溫度檢測(cè)故障診斷及處理

吳國(guó)良

(上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

筆者依據(jù)儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)管理、維護(hù)保養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)，以各種現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障為案例，運(yùn)用儀表工作原理、自動(dòng)控制原理、工藝過程知識(shí)等，分析了故障產(chǎn)生的原因、處理辦法以及預(yù)防措施。

本文重點(diǎn)以鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線錯(cuò)誤、熱電偶接觸不良、熱電偶套管內(nèi)積水、熱電偶沒有插到套管的底部、變送器零位不準(zhǔn)等對(duì)溫度測(cè)量的影響，探討溫度測(cè)量中常見的故障，并給出了相應(yīng)的解決方案。

1 鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線對(duì)溫度測(cè)量的影響

1.1 故障現(xiàn)象

裂解爐F101烘爐期間，爐膛溫度TIK-101-17臨時(shí)由數(shù)字溫度計(jì)檢測(cè)，該點(diǎn)溫度計(jì)顯示值為550 ℃，而現(xiàn)場(chǎng)熱電偶實(shí)際測(cè)得的該點(diǎn)溫度已達(dá)660 ℃，但其他各點(diǎn)溫度顯示均正常，從而影響了烘爐操作。

1.2 現(xiàn)象分析

因裂解爐烘爐需要，臨時(shí)將爐膛內(nèi)3處的溫度接入操作臺(tái)上的數(shù)字溫度計(jì)，接線端子編號(hào)如圖1所示。對(duì)流段上部溫度TIK-101-17連接到操作臺(tái)Z20端子排的端子19和20；對(duì)流段中部溫度TIK-101-18連接到操作臺(tái)Z20端子排的端子21和22；預(yù)熱段溫度TIK-101-19連接到操作臺(tái)Z20端子排的端子23和24。

故障出現(xiàn)后，檢查發(fā)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)與操作臺(tái)接線端子的連線中有2根導(dǎo)線接錯(cuò)，原應(yīng)接到Z20端子19的線錯(cuò)接至端子23上，從而溫度計(jì)在顯示TIK-101-17溫度時(shí)，實(shí)際收到的熱電偶電勢(shì)則來自TIK-101-17的負(fù)線端子20和TIK-101-19的正線端子23。由于鎧裝熱電偶(接地型)的熱點(diǎn)與套管接觸，而套管又與設(shè)備相通，即3支熱電偶的熱點(diǎn)本質(zhì)上是相互連通的。

圖1 數(shù)字溫度計(jì)接線端子示意

1.3 處理方法

該故障在烘爐之前不易發(fā)現(xiàn)，因?yàn)?點(diǎn)溫度均與環(huán)境溫度相同，產(chǎn)生的熱電勢(shì)大小也一樣；只有當(dāng)3點(diǎn)溫度不相同時(shí)，該故障才會(huì)暴露出來。因此，將錯(cuò)接的2根導(dǎo)線改正過來，溫度即恢復(fù)正常。

2 補(bǔ)償導(dǎo)線極性接反對(duì)溫度指示的影響

2.1 故障現(xiàn)象

C402壓縮機(jī)的排氣溫度TIK-254-02E指示在0 ℃以下。

2.2 現(xiàn)象分析

經(jīng)檢查，現(xiàn)場(chǎng)熱電偶接線端子處2根補(bǔ)償導(dǎo)線正、負(fù)極性接反，導(dǎo)致溫度顯示儀表接收到負(fù)電勢(shì)，從而造成二次儀表指示顯示負(fù)溫度。

2.3 處理方法

將2根溫度補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極性換回來后，溫度指示即恢復(fù)正常。

3 補(bǔ)償導(dǎo)線設(shè)置錯(cuò)誤對(duì)溫度指示的影響

3.1 故障現(xiàn)象

溫度顯示表TIC220的指示溫度數(shù)偏低，但現(xiàn)場(chǎng)熱電偶接線端子處測(cè)得的熱電勢(shì)與實(shí)際溫度相對(duì)應(yīng)，說明溫度顯示儀表無故障。

3.2 現(xiàn)象分析

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，因熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極性設(shè)置錯(cuò)誤，從而造成接線錯(cuò)誤。通過該案例，分析熱電偶正、負(fù)2根補(bǔ)償導(dǎo)線接錯(cuò)后，造成溫度測(cè)量誤差的原因。

3.2.1 補(bǔ)償導(dǎo)線接法正確時(shí)的回路電勢(shì)情況

圖2為熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接法正確時(shí)的回路電勢(shì)情況，T熱，T自，T室分別為熱電偶的熱點(diǎn)溫度、自由端溫度、室內(nèi)溫度顯示儀表接線端的溫度，并假定在夏天時(shí)T熱>T自>T室。

