提高热电阻测温装置抗干扰能力的研究

　　0　引言

　　温度参数是目前工业生产中常用的生产过程参数之一,在电厂中,机组的各温度值是反映机组是否正常运行的重要指标,也是提供机组运行控制的重要参考,部分温度参数还直接参与告警和停机保护。考虑到测量过程中可能遇到的各种恶劣环境,系统要求有较高的准确性和可靠性。实践中曾出现过恒流源激励失灵以及抗干扰能力差等问题,严重影响了测量的效果。为此,本文提出了抗干扰措施,并进行模拟试验与现场试验,根据试验结果选择适当的措施,以提高装置的抗干扰能力。

　　1　原理

　　温度测量有多种方式,对于不同的场合和不同的要求,测量方式也不同。在水电厂,主要采用热电阻测温。热电阻是一种电阻值随温度而变化的传感器,可以通过测量电阻值的方法来完成温度测量[1]。通常,电阻的测量方法有电桥测量法和恒流源激励法。电桥测量法的输出电压与电阻值呈非线性关系,尤其是用于多种类型的热电阻时,数据处理比较复杂,因而很少用于温度测量系统中。而恒流源激励法输出电压与电阻值呈良好的线性关系,因此,本系统采用恒流源激励法进行温度测量。采用该方法进行温度测量时,要保证恒流源激励小于5 mA,否则会造成热电阻的自热而影响测量的准确度。

　　热电阻的接入方式一般有两线制、三线制和四线制。两线制测量因引线电阻带来的附加误差会使实际测量值偏高,需要通过软件进行校准;四线制测量精度最高;三线制测量比两线制测量精度高,比四线制测量成本低。因此,工业上一般采用三线制测量。本系统以三线制接入方式进行温度测量。

　　图1是采用恒流源激励法进行温度测量的检测电路。热电阻RRTD采用三线制接入方式,从A,B,C点接入,RL为3根引线电阻,阻值一般在5Ω以内。恒流源激励I₁从A端流经引线电阻R_L、热电阻R_RTD、引线电阻R_L到C端组成一个激励回路,恒流源激励I2从B端流经2个引线电阻RL到C端组成另外一个激励回路,由于2路恒流源激励均为0·8 mA,则热电阻R_RTD的电压为U = U(+)-U(-)=I₁(R_L+R_RTD)-I₂RL= I₁R_RTD,最后通过标准电阻通道的切换得到电阻值R_RTD,同时消除了恒流源激励的影响[2-4]。

　　2　现场情况

　　在某电厂中试验,测温装置使用的恒流源为0·8 mA,测温电阻为Pt100,正常时,电阻两侧电压应为90 mV左右。旧的装置在现场运行时,温度测值并不稳定,偶尔会有跳动,一般情况下会跳动1℃左右,但极少数情况测值跳动几度甚至达到10℃,初步判断是现场的干扰引起,并用示波器记录下测温电阻两侧电压值电压波形,见附录A。