淺談熱電阻常見故障的分析

摘要：介紹了熱電阻的測(cè)量原理及安裝方法，在此基礎(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)裝置中經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行了深入分析，并對(duì)故障處理進(jìn)行了詳盡地闡述。
       在煉油化工生產(chǎn)中，溫度是工藝生產(chǎn)及控制中的重要參數(shù)，溫度測(cè)量的好壞直接影響工藝生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)。熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測(cè)器，它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。某石化公司連續(xù)重整裝置依據(jù)工藝條件和工藝要求使用了大量各種型號(hào)的熱電阻。本文依據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在介紹熱電阻工作原理、安裝要求的基礎(chǔ)上對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，尤其針對(duì)重整裝置使用較多的鎧裝熱電阻常見故障進(jìn)行舉例分析，并得出了相應(yīng)的處理方法。
1.熱電阻的測(cè)量原理、分類及安裝方法
(1)工作原理
       熱電阻的測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。對(duì)于絕大多數(shù)金屬，電阻隨溫度升高而增大的特性方程為：
Rt=Rto（1+a1t+a2t2+…+antn）
式中：Rt,Rto分別為熱電阻在t℃和t0℃時(shí)的電阻值；
a1,a2,......,an為熱電阻的溫度系數(shù)（1/℃）。
       溫度系數(shù)ai在一定的溫度范圍內(nèi)，可以近似認(rèn)為為一個(gè)常數(shù)，不同的金屬導(dǎo)體，ai取值的范圍不同。通常情況下，它是溫度的函數(shù)。由上式可以看出熱電阻和溫度的關(guān)系是非線性的，是成二次方、三次方的關(guān)系，因二次方、三次方的系數(shù)非常小，近似地認(rèn)為線性關(guān)系
(2)熱電阻的安裝要求
       熱電阻通常需配保護(hù)套管，套管安裝方式分為螺紋固定式安裝、法蘭安裝和簡(jiǎn)單保護(hù)套插入安裝。首先安裝套管，注意安裝后要求做到無泄漏，插入熱電阻后連接信號(hào)導(dǎo)線。①測(cè)溫元件在管道上安裝，應(yīng)保證測(cè)量元件與流體充分接觸，不要在閥門、彎頭及管道和設(shè)備的死角附近安裝熱電阻；②如果安裝熱電阻溫度計(jì)的管道直徑小于Dg80mm，應(yīng)將溫度計(jì)安裝在加裝的擴(kuò)大管上；③熱電阻測(cè)量元件的工作端應(yīng)處于管道中流速最大之處；④根據(jù)對(duì)象選擇合理的插入深度，以減小測(cè)量誤差；⑤熱電阻的接線盒蓋應(yīng)向上，可在保護(hù)管外套與保護(hù)管之間加裝導(dǎo)熱良好的填充物。
(3)機(jī)組熱電阻
       機(jī)組預(yù)埋式熱電阻測(cè)溫原件與常規(guī)熱電阻原理相同，尾線可根據(jù)要求配置不同的長度。常用于壓縮機(jī)的瓦溫測(cè)量、電機(jī)定子溫度測(cè)量等，通常為一用一備。
①機(jī)組熱電阻安裝及要求。預(yù)埋式熱電阻安裝通常需要機(jī)修專業(yè)配合拆下機(jī)組瓦塊，將熱電阻測(cè)量元件端插入瓦塊預(yù)制的孔中，如果測(cè)量元件尺寸小于開孔的尺寸，可在安裝時(shí)涂抹粘固劑以確保電阻安裝牢固。盤好熱電阻尾線后（注意防止轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備破壞尾線，同時(shí)需注意尾線固定牢固，避免尾線固定不牢發(fā)生磨損現(xiàn)象）。
