一種熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設計一種熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)技術領域。
【背景技術】
[0002] "溫度"作為火力發(fā)電廠最主要的熱工參數(shù)之一，其準確測量直接關系著機組的安 全穩(wěn)定運行，對防止機組的拒動、誤動，以及及時的溫度保護都有著至關重要的作用。
[0003] 熱電偶溫度傳感器作為主要的測溫元件之一，其在火電廠中的應用也非常廣泛。 了解其性能特點，掌握影響測溫精度及熱響應時間的因素，有利于更合理的對其進行技術 規(guī)范。在預防高溫報警、高溫跳閘等故障時，可以及時實現(xiàn)機組的順序控制和自動調節(jié)，對 提尚機組的安全性和穩(wěn)定性都有著深遠的意義。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷和不足，提供了一種熱電偶動態(tài) 響應測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)熱電偶溫度傳感器動態(tài)特性，為電廠及電網(wǎng)設備提供"溫度 信號壞值判據(jù)"，避免了溫度信號的閾值設置不合理，而使溫度判別功能準確性下降，引起 保護誤動或拒動進而導致機組或主要設備跳閘，造成了機組非計劃減出力，給電力系統(tǒng)帶 來不必要的損失。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，包括作為 恒溫源的干式爐、用來測量干式爐溫度的熱電偶、用于接收熱電偶信號的熱電偶信號采集 模塊、將熱電偶信號轉換成工控機識別的轉換模塊、用于接收轉換模塊輸出的熱電偶信號 并輸入熱電偶響應曲線的工控機以及向系統(tǒng)供電的電源，所述工控機分別與所述干式爐、 所述轉換模塊相連，所述熱電偶分別與所述干式爐、熱電偶信號采集模塊相連，所述熱電偶 信號采集模塊與所述轉換模塊相連。
[0006] 優(yōu)選地，所述熱電偶為K型或E型。
[0007] 優(yōu)選地，所述K型熱電偶的長度為15cm，直徑為1-5_。
[0008] 優(yōu)選地，所述E型熱電偶的長度為15cm，直徑為2_5mm。
[0009] 優(yōu)選地，所述熱電偶信號采集模塊的型號為1-7018。
[0010] 優(yōu)選地，所述轉換模塊的型號為1-7520。
[0011] 優(yōu)選地，所述工控機通過RS-232串口與所述轉換模塊相連。
[0012] 優(yōu)選地，所述工控機通過RS-232串口與所述干式爐相連。
[0013] 優(yōu)選地，所述電源為DR-75-24開關電源。
[0014] 本實用新型所達到的有益技術效果：本實用新型可以根據(jù)熱電偶溫度傳感器動態(tài) 特性，為電廠及電網(wǎng)設備提供"溫度信號壞值判據(jù)"，避免了溫度信號的閾值設置不合理，而 使溫度判別功能準確性下降，引起保護誤動或拒動進而導致機組或主要設備跳閘，造成了 機組非計劃減出力，給電力系統(tǒng)帶來不必要的損失。
【附圖說明】
[0015] 圖1本實用新型之熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)組成部件及各部件連接關系示意 圖；
[0016] 圖2具體實施例中利用本實用新型建立數(shù)學模型的流程示意圖；
【具體實施方式】
[0017] 為了能更好的了解本實用新型的技術特征、技術內容及其達到的技術效果，現(xiàn)將 本實用新型的附圖結合實施例進行更詳細的說明。
[0018] 下面結合附圖和實施例對本實用新型專利進一步說明。
