N型熱電偶在測量主蒸汽溫度中的應用

       1986年國際電工委員會(huì )(IEC)發(fā)布文件，推薦分度號為N的鎳鉻硅一鎳硅熱電偶為標準化熱電偶。其熱電特性等許多性能，都優(yōu)于目前用于火電廠(chǎng)主蒸汽溫度測量的K型熱電偶。從提高主蒸汽溫度測量品質(zhì),保證火電廠(chǎng)安全經(jīng)濟運行考慮,應盡快采用N型熱電偶代替K型熱電偶。
1主蒸汽溫度及測溫熱電偶現狀
1.1運行規程對主燕汽溫度的規定
       例1,HG-410/100-1型鍋爐和51-100-2型汽輪機運行規程中有如下規定:
       正常運行時(shí)，保持汽輪機人口主燕汽溫度在535±5℃范圍之內。低于500℃時(shí)，開(kāi)始減負荷，到450℃時(shí)，負荷減到零，低至440℃時(shí)，打閘停機;反之，當溫度達到545℃.時(shí)，連續運行不得超過(guò)30min,在545℃以上時(shí)，連續運行不允許超過(guò)10min,否則減負荷到零，打閘停機，溫度超過(guò)550℃時(shí)，立即打閘停機。
例2,HG-670/140-9型鍋爐和N200-130/535/535型汽輪機運行規程中規定:
       正常運行時(shí)，保持汽輪機側主蒸汽、再熱蒸汽溫度在535±5℃范圍之內。當主蒸汽、再熱蒸汽溫度低于510℃時(shí),開(kāi)始減負荷,每降低1℃,臧負荷4MW,降至460℃時(shí)，負荷減至零，降到430℃時(shí)，打閘停機;反之,溫度在545七及以上時(shí)，連續運行不得超過(guò)30min,550℃時(shí),負荷減到零，打閘停機。
例3,AII-25-2型汽輪機運行規程中規定:
      正常運行時(shí),保持主蒸汽溫度在400±5℃范圍之內。降低10七時(shí)，通知鍋爐恢復正常汽溫，下降到375七時(shí)，全開(kāi)主汽門(mén)前的疏水門(mén)，低于360℃時(shí),臧負荷至5MW，低于350℃時(shí),負荷減到零，降至330℃時(shí)，緊急故障停機;反之,當主蒸汽溫度比正常高出10℃時(shí)，通知鍋爐恢復正常汽濕，上升到430℃時(shí)，減負荷至10MW,升至440℃時(shí),運行超過(guò)20min,減負荷無(wú)效應故障停機。.上述規定表明,鍋爐和汽輪機對主蒸汽溫度，尤其在330~550℃范圍內規定是嚴格的，測溫儀表應可靠正確。
1.2K型熱電偶
a.如今我國火電廠(chǎng)主蒸汽溫度測量用熱電偶，都是分度號為K(以前是EU-2)的鎳鉻一鎳硅(鎳鋁)熱電偶。至今,我國已基本上實(shí)現了用鎳鉻鎳硅熱電偶取代鎳鉻-鎳鋁熱電偶的工作。這兩種熱電偶的化學(xué)成份雖不同，但其熱電特性相同，使用同-分度表。
b.鎳鉻-鎳硅熱電偶適用于氧化性及惰性氣氛中連續使用，測量溫度范圍寬(-270~0℃,0~1372℃)，高溫下性能比較穩定,短期使用溫度為1200℃,長(cháng)期使用的溫度為.1000℃，熱電動(dòng)勢與渴度的關(guān)系近似線(xiàn)性，價(jià)格便宜。因此,它是目前應用多的一種熱電偶。但是,結合火電廠(chǎng)主蒸汽溫度測量的實(shí)際，K型熱電偶在250~550℃范圍內短期熱循環(huán)穩定性不好，其鎳鉻合金的不均勻的短程有序結構發(fā)展很快，引起升溫和降溫過(guò)程中，同一溫度所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢的不同，其差值可達2~5℃。如運行規程規定，主蒸汽溫度恰在此溫度范圍內監控要求嚴格，所以K型熱電偶的這一缺點(diǎn)，對主蒸汽溫度監控來(lái)說(shuō)是特別突出的，甚至是不能接受的。另外，K型熱電偶還有以下兩個(gè)缺點(diǎn)，對主蒸汽測溫也是不可忽略的。其一,K型熱電偶的負極(含硅3%的鎳硅合金),在150~200℃范圍內要發(fā)生磁性轉變，致使在室溫至230℃范圍內，分度值往往偏離分度表;其二，K型熱電偶在高溫下，往往因氧化而損壞。在氧化性氣氛中,直徑3.2mm的K型熱電偶在1100℃、1200℃下經(jīng)6S0h左右，均超過(guò)0.75級的允許誤差，所以它無(wú)法長(cháng)時(shí)間在1100℃下工作。