1)EAB為熱電偶AB的熱點(diǎn)和自由點(diǎn)之間的溫差熱電勢(shì)；因?yàn)門熱>T自，所以EAB電勢(shì)值為正，電勢(shì)方向如圖2所示。

2)EA′B′為2根溫度補(bǔ)償導(dǎo)線A′B′在室內(nèi)接線端子上通過電阻連接的等效熱電偶的電勢(shì)，是室外自由點(diǎn)與室內(nèi)等效熱點(diǎn)之間的溫差熱電勢(shì)；因?yàn)門自>T室，所以EA′B′電勢(shì)值為負(fù)，電勢(shì)方向如圖2所示。

圖2 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接法正確時(shí)的回路電勢(shì)情況示意

3)設(shè)回路方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，熱電勢(shì)方向與回路方向同向時(shí)為正電勢(shì)，反向時(shí)為負(fù)電勢(shì)。因此，回路電勢(shì)EAB(正確接法)等于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)EAB與補(bǔ)償導(dǎo)線等效熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)EA′B′之和，即：

EAB(正確接法)=EAB+EA′B′

(1)

由于熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極性設(shè)置錯(cuò)誤，實(shí)際上補(bǔ)償導(dǎo)線在室內(nèi)接線端子上是斷開的，因此EAB(正確接法)即溫度顯示儀表的輸入電勢(shì)。

3.2.2 補(bǔ)償導(dǎo)線接法錯(cuò)誤時(shí)的回路電勢(shì)情況

圖3為熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接法錯(cuò)誤時(shí)的回路電勢(shì)情況，此時(shí)回路電勢(shì)EAB(錯(cuò)誤接法)：

EAB(錯(cuò)誤接法)=EAB-EA′B′

(2)

將式(1)減去式(2)，得：

EAB(正確接法)-EAB(錯(cuò)誤接法)=2EA′B′

(3)

由于EAB(錯(cuò)誤接法)=EAB(正確接法)-2EA′B′，說明補(bǔ)償導(dǎo)線錯(cuò)誤接法時(shí)，二次儀表收到的電勢(shì)要比正確接法時(shí)低2倍的補(bǔ)償導(dǎo)線等效熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)，因此儀表指示溫度要偏低2倍的室外與室內(nèi)溫度差。

圖3 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接法錯(cuò)誤時(shí)的回路電勢(shì)情況示意

同樣道理，如果冬天室外溫度低于室內(nèi)溫度T自

4 溫度補(bǔ)償導(dǎo)線接線端子接觸不良對(duì)溫度指示的影響

4.1 故障現(xiàn)象

溫度打點(diǎn)記錄儀表的某點(diǎn)溫度TR-326-06指示偏低，而其他各點(diǎn)溫度指示正常，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的熱電勢(shì)值與實(shí)際溫度相對(duì)應(yīng)。

4.2 現(xiàn)象分析

分析故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)溫度打點(diǎn)記錄儀表和熱電偶工作正常。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，熱電偶接線端子處螺絲松動(dòng)，接觸電阻增加，造成信號(hào)源內(nèi)阻增大，盡管記錄儀表的輸入阻抗很大，但也有一定限度。當(dāng)信號(hào)源內(nèi)阻很大時(shí)，部分信號(hào)會(huì)被分壓掉，從而使記錄儀輸入端子上的信號(hào)減小，導(dǎo)致溫度指示值偏低。溫度打點(diǎn)記錄儀表和熱電偶接線如圖4所示。

圖4 溫度打點(diǎn)記錄儀表和熱電偶接線示意

4.3 處理方法

熱電偶接線端子處螺絲擰緊后，溫度指示值恢復(fù)正常。需注意： 除了螺絲松動(dòng)會(huì)引起信號(hào)內(nèi)阻增大外，補(bǔ)償導(dǎo)線壓接端子松動(dòng)也會(huì)引起接觸不良，內(nèi)阻增大，也能造成溫度指示值偏低。

5 熱電偶套管內(nèi)積水對(duì)溫度測(cè)量的影響

5.1 故障現(xiàn)象

溫度指示調(diào)節(jié)器TIC746的指示溫度比現(xiàn)場(chǎng)同一位置上的雙金屬溫度計(jì)TG的指示值偏低50 ℃。

5.2 現(xiàn)象分析

在現(xiàn)場(chǎng)的熱電偶端子處測(cè)得的熱電勢(shì)確實(shí)偏低，故可以排除溫度指示調(diào)節(jié)器出故障的可能性。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，熱電偶套管內(nèi)存有積水，由于介質(zhì)溫度較高，水受熱蒸發(fā)，使熱電偶的熱點(diǎn)溫度降低，因此溫度指示值偏低。

