式進行切換。
2、汽溫控制
直流爐過熱器汽溫引入了過熱度和水燃比控制，水燃比溫度控制對象為二級過熱器出口溫度；水燃比控制采用頂棚過熱器出口溫度偏差作為被控制量前饋信號；取消二級過熱器減溫水流量控制PID回路，增加二級過熱器汽溫串級PID控制。通常情況下由于一級過熱器汽溫控制器AB側未分，給汽溫調節帶來不便，這是因為在調試過程中，發現二側汽溫偏差較為嚴重，為此就要進行修改一級過熱器汽溫控制的邏輯，按照AB側控制分別進行。
六、機組保護
為確保給水指令為零及防止汽輪機進水，為了給水泵跳閘的要求MFT邏輯中需增加MFT動作。由于超臨界直流爐對給水的嚴格要求，主要在鍋爐主燃料跳閘保護中增加了鍋爐斷水保護。ETS保護的較常規設計增加了不少主要內容，如發電機定子線圈由于進水溫度變高；發電機定子冷卻水流量低；發電機勵磁機熱風溫度高；發電機冷氫A、B溫度高；發電機A、B側漏液液位高；發電機勵端、汽端及勵磁機軸瓦溫度高。
與常規設計相同，機組保護主要包括汽輪機緊急跳閘保護和鍋爐主燃料跳閘保護兩部分。ETS由汽輪機制造廠配套提供，采用獨立的控制裝置完成，MFT保護邏輯由DCS的爐膛安全監控系統子系統中一對獨立的控制器完成。
結語：通過機組的投運調試，對機組熱控系統出現的問題進行了認真的分析研究，提出了切實可行的改進方案，從而進一步提高了超超臨界機組自動化水平。
參考文獻
[1]賀賢峰,丁俊宏,陳小強,王函弘. 1000MW發電機組熱控調試中存在的主要問題及對策[J]. 浙江電力,2009,05:20-24.
篇6
關鍵詞 鉑電阻 風速 傳感器
中圖分類號：E24 文獻標識碼：A
1 數學模型的建立
1.1 Ptl00的溫度特性
鉑熱電阻是國際公認的成熟產品，它因性能穩定、抗震性好、精度高而被廣泛使用。下面是Ptl00電阻隨溫度變化的關系：
當溫度在-200℃
當溫度在0℃
式中Rt為溫度在t℃時鉑熱電阻的電阻值；R0為0℃時鉑熱電阻的電阻值；A=3.968-3；B=-5.847-7；C=-4.22-12。在0～100℃范圍內，B值作用不明顯，Rt與R0近似成線性關系，即Rt=Ro（1+At）。
1.2 Ptl00的熱平衡方程
當一個被加熱的物體置于流體中，該物體的熱量損失主要是熱輻射和熱對流。在溫度較低，輻射散熱可以忽略不計的情況下，物體的熱量傳遞主要是熱對流。當流體的速度增加時，物體的熱量損失亦增加。如果以電的方式給鉑熱電阻加熱，那么鉑熱電阻將達到一個由流體流速所確定的平衡溫度。
我們采用鉑熱電阻作為加熱對象。由于溫度的變化引起鉑熱電阻本身阻值的變化，從而可以通過橋式電路建立流體速度和橋式電路輸出電壓的數學模型。利用此原理來進行風速的測量。
對流換熱是指流動的流體流過靜止的固體界面時，由于兩者的溫差而發生的熱傳遞過程。當空氣流過鉑熱電阻時，其單位時間內傳熱量為： =hAt。其中h為對流換熱系數；A為對流面積；t為流體和界面溫度差。
根據傳熱學有努塞爾特征數Nu=和流體沿界面流動全部為層流的公式Num=0.664RePr
可知：h=0.664（）（Prm）
其中uf為流體的速度；L為界面長度：vm為平均運動黏度；Prm對于空氣約等于0.710， m為平均導熱系數。
令c=0.664（）（Prm），則h=cuf。
當熱阻單位時間內產熱W和 相等時，即熱阻達到熱平衡狀態。
cufAH-Tf）=IH2RH
由此，得出結論：當熱阻溫度和環境溫度一定時，電流和風速的1/4次方成正比。
2 電路工作原理
如圖1所示電路，兩條支路a和b兩端電壓相等，根據熱功率公式可知，其產熱效率約為支路a的1/10。因此，在考慮由于熱功時可以忽略電流對b支路的影響。
