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該文介紹了熱電阻的測溫原理，分析了水電廠測溫鉑熱電阻回路的主要問題，并提出了相應(yīng)的建議。
水電工程；熱電阻；熱效應(yīng)熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化。只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓�，就可以測量出溫度，目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。
金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt0[1+（tt0）]。式中：Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時(shí)對應(yīng)電阻值；為溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為Rt=AeB/t。式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有50~300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于200~500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控中的應(yīng)用極其廣泛。測溫電阻是水電廠最重要的傳感器，水電廠測溫電阻運(yùn)行情況直接影響發(fā)電機(jī)組是否能夠安全運(yùn)行。在水電行業(yè)中，測溫電阻性能不穩(wěn)定、可靠性差是非常普遍的問題，由于性能不穩(wěn)定導(dǎo)致溫度信號誤報(bào)一直困擾著電廠的運(yùn)行人員和檢修維護(hù)人員。軸承溫度過高，將導(dǎo)致軸瓦燒毀；軸承油溫過低，油的粘性太大，流動性差，不利于形成油膜，不利于循環(huán)散熱，將使機(jī)組啟動阻力增加，這反過來又會使軸承溫度升高；變壓器溫度過高會有炸裂的危險(xiǎn)；定子溫度過高，會影響線圈絕緣，降低使用壽命等等。
嚴(yán)重時(shí)還可造成機(jī)組事故停機(jī)，這對于機(jī)組壽命及電網(wǎng)的安全都會造成不可估量的損失。因此，提高測溫電阻的長期穩(wěn)定性和可靠性是非常緊迫的一項(xiàng)工作。
對于測溫電阻來說，水電廠的運(yùn)行環(huán)境是非常特殊的，這有別于其他的工業(yè)領(lǐng)域，因此使得水電廠測溫電阻普遍存在著一些問題。由于水電廠測溫?zé)犭娮枰�較長，一般各個軸承測點(diǎn)的熱電阻的電纜走向是：熱電阻引線→油槽壁端子→電纜→測溫屏端子→測溫二次元件，有些甚至還在風(fēng)洞壁再一次轉(zhuǎn)接。因此線路電阻不可忽略，線路電阻的存在將使溫度測量結(jié)果與測點(diǎn)的實(shí)際溫度有很大的偏差，這對于要求越來越高的自動化控制方面有著不小的影響。例如對于Cu50的熱電阻來說，電阻值相差1，溫度相差就有34℃！
減少熱電阻測溫回路中的線阻，可以從測溫電阻的制造和安裝以及二次設(shè)備的設(shè)置等各個環(huán)節(jié)上下功夫。
�。�1）由于熱電阻的運(yùn)行時(shí)間長、運(yùn)行環(huán)境惡劣，且電磁干擾的強(qiáng)度相當(dāng)大。以推力瓦測溫電阻為例，傳感器及其導(dǎo)線長期浸泡在溫度較高的透平油里，并時(shí)刻承受油流的沖擊和機(jī)組的振動。因此我們可以定做測溫電阻，對測溫電阻有針對性地進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。如采用高品質(zhì)的Pt100芯片、采用特制的導(dǎo)線、測溫電阻及其導(dǎo)線的一體化網(wǎng)狀屏蔽、在導(dǎo)線與測溫電阻的結(jié)合部位加保護(hù)裝置等。
�。�2）目前熱電阻的引線主要有三種方式二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制，這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長
度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合。三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
以20米電纜為例，導(dǎo)線的電阻為3歐姆，換算成溫度值是就有將近10℃，這個誤差是非常大的。三線制接線方式，同樣是20米的導(dǎo)線，只有0.1歐姆被加到了系統(tǒng)里，產(chǎn)生0.4℃的誤差，這個誤差是可以接受的，這說明導(dǎo)線電阻幾乎不會影響到測量結(jié)果。如果用四線制測量，則導(dǎo)線電阻的影響可完全不計(jì)。
由此看來，為了減少測溫電阻回路的線阻問題，我們推薦用三線制的接線方式，傳感器本身要做成三線制的，測溫系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)都要用三線制的方式來接線，這樣才能有效的保證測量精度。這里特別強(qiáng)調(diào)，一定不要采用二線制的接線方式。
（3）如果熱電阻的安裝和制造都難以改進(jìn)的話，那我們就只好通過在后端溫度模塊上的設(shè)置來對此進(jìn)行補(bǔ)償了。在進(jìn)行補(bǔ)償之前，我們首先要確定線路電阻的大小，在現(xiàn)場用標(biāo)準(zhǔn)儀器對熱電阻的線路電阻進(jìn)行測量。需要說明的是，為了保證補(bǔ)償值的精確，我們要在合適的環(huán)境下進(jìn)行：檢定溫度（20�?）℃，濕度為45%~75%，現(xiàn)場沒有大的震動、磁場和腐蝕性氣體。由于一般的廠房內(nèi)設(shè)有空調(diào)，因此這個條件基本可以滿足。獲得測量值后就可以對后端的溫度模塊進(jìn)行設(shè)置來補(bǔ)償線路電阻了。例如我廠目前使用的二次儀表是WP型智能數(shù)字測控儀，可以通過面板按鍵設(shè)定顯示零點(diǎn)遷移Pb1和顯示輸入量程比例KK1的值來達(dá)到目的。
其中：KK1=預(yù)定量程�饗允玖砍虁自璌K1Pb1=預(yù)定量程下限顯示量程下限�譑K1＋原Pb1（KK1和Pb1的出廠設(shè)置為1和0）通過以上努力，我們可以很好的減少測溫回路中的線阻值，大大提高溫度測量的準(zhǔn)確度，從而提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和安全運(yùn)行水平。
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