5.3 處理方法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)熱電偶套管內(nèi)有積水時(shí)，首先應(yīng)拆去熱電偶，讓套管內(nèi)水分加速蒸發(fā)掉；熱電偶重新裝入時(shí)，要注意將連接接頭擰緊，防止雨水再進(jìn)入。如果熱電偶拆除后不能及時(shí)安裝，應(yīng)用塑料布將套管頭包起來，以防雨水和雜物進(jìn)入套管內(nèi)影響溫度測(cè)量。此外，應(yīng)注意熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該由下而上地進(jìn)入熱電偶接線盒內(nèi)，以防雨水順著導(dǎo)線進(jìn)入接線盒內(nèi)。

在熱電偶套管進(jìn)水后，根據(jù)工藝介質(zhì)溫度不同，對(duì)溫度測(cè)量的影響也有所不同：

1)如果工藝介質(zhì)溫度大于100 ℃，則套管內(nèi)的水分會(huì)沸騰蒸發(fā)，由于水的散熱作用，使套管內(nèi)壁溫度低于外壁溫度，會(huì)造成溫度指示值偏低。

2)如果工藝介質(zhì)溫度小于100 ℃時(shí)，套管內(nèi)水不會(huì)沸騰蒸發(fā)，散熱作用不大，對(duì)溫度測(cè)量影響也不大，只是增加了它的熱慣性。

3)當(dāng)工藝介質(zhì)溫度小于0 ℃時(shí)，套管內(nèi)的水結(jié)冰，對(duì)溫度測(cè)量也不會(huì)有影響。但必須注意，由于冷系統(tǒng)的介質(zhì)溫度低于0 ℃，空氣中的水分可能在套管內(nèi)結(jié)露并形成冰塊，雖然對(duì)溫度測(cè)量影響不大，但在維修過程中，不要把熱電偶隨便拔出來，因?yàn)樘坠軆?nèi)結(jié)有冰塊，一旦熱電偶拔出后，要再重新裝入到原來位置將比較困難；接地型熱電偶安裝時(shí)，必須將熱電偶頂部與套管內(nèi)底部壓緊，如插在冰塊表面，就會(huì)造成溫度測(cè)量不準(zhǔn)。

6 熱電偶沒有插到套管的底部對(duì)溫度測(cè)量的影響

6.1 故障現(xiàn)象

裂解爐管出口溫度TIC-102-02指示偏低，改變?nèi)剂狭繒r(shí)，溫度變化滯鈍，同時(shí)變化也不明顯。

6.2 現(xiàn)象分析

經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)熱電偶沒有插入到套管的底部，造成熱電偶頂端與套管底部之間有一段空隙。由于空氣的熱阻大，傳熱性能差，加上熱電偶本身具有傳熱、散熱作用，因此造成熱電偶頂端(熱點(diǎn))溫度總要比套管底部的溫度(介質(zhì)溫度)低些，造成了溫度指示值偏低。

如果改變?nèi)剂狭?，裂解氣?shí)際溫度發(fā)生改變，但由于套管內(nèi)空氣的熱惰性大，因此溫度變化顯得滯鈍。

6.3 處理方法

把熱電偶插入套管與套管底部可靠壓緊，溫度指示即恢復(fù)正常。需要引起注意的事項(xiàng)包括： 熱電偶安裝時(shí)必須注意插入深度，讓熱電偶的頂端與套管底部可靠壓緊接觸；在擰緊螺紋時(shí)感到略有阻力，有使熱電偶略微彎曲的感覺。套管內(nèi)不能有雜物進(jìn)入，否則熱電偶頂端無法與套管底部直接接觸，同時(shí)由于雜物的傳熱性能差，也會(huì)造成溫度測(cè)量誤差。

7 變送器零位不準(zhǔn)對(duì)出口溫度控制的影響

7.1 故障現(xiàn)象

裂解爐F106的2組爐管出口溫度均處于自控的情況下，發(fā)現(xiàn)2組爐管出口溫度指示值相等，但第2組燃料氣控制閥的開度要比第1組燃料氣控制閥的開度大一些。最初懷疑熱電偶有問題，但調(diào)換新的熱電偶后，情況仍未改善。

7.2 現(xiàn)場(chǎng)分析

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)第2組爐管的原料乙烷氣進(jìn)料流量變送器的零位偏低，由于進(jìn)料流量是定流量控制，且流量表顯示2組流量的指示值相等，都控制在相同的設(shè)定值上，而實(shí)際上第2組爐管內(nèi)的物料流量要比第1組的大，此時(shí)反映在第2組進(jìn)料流量控制閥的開度相應(yīng)也大些。由于流量調(diào)節(jié)器的輸出指示與流量控制閥實(shí)際開度指示之間有較大誤差，因此從閥門開度上較難發(fā)現(xiàn)它們的差別。此外，如果稀釋蒸汽流量變送器的零位出現(xiàn)偏差，也會(huì)影響爐管出口溫度的控制。

7.3 處理方法

校正第2組原料進(jìn)料流量變送器的零位后，發(fā)現(xiàn)流量指示值升高。經(jīng)校正后，溫度控制恢復(fù)正常。

8 熱電偶位置插錯(cuò)對(duì)操作的影響

8.1 故障現(xiàn)象

操作人員發(fā)現(xiàn)裂解爐F101的第3組爐管出口溫度比其他幾組的爐管出口溫度偏低60 ℃，操作人員稍增大對(duì)應(yīng)第3組燃料氣控制閥的開度，但溫度變化不明顯、調(diào)節(jié)不靈敏。

8.2 現(xiàn)象分析

在裂解爐機(jī)械清焦或裂解爐爐管出口溫度熱電偶需要標(biāo)定時(shí)，都要把4組爐管出口熱電偶連同補(bǔ)償導(dǎo)線一同拆下來。由于熱電偶安裝位置比較接近，在重新安裝時(shí)很容易將相鄰2組熱電偶插錯(cuò)，或接線位號(hào)搞錯(cuò)。平時(shí)在裂解爐升溫操作中，操作員通過遙控燃料氣控制閥開度，使4組爐管出口溫度達(dá)到預(yù)定控制值。由于相鄰2組裂解爐管之間的溫度關(guān)聯(lián)影響較大，當(dāng)改變其中1組燃料氣控制閥開度時(shí)，對(duì)相鄰爐管的溫度有影響。因此相鄰2組爐管出口溫度熱電偶調(diào)錯(cuò)后，如溫度偏差較小，一般不容易被發(fā)現(xiàn)。但當(dāng)某組爐管出口溫度顯著偏低，而增加對(duì)應(yīng)燃料氣控制閥的開度對(duì)該組溫度的提升無效時(shí)，才開始懷疑熱電偶位置是否調(diào)錯(cuò)。

8.3 處理方法

在操作過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)較大幅度改變某組燃料氣的控制閥開度時(shí)，對(duì)應(yīng)爐管出口溫度變化不明顯，而某個(gè)相鄰爐管的出口溫度卻有明顯變化，則可以判明這2支熱電偶的位置可能調(diào)錯(cuò)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)換。

9 熱電偶熱電勢(shì)出現(xiàn)不相等時(shí)的處理

9.1 故障現(xiàn)象

裂解爐管出口溫度熱電偶是三偶，它由3對(duì)偶絲組成，分別用于計(jì)算機(jī)溫度運(yùn)算、溫度指示調(diào)節(jié)器控制、溫度打點(diǎn)記錄儀，但發(fā)現(xiàn)這3組溫度顯示值不一致。

9.2 現(xiàn)象分析

熱電偶使用時(shí)間較長(zhǎng)，它的3對(duì)熱電勢(shì)中會(huì)有1對(duì)或2對(duì)熱電勢(shì)出現(xiàn)偏低或偏高現(xiàn)象，這屬于正?，F(xiàn)象，因此該類熱電偶一般4個(gè)月更換1次。

9.3 處理方法

當(dāng)計(jì)算機(jī)、溫度指示調(diào)節(jié)器和打點(diǎn)記錄儀上的溫度指示發(fā)生偏差時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)熱電偶端子處直接測(cè)取3對(duì)熱電勢(shì)值加以確認(rèn)。如3對(duì)電勢(shì)中有2對(duì)熱電勢(shì)值相等并且數(shù)值正常，而另1對(duì)電勢(shì)值偏低或偏高，則說明電勢(shì)異常的那對(duì)熱電偶老化，可以不用，可將三偶改作雙偶使用。在補(bǔ)償導(dǎo)線并接時(shí)，應(yīng)將連接到溫度指示調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償導(dǎo)線單獨(dú)使用1對(duì)熱電偶，不能與記錄儀或機(jī)算機(jī)的熱電偶并接，因?yàn)橛涗泝x或計(jì)算機(jī)在信號(hào)掃描切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，對(duì)溫度指示調(diào)節(jié)器的控制會(huì)產(chǎn)生影響。用三偶熱電偶測(cè)量裂解爐管出口溫度的接線如圖5所示。

圖5 用三偶熱電偶測(cè)量裂解爐管出口溫度的接線示意

10 導(dǎo)致裂解爐爐前燃料氣壓力指示值偏高的因素

10.1 故障現(xiàn)象

1臺(tái)裂解爐有4組燃料氣控制閥，對(duì)應(yīng)4組裂解爐管出口溫度控制?，F(xiàn)在4組裂解爐管出口溫度指示值基本相等，但其中有1組爐管的爐前燃料氣壓力指示比其他3組爐前燃料氣壓力指示明顯高出很多，該組燃料氣控制閥的開度也偏大。工藝操作人員懷疑該現(xiàn)象是該組爐管出口溫度熱電偶的熱電勢(shì)值偏低引起。因?yàn)闊犭妱?shì)值偏低，溫度指示值也會(huì)偏低，致使該組溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制增大燃料氣控制閥的開度，從而使溫度達(dá)到設(shè)定值。由于燃料氣流量增大，造成爐前燃料氣壓力增高。

10.2 現(xiàn)象分析

如果某組裂解爐管出口熱電偶的熱電勢(shì)值偏低，將會(huì)造成上述現(xiàn)象發(fā)生。但是除此之外，還有3種情況會(huì)造成爐前燃料氣壓力指示偏高現(xiàn)象：

1)1組燃料氣燃燒系統(tǒng)有多個(gè)燃燒火嘴，如果某幾處燃燒火嘴頭部結(jié)焦堵塞，或火嘴閥門沒有全開，則給燃料氣的流通帶來阻力，使燃料氣流量減小。由于溫度是自動(dòng)調(diào)節(jié)的，因此控制閥的開度將增大，提高供氣壓力來維持溫度不變，即使燃料氣流量保持不變，裂解爐壓力測(cè)量如圖6所示。

圖6 裂解爐壓力測(cè)量示意

2)如果某組裂解爐管內(nèi)實(shí)際通過的原料油流量或稀釋蒸汽流量偏大，則它帶走的熱量也會(huì)增多，為維持控制溫度不變，需增大燃料氣控制閥的開度，這也會(huì)引起爐前燃料氣壓力增高。

3)某組裂解爐管內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重，管壁傳熱效率差，造成爐管出口溫度指示偏低，由于溫度定值控制，這也會(huì)增大燃料氣量以維持控制設(shè)定溫度，這也造成燃料氣壓力增高。

11 同一管道截面上的熱電偶和雙金屬溫度計(jì)指示值不相等的原因分析

11.1 故障現(xiàn)象

熱電偶和雙金屬溫度計(jì)均在裂解氣急冷管道上的同一截面上，但兩者的溫度指示值相差很大。

11.2 現(xiàn)象分析

高溫裂解氣沿裂解氣管道自上而下經(jīng)過急冷油噴嘴口，用急汽油噴淋冷卻。由于這根裂解氣管道直徑很大，急冷油噴淋不均勻，因此管道內(nèi)同一截面上各點(diǎn)溫度分布不盡相同。雖然熱電偶和雙金屬溫度計(jì)安裝在同一管道截面上，但插入方向不同，又距離急冷油噴嘴較近，所以出現(xiàn)溫度指示不相等現(xiàn)象是正常的。裂解爐熱電偶和雙金屬溫度計(jì)連接示意如圖7所示。

圖7 裂解爐熱電偶和雙金屬溫度計(jì)連接示意

12 計(jì)算機(jī)顯示溫度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度相差較大的原因分析

12.1 故障現(xiàn)象

現(xiàn)場(chǎng)熱電偶拆下校驗(yàn)后重新安裝，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度很高，而計(jì)算機(jī)卻只能顯示儀表室內(nèi)的環(huán)境溫度。

12.2 現(xiàn)象分析

在現(xiàn)場(chǎng)熱電偶拆下校驗(yàn)期間，如沒有把2根補(bǔ)償導(dǎo)線短路，而是處于開路狀態(tài)，這將引起計(jì)算機(jī)溫度報(bào)警。因此，在儀表盤內(nèi)應(yīng)先將相對(duì)應(yīng)的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線端子短路，但熱電偶復(fù)位后，如果忘記把儀表盤內(nèi)接線端子處的短路線拆掉，將導(dǎo)致計(jì)算機(jī)顯示短路處的環(huán)境溫度。

12.3 處理方法

拆除儀表盤內(nèi)接線端子處的短路線，計(jì)算機(jī)對(duì)該點(diǎn)溫度的指示即恢復(fù)正常。需要注意的是，在低溫條件下，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電性能與熱偶絲基本相似，如將2根補(bǔ)償導(dǎo)線的一端焊接在一起，也可算1根熱電偶。所以，無論將補(bǔ)償導(dǎo)線在何處短路，溫度顯示儀表都將指示短路處的環(huán)境溫度。

13 高壓蒸汽經(jīng)減溫減壓后中壓蒸汽溫度控制達(dá)不到設(shè)定值的原因分析

13.1 故障現(xiàn)象

某裝置中壓蒸汽用量不夠時(shí)，就將高壓蒸汽減溫、減壓產(chǎn)生中壓蒸汽送入中壓蒸汽管網(wǎng)中。中壓蒸汽溫度調(diào)節(jié)器TIC-333設(shè)定溫度為280 ℃，但實(shí)際指示溫度僅208 ℃，加冷卻水的降溫控制閥TIC-333V已全部關(guān)死，溫度還是升不起來。該裝置高壓蒸汽轉(zhuǎn)中壓蒸汽如圖8所示。

13.2 現(xiàn)象分析

經(jīng)檢查熱電偶無故障，但發(fā)現(xiàn)此時(shí)減壓控制閥PIC-731V的閥門開度只有25%，而中壓蒸汽管道較粗，因此超高壓蒸汽通過控制閥時(shí)節(jié)流膨脹作用過強(qiáng)，造成節(jié)流后溫度下降太多。同時(shí)，中壓蒸汽管網(wǎng)壓力只調(diào)節(jié)到1.26 MPa，減壓后的中壓蒸汽與中壓蒸汽管網(wǎng)壓力較接近，使蒸汽送出量較小也是溫度偏低的一個(gè)原因。

13.3 處理方法

將減壓蒸汽壓力調(diào)節(jié)器PIC-731C的壓力設(shè)定值提到1.3 MPa，增大了與中壓蒸汽管網(wǎng)壓力的壓差，使蒸汽送出量增多，控制閥門的開度上升到50%，溫度隨之達(dá)到了設(shè)定值。

圖8 某裝置高壓蒸汽轉(zhuǎn)中壓蒸汽示意

14 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的中間接線端子間絕緣不好引起溫度指示升高的原因分析

14.1 故障現(xiàn)象

TIC-312E為脫甲烷塔的塔溫，溫度測(cè)量范圍在-50 ℃～+50 ℃，正常時(shí)應(yīng)指示-10 ℃。在工藝情況沒有變化的情況下，故障時(shí)溫度指示升高到0 ℃以上。

14.2 現(xiàn)象分析

在現(xiàn)場(chǎng)熱電偶接線端子處測(cè)得的熱電勢(shì)值是正常的，說明熱電偶無問題。溫度變送器和調(diào)節(jié)器檢查也無問題，后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)中間接線箱內(nèi)相應(yīng)的2個(gè)端子之間有潮濕、臟污，導(dǎo)致熱電偶短路，減小了熱電勢(shì)的絕對(duì)值。對(duì)于熱電勢(shì)值大于0(正溫度測(cè)量)的情況，熱電勢(shì)值減小，溫度指示下降；而熱電勢(shì)值小于0(負(fù)溫度測(cè)量)時(shí)，負(fù)的熱電勢(shì)絕對(duì)值減小，這等效于被測(cè)介質(zhì)溫度升高，因此溫度指示值也升高。

14.3 處理方法

將中間端子之間的潮濕臟污除掉，溫度指示恢復(fù)正常。

15 熱電偶接線端子松動(dòng)引起相鄰熱電偶的溫度顯示值不正常

15.1 故障現(xiàn)象

熱電偶TIK-554-03E溫度在計(jì)算機(jī)上的顯示值不正常，但現(xiàn)場(chǎng)檢查TIK-554-03E的電勢(shì)值是正常的。

15.2 現(xiàn)象分析

TIK-554-03E和相鄰熱電偶TIK-554-02E都是送往計(jì)算機(jī)顯示溫度，檢查發(fā)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)房的接線端子板上，這2支熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線負(fù)極端子與計(jì)算機(jī)相連的接線對(duì)調(diào)，造成錯(cuò)接，由于熱電偶是鎧裝型熱電偶，熱電偶的熱點(diǎn)通過護(hù)套管和設(shè)備鋼材相連，而且這2支熱電偶安裝位置靠近，從而使TIK-554-03E的正極與TIK-554-02E的負(fù)極構(gòu)成了1支等效熱電偶，相鄰熱電偶的接線如圖9所示。正常情況下，這2個(gè)點(diǎn)的溫度相差不大，上述問題不易被發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在TIK-554-02E補(bǔ)償導(dǎo)線負(fù)極的錯(cuò)接，造成TIK-554-03E溫度顯示出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象，由于故障現(xiàn)象時(shí)顯、時(shí)消，因此故障一時(shí)較難尋找。