風速為0m/s時，設計R2和Ptl000阻值之比小于R1和（Ptl00+R3）之比，放大器輸出低電平，晶體管基極電位降低，晶體管Ql集電極電流增大，由于兩個半橋的分流比約為10：1，由并聯電路分流原理知Ptl00電流增大，使得鉑熱電阻阻值增加，c點電壓降低，最終反饋電路調解使c點電位和d 點接近，達到平衡狀態，并以c點電壓作為表征風速的輸出值。當風速增大時，對流散熱增加，Ptl00溫度降低，其阻值減小，使得c點電壓高于d點電壓，放大器輸出電壓降低，導致晶體管Q1基極電流增加，集電極電流升高使得Ptl00阻值增加，最終達到一新的穩定平衡點。由上述分析可知，風速增大，受控電流增大，端子c輸出電壓增大。由于采用了差動式測量，且兩個測量半橋配置的傳感元件同為鉑電阻，氣體溫度對電路測量值的影響可以忽略不計，在不附加其它溫度補償電路的情況下，可以在較寬的溫度范圍下使用，適合于大多數現場測量環境。
3 實驗結果及誤差分析
篇7
關鍵詞：自動加熱；智能調節器；溫度測量；PID
中圖分類號：TP202 文獻標識碼：A
目前，現場使用的加熱設備是將高壓壓氣機轉子和低壓壓氣機轉子的加熱部分集成在一個控制柜中，這樣就不能對兩個相距較遠的高壓轉子和低壓轉子同時進行加熱，使用起來具有局限性。且現用加熱裝置中高低壓加熱體的工作電壓為AC220V，存在一定的安全隱患。為此，為了提高加熱裝置的的使用率，在本控制系統中將高壓部分和低壓部分分別設計成兩個獨立的控制柜體，并將高低壓加熱體的工作電壓設置在DC48V，大大提高了系統的安全性。
1 高低壓自動加熱裝置電氣控制系統的工作原理
高低壓自動加溫裝置控制系統在實現高壓轉子和低壓轉子按工藝要求自動加熱功能的同時，還要具備多種故障保護功能。且完成加熱工作或溫度過高時，系統會自動停止加熱并發出報警信號。另外，在緊急情況下，控制系統還要具備緊急停止功能。
高低壓自動加熱裝置控制系統中的關鍵問題在于溫度測量的準確性和加熱器溫度控制精確性、穩定性。
1.1 溫度測量
在工業生產中，熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器，其主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度最高，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。
熱電阻是利用其電阻值隨溫度變化而變化這一原理將溫度量轉換成電阻量的溫度傳感器。通過給熱電阻施加一已知激勵電流測量其兩端電壓的方法，測得電阻值，之后再根據溫度曲線將電阻值轉換為溫度值，從而實現溫度測量。
本控制系統采用熱電阻進行溫度測量，每個加熱體設有兩個熱電阻，提高溫度測量的可靠性。
1.2 PID控制技術
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或者得不到精確的數學模型時，控制理論的其他技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。PID 控制器參數的自動調整是通過智能化調整或者自校正、自適應算法來實現。
在本控制系統中，結合現場實際情況，使用智能調節器對控制溫度進行PID調節，實現高低壓加熱體的自動加熱控制。
綜上，高低壓自動加熱裝置控制系統是以熱電阻測溫原理為基礎，以高精度的智能調節器為控制核心的自動控制系統。它采用精確度較高的熱電阻測溫法測量加熱體的時時加熱溫度，利用智能調節器對測量的溫度參數進行PID參數整定，找到最佳的控制量，實現自動加熱控制功能。當達到計時時間時，系統會自動停止加熱。在加熱溫度超過工藝要求溫度的上限時，系統將發出聲光報警信號。
2 控制系統結構組成及工作過程
