Методы и средства измерения температуры электроустановок : МАСТЕРАМ : Статьи : ElectroMaster

Для контроля нагрева электрооборудования применяют четыре метода измерений: метод термометра, метод сопротивления, метод термопары и метод инфракрасного излучения.

Метод термометра применяют для измерения температуры доступных поверхностей. Используют ртутные, спиртовые и толуоловые стеклянные термометры, погружаемые в специальные гильзы, герметически встроенные в крышки и кожухи оборудования. Ртутные термометры обладают более высокой точностью, но применять их в условиях действия электромагнитных полей не рекомендуется ввиду высокой погрешности, вносимой дополнительным нагревом ртути вихревыми токами.

При необходимости передачи измерительного сигнала на расстояние нескольких метров (например, от теплообменника в крышке трансформатора до уровня 2...3 м от земли) используют термометры манометрического типа, например термосигнализаторы ТСМ-10. Прибор состоит из термобаллона и полой трубки, соединяющей баллон с пружиной показывающей части прибора. Прибор заполнен жидким метилом и его парами. При изменении измеряемой температуры изменяется давление паров хлористого метила, который передается стрелке прибора. Достоинство манометрических приборов заключается в их вибрационной устойчивости.

Метод сопротивления основан на учете изменения величины сопротивления металлического проводника от его температуры.

Для мощных трансформаторов и синхронных компенсаторов применяют термометры с указателем манометрического типа. Общий вид (а) и схема включения (б) такого термометра показаны на рис. 3.1. В зависимости от температуры жидкость, заполняющая измерительный щуп прибора, воздействует через соединительную капиллярную трубку и систему рычагов на стрелку указателя.

Рис. 3.1. Дистанционный электротермометр манометрического типа: а — общий вид; б — схема включения; 1 и 2 — сигнальные контакты; 3 — реле

В таком термометре стрелки указателя имеют контакты 1 и 2 для сигнализации температуры, заданной установкой. При замыкании контактов срабатывает соответствующее реле 3 в схеме сигнализации. Для измерения температуры в отдельных точках синхронных компенсаторов (в пазах для измерения стали, между стержнями обмоток для измерения температуры обмоток и других точках) устанавливаются терморезисторы. Сопротивление резисторов зависит от температуры нагрева в точках измерения. Терморезисторы изготовляют из платиновой или медной проволоки, их сопротивления калиброваны при определенных температурах (при температуре О °С для платины сопротивление равно 46 Ом, для меди — 53 Ом; при температуре 100 °С для

платины — 64 Ом, для меди — 75,5 Ом соответственно).

Рис. 3.2. Схема измерения температур с помощью терморезистора

Такой терморезистор R4 включается в плечо моста, собранного из резисторов (рис. 3.2). В одну из диагоналей моста включается источник питания, в другую — измерительный прибор. Резисторы R1... R4 в плечах моста подбираются таким образом, что при номинальной температуре мост находится в равновесии и ток в цепи прибора отсутствует. При отклонении температуры в любую сторону от номинальной изменяется сопротивление терморезистора R4, нарушается баланс моста и стрелка прибора отклоняется, показывая температуру измеряемой точки. На этом же принципе основан переносной прибор (рис. 3.3). Перед измерением стрелка прибора должна находиться в нулевом положении.

Рис. 3.3. Электротермометр (переносной) для контроля нагрева контактных соединений:

а — общий вид; б — схема; 1 — муфта для соединения с изолирующей штангой;

2 — микроамперметр; 3 — резистор с регулируемым сопротивлением (R5); 4—

терморезистор (RT); 5 — контроль; 6 — измерение; П — переключатель на два

положения; К — кнопка для подачи напряжения на схему

Для этого кнопкой К подается питание, переключатель П устанавливается в положение 5 и переменным резистором R5 стрелку прибора устанавливают на нуль. Затем переключатель П переводится в положение 6 (измерение).

