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行分析與處理。
      在工業生產過程中，溫度是過程檢測中常見和重要的工藝變量之一，對生產安全和質量有著舉足輕重的影響，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單、使用方便和精度高的特點，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對溫度進行測量，測量范圍均為0～1000℃。生產過程中，DCS控制室的溫度指示應該與現場的一次儀表指示一致。然而，在實際測量過程中發現，DCS指示與現場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行了分析，并針對故障進行了相應處理。
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，將熱電偶的工作端插入需要測量溫度的生產設備中，冷端置于生產設備外，當兩端所處溫度不同時，在熱電偶回路內就會產生熱電勢，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，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，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，就能判斷被測介質溫度t的高低。
1．2補償導線延伸冷端
      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，熱電勢才是工作端溫度的單值函數。但由于冷端溫度受環境的影響經常波動，所以需要利用補償導線把冷端引到溫度恒定的地方。
補償導線一般采用廉價金屬材料制作，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，使用補償導線就如同將熱電偶延長，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
      在硫磺裝置生產運行過程中發現，DCS指示值與現場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。由于各測溫點同時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，懷疑是補償導線導致測量值存在偏差，因此對補償導線進行檢測。
2．2故障處理
      首先，準備兩根標準K型補償導線和一根待標定E型補償導線。將兩根標準K型補償導線絞接在一起，其中一根標準K型補償導線在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型補償導線的冷端熱電勢。
      用同樣的方法將待標定E型補償導線與標準K型補償導線絞接在一起。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型補償導線冷端在此溫度下的熱電勢值。
冷端溫度為20℃時得到的測量數據見表1。

      將表1中的測量數據進行處理，得到的數據對比如圖1所示。可以看出，待標定E型補償導線與K型補償導線的熱電特性基本一致，而與E型補償導線的熱電特性卻相差很多。然而該補償導線的電纜外層寫著“E型補償導線”，因此可以斷定，是廠家制作時錯將E型補償導線標成了K型補償導線，導致了本次故障的發生。

3結束語
      針對硫磺裝置生產過程中熱電偶溫度計出現的故障，通過對比實驗進行了原因分析與處理，希望對儀表檢修人員在處理類似實際問題時有一定的借鑒價值。