一种热电偶动态响应测试系统及其测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明设计一种热电偶动态响应测试系统及其测试方法，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。
【发明内容】
[0004] 本发明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 测试系统及其测试方法，通过研究热电偶温度传感器动态特性，可以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，本发明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。
[0006] 优选地，所述实验热电偶为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] 一种热电偶动态响应测试系统的测试方法，包括以下步骤：
[0015] 步骤一，建立数学模型；
[0016] 1)打开电源，连接线路，启动计算机，检查设备是否正常，并给干式炉升温；同时， 运行应用程序，设定被测温度和采集时间，选择接收端口和采集周期；当干式炉升温至设定 温度并稳定时，将热电偶插入干式炉中，同时点击工控机界面上的"开始采集"按钮，实验开 始；
[0017] 2)在实验过程中，保持热电偶固定，直到响应曲线平稳，点击工控机界面上的"停 止采集"按钮，将热电偶取出，放入冰水混合物中冷却，点击工控机界面上的"保存数据"按 钮，保存实验数据和图像；
[0018] 3)当热电偶冷却至室温后，分别改变热电偶插入干式炉中的深度、干式炉的设定 温度和热电偶的直径，重复步骤1)和步骤2)，获得热电偶的插入深度、温度和直径的阶跃 响应曲线，建立在不同热电偶直径条件下，相对误差与插入深度和温度之间的数学关系式、 时间常数与插入深度和温度之间的数学关系式；
[0019] 步骤二，待测热电偶动态特性分析；
[0020] 重复步骤1)和步骤2)采集待测热电偶数据，将数据带入数学模型中，计算出待测 热电偶的相对误差和时间常数，分析动态特性，并根据分析结果验证待测热电偶的精度是 否满足精度要求、确定测温部位的选择是否合理性。
[0021] 本发明所达到的有益技术效果：本发明通过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。
【附图说明】
[0022] 图1本发明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；
[0023] 图2本发明具体实施例建模过程流程示意图；
【具体实施方式】
[0024] 为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发 明的附图结合实施例进行更详细的说明。
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
[0026] 如图1所示，本发明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IOV~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。
[0027] 表1 :1-7018模块的参数
[0028] CN 105157880 A ~P 3/8 页
[0029] 表2 :1-7520转换模块引脚分配和规格
[0030]
[0031] 如图2所示，一种热电偶动态响应测试系统的测试方法，包括以下步骤：
[0032] 步骤一，建立数学模型；
[0033] 1)打开电源，连接线路，启动计算机，检查设备是否正常，并给干式炉升温；同时， 运行应用程序，设定被测温度和采集时间，选择接收端口和采集周期；当干式炉升温至设定 温度并稳定时，将热电偶插入干式炉中，同时点击工控机界面上的"开始采集"按钮，实验开 始；
[0034] 2)在实验过程中，保持热电偶固定，直到响应曲线平稳，点击工控机界面上的"停 止采集"按钮，将热电偶取出，放入冰水混合物中冷却，点击工控机界面上的"保存数据"按 钮，保存实验数据和图像；
[0035] 3)当热电偶冷却至室温后，分别改变热电偶插入干式炉中的深度、干式炉的设定 温度和热电偶的直径，重复步骤1)和步骤2)，获得热电偶的插入深度、温度和直径的阶跃 响应曲线，建立在不同热电偶直径条件下，相对误差与插入深度和温度之间的数学关系式、 时间常数与插入深度和温度之间的数学关系式；从而很直观的看出热电偶插入深度、直径 对热电偶测温性能的影响，对火力发电厂中不同的测温部位选择合理的热电偶温度传感 器，以实现温度滞后的最小化有着一定的指导性作用。
[0036] 步骤二，待测热电偶动态特性分析；
[0037] 重复步骤1)和步骤2)采集待测热电偶数据，将数据带入数学模型中，计算出待测 热电偶的相对误差和时间常数，分析动态特性，并根据分析结果验证待测热电偶的精度是 否满足精度要求、确定测温部位的选择是否合理性。
[0038] 具体实施例
[0039] 为了验证本发明提供的热电偶动态响应测试系