高低壓自動加熱裝置控制系統的高壓部分和低壓部分是相互獨立的兩個控制系統，主要由加熱器、溫度測量部分和控制柜組成，其中控制柜主要包括電源部分、智能溫控儀、報警部分、冷卻部分、指示部分、計時部分、故障保護部分及控制開關部分，其控制框圖如圖1所示。
設備通電后，電源指示燈亮，之后按照要求對調節器和計時器進行參數設置；按下加熱啟動按鈕，加熱指示燈亮，加熱器開始工作；當溫度初次達到工作溫度的下限時，計時器開始計時；當溫度達到工作溫度的上限了，系統發出指令，加熱器停止加熱；當溫度降到溫度下限時，系統將發出加熱指令，加熱器自動繼續加熱；如此反復；計時器達到設置時間，停止加熱管工作，并發出報警信號；按下加熱停止按鈕時，加熱指示燈滅，加熱器停止加熱；加熱的過程中，若加熱溫度超過溫度上限，系統會自動停止加熱，并發出聲光報警信號；系統設有急停按鈕，在緊急情況下，按下緊急停止按鈕，系統將切斷加熱電源，確保安全。
結語
高低壓自動加熱裝置控制系統分為高壓控制柜和低壓控制柜兩個相互獨立的部分，采用熱電阻測溫方法，通過智能溫控儀對測量的溫度數據進行整定，并根據整定結果控制加熱器的加熱工作，將加熱溫度控制在要求范圍內，實現加熱器的自動加熱控制功能。同時，控制系統還具有多種故障保護功能和超溫報警功能。
參考文獻
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[2]孫傳友，孫曉斌.感測技術基礎[M].北京：電子工業出版社，2006.
篇8
關鍵詞：MSC1210高精度測溫模塊化多路測量
在許多傳統行業中，多路高精度溫度采集系統是不可或缺的。電廠、石化行業、鋼鐵廠以及制藥廠等企業使用了大量的各類測溫器件，如熱電阻、熱電偶等，這些器件需要定期校準；在嚴格執行GMP規范的制藥廠等企業，高溫滅菌需要定期進行滅菌率的驗證；在某些要求進行嚴格的溫度控制的場合，也需要進行多點高精度溫度測量。這些工作往往需要一多路高精度測溫系統來完成。
在被測溫度變化緩慢的情況下，可以使用多路掃描開關配以一個高精度測溫表進行多路溫度測量以及數據采集。但在溫度測量點數目較多、被測溫度變化較快的場合，如大量熱電阻、熱電偶的自動計量檢定系統以及高溫滅菌箱自動驗證系統中，傳統的掃描式多路溫度測量系統不無法滿足要求了。近年來，隨著高精度A/D轉換器件價格的不斷下降以及A/D轉換器件功能的不斷完善，研制廉價的多路、快速、高精度溫度采集系統成為可能。
美國德州儀器公司（TEXASINSTRUMENTS）新近推出了一種功能很強的帶24位A/D轉換器的微處理器MSC1210。MSC1210具有一些增強特性，特別適合測量高精度溫度、壓力傳感器等輸出的微弱信號。
本文介紹以MSC1210作為測量、信號處理以及通訊核心的多路高精度溫度采集系統模塊。該系統測量通道易于擴充，溫度測量精度高，可以快速地進行多路高精度溫度測量。
圖1多路高精度測溫系統框架
1多路高精度測溫系統框架
系統由主機與多個智能測溫模塊組成。模塊與主機之間通過光電隔離的SPI接口進行通訊，使用帶有CRC糾錯的自定義指令集控制數據傳輸，主機帶有計算機接口（RS232串口以及USB接口）。系統框架參見圖1。
智能測溫模塊由MSC1210微轉換器構成，模塊本身具有完整的信號調理、A/D轉換、數據修正計算及變換內部標準等功能。為了避免外部干擾對A/D轉換的影響，SPI接口使用高速光電耦合電路，并采用模塊自帶的穩壓電路供電。由于一個模塊只能處理1～4路溫度，因此可以同步進行多組模塊的溫度測量，大大加快了多點溫度測量的速度。主機用來控制測溫模塊，從測溫模塊中讀取溫度數據并處理，同時完成人機接口以及其它功能。視應用場合的不同，主機可以使用多路類型的單片機，這里選用ATMEL公司的ATmega128。該款CPU采用Harvard流水線結構以及RISC指令，并具有較大程序容量（128KB）的FLASH，在16MHz主頻下可以達到16MIPS的處理速度。