[0019] 如圖1所示，本實用新型提供一種熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，包括干式爐、熱電 偶、熱電偶信號采集模塊、轉換模塊、電源和工控機，所述工控機分別與所述干式爐、所述轉 換模塊相連，所述熱電偶分別于所述干式爐、熱電偶信號采集模塊相連，所述熱電偶信號采 集模塊與所述轉換模塊相連。所述實驗熱電偶為K型或E型。由于熱電偶的使用溫度受材 料規(guī)格和直徑的影響，因此，所述K型熱電偶的長度為15cm，直徑為1-5_，正極采用鎳鉻， 負極采用鎳娃；所述E型熱電偶的長度為15cm，直徑為2-5_，正極采用鎳絡，負極采用銅 鎳。所述熱電偶信號采集模塊的型號為1-7018。所述轉換模塊的型號為1-7520。所述工 控機通過RS-232串口與所述轉換模塊相連。所述工控機通過RS-232串口與所述干式爐相 連。所述電源為DR-75-24開關電源。其中，1-7018模塊為8通道熱電偶輸入模塊，其參數(shù) 如表1所示；1-7520轉換模塊用于將RS-232轉換為RS-485,其引腳分配和規(guī)格如表2所 示；電源采用直流電源，電源范圍為10V~30V，電源供應器的額定功率大于整個系統(tǒng)的消 耗功率的總和。
[0020] 表1 :1-7018模塊的參數(shù)
[0021]
[0022]
[0023] 表2 :1-7520轉換模塊引腳分配和規(guī)格
[0024]
[0025] 具體實施例
[0026] 如圖2所示，為了驗證本實用新型提供的熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)的可行性，分 別以K型和E型熱電偶作為標準熱電偶建立數(shù)學模型。
[0027] 表3:K型熱電偶相對誤差與被測溫度及插入深度的關系式
[0028]
[0029] 其中，cN-Φ=N(mm)時，Κ型熱電偶測量時的相對誤差；
[0030] bNΦ=Ν(Μη)時，被測溫度；
[0031] dN-Φ=N(mm)時，Κ型熱電偶的插入深度；
[0032] N= 1，2,3,4,或 5。
[0033] 表4 :K型熱電偶時間常數(shù)與被測溫度及插入深度的關系式
[0034]
[0035] 其中，eN-Φ=N(mm)時，K型熱電偶的時間常數(shù)；
[0036] bNΦ=Ν(Μη)時，被測溫度；
[0037] dN-Φ=N(mm)時，Κ型熱電偶的插入深度；
[0038] N= 1，2, 3, 4,或 5。
[0039] 1)，K型熱電偶，在不同直徑狀態(tài)下，得到其相對誤差和時間常數(shù)分別與溫度及插 入深度之間的關系式，如表3和表4所示，溫度分別為100°C、200°C、300°C、400°C，插入深度 分別為 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm。
[0040] 為了驗證表3和表4所示的數(shù)學模型的準確性，取一支φ= 5mm的K型熱電偶 作為待測熱電偶進行試驗，測量溫度分別為i〇〇°c、2〇o°c、3〇(rc、4〇(rc，插入深度分別為 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm進行了數(shù)據(jù)采集如表5 :
[0041] 表5 :K型待測熱電偶實驗數(shù)據(jù)整理
[0042]
[0043] 將上述數(shù)據(jù)帶入上述相應數(shù)學表達式，計算K型待測熱電偶的精度，符合其精度 要求，說明上述數(shù)學模型可以方便快捷的驗證所選熱電偶是否合理等相關問題，為電力生 產(chǎn)過程中的溫度檢測提供了快速準確的測量方法。
[0044] 表6 :Ε型熱電偶相對誤差與被測溫度及插入深度的關系式
[0045]
[0046] 其中，cN-Φ=N(mm)時，K型熱電偶測量時的相對誤差；
[0047] bN Φ=N(mm)時，被測溫度；
[0048]dN-Φ=N(mm)時，K型熱電偶的插入深度；
[0049]N= 1，2, 3, 4,或 5。
[0050] 表7 :E型熱電偶時間常數(shù)與被測溫度及插入深度的關系式
[0051]
[0053]其中，eN--Φ=N(mm)時，E型熱電偶的時間常數(shù)；
[0054] bN--Φ=N(mm)時，被測溫度；
[0055] dN--Φ=N(mm)時，E型熱電偶的插入深度；
[0056] N= 1，2, 3, 4,或 5。
[0057] 2)，E型熱電偶，在不同直徑狀態(tài)下得到相對誤差和時間常數(shù)分別與溫度及插入深 度之間的關系式，如表6和表7所示，溫度分別為100 °C、200 °C、300 °C、400 °C，插入深度分別 為 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm〇
