硫磺裝置熱電偶溫度計故障分析與處理

摘要：介紹熱電偶溫度計的測溫原理。對硫磺裝置E型熱電偶溫度計的故障原因進(jìn)行分析與處理。
      在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是過程檢測中常見和重要的工藝變量之一，對生產(chǎn)安全和質(zhì)量有著舉足輕重的影響，因此要求溫度測量元件需具備較高的正確性、穩(wěn)定性和可靠性。熱電偶溫度計因具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便和精度高的特點，廣泛應(yīng)用于中高溫溫區(qū)的溫度測量。
     在硫磺裝置控制系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求，采用7支E型熱電偶溫度計和雙金屬溫度計同時對溫度進(jìn)行測量，測量范圍均為0～1000℃。生產(chǎn)過程中，DCS控制室的溫度指示應(yīng)該與現(xiàn)場的一次儀表指示一致。然而，在實際測量過程中發(fā)現(xiàn)，DCS指示與現(xiàn)場雙金屬溫度計示數(shù)之間總有6～8℃的偏差，而且該偏差隨室外溫度變化而變化。為此，對硫磺裝置E型熱電偶溫度計的故障原因進(jìn)行了分析，并針對故障進(jìn)行了相應(yīng)處理。
1熱電偶溫度計的測溫原理
1．1測溫原理
      熱電偶由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B焊接或絞接而成。使用時，將熱電偶的工作端插入需要測量溫度的生產(chǎn)設(shè)備中，冷端置于生產(chǎn)設(shè)備外，當(dāng)兩端所處溫度不同時，在熱電偶回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢，這種物理現(xiàn)象即為熱電效應(yīng)［1］。
熱電偶回路的熱電勢EAB(t，t0)只與熱電極材料和測量端、冷端溫度有關(guān)，即EAB(t，t0)=EAB(t)－EAB(t0)。當(dāng)冷端溫度t0不變、兩種熱電極材料一定時，EAB(t0)=C為一常數(shù)，即：
E_AB(t，t0)=E_AB(t)－C=f(t)
因此，只要測出熱電勢的大小，就能判斷被測介質(zhì)溫度t的高低。
1．2補償導(dǎo)線延伸冷端
      由熱電偶的測溫原理可知，只有在熱電偶的冷端溫度不變時，熱電勢才是工作端溫度的單值函數(shù)。但由于冷端溫度受環(huán)境的影響經(jīng)常波動，所以需要利用補償導(dǎo)線把冷端引到溫度恒定的地方。
補償導(dǎo)線一般采用廉價金屬材料制作，其熱電特性在0～100℃范圍內(nèi)和對應(yīng)的熱電偶幾乎完全一樣。因此，使用補償導(dǎo)線就如同將熱電偶延長，使熱電偶的冷端能夠延伸到距離熱源較遠(yuǎn)、溫度較穩(wěn)定的地方。需要注意的是，不同分度號的熱電偶所配的補償導(dǎo)線不同。
2E型熱電偶溫度計故障分析與處理
2．1故障分析
      在硫磺裝置生產(chǎn)運行過程中發(fā)現(xiàn)，DCS指示值與現(xiàn)場雙金屬溫度計示數(shù)存在6～8℃的偏差，并且偏差隨室外溫度變化而變化。由于各測溫點同時出現(xiàn)偏差并且溫度指示未出現(xiàn)跑最大值或指示室外溫度的現(xiàn)象，所以首先排除現(xiàn)場熱電偶損壞因素。檢查DCS系統(tǒng)內(nèi)溫度補償設(shè)定，溫度補償正常。綜上，懷疑是補償導(dǎo)線導(dǎo)致測量值存在偏差，因此對補償導(dǎo)線進(jìn)行檢測。
2．2故障處理
      首先，準(zhǔn)備兩根標(biāo)準(zhǔn)K型補償導(dǎo)線和一根待標(biāo)定E型補償導(dǎo)線。將兩根標(biāo)準(zhǔn)K型補償導(dǎo)線絞接在一起，其中一根標(biāo)準(zhǔn)K型補償導(dǎo)線在0～100℃范圍內(nèi)代替熱電偶作為溫度的測量端插入恒溫箱內(nèi);另外一端放在溫度恒定的實驗臺上，并用一根精度高溫度計監(jiān)測冷端溫度。用一臺標(biāo)準(zhǔn)毫伏表測量K型補償導(dǎo)線的冷端熱電勢。
      用同樣的方法將待標(biāo)定E型補償導(dǎo)線與標(biāo)準(zhǔn)K型補償導(dǎo)線絞接在一起。在恒溫箱內(nèi)插入一根精度高溫度計，給定恒溫箱一個固定溫度，待恒溫箱內(nèi)溫度達(dá)到給定溫度并且穩(wěn)定后，記錄E型補償導(dǎo)線冷端在此溫度下的熱電勢值。
冷端溫度為20℃時得到的測量數(shù)據(jù)見表1。

      將表1中的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到的數(shù)據(jù)對比如圖1所示。可以看出，待標(biāo)定E型補償導(dǎo)線與K型補償導(dǎo)線的熱電特性基本一致，而與E型補償導(dǎo)線的熱電特性卻相差很多。然而該補償導(dǎo)線的電纜外層寫著“E型補償導(dǎo)線”，因此可以斷定，是廠家制作時錯將E型補償導(dǎo)線標(biāo)成了K型補償導(dǎo)線，導(dǎo)致了本次故障的發(fā)生。

3結(jié)束語
      針對硫磺裝置生產(chǎn)過程中熱電偶溫度計出現(xiàn)的故障，通過對比實驗進(jìn)行了原因分析與處理，希望對儀表檢修人員在處理類似實際問題時有一定的借鑒價值。