一种热电偶动态响应测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设计一种热电偶动态响应测试系统，属于电力系统技术领域。
【背景技术】
[0002] "温度"作为火力发电厂最主要的热工参数之一，其准确测量直接关系着机组的安 全稳定运行，对防止机组的拒动、误动，以及及时的温度保护都有着至关重要的作用。
[0003] 热电偶温度传感器作为主要的测温元件之一，其在火电厂中的应用也非常广泛。 了解其性能特点，掌握影响测温精度及热响应时间的因素，有利于更合理的对其进行技术 规范。在预防高温报警、高温跳闸等故障时，可以及时实现机组的顺序控制和自动调节，对 提尚机组的安全性和稳定性都有着深远的意义。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种热电偶动态 响应测试系统，该系统可以根据热电偶温度传感器动态特性，为电厂及电网设备提供"温度 信号坏值判据"，避免了温度信号的阈值设置不合理，而使温度判别功能准确性下降，引起 保护误动或拒动进而导致机组或主要设备跳闸，造成了机组非计划减出力，给电力系统带 来不必要的损失。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种热电偶动态响应测试系统，包括作为 恒温源的干式炉、用来测量干式炉温度的热电偶、用于接收热电偶信号的热电偶信号采集 模块、将热电偶信号转换成工控机识别的转换模块、用于接收转换模块输出的热电偶信号 并输入热电偶响应曲线的工控机以及向系统供电的电源，所述工控机分别与所述干式炉、 所述转换模块相连，所述热电偶分别与所述干式炉、热电偶信号采集模块相连，所述热电偶 信号采集模块与所述转换模块相连。
[0006] 优选地，所述热电偶为K型或E型。
[0007] 优选地，所述K型热电偶的长度为15cm，直径为1-5_。
[0008] 优选地，所述E型热电偶的长度为15cm，直径为2_5mm。
[0009] 优选地，所述热电偶信号采集模块的型号为1-7018。
[0010] 优选地，所述转换模块的型号为1-7520。
[0011] 优选地，所述工控机通过RS-232串口与所述转换模块相连。
[0012] 优选地，所述工控机通过RS-232串口与所述干式炉相连。
[0013] 优选地，所述电源为DR-75-24开关电源。
[0014] 本实用新型所达到的有益技术效果：本实用新型可以根据热电偶温度传感器动态 特性，为电厂及电网设备提供"温度信号坏值判据"，避免了温度信号的阈值设置不合理，而 使温度判别功能准确性下降，引起保护误动或拒动进而导致机组或主要设备跳闸，造成了 机组非计划减出力，给电力系统带来不必要的损失。
【附图说明】
[0015] 图1本实用新型之热电偶动态响应测试系统组成部件及各部件连接关系示意 图；
[0016] 图2具体实施例中利用本实用新型建立数学模型的流程示意图；
【具体实施方式】
[0017] 为了能更好的了解本实用新型的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将 本实用新型的附图结合实施例进行更详细的说明。
[0018] 下面结合附图和实施例对本实用新型专利进一步说明。
[0019] 如图1所示，本实用新型提供一种热电偶动态响应测试系统，包括干式炉、热电 偶、热电偶信号采集模块、转换模块、电源和工控机，所述工控机分别与所述干式炉、所述转 换模块相连，所述热电偶分别于所述干式炉、热电偶信号采集模块相连，所述热电偶信号采 集模块与所述转换模块相连。所述实验热电偶为K型或E型。由于热电偶的使用温度受材 料规格和直径的影响，因此，所述K型热电偶的长度为15cm，直径为1-5_，正极采用镍铬， 负极采用镍娃；所述E型热电偶的长度为15cm，直径为2-5_，正极采用镍络，负极采用铜 镍。所述热电偶信号采集模块的型号为1-7018。所述转换模块的型号为1-7520。所述工 控机通过RS-232串口与所述转换模块相连。所述工控机通过RS-232串口与所述干式炉相 连。所述电源为DR-75-24开关电源。其中，1-7018模块为8通道热电偶输入模块，其参数 如表1所示；1-7520转换模块用于将RS-232转换为RS-485,其引脚分配和规格如表2所 示；电源采用直流电源，电源范围为10V~30V，电源供应器的额定功率大于整个系统的消 耗功率的总和。
[0020] 表1 :1-7018模块的参数
[0021]
[0022]
[0023] 表2 :1-7520转换模块引脚分配和规格
[0024]
[0025] 具体实施例
[0026] 如图2所示，为了验证本实用新型提供的热电偶动态响应测试系统的可行性，分 别以K型和E型热电偶作为标准热电偶建立数学模型。
[0027] 表3:K型热电偶相对误差与被测温度及插入深度的关系式
[0028]
[0029] 其中，cN-Φ=N(mm)时，Κ型热电偶测量时的相对误差；
[0030] bNΦ=Ν(Μη)时，被测温度；
[0031] dN-Φ=N(mm)时，Κ型热电偶的插入深度；
[0032] N= 1，2,3,4,或 5。
[0033] 表4 :K型热电偶时间常数与被测温度及插入深度的关系式
[0034]
[0035] 其中，eN-Φ=N(mm)时，K型热电偶的时间常数；
[0036] bNΦ=Ν(Μη)时，被测温度；
[0037] dN-Φ=N(mm)时，Κ型热电偶的插入深度；
[0038] N= 1，2, 3, 4,或 5。