2MSC1210的增強功能及使用注意事項
作為智能高精度測溫模塊的核心，MSC1210完成了微弱信號的多路切換、信號緩沖、PGA編程放大、24位∑-ΔA/D轉換、數字濾波、數據處理、信號校準以及SPI通訊等功能。
MSC1210集成了一個8通道24位∑-ΔA/D轉換器，采用8051兼容內核。與筆者之前使用的ADuC824相比，其有如下增強的功能：
（1）CPU工作頻率可達33MHz，每條指令只需4個時鐘周期，運算速度較快。
（2）采用非常靈活的FLASH與SRAM存儲器配置，，可以對片上FLASH進行分區，根據需要設定程序FLASH與數據SRAM所占的比例。該寫次數可達一百萬次，數據可保存100年。
（3）片上RAM為1280B，有34個高電流驅動I/O，可以設外部存儲器的存取時間，使用雙數據指針提高存取速度，具有完善的節電功能，還用雙數據指針提高存取速度，具有完善的節電功能，還有電壓監視器、21個中斷源、3個16位定時器計數器以及內部時間間隔計數器（TIC）。
（4）自帶BOOTROM，可以調試使用或在程序中調用內置固化程序，完成在線調試、數據采集、UART通訊以及讀寫FLASH等工作，方便了編程以及調試。
圖2標準熱電阻測溫模塊硬件框圖
（5）片上24位∑-ΔADC具有一些增強特性：8位輸入通道可以任意配置為單端或差分輸入；有快速、Sinc2、Sinc3三種數字濾波，同時有自動數字濾波功能，可以加快A/D轉換輸出；帶PGA偏置DAC，可以不引入額外誤差而擴大測量范圍；自帶一個32位累加器，可以對ADC輸出數據作快速平均處理。
（6）自帶高精度電壓標準，精度為0.2%，漂移為5ppm/℃，可以節省空間以及器件成本，也可輸出該電壓標準或外接電壓標準。
（7）片上16位PWM，可以作為DAC輸出來源。
（8）增強的SPI接口可以使用DMA方式傳輸數據，在DMA方式下，可以間接尋址RAM，設定多達128B的發送接收FIFO；具有完整的端口驅動以及發送接收中斷設定，適合大批量的數據傳輸，同時點用CPU資源較少。
MSC1210功能較強且易于使用，但因為是新器件，參考資料較少。筆者在使用過程中發現需要注意如下問題：
（1）MSC1210片內FLASH分區只能通過對HCR0以及HCR1這兩個硬件配置寄存器事先編程來進行，在程序運行過程中無法設定或更改分區比例。在程序運行中讀寫FLASH時，要注意讀寫地址與調試時的地址不同，具體應參考存儲器分配表；用戶程序無法直接讀寫FLASH，調用BOOTROM中的讀寫函數來進行；與AVR等芯片的EEPROM不同，寫入FLASH之前必須先進行擦除操作，BOOTROM中有可調和場擦除子程序，可以在匯編或C程序中調用。
（2）在做A/D轉換時，每次更改PGA放大倍數需要重新校準，在需要頻繁切換輸入通道的場合，建議設定特殊寄存器ADCON1的SM1～0位為00，即進入自動模式數字濾波。這樣當通道切換后，隨著A/D采樣次數的增強，數據濾波依次為快速轉換、Sinc2、Sinc3數字濾波，可以最大限度地提高轉換速度和轉換精度。
（3）BOOTROM中固化的程序對于MSC1210的編程和調試非常關鍵，其中部分可以在用戶程序中直接調用，完成數據采集、UART輸入輸出等重要功能。可以通過串口或并口進行編程。
（4）使用TI提供的下載工具及調試終端，可以對MSC1210實現在線調試。這種調試會占用UARTO資源，同時輔助中斷的入口地址也有變化，這在編程時需要注意。也可以利用Windows自帶的超級終端進行調試。與TI終端不同，Windows超級終端不能自動初始化MSC1210使之進入調試狀態，需要人工進行調試復位。
