N型热电偶在测量主蒸汽温度中的应用

       1986年国际电工委员会(IEC)发布文件，推荐分度号为N的镍铬硅一镍硅热电偶为标准化热电偶。其热电特性等许多性能，都优于目前用于火电厂主蒸汽温度测量的K型热电偶。从提高主蒸汽温度测量品质,保证火电厂安全经济运行考虑,应尽快采用N型热电偶代替K型热电偶。
1主蒸汽温度及测温热电偶现状
1.1运行规程对主燕汽温度的规定
       例1,HG-410/100-1型锅炉和51-100-2型汽轮机运行规程中有如下规定:
       正常运行时，保持汽轮机人口主燕汽温度在535±5℃范围之内。低于500℃时，开始减负荷，到450℃时，负荷减到零，低至440℃时，打闸停机;反之，当温度达到545℃.时，连续运行不得超过30min,在545℃以上时，连续运行不允许超过10min,否则减负荷到零，打闸停机，温度超过550℃时，立即打闸停机。
例2,HG-670/140-9型锅炉和N200-130/535/535型汽轮机运行规程中规定:
       正常运行时，保持汽轮机侧主蒸汽、再热蒸汽温度在535±5℃范围之内。当主蒸汽、再热蒸汽温度低于510℃时,开始减负荷,每降低1℃,臧负荷4MW,降至460℃时，负荷减至零，降到430℃时，打闸停机;反之,温度在545七及以上时，连续运行不得超过30min,550℃时,负荷减到零，打闸停机。
例3,AII-25-2型汽轮机运行规程中规定:
      正常运行时,保持主蒸汽温度在400±5℃范围之内。降低10七时，通知锅炉恢复正常汽温，下降到375七时，全开主汽门前的疏水门，低于360℃时,臧负荷至5MW，低于350℃时,负荷减到零，降至330℃时，紧急故障停机;反之,当主蒸汽温度比正常高出10℃时，通知锅炉恢复正常汽湿，上升到430℃时，减负荷至10MW,升至440℃时,运行超过20min,减负荷无效应故障停机。.上述规定表明,锅炉和汽轮机对主蒸汽温度，尤其在330~550℃范围内规定是严格的，测温仪表应可靠正确。
1.2K型热电偶
a.如今我国火电厂主蒸汽温度测量用热电偶，都是分度号为K(以前是EU-2)的镍铬一镍硅(镍铝)热电偶。至今,我国已基本上实现了用镍铬镍硅热电偶取代镍铬-镍铝热电偶的工作。这两种热电偶的化学成份虽不同，但其热电特性相同，使用同-分度表。
b.镍铬-镍硅热电偶适用于氧化性及惰性气氛中连续使用，测量温度范围宽(-270~0℃,0~1372℃)，高温下性能比较稳定,短期使用温度为1200℃,长期使用的温度为.1000℃，热电动势与渴度的关系近似线性，价格便宜。因此,它是目前应用多的一种热电偶。但是,结合火电厂主蒸汽温度测量的实际，K型热电偶在250~550℃范围内短期热循环稳定性不好，其镍铬合金的不均匀的短程有序结构发展很快，引起升温和降温过程中，同一温度所产生的热电动势的不同，其差值可达2~5℃。如运行规程规定，主蒸汽温度恰在此温度范围内监控要求严格，所以K型热电偶的这一缺点，对主蒸汽温度监控来说是特别突出的，甚至是不能接受的。另外，K型热电偶还有以下两个缺点，对主蒸汽测温也是不可忽略的。其一,K型热电偶的负极(含硅3%的镍硅合金),在150~200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内，分度值往往偏离分度表;其二，K型热电偶在高温下，往往因氧化而损坏。在氧化性气氛中,直径3.2mm的K型热电偶在1100℃、1200℃下经6S0h左右，均超过0.75级的允许误差，所以它无法长时间在1100℃下工作。
2采用N型热电偶测量主蒸汽温度
       分度号为N的镍铬硅-镍硅热电偶,是一种新型镍基合金测温热电偶，是国际近20a来在贱金属热电偶合金材料研究方而的重大成果。它是1986年国际电工委员会(IEC)正式推荐的标准化热电偶，我国也在1988年制定了相应的国家专业技术标准。N型热电偶是在K型热电偶的基础上，为了克服K型热电偶的某些缺点，对其合金的成份和含量进行选择和配比,发展成为一种新型的高铬高硅镍基热电偶,与K型热电偶相比，它在1300℃以下，高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，抗磁性干扰，在-200~1300℃范围内，有全面取代贱金属热电偶与部分代替S型热电偶(铂铑10-铂)的趋势。与K型热电偶相比，N型热电偶更适合用于火电厂主蒸汽温度的测量。
2.1N型热电偶热电特性稳定
        由于合金成份的改变，N型热电偶实际已不受短程有序化的影响，所以在250~550公范围内热电动势与温度成单--的关系，热电特性相当稳定。实验结果也证明，无论是经退火或时效的N型热电偶样品，在250~550℃范围内的升降温过程中，热电动势的变化不超过10μV。
2.2使用寿命长
       由于合金成份的改进，将内氧化转化为外氧化，大大提高了N型热电偶在高温工作时的稳定性，使用寿命较K型热电偶明显提高。
2.3非线性误差较小
       在400~1300℃范围内，N型热电偶的热电特性的线性比K型热电偶好。在此温度范围内，N型热电偶非线性误差仅占1300℃热电动势的0.4%，而K型热电偶在相同温度范围内的非线性误差占1300℃的1.75%。
2.4N型热电偶的缺点
a.N型热电侗在100℃和1300℃时的热电动势(冷端为0℃)为2.774mV和47.502mV,较K型热电偶的4.005mV和52.398mV值小。,
b.低温范围(-200~400C)的非线性误差较大。
N型热电偶的这些缺点，都不影响它在火电厂主蒸汽温度测量方面的应用。
3N型热电偶的应用
        N型和K型热电偶的允许误差，长期和短期高使用温度完全相同，价格持平,均属贱金属热电偶。N型热电偶的应用前景非常乐观，不仅可以取代K型热电偶，而有全面取代现有其他分度号贱金属热电偶和部分代替S型(铂铑10-铂)热电偶的趋势。
       现在，我国的N型热电偶，包括与之配套的补偿导线，二次仪表等，均有商品供应,已形成批量生产，应用的数量和领域与日俱增，N型热电偶较K型热电偶的优点，尤其对火电厂的主蒸汽温度测量,具有特殊意义。我们应尽快在火电厂进行以N型热电偶代替K型热电偶测量温度的工作。为火电厂安全、经济生产，提供更加有力的保障。