发电系统中套圈热阻的结构改进及应用

最近，我们公司的最终客户，一家发电厂的发电机组，建议在每天更换套圈热阻的备件时，改进套圈热阻的结构。接到客户要求后，我公司立即组织技术部召开会议研究。根据温度仪表技术部工程师的一致意见，提出了一种方案，通过拆除原有卡套式热电阻接线盒，增加适配器、固定螺母和铜套，选择比热电阻保护套更长的热电阻芯备件，提高更换过程中的通用性。经过技术专家的实践，对改进前后热电阻的缺陷消除率进行了比较，发现改进后的缺陷消除率提高了44%，证明是一种可行的改进方案。

在电力生产领域，温度测量作为热控不可缺少的一部分，对发电机组的安全运行起着重要的作用，包括主蒸汽温度、再热蒸汽温度、轴承温度和缸体温度等关键部位的介质温度的测量。温度参数涉及一些重要的联锁和保护，每个温度信号的变化反映了发电机组的实际运行状态，决定了操作人员的下一步操作。在中低温地区的温度测量领域，一种非常常用的测量仪器是热电阻[2]。热阻的温度测量原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化的特性[3]。因此，测温元件的准确性和损坏后更换的及时性决定了电力生产设备的安全运行。在实际电力生产过程中，由于备件采购过程耗时较长，为了提高热电阻缺陷的及时消除率，以某电厂热电阻备件的日常更换为例，提出了一种改进套圈热电阻结构的方案，使采购的备件具有通用性，提高了缺陷的及时消除率。确保电力生产设备的安全稳定运行。1.发电厂# 1和# 2发电机组在中低温区域的管道介质中使用套圈热电阻作为温度测量元件的实例概述。在机组准备初期，由于机组设备管道厚度不均匀，测温点安装位置不同，测温时根据安装位置配置不同长度的各种卡套热电阻。出现缺陷时，由于测温点多、安装位置复杂、热电阻备件长度不同、型号规格多样、采购周期长、备件到货不及时，消除缺陷的时间会延长。然而，温度测量元件的不及时更换将导致操作人员的监控受限，这将导致潜在的安全隐患并影响装置的安全运行。因此，改进了钳形热阻的结构。提高备件更换的普遍性尤为重要。2卡套式热电阻的结构热阻主要测量因内外温度影响引起的电阻变化率。随着热电阻在不同生产活动中的广泛应用，它也衍生出许多不同的外观和类型。然而，这些热电阻的基本结构并没有发生很大变化[4]。本文研究的盒式热电阻主要由接线盒、接线端子、保护套、盒式连接装置和热电阻芯组成，如图1所示。2.1接线盒不仅保护内部温度感应部件免受外部环境的侵蚀，例如水和蒸汽，还可以使连接端子和外部电线之间的接触更好。接线盒的外壳可分为普通防水外壳和防爆外壳。在实际应用中，接线盒的类型应根据具体的测温环境来选择。2.2保护套是用户使用的关键部件，包括金属保护管和非金属保护管，用于保护传感器的温度传感元件免受机械损伤和介质的化学腐蚀。由于测温环境不同，需要配置不同材料的保护管，如耐高温高温合金保护管、耐腐蚀四氟乙烯保护管等。由于压力不同，需要配置不同形状的保护管，如直保护管或锥形保护管[5]。2.3套圈连接装置是热电阻现场安装过程中的关键，主要由套圈和螺母组成。将保护套管插入套圈，并使用套圈螺母锁定套圈以形成有效密封。安装时，根据具体安装位置，选择合适类型的套圈连接装置。2.4热电阻芯是测量温度的热电阻的核心部件，由保护管保护，避免磨损和化学腐蚀。根据测量元件的结构形式，热阻可分为组装式和铠装式[6]。其中，热电阻芯是由绕线制成的温度传感元件[7]。它主要由电阻丝、绝缘框架和导线组成。电阻丝作为温度传感部件，均匀地缠绕在绝缘框架上，并通过导线连接到接线盒。由于测温环境不同，一般的组装式防振能力较差。如果外部环境强烈振动，热电阻芯会断裂，测量信号会中断，不适合安装在振动大的环境中。与普通热电阻相比，铠装型具有体积小、安装方便、耐冲击、弯曲和使用寿命长的特点[8]。2.5接线端子是用于连接温度传感元件和外部电线的桥，通过导线将温度传感元件的温度连接到接线端子。它通过外部电线传输到显示仪器。3.套圈式热阻结构的改进。3.热阻在实际应用中存在的问题。电厂1号和2号机组的测温热电阻元件已安装在机组准备过程中的测温点。随着调试和运行，由于老化、松动等原因，温度测量值不准确。通常只需要拧下接线盒中接线盒的固定螺钉。更换内置热阻芯。但是，由于测温点数量多、安装位置复杂、所需的不同长度和规格的备件多、非通用性、采购周期长、备件到货不及时，消除缺陷的时间会延长，影响机组的安全运行。此外，由于各种部件和不同的制造商，所购买的热电阻芯不是原装的，并且其长度有误差，导致热电阻的温度传感部分不能紧密地附着在保护外壳上。测量误差容易产生，给机组的安全运行带来很大的隐患。3.2改进对策针对热电阻在电厂实际应用中存在的问题，为了提高热电阻核心备件的通用性，减少消除缺陷的时间，提出以下改进对策:(1)改变热电阻测温元件的装配结构，拆除与保护套连接的接线盒。(2)在原接线盒处安装固定适配器，根据热电阻芯的厚度，选择铜套，加工固定螺母，通过适配器、铜套和固定螺母将热电阻芯固定在保护套内。(3)根据现场生产环境，计算原热电阻测温元件保护套的长度，购买比保护套长的热电阻芯，使热电阻芯的备件通用。只需购买50和90个规格的热电阻铁芯，不仅可以满足生产要求，还可以大大减少备件库存，降低采购成本。同时，由于购买的热电阻芯备件比保护套管长，测温元件端部可以靠近套管壁，保证测温的准确性。提高消除缺陷的及时性。参见图2。4用于改进的套圈型热敏电阻器的结构。改进后的实施效果是1 #和2 #机组热电阻所需的备件只有50和90规格，减少了型号的多样性，便于采购库存，并能在需要更换测温元件时及时处理缺陷。此外，无论保护套有多长，在仓库购买的热电阻芯的备件都比保护套长。它具有通用性，适用于各种温度测量点的更换。为验证改进效果，2018年底对某电厂1号、2号机组部分故障率高的区域进行了热阻结构改造，分别获得了2018年1月至5月改进前的缺陷消除率数据和2019年1月至5月的缺陷消除率数据。见表1。通过将改进后的热阻与改进前的1号和2号机组进行对比，可以看出热阻缺陷的及时消除率从改进前的56%提高到改进后的100%，保证了机组的安全运行。5结论安徽汉仪自动化仪器有限公司依托专业技术力量，开发了这种改进钳式热电阻结构的对策。通过比较某电厂1 #和2 #机组改造前后的缺陷及时消除率，可以看出缺陷及时消除率从56%提高到100%，同时所需备件型号减少，库存和采购成本降低，使采购的备件通用化，这是一种切实可行的方法。