圖9 相鄰熱電偶的溫度進(jìn)入計(jì)算機(jī)顯示示意

15.3 處理方法

把接錯(cuò)的補(bǔ)償導(dǎo)線改正，并擰緊松動(dòng)的接線端子，熱電偶TIK-554-03E溫度顯示即恢復(fù)正常。

16 環(huán)境溫度對(duì)溫度變送器檢測(cè)的影響

16.1 故障現(xiàn)象

大修后開車，發(fā)現(xiàn)大片溫度指示調(diào)節(jié)器(或DCS)的指示值偏低。

16.2 現(xiàn)象分析

溫度指示調(diào)節(jié)器(或DCS)的輸入信號(hào)來自溫度變送器，大修中所有的溫度變送器進(jìn)行調(diào)校，由于溫度變送器的室溫補(bǔ)償電阻在溫度變送器接線端子板小盒內(nèi)，因此較難測(cè)準(zhǔn)補(bǔ)償電阻所處的環(huán)境溫度。一般在儀表附近隨便取某點(diǎn)溫度作為環(huán)境補(bǔ)償溫度，在夏天儀表室內(nèi)有冷氣通風(fēng)，位于風(fēng)口處的溫度要比補(bǔ)償電阻所處的小，因此盒內(nèi)溫度偏低些，如把取風(fēng)口處的溫度作為環(huán)境補(bǔ)償溫度，則室溫電勢(shì)也就偏低。校驗(yàn)溫度變送器時(shí)，發(fā)送電勢(shì)等于被校溫度電勢(shì)減去室溫電勢(shì)：

E發(fā)送電勢(shì)=E被校溫度電勢(shì)-E室溫電勢(shì)

(4)

由于室溫電勢(shì)偏小，因此發(fā)送電勢(shì)就偏高，從而使溫度變送器的輸出偏高。校驗(yàn)時(shí)將變送器零位調(diào)下來，在實(shí)際使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)溫度指示值偏低現(xiàn)象。

16.3 處理方法

在校驗(yàn)溫度變送器時(shí)，應(yīng)正確地測(cè)取溫度補(bǔ)償電阻所處環(huán)境溫度?？蓪囟扔?jì)緊貼溫度變送器的溫度補(bǔ)償電阻盒外面，還可用絕熱材料遮蓋，以免受冷風(fēng)影響。發(fā)現(xiàn)大片溫度指示調(diào)節(jié)器的指示值偏低情況，極有可能是校驗(yàn)時(shí)的環(huán)境補(bǔ)償溫度沒有測(cè)準(zhǔn)造成的。

17 數(shù)字溫度計(jì)總電源給計(jì)算機(jī)的溫度顯示帶來的影響

17.1 故障現(xiàn)象

大檢修后開工，計(jì)算機(jī)的溫度顯示經(jīng)常出現(xiàn)亂跳現(xiàn)象，有幾處的裂解爐爐管出口溫度指示值從765 ℃下降到460 ℃左右。

由于操作臺(tái)上的數(shù)字溫度計(jì)與計(jì)算機(jī)溫度測(cè)量點(diǎn)來自于同1支熱電偶，數(shù)字溫度計(jì)與計(jì)算機(jī)同時(shí)使用時(shí)，互相有干擾，尤其對(duì)計(jì)算機(jī)指示值的影響較大。當(dāng)計(jì)算機(jī)顯示出現(xiàn)上述故障時(shí)，立刻測(cè)量裂解爐管出口溫度的熱電偶電勢(shì)，發(fā)現(xiàn)熱電勢(shì)值從原來的31 mV下降到18.1 mV，說明數(shù)字溫度計(jì)確實(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)溫度顯示有影響。

