1000MW等级水氢氢汽轮发电机用测温元件国产化研制

　　1　前言

　　1. 1　开发背景及意义

　　我公司生产的1 000MW级水氢冷汽轮发电机和400MW级水氢氢燃气轮发电机,所使用的定子铁心、线圈层间、氢侧温度、引出水管和轴承在线检测用热电阻和热电偶测温元件原先均从国外进口。要批量建造1 000 MW级超临界火电机组和400MW级水氢氢燃气轮发电机组,必须考虑测温元件的国产化。

　　1. 2　先进性和创新点

　　进口测温元件结构紧凑,铂电阻型温度元件测量精度达到IEC标准的A级水平,即在0℃时其电阻值R(0℃)为100Ω±0. 06Ω, 0℃时温度偏差为±0. 15℃, 100℃时温度偏差为±0. 35℃;而国内目前生产的测温元件为IEC标准的B级水平,即在0℃时其电阻值R(0℃)为100Ω±0. 12Ω, 0℃时温度偏差为±0. 3℃, 100℃时温度偏差为±0. 8℃。热电偶型温度元件测量精度达到IEC标准IV级水平,以T型热电偶为例,在-40~350℃范围内,温度偏差为±0. 5℃,而国内为级水平,温度偏差为±1℃。

　　由于采用铠装结构(内部元件、内部填充物及外壳紧密连在一起),元件的防震性能和反应灵敏都比常规结构要好。经比较进口测温元件响应时间常数较国内产品小,反应灵敏。层间测温区域范围加大,国内为200 mm,进口为500 mm,更能反应绕组的整体温度情况。

　　1. 3　主要任务和目标

　　测温元件国产化,必须做到测温元件所包含的所有零件、材料,实现国内提供,所制成的测温元件其质量和测量精度均不得低于进口测温元件,且确保采购价格较进口价格有较大的下降。

　　2　基本理论

　　2. 1　铂热电阻

　　2. 1. 1　热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

　　金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即

　　式中,Rt为温度t时的阻值;R_^t0为温度t_⁰(通常t_⁰=0℃)时对应电阻值;α为温度系数,表示电阻当温度改变1℃时,电阻值的相对变化,定义为:

　　2.1. 2　金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω,电阻变化率为0. 3 851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高,是中低温区(-200~650℃)最常用的一种温度检测器。

　　主要技术指标:

　　铂热电阻在0℃时的电阻值称R(0℃)和100℃时的电阻值称R(100℃)以及R(100℃)/R(0℃)叫作比值W100。

　　Pt100其含义为(0℃)时的名义电阻值为100Ω,目前使用的一般都是这种铂热电阻。

　　国际标准规定的Pt100测量精度允许偏差如下: