熱電偶測溫系統(tǒng)中常見故障處理方法

湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉 應(yīng)

一、熱電偶組成

熱電偶是工業(yè)上最常用的測溫元件，它是由兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體一端焊接或絞接而成。焊接的一端插入被測介質(zhì)中感受被測溫度，稱為熱電偶的工作端，又稱測量端，熱端；另一端與導(dǎo)線相連，稱為自由端，又稱為參考端，冷端。熱電偶基本結(jié)構(gòu)由熱電極、絕緣套管、保護套管和接線盒組成。

熱電偶在長期使用過程中，其熱電極會與周圍介質(zhì)作用發(fā)生物理或化學(xué)變化，或由于機械作用，產(chǎn)生局部應(yīng)力（指結(jié)構(gòu)部件承受壓力和受載后在局部應(yīng)力增高區(qū)域內(nèi)考察點的總壓力），使熱電偶的熱電特性發(fā)生變化，造成誤差。因此熱電偶經(jīng)過使用后，應(yīng)該從外觀鑒別其隨壞程度，如損壞嚴重應(yīng)予以報廢，熱電偶的損壞程度和鑒別方法如表1。

表1 熱電偶的損壞程度和鑒別方法

二、儀表故障分析流程

熱電偶測溫系統(tǒng)，如果發(fā)生故障，分析流程如下：

（1）先觀察后動手。當(dāng)顯示儀表失靈時，不要急于動手，可先觀察一下儀表示數(shù)或者記錄曲線的變化趨勢。若指針緩緩到達終點，一般是工藝原因造成；若指針突然跑到終點，一般是感溫元件或者二次儀表發(fā)生故障。在基本確定是儀表故障后，即可開始動手。

（2）先外部后內(nèi)部。故障究竟是發(fā)生在二次儀表的內(nèi)部還是外部，一般的檢查方法是先外部后內(nèi)部，即先排除儀表接線端子以外的故障，然后再處理儀表內(nèi)部故障。另外還可以從二次表背部端子處加信號檢查或用備用機芯換上試一試?？筛鶕?jù)生產(chǎn)現(xiàn)場條件用多種方法迅速區(qū)分內(nèi)部還是外部毛病。

（3）先機械后線路。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，一臺儀表機械部分故障的可能性比線路（電、氣信號傳遞放大回路）部分多得多，且機械性故障比較直觀，也容易發(fā)現(xiàn)。所以在確定是儀表內(nèi)部故障需檢查元件時，應(yīng)先檢查機械部分，后查線路部分。機械部分重點查有無斷線、松動、接觸不良等；線路部分重點查放大器。

（4）先整體后局部。在排除機械故障的可能性后，就要檢查整個電、氣放大傳遞放大回路。因線路部分由輸入、比較、變換、放大、輸出、驅(qū)動等多級組成。所以首先要綜觀整臺表的現(xiàn)象，大致估計問題出在哪一部分。如無法估計，則可采用分段檢查法，如懷疑某一段不正常，可從大段到小段步步壓縮，迅速而準(zhǔn)確地判斷故障出在哪個環(huán)節(jié)。故障范圍限定在很小的局部，處理起來就十分方便。

三、熱電偶測溫系統(tǒng)故障判斷思路

熱電偶測溫系統(tǒng)故障判斷思路如圖1所示。

圖1 熱電偶測溫系統(tǒng)故障判斷思路流程圖

四、熱電偶測溫系統(tǒng)故障現(xiàn)象

熱電偶與顯示儀表配套構(gòu)成測溫系統(tǒng)來實現(xiàn)溫度測量，因此，測溫系統(tǒng)出現(xiàn)故障往往通過顯示儀表反映出來。如果出現(xiàn)故障現(xiàn)象，需要首先判斷故障是產(chǎn)生在熱電偶回路方面還是顯示儀表方面。補償導(dǎo)線發(fā)生故障的可能性很小，除非人為破壞，在此不做考慮。

將顯示儀表與補償導(dǎo)線連接處拆開，用萬用表測量熱電偶回路電阻，觀察線路電阻是否正常。

若電阻明顯不正常，則應(yīng)檢查熱電偶及連接導(dǎo)線。

若電阻基本正常，然后用便攜式電位差計測量輸出電勢。若電勢輸出正常，則故障在顯示儀表方面；若輸出電勢不正常，則故障在熱電偶方面。

五、熱電偶故障現(xiàn)象及原因和處理方法

熱電偶的故障現(xiàn)象主要有以下幾種可能情況：

1.熱電勢比實際數(shù)值小

可能原因 處理方法熱電極短路 找出短路原因，如果因潮濕所致，則需進行干燥；如果因絕緣子損壞所致，則需要更換絕緣子熱電偶的接線柱處積灰 清掃積灰補償導(dǎo)線線間短路 找出短路點，加強絕緣或更換補償導(dǎo)線熱電偶熱電極變質(zhì) 在長度允許的情況下，剪去變質(zhì)段，重新焊接，校驗合格后方可使用，或更換新熱電偶補償導(dǎo)線與熱電偶極性接反 重新接正確補償導(dǎo)線與熱電偶不配套 更換相匹配的補償導(dǎo)線熱電偶安裝位置不當(dāng)或插入深度不符合要求按規(guī)定重新安裝，熱電偶工作端應(yīng)處于管道流速較大處熱電偶的插入深度一般在管道上安裝取150～200mm，在設(shè)備上安裝可取≦400mm。熱電偶冷端溫度補償不符合要求 調(diào)整冷端補償器熱電偶與顯示儀表不匹配 更換熱電偶或顯示儀表使之相配套

2.熱電勢比實際數(shù)值大

可能原因 處理方法熱電偶與顯示儀表不匹配 更換熱電偶或顯示儀表使之相匹配補償導(dǎo)線與熱電偶不匹配 更換補償導(dǎo)線使之相配套有直流干擾信號進入 排除直流干擾

3.熱電勢輸出不穩(wěn)定

可能原因 處理方法熱電偶接線柱與熱電極接觸不良 將接線柱螺絲擰緊熱電偶測量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地 找出故障點修復(fù)絕緣熱電偶安裝不牢或者外部震動 緊固熱電偶，消除震動或采取減震措施熱電極將斷未斷 修復(fù)或更換熱電偶外界干擾（交流漏電，電磁場感應(yīng)等） 查出干擾源，采取屏蔽措施

4.熱電勢誤差過大

可能原因 處理方法熱電極變質(zhì) 更換熱電極熱電偶安裝位置不當(dāng) 更換安裝位置保護管表面積灰 清除積灰

5.無熱電勢輸出

可能原因 處理方法測量線路短路 找到短路處，接好，更換絕緣熱電偶回路斷線 找到斷線處，重新連接接線柱松動 擰緊接線柱

[1]余國華.化工測量儀表技術(shù)原理[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[2]左國慶,明賜東.自動化儀表故障處理實例[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[3]王永紅.過程檢測儀表[M].化學(xué)工業(yè)出版社,1999.