17.2 現(xiàn)象分析

一般在使用計(jì)算機(jī)顯示溫度時(shí)，要將數(shù)字溫度計(jì)的總電源關(guān)掉。調(diào)查該故障原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)的總電源沒關(guān)，而只是關(guān)了數(shù)字溫度計(jì)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器電源。因此，熱電勢(shì)信號(hào)切換用矩陣?yán)^電器時(shí)，電源未被切斷，按動(dòng)操作臺(tái)上選點(diǎn)開關(guān)鍵時(shí)，矩陣?yán)^電器仍能動(dòng)作，使熱電偶信號(hào)進(jìn)入溫度計(jì)中。由于數(shù)字溫度計(jì)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器電源被關(guān)掉，沒有處于工作狀態(tài)，因此輸入阻抗較低，熱電勢(shì)信號(hào)被部分分流掉了，造成計(jì)算機(jī)指示值的溫度偏低。數(shù)字溫度計(jì)與計(jì)算機(jī)溫度測(cè)量的接線如圖10所示。

圖10 數(shù)字溫度計(jì)與計(jì)算機(jī)溫度測(cè)量的接線示意

17.3 處理方法

關(guān)掉數(shù)字溫度計(jì)總電源后，矩陣?yán)^電器因失電而釋放，熱電偶電勢(shì)只供計(jì)算機(jī)測(cè)量用，因此消除了數(shù)字溫度計(jì)的干擾影響。

18 導(dǎo)致裂解爐多組爐管出口溫度不一致的現(xiàn)象

18.1 故障現(xiàn)象

裂解爐通常有多組爐管，控制要求多組爐管的出口溫度應(yīng)該相等，但是通常很難達(dá)到該要求，下面就造成多組爐管出口溫度不一致的原因進(jìn)行綜合歸納分析。

18.2 現(xiàn)象分析

18.2.1 儀表方面的因素

儀表方面造成多組爐管出口溫度不一致的原因包括：

1)熱電偶沒有插到保護(hù)套管的底部，造成熱電偶頂端(熱端)與套管底部有一個(gè)空隙，由于空氣的導(dǎo)熱性能較差，熱電偶本身具有散熱作用，因此熱電偶熱端的溫度總要比爐管內(nèi)裂解氣的實(shí)際溫度低，從而造成溫度指示值偏低。

2)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的壓接端子發(fā)生松動(dòng)，或中間接線箱內(nèi)端子接觸不良，這些都會(huì)造成熱電勢(shì)信號(hào)源內(nèi)阻增大導(dǎo)致的熱電勢(shì)損失，從而使溫度指示值偏低。

3)熱電偶長(zhǎng)期在高溫條件下工作，它的熱電性能會(huì)發(fā)生變化，因此熱電偶應(yīng)在4～5個(gè)月調(diào)換一次。

4)蒸汽冷凝液有可能進(jìn)入流量計(jì)的導(dǎo)壓管內(nèi)，造成2根導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)液柱壓差不等，產(chǎn)生附加零點(diǎn)誤差。因此流量計(jì)導(dǎo)壓管必須仔細(xì)排污，將蒸汽冷凝水排放干凈。

18.2.2 工藝方面的因素

工藝方面造成多組爐管出口溫度不一致的原因包括：

1)裂解爐在運(yùn)行一段時(shí)間后，爐管內(nèi)壁上會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象，所以需要定期燒焦和機(jī)械清焦。如果工藝上燒焦不充分，某組爐管內(nèi)壁上的結(jié)焦未清除干凈，或爐管出口溫度熱電偶套管上結(jié)焦未燒盡，將造成爐壁傳熱效果變差，使該組爐管內(nèi)裂解氣溫度偏低，或因熱電偶套管結(jié)焦，傳熱性能降低，使測(cè)量溫度偏低。

2)裂解爐的燃燒器火嘴發(fā)生堵塞或不暢通，減少了該組火嘴的燃燒量，使?fàn)t管溫度降低。為使?fàn)t管溫度達(dá)到頂定值，必須增加對(duì)應(yīng)燃料氣控制閥的開度，以增大通過火嘴的燃料氣量。

3)在工藝調(diào)換火嘴時(shí)，會(huì)暫時(shí)引起爐膛內(nèi)溫度分布不均勻，從而造成各組爐管出口溫度指示不相等的情況發(fā)生。

19 結(jié)束語

石油化工裝置中儀表及控制系統(tǒng)暴露出來的各種故障與儀表設(shè)備或控制系統(tǒng)自身因素、工藝設(shè)備故障或工藝操作失誤等有關(guān)。通過實(shí)際案例，探討了鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線錯(cuò)誤、接觸不良、熱電偶套管內(nèi)積水、熱電偶沒有插到套管的底部、變送器零位不準(zhǔn)等對(duì)溫度測(cè)量的影響，并給出了相應(yīng)的解決方案。