淺談溫度變送器檢驗(yàn)、維護(hù)與故障處理

【摘要】溫度變送器作為典型的溫度計(jì)量儀表，為保證其計(jì)量性能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，需開展定期的檢驗(yàn)測(cè)試及運(yùn)行維護(hù)工作，并需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的設(shè)備故障進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)與處理。本文旨在對(duì)溫度變送器的典型檢驗(yàn)維護(hù)與故障處理技術(shù)進(jìn)行介紹。

引言

溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測(cè)溫元件，從測(cè)溫元件輸出信號(hào)送到變送器模塊，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)。主要用于工業(yè)過程溫度參數(shù)的測(cè)量與控制[1]。

溫度變送器通常由兩部分組成：測(cè)量單元、信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元。有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場(chǎng)總線功能。如圖1所示。

   

1溫度變送器的檢驗(yàn)、測(cè)試方法

在溫度變送器的使用過程中應(yīng)定期對(duì)變送器進(jìn)行檢查與性能測(cè)試，溫度變送器的日常檢查項(xiàng)目主要包括表1所示的內(nèi)容。

在對(duì)溫度變送器進(jìn)行日常檢查的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)溫度變送器的計(jì)量性能和絕緣性能進(jìn)行周期性測(cè)試，通常要求檢驗(yàn)周期不超過1年。

溫度變送器是絕緣性能測(cè)試應(yīng)在停電情況下進(jìn)行。拆下接線后用500V兆歐表測(cè)試變送器接線端子與外殼間的絕緣電阻，該電阻應(yīng)符合表2要求[2]。

表1溫度變送器的日常檢查項(xiàng)目與要求

檢查項(xiàng)目	基本內(nèi)容
外觀檢查	外殼有無脫漆、破損、裂痕以及被撞擊痕跡和緊固件缺損等情況。
內(nèi)部檢查	檢查元器件、零配件、連接件有無缺損、斷裂、變形、腐蝕、密封不良等情況。
感溫元件檢查	感溫元件和引線，應(yīng)清潔、干燥、完整、無銹，金屬電阻絲繞制整齊，無外露碰殼，骨架無破裂，無明顯彎曲，電阻體的導(dǎo)熱片應(yīng)緊貼溫度計(jì)的保護(hù)套管內(nèi)壁。保護(hù)套管完整無損，無凹痕、劃痕和顯著銹蝕。
溫井檢查	檢查溫井的安裝和銹蝕情況，應(yīng)無明顯可視缺陷。

表2溫度變送器絕緣電阻技術(shù)要求

試驗(yàn)部位	技術(shù)要求	說明
輸入、輸出端子短接——外殼	20MΩ	適用于二線制變送器
電源端子——外殼	50MΩ	適用于四線 制變送器
輸入、輸出端子短接——電源端子	50MΩ
輸入端子——輸出端子	20MΩ	只適用于輸入、輸出隔離的變送器

溫度變送器的計(jì)量性能檢驗(yàn)可以采用兩種方式：帶傳感器檢驗(yàn)、不帶傳感器檢驗(yàn)[3]。

1）帶傳感器檢驗(yàn)：將變送器傳感部分插入標(biāo)準(zhǔn)溫度源，通過改變標(biāo)準(zhǔn)溫度輸入，校準(zhǔn)變送器輸出電流。

2）不帶傳感器檢驗(yàn)：斷開變送器的傳感元件（熱電阻、熱電偶），使用標(biāo)準(zhǔn)電阻源及過程檢驗(yàn)設(shè)備，單獨(dú)校準(zhǔn)變送器的信號(hào)轉(zhuǎn)換部分。

以熱電阻式溫度變送器為例，如圖2、圖3為兩種檢驗(yàn)方式下的校驗(yàn)設(shè)備連接圖。

實(shí)際使用過程中，溫度變送器的熱電阻、熱電偶等傳感元件的出現(xiàn)故障及偏差的幾率相對(duì)較低，引入誤差不大，通常可以采用不帶傳感器的方式對(duì)溫度變送器進(jìn)行檢驗(yàn)。在要求較高場(chǎng)所，或?qū)鞲性阅芗熬却嬖谫|(zhì)疑的情況，則需采用帶傳感器的方式進(jìn)行溫度變送器檢驗(yàn)。

溫度變送器的計(jì)量性能檢驗(yàn)是針對(duì)變送器的測(cè)量誤差進(jìn)行校準(zhǔn)[2]，判斷是否滿足精度要求。

1）校準(zhǔn)點(diǎn)選擇：校驗(yàn)點(diǎn)的選擇應(yīng)按量程基本均布，一般應(yīng)包括上限值、下限值和量程50%附近在內(nèi)不少于5個(gè)點(diǎn)。

2）校準(zhǔn)前調(diào)整：在斷開傳感器的情況下，用改變輸入信號(hào)的辦法對(duì)相應(yīng)的輸出下限值和上限值進(jìn)行調(diào)整，使其與理論的下限值和上限值相一致。

