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硫磺装置热电偶温度计故障分析与处理
点击次数:1639 发布时间:2017-05-22

  在工业生产过程中,温度是过程检测中zui常见和zui重要的工艺变量之一,对生产安全和质量有着举足轻重的影响,因此要求温度测量元件需具备较高的准确性、稳定性和可靠性。热电偶温度计因具有结构简单、使用方便和度高的特点,广泛应用于中高温温区的温度测量。
在硫磺装置控制系统中,根据工艺要求,采用7 支 E 型热电偶温度计和双金属温度计同时对温度进行测量,测量范围均为 0 ~1 000℃。生产过程中,DCS 控制室的温度指示应该与现场的一次仪表指示一致。然而,在实际测量过程中发现,DCS 指示与现场双金属温度计示数之间总有 6 ~8℃的偏差,而且该偏差随室外温度变化而变化。
为此,笔者对硫磺装置 E 型热电偶温度计的故障原因进行了分析,并针对故障进行了相应处理。
1、热电偶温度计的测温原理
1.1 测温原理
热电偶由两种不同材料的导体 A 和 B 焊接或绞接而成。使用时,将热电偶的工作端插入需要测量温度的生产设备中,冷端置于生产设备外,当两端所处温度不同时,在热电偶回路内就会产生热电势,这种物理现象即为热电效应。热电偶回路的热电势 E AB (t,t 0 )只与热电极材料和测量端、冷端温度有关,即 E AB (t,t 0 ) =E AB (t) - E AB (t 0 )。当冷端温度 t 0 不变、两种热电极材料一定时,E AB (t 0 ) = C 为一常数,即:E AB (t,t 0 ) = E AB (t) - C = f(t)
因此,只要测出热电势的大小,就能判断被测介质温度 t 的高低。
1.2 补偿导线延伸冷端
由热电偶的测温原理可知,只有在热电偶的冷端温度不变时,热电势才是工作端温度的单值函数。但由于冷端温度受环境的影响经常波动,所以需要利用补偿导线把冷端引到温度恒定的地方。
补偿导线一般采用廉价金属材料制作,其热电特性在 0 ~ 100℃ 范围内和对应的热电偶几乎完全一样。因此,使用补偿导线就如同将热电偶延长,使热电偶的冷端能够延伸到距离热源较远、温度较稳定的地方。需要注意的是,不同分度号的热电偶所配的补偿导线不同。
2、E 型热电偶温度计故障分析与处理
2.1 故障分析
在硫磺装置生产运行过程中发现,DCS 指示值与现场双金属温度计示数存在 6 ~8℃的偏差,并且偏差随室外温度变化而变化。由于各测温点同时出现偏差并且温度指示未出现跑zui大值或指示室外温度的现象,所以首先排除现场热电偶损坏因素。检查 DCS 系统内温度补偿设定,温度补偿正常。综上,怀疑是补偿导线导致测量值存在偏差,因此对补偿导线进行检测。
2.2 故障处理
首先,准备两根标准 K 型补偿导线和一根待标定 E 型补偿导线。将两根标准 K 型补偿导线绞接在一起,其中一根标准 K 型补偿导线在 0 ~100℃范围内代替热电偶作为温度的测量端插入恒温箱内;另外一端放在温度恒定的实验台上,并用一根高精度温度计监测冷端温度。用一台标准毫伏表测量 K 型补偿导线的冷端热电势。
用同样的方法将待标定 E 型补偿导线与标准 K 型补偿导线绞接在一起。在恒温箱内插入一根高精度温度计,给定恒温箱一个固定温度,待恒温箱内温度达到给定温度并且稳定后,记录 E型补偿导线冷端在此温度下的热电势值。
冷端温度为 20℃时得到的测量数据见表 1。

将表 1 中的测量数据进行处理,得到的数据对比如图1所示。可以看出,待标定E型补偿导线与 K 型补偿导线的热电特性基本一致,而与 E型补偿导线的热电特性却相差很多。然而该补偿导线的电缆外层写着“E 型补偿导线”,因此可以断定,是厂家制作时错将 E 型补偿导线标成了 K型补偿导线,导致了本次故障的发生。

针对硫磺装置生产过程中热电偶温度计出现的故障,通过对比实验进行了原因分析与处理,希望对仪表检修人员在处理类似实际问题时有一定的借鉴价值。

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