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(guò)程中，溫度是過(guò)程檢測中常見(jiàn)和重要的工藝變量之一，對生產(chǎn)安全和質(zhì)量有著(zhù)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、穩定性和可靠性。熱電偶溫度計因具有結構簡(jiǎn)單、使用方便和精度高的特點(diǎn)，廣泛應用于中高溫溫區的溫度測量。
     在硫磺裝置控制系統中，根據工藝要求，采用7支E型熱電偶溫度計和雙金屬溫度計同時(shí)對溫度進(jìn)行測量，測量范圍均為0～1000℃。生產(chǎn)過(guò)程中，DCS控制室的溫度指示應該與現場(chǎng)的一次儀表指示一致。然而，在實(shí)際測量過(guò)程中發(fā)現，DCS指示與現場(chǎng)雙金屬溫度計示數之間總有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體A和B焊接或絞接而成。使用時(shí)，將熱電偶的工作端插入需要測量溫度的生產(chǎn)設備中，冷端置于生產(chǎn)設備外，當兩端所處溫度不同時(shí)，在熱電偶回路內就會(huì )產(chǎn)生熱電勢，這種物理現象即為熱電效應［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)。當冷端溫度t0不變、兩種熱電極材料一定時(shí)，EAB(t0)=C為一常數，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補償導線(xiàn)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(shí)，熱電勢才是工作端溫度的單值函數。但由于冷端溫度受環(huán)境的影響經(jīng)常波動(dòng)，所以需要利用補償導線(xiàn)把冷端引到溫度恒定的地方。
補償導線(xiàn)一般采用廉價(jià)金屬材料制作，其熱電特性在0～100℃范圍內和對應的熱電偶幾乎完全一樣。因此，使用補償導線(xiàn)就如同將熱電偶延長(cháng)，使熱電偶的冷端能夠延伸到距離熱源較遠、溫度較穩定的地方。需要注意的是，不同分度號的熱電偶所配的補償導線(xiàn)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(guò)程中發(fā)現，DCS指示值與現場(chǎng)雙金屬溫度計示數存在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(diǎn)同時(shí)出現偏差并且溫度指示未出現跑最大值或指示室外溫度的現象，所以首先排除現場(chǎng)熱電偶損壞因素。檢查DCS系統內溫度補償設定，溫度補償正常。綜上，懷疑是補償導線(xiàn)導致測量值存在偏差，因此對補償導線(xiàn)進(jìn)行檢測。
2．2故障處理
      首先，準備兩根標準K型補償導線(xiàn)和一根待標定E型補償導線(xiàn)。將兩根標準K型補償導線(xiàn)絞接在一起，其中一根標準K型補償導線(xiàn)在0～100℃范圍內代替熱電偶作為溫度的測量端插入恒溫箱內;另外一端放在溫度恒定的實(shí)驗臺上，并用一根精度高溫度計監測冷端溫度。用一臺標準毫伏表測量K型補償導線(xiàn)的冷端熱電勢。
      用同樣的方法將待標定E型補償導線(xiàn)與標準K型補償導線(xiàn)絞接在一起。在恒溫箱內插入一根精度高溫度計，給定恒溫箱一個(gè)固定溫度，待恒溫箱內溫度達到給定溫度并且穩定后，記錄E型補償導線(xiàn)冷端在此溫度下的熱電勢值。
冷端溫度為20℃時(shí)得到的測量數據見(jiàn)表1。

      將表1中的測量數據進(jìn)行處理，得到的數據對比如圖1所示?？梢钥闯?，待標定E型補償導線(xiàn)與K型補償導線(xiàn)的熱電特性基本一致，而與E型補償導線(xiàn)的熱電特性卻相差很多。然而該補償導線(xiàn)的電纜外層寫(xiě)著(zhù)“E型補償導線(xiàn)”，因此可以斷定，是廠(chǎng)家制作時(shí)錯將E型補償導線(xiàn)標成了K型補償導線(xiàn)，導致了本次故障的發(fā)生。

3結束語(yǔ)
      針對硫磺裝置生產(chǎn)過(guò)程中熱電偶溫度計出現的故障，通過(guò)對比實(shí)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(lèi)似實(shí)際問(wèn)題時(shí)有一定的借鑒價(jià)值。