[0039] 1)，K型热电偶，在不同直径状态下，得到其相对误差和时间常数分别与温度及插 入深度之间的关系式，如表3和表4所示，温度分别为100°C、200°C、300°C、400°C，插入深度 分别为 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm。
[0040] 为了验证表3和表4所示的数学模型的准确性，取一支φ= 5mm的K型热电偶 作为待测热电偶进行试验，测量温度分别为i〇〇°c、2〇o°c、3〇(rc、4〇(rc，插入深度分别为 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm进行了数据采集如表5 :
[0041] 表5 :K型待测热电偶实验数据整理
[0042]
[0043] 将上述数据带入上述相应数学表达式，计算K型待测热电偶的精度，符合其精度 要求，说明上述数学模型可以方便快捷的验证所选热电偶是否合理等相关问题，为电力生 产过程中的温度检测提供了快速准确的测量方法。
[0044] 表6 :Ε型热电偶相对误差与被测温度及插入深度的关系式
[0045]
[0046] 其中，cN-Φ=N(mm)时，K型热电偶测量时的相对误差；
[0047] bN Φ=N(mm)时，被测温度；
[0048]dN-Φ=N(mm)时，K型热电偶的插入深度；
[0049]N= 1，2, 3, 4,或 5。
[0050] 表7 :E型热电偶时间常数与被测温度及插入深度的关系式
[0051]
[0053]其中，eN--Φ=N(mm)时，E型热电偶的时间常数；
[0054] bN--Φ=N(mm)时，被测温度；
[0055] dN--Φ=N(mm)时，E型热电偶的插入深度；
[0056] N= 1，2, 3, 4,或 5。
[0057] 2)，E型热电偶，在不同直径状态下得到相对误差和时间常数分别与温度及插入深 度之间的关系式，如表6和表7所示，温度分别为100 °C、200 °C、300 °C、400 °C，插入深度分别 为 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm〇
[0058] 为了验证表6和表7所示的数学模型的准确性，取一支Φ= 3mm的E型热电偶 作为待测热电偶进行试验，测量温度分别为i〇〇°c、2〇o°c、3〇(rc、4〇(rc，插入深度分别为 2cm、6cm、8cm、10cm、14cm进行了数据采集如表8 :
[0059] 表8 :E型待测热电偶实验数据整理
[0060]
[0061]
[0062] 将上述数据带入上述相应数学表达式，计算E型待测热电偶的精度，符合其精度 要求，说明上述数学模型可以方便快捷的验证所选热电偶是否合理等相关问题，为电力生 产过程中的温度检测提供了快速准确的测量方法。
[0063] 综上所述，本实用新型提供的热电偶响应测试系统，可以根据热电偶温度传感器 动态特性，为电厂及电网设备提供"温度信号坏值判据"，避免了温度信号的阈值设置不合 理，而使温度判别功能准确性下降，引起保护误动或拒动进而导致机组或主要设备跳闸，造 成了机组非计划减出力，给电力系统带来不必要的损失。
[0064] 以上已以较佳实施例公布了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采取 等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种热电偶动态响应测试系统，其特征在于：包括作为恒温源的干式炉、用来测量 干式炉温度的热电偶、用于接收热电偶信号的热电偶信号采集模块、将热电偶信号转换成 工控机识别的转换模块、用于接收转换模块输出的热电偶信号并输入热电偶响应曲线的工 控机以及向系统供电的电源，所述工控机分别与所述干式炉、所述转换模块相连，所述热电 偶分别与所述干式炉、热电偶信号采集模块相连，所述热电偶信号采集模块与所述转换模 块相连；所述热电偶为K型或E型；所述K型热电偶的长度为15cm，直径为1-5_，所述E型 热电偶的长度为15cm，直径为2-5mm〇2. 根据权利要求1所述的热电偶动态响应测试系统，其特征在于：所述热电偶信号采 集模块的型号为1-7018。3. 根据权利要求1所述的热电偶动态响应测试系统，其特征在于：所述转换模块的型 号为 1-7520。4. 根据权利要求1所述的热电偶动态响应测试系统，其特征在于：所述工控机通过 RS-232串口与所述转换模块相连。5. 根据权利要求1所述的热电偶动态响应测试系统，其特征在于：所述工控机通过 RS-232串口与所述干式炉相连。6. 根据权利要求1所述的热电偶动态响应测试系统，其特征在于：所述电源为 DR-75-24开关电源。
【专利摘要】本实用新型提供一种热电偶动态响应测试系统，利用该系统建立数学模型模拟出热电偶测温的稳态特性，并且得到热电偶直径、温度、插入深度对其精度及动态响应的影响，对热电偶制作、选取以及测温具有指导意义。同时，所建立的数学模型与实验数据拟合程度较高，可以将此模型作为基础，获得不同状态下，热电偶的某一具体性能参数值，为改善其稳态特性以及分析结果的修正提供了依据。
【IPC分类】G01K15/00
【公开号】CN205102953
【申请号】CN201520714134
【发明人】薛锐, 高爱民, 殳建军, 于国强, 张卫庆
【申请人】南京工程学院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月15日