3）校準(zhǔn)方法：帶傳感器的變送器校準(zhǔn)時(shí)，測(cè)量順序可以先從測(cè)量范圍的下限溫度開始，然后自下而上依次測(cè)量，在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)上，待溫度源內(nèi)溫度足夠穩(wěn)定后方可進(jìn)行測(cè)量；不帶傳感器的變送器校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從下限開始平穩(wěn)地輸入各被校點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)值，讀取并記錄輸出值直至上限，然后反方向平穩(wěn)改變輸入信號(hào)依次到各個(gè)被校點(diǎn)，讀取并記錄輸出值直至下限。

4）數(shù)據(jù)處理：測(cè)量結(jié)果和誤差計(jì)算過程中數(shù)據(jù)處理原則：小數(shù)點(diǎn)后保留的位數(shù)應(yīng)以修約誤差小于變送器最大允許誤差的1/10~1/20為限（相當(dāng)于比最大允許誤差多取一位小數(shù)）。

2溫度變送器的調(diào)校

在溫度變送器檢驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)變送器的存在零點(diǎn)漂移、量程漂移、測(cè)量誤差超差等現(xiàn)象，可對(duì)變送器進(jìn)行調(diào)校。智能型變送器可使用HART手操器進(jìn)行調(diào)校。溫度變送器的調(diào)校內(nèi)容包括：傳感器微調(diào)：調(diào)整工廠特性化曲線，使在特定溫度范圍內(nèi)變送器具有好性能；模擬輸出微調(diào)：調(diào)整模擬輸出，使之與工廠標(biāo)準(zhǔn)或者控制回路相匹配。

首先，將溫度源（模擬熱電阻、熱電偶源）、手操器和數(shù)字式讀數(shù)裝置與變送器相連，使變送器與手操器之間通訊；選擇一個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)施加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度（熱電阻、熱電偶）信號(hào)；將所加溫度與手操器Online（聯(lián)機(jī)）菜單上的“過程變量（PV）”相比較，如果手操器上的PV讀數(shù)與所加標(biāo)準(zhǔn)溫度不相符，則應(yīng)進(jìn)行傳感器微調(diào)；將手操器聯(lián)機(jī)菜單上的“模擬輸出（AO）”與數(shù)字式讀數(shù)裝置上的讀數(shù)相比較。如果手操器上的AO讀數(shù)與數(shù)字式讀數(shù)裝置的讀數(shù)不相符，則應(yīng)進(jìn)行輸出微調(diào)。

3溫度變送器的使用與維護(hù)

3.1溫度變送器的安裝

溫度變送器的安裝應(yīng)保證其周圍的環(huán)境溫度：-25℃～+70℃，盡量安裝在無振動(dòng)或振動(dòng)小的地方，探頭插入的深度最好為介質(zhì)管道直徑的1/2~2/3。不同型號(hào)的溫度變送器應(yīng)按各自的說明書接線，如兩線、三線和四線制，對(duì)于具有安全防爆要求的儀表，接線時(shí)特別注意不能短路[4]。在本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)中使用溫度變送器時(shí)，要特別注意使用配套的安全柵。

3.2溫度變送器的維護(hù)與故障處理

變送器在運(yùn)行中應(yīng)保持清潔、零部件完整。原則上不允許帶電拆卸變送器或儀表接線，需要更換或拆卸時(shí)，應(yīng)按防爆要求停電后進(jìn)行。應(yīng)定期檢查校驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否符合要求。

溫度變送器的典型故障與修正措施，如表3所示。

故障現(xiàn)象	修正措施
毫安讀數(shù)為零	1.檢查電源級(jí)性是否接反 2.核實(shí)接線端子處的電壓（應(yīng)該為10至55伏直流電） 3.檢查端子塊內(nèi)的二極管是否損失 4.更換變送模塊
毫安讀數(shù)永遠(yuǎn)等于或大于20mA	1.檢查熱電阻傳感器是否存在斷路 2.檢查傳感器引線是否存在斷路 3.更換變送模塊
毫安讀數(shù)低于4mA，顯示儀表始終為負(fù)值	1.檢查熱電阻傳感器是否存在短路 2.核實(shí)接線端子處的電壓（應(yīng)該為10至55伏直流電） 3.更換變送模塊
變送器不與手操器通訊	1.檢查變送器的電源電壓（最小值為10.5伏） 2.檢查負(fù)載電阻（最小值為250歐姆） 3.檢查變送器地址是否正確 4.更換變送模塊
溫度變量讀 數(shù)不穩(wěn)定， 電流輸出不 穩(wěn)定	1.檢查傳感器保護(hù)管內(nèi)是否有金屬屑、積灰現(xiàn)象 2.檢查變送器絕緣是否達(dá)標(biāo) 3.核實(shí)接線端子處的電壓（應(yīng)該為10至55伏直流電） 4.更換變送模塊

4結(jié)束語

溫度變送器作為常用的溫度計(jì)量儀表，其計(jì)量性能不僅取決于設(shè)備的出廠制造水平，同時(shí)，使用中的檢驗(yàn)測(cè)試、有效的日常維護(hù)和合理的故障處理也是保障設(shè)備長期正確、有效的重要手段。