浅谈核电加热器温控开关应用孙明军

浅谈核电加热器温控开关应用孙明军

孙明军贾辉

（辽宁红沿河核电有限公司辽宁瓦房店116000）

摘要：本文针对核电厂内加热器温控开关的实际应用及分析说明，介绍温控开关的工作原理、结构形式和优缺点。

关键词：加热器；核电厂；温控开关

1.概述

核电厂使用的加热器种类繁多，依靠各种不同的结构形式、温度范围来实现各设备的功能。核电厂内各个系统的温度精度及每个系统位置的温度需求都各不相同，为确保核电厂加热器和相关设备安全可靠运行在加热器上配备温控开关可在无人的情况下按预先设定的程序实时、快速的调控加热器的温度。

2.温控开关的种类、工作原理、特点及用途

2.1温控开关的种类

核电厂内加热器上主要使用的温控开关有以下三大类：蒸汽压力式温控开关、双金属膨胀式温控开关、电子式温控开关。

2.2各式温控开关的工作原理

1）蒸汽式温控开关：波纹管的动作作用于弹簧，弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的，当温度上升至调定的温度时，毛细管和波纹管中的感温剂气体膨胀，使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关触点接通或者开关触点断开，被测环境温度又降至设定的温度时，感温包气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起动作，将开关置于触点断开或者接通开关触点从而达到控制温度的目的。

2）双金属式温控开关：双金属式温控开关是现阶段使用最最广泛的一种温控开关；双金属是由两种或两种不同热膨胀系数的金属或合金材料相互结合而成的组合材料。双金属具有热敏感性，随不同的温度变化而产生不同的弯曲变形，使温度开关的触点发生断开或闭合的动作，从而达到切断或接通电路的目的。

2.3各式温控开关的性能及用途

1）蒸汽压力式：在核电厂内用于DVL、DWQ、DVT等系统，模拟量显示，测量不精准适用于低温度、精度无要求等系统位置，理论寿命约10万次。电气参数：AC250V5A/10/16A；工作温度范围在-25℃~165℃之间，绝缘值>100MΩ，精度一般、同步性较好。

2）双金属膨胀式：在核电厂内用于LLS系统，模拟量测量，长时间使用后随着金属疲劳其误差越来越大，适用于温度要求不高，固化温度上限，理论寿命10万次。电气参数：AC2505A/10A/16A;工作温度范围在-25℃~240℃之间，绝缘值>100MΩ，稳定性好、同步性好；双金属式温控开关在经一定循环次数后易出现金属疲劳现象。

3）电子式：在核电厂内用于GCA等系统，由温度变化转化电动势，测量精准，适用于温度精度要求高的工作场所，可以远程调控，理论寿命在≥10万次。

3.各式温控器综合分析

图8

图9

1）蒸汽压力式温控开关主要由温包（也称感温探头）、毛细管、弹簧和波纹管等组成，这种温控开关具有价格便宜、性能可靠、测温与控制分离等优势，既可以单独控温，也可以配套电子式温控仪表用于超温保护。在核电厂内的风道加热器上和工业电热设备领域都不难看到它的身影。(如图8、图9)

上图为某电热设备生产基地为某核电厂生产的风道加热器采用的蒸汽压力式温控开关；温包（感温探头）通过一根测温管固定在整个加热器发热的核心区域，起到实时监测、控制加热器温度的作用。

2）双金属式温控开关的特点是结构简单，成本低廉，工作温度固定，安装简便，但是精度不高，动作时间有延迟，只适合小电流设备，在电流大的场合开关的过慢动作会形成电弧，影响触点的通断功能。

3）电子式温控开关

图10

如图10为温控器与操作分离的结构图示，目前市面大多电子式温控器是与控制单元（交流接触器）一起的，市面一体式电子温控器是采用继电器，温控器做出指令后继电器迅速做出反应切断或接通电源，达到控制温度的目的。

电子温控器：接受感温热电偶的信号，和设定温度进行对比后，控制单元输出调节信号的设备。

热电偶：感知被测温度并将其转换成电压或电流传输给温控器，需与被测部位在同一环境下。

控制单元：接收电子温控器发出的输出信号并做出相应工作。

电子式温控器是一种精确的温度检测、控制器，可以对温度进行数字化控制，通过热电偶感应温度变化，转换为电信号，产生相应的电压、电流变化，在通过微控制器对改变的进行检测、对比、量化显示，并做出相应的控制；其具有精确度高、灵敏度高、直观、操作方便等特点。

4.选用建议

温控开关种类区分清晰明了，各类型温控开关各有优势，选用时根据控制需求、控制方法及各类温控开关自身具备的特点扬长避短合理选用。误差没有严格要求时可以选用蒸汽压力式及双金属膨胀，温度误差小的选用电子式温控开关风道加热设备类宜采用蒸汽压力式温控开关。接触感温类宜采用双金属膨胀式温控开关。温度控制精度要求较高时选用电子式温控开关。

5.结束语

更换设计思路，克服目前市面温控开关的缺点，寻找寿命更长、效率更高的温控开关改进方案，以确保温控开关所控制设备的安全、稳定、经济性。