       尾線通過缸體側(cè)的開孔引出，采用密封組件密封，注意安裝后應(yīng)做到無泄漏。目前常用的密封組件由于結(jié)構(gòu)不合理，有時(shí)從一個(gè)孔引出多根尾線時(shí)，容易引起探頭尾線相互絞繞，導(dǎo)致尾線損壞。加之設(shè)備長周期運(yùn)轉(zhuǎn)，油氣腐蝕會(huì)導(dǎo)致密封不好，發(fā)生滲油。為避免滲油引發(fā)的一系列火災(zāi)、設(shè)備損壞問題，建議采用如下密封結(jié)構(gòu)，可確保長周期生產(chǎn)。

②機(jī)組熱電阻安裝注意事項(xiàng)。A.信號(hào)導(dǎo)線的絕緣層及護(hù)套應(yīng)避免油漬侵蝕而短路，影響熱電阻的正常工作。B.熱電阻的安裝方法及部位應(yīng)便于裝、拆、維修。熱電阻周圍應(yīng)無障礙和便于操作，對(duì)于較長的熱電阻，應(yīng)注意有足夠的空間，可以使熱電阻順利拔出或插入。C.密封組件內(nèi)的石墨密封件為一次性用品，需做好備件準(zhǔn)備。D.在鉗修將軸瓦安裝完畢且尚未扣蓋時(shí)再測(cè)量一遍熱電阻是否正常，并檢測(cè)是否有接地現(xiàn)象。若出現(xiàn)接地現(xiàn)象應(yīng)更換該熱電阻。E.測(cè)溫元件與瓦塊需要粘接劑時(shí)，應(yīng)采用含金屬成份的粘接劑，可確保導(dǎo)熱良好、測(cè)溫正確。F.在完成熱電阻與導(dǎo)線的連接后，應(yīng)將接線盒上的出線孔螺栓擰緊，然后再將接線盒蓋好。
2.常見故障分析
       熱電阻屬于常規(guī)測(cè)量儀表，現(xiàn)場(chǎng)的使用量與維護(hù)量較大，下面是依據(jù)長期現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的常見故障處理方法。

3.生產(chǎn)中熱電阻的故障分析及處理
       鎧裝熱電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)充高密度氧化物絕緣體，具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度。與普通裝配式熱電阻相比，鎧裝熱電阻具有直徑小、易彎曲、抗震性好、熱響應(yīng)時(shí)間快、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，更適用于嚴(yán)酷的工況，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。連續(xù)重整裝置大量使用了三線制的鎧裝熱電阻。其常見故障及分析方法如下：
（1）指示偏差。工藝人員經(jīng)常會(huì)反映熱電阻指示偏高或偏低。其故障原因可能是保護(hù)管內(nèi)有金屬屑、灰塵，雨天保護(hù)管內(nèi)進(jìn)水，或接線端子間有油漬、積灰、臟污。處理方法為除去金屬屑，清掃灰塵，晾干積水，清理接線端子等。
（2）熱電阻套管滲漏或磨穿。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，熱電阻由于長期使用、工況沖刷大。在使用周期后期經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)套管砂眼滲漏等情況，維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)熱電阻的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)滲漏，在做好防護(hù)措施的前提下及時(shí)處理。此外，在檢維修更換安裝新熱電阻時(shí)，應(yīng)確認(rèn)好測(cè)量介質(zhì)流動(dòng)方向，合理安裝套管外防護(hù)層，延長熱電阻的使用壽命。
（3）故障處理案例解析。熱電阻在生產(chǎn)裝置應(yīng)用廣泛，掌握其故障分析與處理方法對(duì)于儀表維修工來說至關(guān)重要，下面介紹一個(gè)熱電阻故障分析與處理的典型案例。
①故障現(xiàn)象。TISA2601是重整裝置增壓氫壓縮機(jī)高壓缸軸瓦溫度測(cè)量點(diǎn)。工藝人員發(fā)現(xiàn)該測(cè)點(diǎn)發(fā)生頻繁波動(dòng)現(xiàn)象，造成壓縮機(jī)高壓缸的軸瓦溫度不能正常監(jiān)測(cè)。TISA2601發(fā)生波動(dòng)時(shí)的測(cè)量值趨勢(shì)圖如圖2所示。

