鎧裝熱電偶在化工中常見故障及處理

王 旭

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司,河南濮陽 457004)

鎧裝熱電偶在化工中常見故障及處理

王 旭

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司,河南濮陽 457004)

簡要闡述了鎧裝熱電偶的組成和測溫原理,并對在化工應(yīng)用中的四種常見故障逐一作了詳細(xì)分析,提出故障處理建議。

鎧裝熱電偶;測量原理;冷端溫度補(bǔ)償;故障分析

0 引 言

在化工生產(chǎn)中,溫度是工藝控制的一個(gè)重要參數(shù),我公司根據(jù)工藝條件及工藝需求,大量使用了二線制的鎧裝熱電偶。在此,以我公司三聚氰胺裝置和合成氨裝置生產(chǎn)中應(yīng)用的鎧裝熱電偶為例,介紹熱電偶的工作原理,并列舉若干生產(chǎn)維護(hù)中常出現(xiàn)的故障及處理方法。

1 鎧裝熱電偶的組成和測溫原理

1.1 鎧裝熱電偶的組成

鎧裝熱電偶是把熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者加工在一起的堅(jiān)實(shí)纜裝組合體。

1.2 鎧裝熱電偶的測溫原理

鎧裝熱電偶的測溫原理是將由兩種不同成份的導(dǎo)體(稱之為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為參比端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。如圖1所示。

圖1 鎧裝熱電偶的測溫原理圖

鎧裝熱電偶的熱電動(dòng)勢將隨著測量端的溫度升高而增長,熱電動(dòng)勢的大小只和鎧裝熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān),和熱電極的長度,直徑無關(guān)。

2 應(yīng)用中常見故障分析

在河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司的化工生產(chǎn)應(yīng)用中,經(jīng)常遇到鎧裝熱電偶指示值偏高、指示值偏低、指示值波動(dòng)、無指示的情況,對于帶有聯(lián)鎖和調(diào)節(jié)的溫度儀表,如果處理不當(dāng)很可能造成系統(tǒng)停車,影響工藝生產(chǎn),在此,針對以上故障現(xiàn)象作一下詳細(xì)分析:

2.1 主控指示值偏高

工藝人員反映,用來測量反應(yīng)器進(jìn)口調(diào)節(jié)閥閥體溫度的鎧裝熱電偶指示值可能偏高,具體檢查步驟如下:

2.1.1 檢查測量熱電偶的實(shí)際熱電勢

檢查確認(rèn)熱電偶的型號為鎳鉻-鎳硅K型,且該熱電偶為單支,無聯(lián)鎖和調(diào)節(jié),然后用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量現(xiàn)場熱電偶兩接線端子(測量端)的電壓mv值,測得兩端子直流電壓值為10.9m V,由于主控室冷端補(bǔ)償溫度t0=25℃,由公式E=EAB(t, t0)=EAB(t)-EAB(t0)10.9mv-0.143mv= 10.757mv再由“鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表”中查出t =265℃,加上主控室冷端溫度補(bǔ)償溫度25℃,該表指示實(shí)際溫度值為290℃,主控儀表指示值為289℃,屬于儀表所允許的誤差范圍內(nèi),這種情況下,屬于工藝人員操作失誤導(dǎo)致溫度升高。

2.1.2 檢查熱電偶和顯示儀表是否配套

如果在經(jīng)過2.1.1的步驟確認(rèn)主控?zé)犭娕嫉娘@示儀表指示值確實(shí)比現(xiàn)場實(shí)際值高,我們就要檢查熱電偶和與顯示儀表是否配套,補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶是否配套,如果發(fā)現(xiàn)有這兩種情況出現(xiàn),我們及時(shí)更換即可;造成指示值偏高還有可能是熱電偶附近有直流干擾信號,排除干擾信號。

2.2 主控指示值偏低

在某次大修后合成氨裝置開車過程中,用來測量一段爐東側(cè)爐膛頂部溫度的熱電偶溫度指示偏低約30～40℃,該熱電偶為S型鎧裝熱電偶。

2.2.1 故障分析

根據(jù)事故現(xiàn)象,我們首先檢查接線盒的接線端子是否牢靠、正負(fù)極性是否接反;然后檢查熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線絕緣和接線問題;最后還檢查了安全柵、輸入卡等測量回路中的計(jì)算機(jī)部件,都沒有發(fā)現(xiàn)問題。最終我們檢查熱電偶時(shí)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償導(dǎo)線的極性與熱電偶偶絲帶極性接反。