2采用N型熱電偶測量主蒸汽溫度
       分度號為N的鎳鉻硅-鎳硅熱電偶,是一種新型鎳基合金測溫熱電偶，是國際近20a來(lái)在賤金屬熱電偶合金材料研究方而的重大成果。它是1986年國際電工委員會(huì )(IEC)正式推薦的標準化熱電偶，我國也在1988年制定了相應的國家專(zhuān)業(yè)技術(shù)標準。N型熱電偶是在K型熱電偶的基礎上，為了克服K型熱電偶的某些缺點(diǎn)，對其合金的成份和含量進(jìn)行選擇和配比,發(fā)展成為一種新型的高鉻高硅鎳基熱電偶,與K型熱電偶相比，它在1300℃以下，高溫抗氧化能力強，熱電動(dòng)勢的長(cháng)期穩定性及短期熱循環(huán)的復現性好，抗磁性干擾，在-200~1300℃范圍內，有全面取代賤金屬熱電偶與部分代替S型熱電偶(鉑銠10-鉑)的趨勢。與K型熱電偶相比，N型熱電偶更適合用于火電廠(chǎng)主蒸汽溫度的測量。
2.1N型熱電偶熱電特性穩定
        由于合金成份的改變，N型熱電偶實(shí)際已不受短程有序化的影響，所以在250~550公范圍內熱電動(dòng)勢與溫度成單--的關(guān)系，熱電特性相當穩定。實(shí)驗結果也證明，無(wú)論是經(jīng)退火或時(shí)效的N型熱電偶樣品，在250~550℃范圍內的升降溫過(guò)程中，熱電動(dòng)勢的變化不超過(guò)10μV。
2.2使用壽命長(cháng)
       由于合金成份的改進(jìn)，將內氧化轉化為外氧化，大大提高了N型熱電偶在高溫工作時(shí)的穩定性，使用壽命較K型熱電偶明顯提高。
2.3非線(xiàn)性誤差較小
       在400~1300℃范圍內，N型熱電偶的熱電特性的線(xiàn)性比K型熱電偶好。在此溫度范圍內，N型熱電偶非線(xiàn)性誤差僅占1300℃熱電動(dòng)勢的0.4%，而K型熱電偶在相同溫度范圍內的非線(xiàn)性誤差占1300℃的1.75%。
2.4N型熱電偶的缺點(diǎn)
a.N型熱電侗在100℃和1300℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(冷端為0℃)為2.774mV和47.502mV,較K型熱電偶的4.005mV和52.398mV值小。,
b.低溫范圍(-200~400C)的非線(xiàn)性誤差較大。
N型熱電偶的這些缺點(diǎn)，都不影響它在火電廠(chǎng)主蒸汽溫度測量方面的應用。
3N型熱電偶的應用
        N型和K型熱電偶的允許誤差，長(cháng)期和短期高使用溫度完全相同，價(jià)格持平,均屬賤金屬熱電偶。N型熱電偶的應用前景非常樂(lè )觀(guān)，不僅可以取代K型熱電偶，而有全面取代現有其他分度號賤金屬熱電偶和部分代替S型(鉑銠10-鉑)熱電偶的趨勢。
       現在，我國的N型熱電偶，包括與之配套的補償導線(xiàn)，二次儀表等，均有商品供應,已形成批量生產(chǎn)，應用的數量和領(lǐng)域與日俱增，N型熱電偶較K型熱電偶的優(yōu)點(diǎn)，尤其對火電廠(chǎng)的主蒸汽溫度測量,具有特殊意義。我們應盡快在火電廠(chǎng)進(jìn)行以N型熱電偶代替K型熱電偶測量溫度的工作。為火電廠(chǎng)安全、經(jīng)濟生產(chǎn)，提供更加有力的保障。