圖3標準熱電阻測量以及信號調理電路
3高精度測溫模塊的硬件描述
MSC1210最多可以配置4組差分輸入通道：對于標準四線熱電阻的測量，需要兩組通道來分別測量驅動電流及電壓；對于標準熱電偶的測量，如果采用冰點作為冷端補償，需要一組差分通道；如果采用自帶冷端測量，則往往需要另外兩組通道測量冷端熱電阻的溫度。因此，對于標準熱電阻測量，同一個模塊最多有兩路測溫通道；對于標準熱電偶測量，如果用統一的冷端補償，最多可以有4路測溫通道。同一模塊的不測溫通道的切換需要時間穩定信號以及重新建立ADC測量輸出，在有速度要求或需要進行多值平均的情況下，為了得到較快的測溫速度，每個模塊的測溫路數會相應減少。這里介紹單通道標準熱電阻測溫模塊，其硬件框圖如圖2所示。
模塊采用獨立的模擬供電（5V）和數字供電（3V）。在印制板設計上，數字地與模擬地分離，在MSC1210芯片下相連，同樣，為了進一步減少外界和數字電路對模擬電路部分的干擾，SPI接口與外部之間采用高速光電耦合連接。所有的電源以及信號接口采用統一的兩邊插針形式，便于直接插入主機母板。這里將比較有特色的標準熱電阻測量以及信號調理電路繪出，如圖3所示。
在圖3中，分壓電阻R12與R13為運算放大器U2提供一個參考電壓，在R10上產生一個恒定的電流，經Q1輸出。為了減少高精度低溫漂電阻的使用數量，R10、R12、R13均采用普通電阻。使用高精度低溫漂電阻Rr作為電流檢測電阻，將輸出電壓信號經R2、R3送往MSC1210的一組差分輸入端，恒定電流通過四線標準鉑電阻Rs，將產生電壓經R4、R5送入MSC1210的另一組差分輸入端，經MSC1210進行四線法測量電阻的計算，以消除鉑電阻溫度計引線的影響。R2、R3、R4、R5是限流電阻，防止輸入電壓過高損壞MSC1210；D1、R6、C12提供一個參考電壓，使MSC1210有合適的差分電壓輸入。由于使用MSC1210的內置電壓標準輸出，電容C9、C10、C11是不可缺少的。MSC1210具有內置PGA（1～128），因此無需放大電路即可直接測量微弱信號。
4高精度測溫模塊軟件的描述
在多路高精度測溫系統中，測溫模塊能獨立進行數據采集、擬合修正、分度轉換、與下位機的數據通訊，并通過SPI接口向上位機（主機）發送測量到的溫度數據，接收上位機發來控制指令，進行參數設置及校準操作。與上位機通訊的指令采用不定長的ASC代碼指令，用不同的信令頭（SOT）代表不同的控制，并有CRC糾錯以保證數據正確傳輸，信令有統一的結束碼（EOT）。
在測溫模塊的MSC1210的程序功能中，分度轉換是重要的組成部分，也是耗時較多的計算過程，這里簡要說明一下。
對于高精度溫度測量，需要考慮的一個重要問題是溫度傳感器的選擇。對于熱電阻與熱電偶，有標準傳感器與工業傳感器之分，這里選擇精度較高的標準傳感器，并根據ITS-90國際溫標以及中國相關計量檢定規程進行分度轉換。
與工業熱電阻、熱電偶不同，標準熱電阻或熱電偶的分度計算是一個比較復雜的問題，簡單的查表計算或曲線擬合一般很難達到分度轉換的精度要求。以標準鉑電阻溫度計為例，它使用一組規定的定義固定點和參考函數以及相應的差值函數內插，在0～419.527℃溫區內，溫度t由下列公式確定：
其中，Wr(t)為參考函數，Ci與Di為系統，ΔW8（t）為差值函數，W（t）為電阻比，a8與b8為具體標準鉑電阻溫度計的分度系數，可以通過具體溫度計校準結果Wzn、Wsn、W100等參數計算得到。在選擇了相應的熱電阻之后，將該參數通過SPI接口的通訊控制指令輸入測溫模塊。
篇9
關鍵詞：DCS SunyTDCS9200 集散控制系統 屏蔽接地 信號波動