造成這一事故現(xiàn)象的客觀原因:S型熱電偶的偶絲由鉑銠-鉑構(gòu)成,鉑銠、鉑都是銀白色的細(xì)金屬絲,因此,S型熱電偶的正負(fù)極性不易分辨,容易接錯(cuò)。通常我們有三種方法來判斷其極性,第一種方法是在現(xiàn)場檢修是可以根據(jù)偶絲的軟硬程度來判斷,一般來說,其中較硬的一極是鉑銠絲,為熱電偶的正極;其中較軟的偶絲一極是鉑絲,為熱電偶的負(fù)極。第二種方法是用數(shù)字萬用表的毫伏檔測量來判斷正負(fù)極性。第三種方法是通過觀察補(bǔ)償導(dǎo)線的絕緣材料的顏色來區(qū)別,一般來說絕緣材料顏色為紅色的一極為補(bǔ)償導(dǎo)線的正極,為白色的一極為補(bǔ)償導(dǎo)線的負(fù)極。

2.2.2 故障處理

為進(jìn)一步確定故障原因我們還做了理論計(jì)算進(jìn)行對比,證實(shí)故障確為極性接反所致,我們及時(shí)把熱電偶的接線糾正過來,經(jīng)過一段時(shí)間的觀察和修正,該溫度點(diǎn)指示逐漸恢復(fù)正常。

2.3 指示波動(dòng)

在工藝生產(chǎn)中,不論是K型還是S型鎧裝熱電偶都出現(xiàn)過指示波動(dòng)的故障現(xiàn)象,出現(xiàn)此種故障通常有以下幾種原因:

2.3.1 熱電偶的接線柱接線松動(dòng)

接線出現(xiàn)松動(dòng)的熱電偶測溫點(diǎn)通常處于工藝設(shè)備振動(dòng)比較大的場合,或者熱電偶長期沒有維護(hù);針對這種情況我們盡可能定期檢查和維護(hù)。

2.3.2 熱電偶斷續(xù)短路或接地

在合成裝置中一段轉(zhuǎn)化爐溫度極高,附近的熱電偶采用的是普通補(bǔ)償電纜,其絕緣層處于長期高溫的壞境,容易老化脫落,從而使兩根電纜相互短接;或者與穿線金屬管接觸,導(dǎo)致接地;都會(huì)造成指示值波動(dòng)。我們處理時(shí)要逐一查找故障點(diǎn),修復(fù)絕緣。

2.4 主控?zé)o指示

如果主控顯示熱電偶無溫度指示值,通常有兩種原因造成此故障現(xiàn)象。

2.4.1 熱電偶已損壞

將熱電偶的兩根接線拆開,用數(shù)字萬用表的電阻檔測量兩接線端子之間的電阻值,如果阻值顯示無窮大,則說明熱電偶已斷路,現(xiàn)場熱電偶已損壞,更換新的熱電偶即可。

2.4.2 熱電偶的DCS通道壞

經(jīng)現(xiàn)場檢查熱電偶、現(xiàn)場接線盒接線均沒有問題,然后進(jìn)行現(xiàn)場和主控室后面的接線柜內(nèi)的卡件通道進(jìn)行聯(lián)校,發(fā)現(xiàn)通道不同,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該熱電偶的DCS通道壞,更換后熱電偶指示正常。

3 結(jié) 語

由于鎧裝熱電偶具有反應(yīng)速度快、耐強(qiáng)烈震動(dòng)和沖擊性強(qiáng),并且和普通熱電偶相比壽命比較長等特點(diǎn),鎧裝熱電偶已得到廣泛的應(yīng)用,所以,能熟練掌握鎧裝熱電偶的測溫原理并及時(shí)處理其故障是儀表工作人員的基本技能。

[1] 付寶祥,王桂云,施引萱,等.儀表維修工[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[2] 王森.儀表工試題集[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

TQ056.1+1

A

1003-6490(2010)02-0020-02

2010-04-14

王 旭(1982-),男,漢族,助理工程師,2004年畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè),畢業(yè)以來一直從事化工自動(dòng)化儀表維修及研究工作。電話:13513901366,E-mail:wangxuzy@163.com。