②故障分析與處理。儀表維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量了故障熱電阻的電阻值，發(fā)現(xiàn)電阻值時(shí)有時(shí)無，判斷故障原因是預(yù)埋式熱電阻引出線將斷未斷，造成熱電阻指示波動(dòng)。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該預(yù)埋式雙支熱電阻的備線電阻值指示正常，無故障現(xiàn)象，儀表維護(hù)人員將備線接入TISA2601測(cè)量通道后，儀表指示正常，故障現(xiàn)象消失。
       在停車檢修時(shí)儀表維護(hù)人員又將壓縮機(jī)解體，認(rèn)真地進(jìn)行了檢查和分析，發(fā)現(xiàn)這支熱電阻斷路的原因是由于熱電阻引線處于壓縮機(jī)高壓缸潤滑油回油口的上方由于潤滑油的流動(dòng)和沖刷，使熱電阻的引線和機(jī)殼不斷摩擦，結(jié)果使鎧裝層破壞，起不到保護(hù)作用，進(jìn)而造成引線的故障。
       在回裝時(shí)，儀表維護(hù)人員把熱電阻的引線從潤滑油回油口移開，并且把引線規(guī)則地固定牢固，從而徹底解決了問題。
③經(jīng)驗(yàn)分享。A.三線制熱電阻有兩根線是短接在一起的，所以在熱電阻與系統(tǒng)AI模塊接線時(shí)注意區(qū)分三根線就行。通常為1根紅線，2根白線。在處理熱電阻故障無指示問題時(shí)，如果兩根白線間電阻無窮大，紅線與其中一根白間電阻值正常則說明有一根白線斷路，若無條件馬上更換備件，可用一根短接線將兩根白線的接線端子短接，代替斷路的這根白線接入系統(tǒng)，該測(cè)點(diǎn)也可正常指示。B.因?yàn)闊犭娮枳柚蹬c溫度近似為線性關(guān)系，我們可以通過用萬用表測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)熱電阻一次元件的阻值來估算儀表測(cè)量的實(shí)際溫度，以Pt100型熱電阻為例，100Ω對(duì)應(yīng)0℃，138.5Ω對(duì)應(yīng)100℃，那么100Ω以上每增加1Ω對(duì)應(yīng)增加2.6℃，以此計(jì)算，如果熱電阻阻值為110Ω，實(shí)際測(cè)量溫度大約26℃，通過此方法可以簡(jiǎn)單的判斷熱電阻一次元件的完好性。為保證熱電阻阻值測(cè)量的正確性，用萬用表測(cè)量阻值前應(yīng)將熱電阻和系統(tǒng)之間的接線斷開。
4.維護(hù)注意事項(xiàng)及保養(yǎng)
（1）使用前，應(yīng)用萬用表R×1擋檢查電阻值，若萬用表指示“∞”處，則熱電阻已斷路，不能使用。（2）熱電阻應(yīng)當(dāng)防潮、防水，否則將造成熱電阻短路。（3）嚴(yán)格按計(jì)量器具周期檢定計(jì)劃送檢，檢定合格后才能使用。（4）使用時(shí)要將引出導(dǎo)線與熱電阻接線板街頭螺絲擰緊。（5）注意檢查套管焊口及螺紋處是否有泄漏。（6）注意檢查保護(hù)蓋、絲堵、格蘭處密封完好。（7）熱電阻感溫元件抽出保護(hù)管后，應(yīng)將保護(hù)管內(nèi)的銹蝕或油污清除掉；（8）鉑電阻不應(yīng)用手直接接觸鉑絲，也不應(yīng)將鉑絲拆下；銅電阻也不應(yīng)將漆包線從骨架拆下；（9）調(diào)整溫度為0時(shí)的電阻R0時(shí)，R0值的增減應(yīng)在末端進(jìn)行。若R0過小，對(duì)銅電阻可以焊接同樣線徑的漆包線來增大；對(duì)于鉑電阻可用工具輕微拉長來增大；（10）將感溫元件裝入保護(hù)管時(shí)，若發(fā)現(xiàn)引出線過短，對(duì)銅電阻可用同樣直徑的銅導(dǎo)線接長；對(duì)鉑電阻可用同樣直徑的銀導(dǎo)線接長。
5.總結(jié)
       熱電阻是常見且使用廣泛的一種測(cè)溫儀表，作為儀表維護(hù)工作者來說，具備熱電阻常見故障的分析能力是解決生產(chǎn)中熱電阻故障的必備條件。本文依據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)熱電阻的各種故障現(xiàn)象提出了分析方法以及解決問題的途徑，當(dāng)然文中難免存在缺陷與不足之處，希望能得到同行的批評(píng)指正。