計算機和網絡技術的飛速發展，引起了自動化控制系統結構的變革，一種新型的控制系統即分布式控制系統（Distributed Control System）以其可靠性高、靈活性強、開放性高、性價比優、配置靈活以及易于維護的眾多特點，在化工、醫藥、冶金、電力等眾多行業得到了廣泛應用。
一、系統簡介
山東齊旺達海仲石化的12萬噸/年液化氣深加工裝置選用了浙江正泰中自控制工程有限公司的SunyTDCS9200集散控制系統。該系統由2個現場控制站，1個I/O機柜組成，上位操作站選用了4臺DellTM PowerEdgeTM 430服務器，并配有報表和報警打印機一臺。主控制器、機箱電源、通訊網絡等均為1：1冗余配置。控制負荷更加分散，危險更加分散，大大提高系統穩定可靠性。I/O模板為萬能調理板，模板上面AIO和DIO模塊可以混裝。AI模塊可以實現信號萬能輸入自動調理，以不變應萬變。這種結構備品備件非常少，大大降低用戶后期維護成本。系統結構示意圖，如下
二、故障現象
裝置開工后，操作人員就不斷反映操作畫面中模擬量輸入點存在明顯波動，其中又以溫度（熱電阻信號）最為嚴重。經過現場觀察，操作人員反映的問題確實存在，集中表現在：DCS操作站畫面上顯示的溫度、壓力、液位等測點的測量值在小數點后一位呈現無規則變化。
這幾種測點的變化給操作人員造成困惑最大的是溫度，因為溫度的變化有相對的滯后性。以蒸餾塔塔釜溫度控制為例：操作人員想要升高塔釜溫度，如果在手動狀態下，增大蒸汽閥門的開度后，正常情況下塔釜溫度應該升高，但實際上溫度卻在一段時間內無規則變化，這給操作人員下一步操作帶來了很大困惑。而在自動狀態下，操作人員提高塔釜溫度調節回路的設定值后，因塔釜溫度的非正常波動，使得回路輸出也跟隨波動，也使得現場的調節閥也不停的開關，這給產品質量的控制造成了不利影響，而且因閥門不斷動作造成的儀表風的浪費還使得裝置能耗增高。
三、故障原因查找
為了消除隱患，確保裝置平穩運行，我們采取了多項措施查找故障原因。
1.屏蔽、接地
針對故障現象，首先把懷疑對象確定為電纜屏蔽、DCS工作接地存在問題。首先，把DCS工作接地極與DCS系統脫離開，重新用接地電阻表測量接地，測量結果為1.7歐姆，符合SunyTDCS9200系統小于4歐姆的要求。其次，又對電纜屏蔽進行了抽樣檢測，所有抽檢的電纜屏蔽都符合標準。
2.現場儀表
我公司溫度現場測量元件采用安徽天康集團的熱電阻和熱電偶；壓力、液位、流量現場測量元件選用的是美國霍尼韋爾公司ST系列的變送器。
首先，對操作人員反映強烈的幾臺熱電阻和變送器進行在線檢測。用萬用表的電阻擋和電流檔，分別傳入熱電阻和變送器的回路中，發現受檢的幾塊表工作狀態良好，輸出平穩并無波動現象。
其次，將這幾臺熱電阻和變送器拆下線，送到專門的儀表校驗間用專業校驗儀器校驗，得出的結論跟在線檢測一樣，表沒有問題。
通過這兩項檢測，基本排除了現場儀表存在問題的可能。
3.DCS
SunyTDCS9200系統自帶的硬件配置軟件SunyCfg，可以讀取相應I/O點的當前信息。其中有一欄“當前值”能夠顯示系統中所有I/O點的實際值。選取了多個模擬量輸入點，通過2臺相鄰的操作站，同時觀察發現SunyCfg當前值中的數值與DCS實時監控畫面顯示數值一致，且小數位都在無規則變化。
后來，為了保證輸入信號的準確性，進一步排除現場輸入信號和接地的干擾，對電阻信號和電流信號進行了分別測試。
電阻信號
將檢測點的現場儀表與系統脫離，由1個標準電阻箱接線端分別并聯接入2個DCS系統的模擬量輸入點，DCS實時監控畫面對應點顯示數值小數位在無規則變化。
由1個標準電阻箱接線端接入一個1輸入2輸出溫度變送器，變送器的2個輸出再接入上述2個DCS系統的模擬量輸入點，對以上2點硬件組態有接收電阻信號改為接收電流信號，DCS實時監控畫面對應點顯示數值小數位在無規則變化，但無論是波動幅度還是波動頻率都要比輸入電阻信號時小。