[0058] 為了驗證表6和表7所示的數(shù)學模型的準確性，取一支Φ= 3mm的E型熱電偶 作為待測熱電偶進行試驗，測量溫度分別為i〇〇°c、2〇o°c、3〇(rc、4〇(rc，插入深度分別為 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm進行了數(shù)據(jù)采集如表8 :
[0059] 表8 :E型待測熱電偶實驗數(shù)據(jù)整理
[0060]
[0061]
[0062] 將上述數(shù)據(jù)帶入上述相應數(shù)學表達式，計算E型待測熱電偶的精度，符合其精度 要求，說明上述數(shù)學模型可以方便快捷的驗證所選熱電偶是否合理等相關問題，為電力生 產(chǎn)過程中的溫度檢測提供了快速準確的測量方法。
[0063] 綜上所述，本實用新型提供的熱電偶響應測試系統(tǒng)，可以根據(jù)熱電偶溫度傳感器 動態(tài)特性，為電廠及電網(wǎng)設備提供"溫度信號壞值判據(jù)"，避免了溫度信號的閾值設置不合 理，而使溫度判別功能準確性下降，引起保護誤動或拒動進而導致機組或主要設備跳閘，造 成了機組非計劃減出力，給電力系統(tǒng)帶來不必要的損失。
[0064] 以上已以較佳實施例公布了本實用新型，然其并非用以限制本實用新型，凡采取 等同替換或等效變換的方案所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，其特征在于：包括作為恒溫源的干式爐、用來測量 干式爐溫度的熱電偶、用于接收熱電偶信號的熱電偶信號采集模塊、將熱電偶信號轉換成 工控機識別的轉換模塊、用于接收轉換模塊輸出的熱電偶信號并輸入熱電偶響應曲線的工 控機以及向系統(tǒng)供電的電源，所述工控機分別與所述干式爐、所述轉換模塊相連，所述熱電 偶分別與所述干式爐、熱電偶信號采集模塊相連，所述熱電偶信號采集模塊與所述轉換模 塊相連；所述熱電偶為K型或E型；所述K型熱電偶的長度為15cm，直徑為1-5_，所述E型 熱電偶的長度為15cm，直徑為2-5mm〇2. 根據(jù)權利要求1所述的熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，其特征在于：所述熱電偶信號采 集模塊的型號為1-7018。3. 根據(jù)權利要求1所述的熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，其特征在于：所述轉換模塊的型 號為 1-7520。4. 根據(jù)權利要求1所述的熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，其特征在于：所述工控機通過 RS-232串口與所述轉換模塊相連。5. 根據(jù)權利要求1所述的熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，其特征在于：所述工控機通過 RS-232串口與所述干式爐相連。6. 根據(jù)權利要求1所述的熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，其特征在于：所述電源為 DR-75-24開關電源。
【專利摘要】本實用新型提供一種熱電偶動態(tài)響應測試系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)建立數(shù)學模型模擬出熱電偶測溫的穩(wěn)態(tài)特性，并且得到熱電偶直徑、溫度、插入深度對其精度及動態(tài)響應的影響，對熱電偶制作、選取以及測溫具有指導意義。同時，所建立的數(shù)學模型與實驗數(shù)據(jù)擬合程度較高，可以將此模型作為基礎，獲得不同狀態(tài)下，熱電偶的某一具體性能參數(shù)值，為改善其穩(wěn)態(tài)特性以及分析結果的修正提供了依據(jù)。
【IPC分類】G01K15/00
【公開號】CN205102953
【申請?zhí)枴緾N201520714134
【發(fā)明人】薛銳, 高愛民, 殳建軍, 于國強, 張衛(wèi)慶
【申請人】南京工程學院
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月15日