熱電偶測(cè)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(cè)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(cè)介質(zhì)中感受被測(cè)溫度，稱為熱電偶的工作端，又稱測(cè)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(hù)套管和接線盒組成。

熱電偶在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，其熱電極會(huì)與周圍介質(zhì)作用發(fā)生物理或化學(xué)變化，或由于機(jī)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(diǎn)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(guò)使用后，應(yīng)該從外觀鑒別其隨壞程度，如損壞嚴(yán)重應(yīng)予以報(bào)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(cè)溫系統(tǒng)，如果發(fā)生故障，分析流程如下：

（1）先觀察后動(dòng)手。當(dāng)顯示儀表失靈時(shí)，不要急于動(dòng)手，可先觀察一下儀表示數(shù)或者記錄曲線的變化趨勢(shì)。若指針緩緩到達(dá)終點(diǎn)，一般是工藝原因造成；若指針突然跑到終點(diǎn)，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(dòng)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(hào)檢查或用備用機(jī)芯換上試一試。可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件用多種方法迅速區(qū)分內(nèi)部還是外部毛病。

（3）先機(jī)械后線路。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，一臺(tái)儀表機(jī)械部分故障的可能性比線路（電、氣信號(hào)傳遞放大回路）部分多得多，且機(jī)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(shí)，應(yīng)先檢查機(jī)械部分，后查線路部分。機(jī)械部分重點(diǎn)查有無(wú)斷線、松動(dòng)、接觸不良等；線路部分重點(diǎn)查放大器。

（4）先整體后局部。在排除機(jī)械故障的可能性后，就要檢查整個(gè)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(dòng)等多級(jí)組成。所以首先要綜觀整臺(tái)表的現(xiàn)象，大致估計(jì)問題出在哪一部分。如無(wú)法估計(jì)，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(gè)環(huán)節(jié)。故障范圍限定在很小的局部，處理起來(lái)就十分方便。

三、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)故障判斷思路

熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)故障判斷思路如圖1所示。

圖1 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)故障判斷思路流程圖

四、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)故障現(xiàn)象

熱電偶與顯示儀表配套構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，因此，測(cè)溫系統(tǒng)出現(xiàn)故障往往通過(guò)顯示儀表反映出來(lái)。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(bǔ)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(bǔ)償導(dǎo)線連接處拆開，用萬(wàn)用表測(cè)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(jì)測(cè)量輸出電勢(shì)。若電勢(shì)輸出正常，則故障在顯示儀表方面；若輸出電勢(shì)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(shì)比實(shí)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(jìn)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(bǔ)償導(dǎo)線線間短路 找出短路點(diǎn)，加強(qiáng)絕緣或更換補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶熱電極變質(zhì) 在長(zhǎng)度允許的情況下，剪去變質(zhì)段，重新焊接，校驗(yàn)合格后方可使用，或更換新熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極性接反 重新接正確補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不配套 更換相匹配的補(bǔ)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(bǔ)償不符合要求 調(diào)整冷端補(bǔ)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(shì)比實(shí)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(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不匹配 更換補(bǔ)償導(dǎo)線使之相配套有直流干擾信號(hào)進(jìn)入 排除直流干擾

3.熱電勢(shì)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(cè)量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地 找出故障點(diǎn)修復(fù)絕緣熱電偶安裝不牢或者外部震動(dòng) 緊固熱電偶，消除震動(dòng)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(chǎng)感應(yīng)等） 查出干擾源，采取屏蔽措施

4.熱電勢(shì)誤差過(guò)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(hù)管表面積灰 清除積灰

5.無(wú)熱電勢(shì)輸出

可能原因 處理方法測(cè)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(dòng) 擰緊接線柱

[1]余國(guó)華.化工測(cè)量?jī)x表技術(shù)原理[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[2]左國(guó)慶,明賜東.自動(dòng)化儀表故障處理實(shí)例[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

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