電流信號
將檢測點的現場儀表與系統脫離，由標準信號發生器提供標準信號，并在回路中串聯標準電流表確保信號輸入的精確。經觀察，DCS硬件檢測到的當前值和操作畫面中的顯示值依然呈現同步且小數位無規則變化。
通過以上測試說明系統的軟件真實的反應的硬件檢測到的數值，排除了軟件問題。
后來，與中自公司的技術人員對該問題進行了分析，得出如下結論：SunyTDCS9200系統的I/O模塊為萬能調理模塊，該模塊的特點是僅需在硬件組態軟件里做相應設置，就可以接收包括電流、電壓、熱電阻、熱電偶在內的所有模擬量信號。這使得該模塊的量程范圍很大以適應不同類型的輸入信號，而且在我公司的DCS組態中沒有對熱電阻和熱電偶信號對應的DCS卡進行專門的量程設置（默認設置為最大值），這樣使得同為±0.1%測量精度產生的誤差較大。
四、故障處理
在硬件配置軟件SunyCfg中，按照不同信號輸入類型分別組態。電流信號統一設置為4～20mA；熱電阻和熱電偶則要根據設計院設計的每塊儀表的量程分別進行設置。經過處理后，操作畫面中顯示值的波動大為改善。
五、總結
自該系統投用以來，我們不等不靠，主動對系統技術進行消化。針對該系統模擬量輸入點波動這一問題，技術人員堅持跟蹤，積極出主意想辦法，以最小的成本解決了問題，即保障了裝置的平穩生產，也降低了裝置生產能耗，而且節約了大量系統改造資金。目前，該系統已平穩運行5年多時間。
參考文獻：
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篇10
【關鍵詞】熱電偶；補償導線；溫度測量；熱電勢
熱電偶是工業生產中最常用的感溫元件之一。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響，測量范圍廣。其特點為測量精度高結構簡單、穩定性好。補償導線種類很多，價格低廉、性能良好而在工礦企業溫度測量中廣泛應用。
一、問題的提出
由兩種不同的金屬或合金組成的閉合回路，是最簡單的熱電偶回路，這兩種不同的金屬或合金組合就稱為熱電偶。熱電偶在工業應用很廣泛。測量儀表一般安裝在遠離熱源和環境溫度比較穩定的地方，熱電偶的接線盒距被測對象很近，必須用導線把熱電偶參考端與儀表連接。用普通銅導線連接則熱電偶參考端溫度較高且不穩定，給測量帶來很大誤差，若將熱電極延長使熱電偶參考端遠離熱源，理論可以，實際應用中會造成熱電極材料的很大浪費，選用補償導線最合適。它的特點是在0-100℃或0-150℃范圍內與相應的熱電偶特性相同，還能節約大量的昂貴的金屬材料。不僅如此，補償導線還有以下特點：種類很多，各種直徑的都有，根據特殊適用場所還能制作成防水、防腐、防火的補償導線。
鹽溶爐的溫控過程是：先有鉑銠10—鉑熱電偶產生的熱電勢，經過其對應的補償導線把信號送入電子自動電位計的輸入端，經表內的濾波電路濾波后與橋路兩端的直流電壓相比較，產生幾uV到幾十uV的偏差信號，此信號經放大器放大后，輸給可逆電機，可逆電機帶動滑動電阻動觸點達到新的平衡，并帶動控制機構（微動開關）控制中間繼電器，進而控制鹽浴爐（以下簡稱鹽爐）電極的通斷電及鹽爐的爐溫。鹽爐溫差產生的主要原因是：（1）因為鹽爐有腐蝕性及溫度高所需用的變化套管較厚，為了保護鉑銠10、鉑等貴重金屬絲，采用了雙絕緣瓷管保護，便產生了熱惰性。（2）因為鹽爐所用表是機械控制，本身就存在著一個控制范圍，且不可調。（3）隨著熱電偶的使用，保護套管逐漸變薄，溫差也有所變小，造成溫差的波動，（4）鹽爐不是密閉的，爐溫變化很大。以上這幾方面極大的影響了產品質量。
二、分析問題
為了產品質量的穩定及進一步提高，有以下幾種解決問題的思路：