Измерение температуры контактов производится прикосновением головки датчика к поверхности контакта и нажатием штанги на головку электротермометра (при нажатии замыкается кнопка К и питание подается в схему). Через 20... 30 с измеренное значение температуры контакта считывается со шкалы прибора.

Средством дистанционного измерения температуры обмотки и стали статора генераторов, синхронных компенсаторов, температуры охлаждающего воздуха, водорода являются термометры сопротивления, в которых также использована зависимость величины сопротивления проводника от температуры. Конструкции термометров сопротивления разнообразны. В большинстве случаев — это бифилярно намотанная на плоский изоляционный каркас тонкая медная проволока, имеющая входное сопротивление 53 Ом при температуре 0 °С.

В качестве измерительной части, работающей в совокупности с термометрами сопротивления, применяют автоматические электронные мосты и логомеры, снабженные температурной шкалой.

Таблица 3.3 Технические характеристики пирометров и тепловизоров

Марка прибора

Диапазон контролируемых температур, °С

Наибольшее расстояние до контролируемого объекта, м

Погрешность измерений, %

Показатель визирования

Масса, кг

Напряжение источника питания, В

С-17

+ 600...+2000

0,5... 10

+ 2,5

1:70

0,9

9

С-15

+ 100...+600

0,5... 10

+ 2,5

1:70

0,9

9

С-9

-10...+200

0,5... 10

+ 2,5

1:70

0,9

9

Тепловизор «Интекс»

-20...+200

10

+ 2,5

1:70

3

9

Тепловизион-ные контрольные системы:

«Иртис-2000»

-20...+200

10

+ 2

1:70

5

12

THCTR1-

9400SL

-20...+500

10

+ 2

1:70

8,4

12

Таблица 3.4

Охлаждающая среда и контроль за статором, подшипниками, уплотнениями роторов в генераторах ТВФ и ТВВ

Элементы

Число датчиков турбогенератора

турбогенератора

ТВФ-100-2

ТВВ-320-2

ТВВ-500-2

Статор: обмотка

9

54

72

активная сталь

9

9

9

Охлаждающий газ:

холодный

2

4

4

нагретый

4

4

4

Дистиллят в обмотке статора:

на входе

—

1

1

на выходе

—

1

1

Вода в охладителях и теплообменниках:

холодная

1

2

2

нагретая

1

2

2

Подшипники и уплотнения:

вкладыши

4

4

4

входящее масло

1

1

1

выходящее масло

2

2

2

Установку термометров сопротивления в статор машины выполняют при ее изготовлении на заводе. Медные термометры сопротивления укладывают между стержнями обмотки и на дно паза.

Метод термопары основан на использовании термоэлектрического эффекта, т. е. зависимости ЭДС в цепи от температуры точек соединения двух разнородных проводников, например: медь—константан, хромель—копель и др. Если измеряемая температура не превышает 100... 120°С, то между термоЭДС и разностью температур нагретых и холодных концов термопары существует пропорциональная зависимость.

Термопары присоединяют к измерительным приборам компенсационного типа, потенциометрам постоянного тока и автоматическим потенциометрам, которые предварительно градуируют. С помощью термопар измеряют температуры конструктивных элементов турбогенераторов, охлаждающего газа, активных частей, например активной стали статора.

Метод инфракрасного излучения положен в основу приборов, работающих с использованием фиксации инфракрасного излучения, испускаемого нагретыми поверхностями. К ним относятся пирометры, применяемые для измерения температур нагретых тел (табл. 3.3).

В табл. 3.4 приведены элементы турбогенераторов серий ТВФ и ТВВ и охлаждающая среда, температура которых измеряется указанными средствами теплового контроля.

Помимо температуры на обслуживаемом оборудовании также контролируют давление водорода, общий расход и давление дистиллята в обмотке статора, расход и давление воды в охладителях и теплообменниках, так как от параметров охлаждающих агентов непосредственно зависит температура элементов статора и ротора.