（1）可用帶有PID調節功能的電子自動電位差計與可控硅一起控制加熱電源。（2）也可以用數字顯示儀表，通過調節設定偏差大小來解決。（3）也可用補償導線在1000C以下與其所補償熱電偶具有相同性能來制作成簡易的小型熱電偶，與原有熱電偶及儀表一起控制鹽爐的中間繼電器，進而控制爐溫。這三種方法都能減小溫差，滿足更高的工藝要求。但（1）線路復雜，成本高，不便于檢修。（2）不但成本高，而且不能進行歷史查詢。（3）線路簡單，成本低，便于安裝及維修。
三、解決問題
工作原理如下：把兩根0.5米長的銅——鎳銅補償導線兩端剝去絕緣層，將其中的一端正負極用鉗子擰在一起或者焊接在一起，制作相同的兩根，分別插入鹽爐控制柜K1(綠色電源通斷指示燈)K2（ 紅色電源通斷指示燈）旁邊，正負兩端分辨接入熱電偶補償導線gg＇及hh＇截斷處，具體接法及標注符號如圖1。k為熱電偶接點，K3、K4為補償導線連接點（因為同極補償導線之間不產生熱電勢，故其接點忽略），K5、K6為補償導線與電子自動電位差計的連接點。除了K點插入鹽爐中及K1、K2點處溫度隨鹽爐通斷電變化外，別的接點都處于環境溫度中，故K、K1、K2、K3、K4、K5、K6處的溫度分別為t、t1、t2、t0、t0、t0、t0。熱電偶跟補償導線接線處的溫度為t0，輸入到電子自動電位差計的電勢信號為E總。
因為熱電偶回路中的總電勢等于各接點分熱電勢之代數和，公式如下：
E總=Eef（t,t0''）+Egf（t0'',t0）－Ega（t0,t0）+ Eab（t1,t0）－Edc（t2,t0）+Edh''（t0,t0）。由中間導體定律：在熱電偶回路中接入第三種金屬材料，只要這第三種金屬材料兩端的溫度相同，熱電偶產生的熱電勢保持不變，不受第三種金屬接入的影響。可知：Ega（t0,t0）＝0，Edh''（t0,t0）＝0。由連接導體定律與中間溫度定律：在熱電偶回路中，如果熱電極A、B分別與連接導線A＇、B＇相接，接點溫度分別為T、Tn、T0（見圖2），則回路的總熱電勢等于熱電偶的熱電勢EAB(T,Tn)與連接導線A＇、B＇在溫度Tn、T0時，熱電勢Ea''b''(Tn,T0)的代數和。即：EABB''A'' (T,Tn,T0) =EAB(T,Tn)+EA''B''(T,Tn)。可知：Eef（t,t0''）+Egf（t0 '',t0）=Eef（t,t0）
故上式為：E總=Eef（t,t0）+ Eab（t1,t0）－Eab（t2,t0） (1)
當鹽爐控制柜送電時，綠燈亮，t1升高，t2不變，即Eab（t1，t0）上升，由(1)式可知，E總升高，從而使電子自動電位差計比實際溫度高幾攝氏度，從而提前達到設定溫度斷電。當鹽爐控制柜斷電時，紅燈亮，t1不變，t2上升，即Eab（t0,t0）上升，由（1）式可知，E總下降，從而使電子自動電位差計比實際溫度低幾攝氏度，提前回落到設定溫度，從而使鹽爐提前送電。
四、結論
通過改進，鹽浴爐的溫度變化范圍大大縮小，使產品質量有了根本的保證，不用買很貴的控制柜，節約了不菲的成本。
我公司原有的淬火油溫池、清洗產品用的配料池、及磷化用的磷化池，都是通過熱電阻的阻值變化傳送到數字溫度指示調節儀（以下簡稱數顯表），該數顯表再控制中間繼電器，繼電器控制加熱設備，從而控制相應的溫度，一是熱電阻價格高，二是易損壞；熱電阻因為不易固定，掉到相應的液體里阻值有微小變化，數顯表示值就會很大變化，液體油煙、蒸汽等等都會改變熱電阻的阻值，同時熱電阻絲很細也容易斷，等等這些原因都會導致儀表示值的改變甚至不工作。按照上述方法把補償導線制成簡單的“熱電偶”，直接跟數顯表連接，不但經濟實惠，還克服了熱電阻的種種缺陷，在實際應用過程中效果非常好，又簡單容易操作。達到了降低成本，提高效率的目的。參考文獻
[1]《溫度計量》.北京市標準計量局編.中國計量出版
