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热电偶使用中常见故障分析及处理
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热电偶测量元件及常见故障分析
测量元件热电偶因其结构简单、稳定性好、价格低廉(普通型国产约五、六百元一支)、寿命长(通常可使用4~6年，一些焊接式的如锅炉金属壁温热电偶可达10年以上，且主要是因遭长期污染或腐蚀后导致精度降低而更换，很少发生因机械原因而更换的)等优点，被广泛地应用，同时考虑到适合于电厂应用范围和高性价比因素，实际大多使用了E型(镍铬-康铜)热电偶，少数测点因测量精度要求较高或测点温度较高如炉膛烟温探针等则采用了K型(镍铬-镍硅)热电偶。热电偶简单的结构决定了它极为可塑的应用形状，可以根据需要加工成粗细长短各不同的、单支或双支(通常采用双支热电偶，一支作为备用)的，有些热电偶如铠缆热电偶在使用时可将其头部进行弯扭以满足现场设备的不同安装形状要求。众所周知热电偶的测量原理是热电效应，它同其他传感器最大的区别就是不需要加任何激励电源就可以产生信号。不过它产生的是极弱电信号，一般只有几十个毫伏，为了防止信号失真对热电势的传送有着很高的要求：首先必须使用专用的电缆(称补偿电缆)，而且不同型号的热电偶其补偿电缆也不一样(E型配镍铬&考铜线、K型配铜&康铜线)。其次对干扰信号的屏蔽要求较高，线缆通常采用双层屏蔽。冷端补偿热电偶的冷端补偿功能已普遍移入DCS中。以下以INFI-90控制系统为例，所有I/O柜都放置在环境温度恒定(一般为18℃~21℃)的电子室内，这样在I/O端子柜内进行冷端温度补偿时能够得到精度较高的测量值。当热电偶冷端温度为零摄氏度(简称t0)时，补偿电桥R1= R2= R3=RF(t0)，电桥平衡，补偿电压Uba=0，测温回路的总电势为EAB(t,t0)。当热电偶冷端温度变化，如上升为t1时，虽然热电偶的热电势减小了，但由于温敏电阻RF值增大，补偿电桥会有Uba电压输出，测温电路总电势为EAB(t,t1)+ Uba。只要选择好补偿电桥的工作电流值，就可以使补偿电压Uba恰等于因冷端温度上升而减小了的那部分热电势EAB(t,t1)，使测温电路总电势EAB(t,t0)保持不变以上补偿后的热电势EAB(t,t0)进入信号隔离器，在那里进行隔离变送将毫伏信号线性地转化为1~5伏信号(统一按900℃为满量程计算)后输入I/O卡件，在I/O卡件中进行模/数转换最后送控制器卡件进行运算和控制。软件处理及控制进入DCS控制器卡件的温度信号是数字量信号(从工程师工作站上监视时，显示的还是毫伏值)，同输入的毫伏电压值呈线性关系，所以要将它转换成温度信号还需要列表进行插值计算。同时为了保证整个测量系统的可靠性,在控制逻辑中对每个主、重要温度测量参数现场安装了多个测点，例如过热器出口温度，双测点输入即冗余测点输入或三测点输入，相应的控制逻辑则采用二选一或三取中。根据传热学定律可知热量的传递快慢取决于传热体的热阻，因此任何一种温度测量装置对于温场测量的反映都要比流量、液位、压力信号慢得多，再说热电偶的元件外通常还有一层保护套管。所以它对温度变化的响应不是阶跃特性而接近于惯性特性，对此现场对温度控制的主控PID中要加入一些导前分量，以防被控对象的温度过调。常见故障与分析热电偶的常见故障主要表现有：a.热电偶的补偿导线接反。这主要是基建时出现的问题，负责接线的人员一时的粗心造成，属人为因数。当出现热电偶的补偿导线接反情况时，操作员控制站上的显示通常比实际值偏大或偏小(根据通道测量回路而定)。b.热电偶的补偿导线绝缘层被磨破，造成信号回路接地。这主要是因为补偿导线较硬，而且在接线盒内又未被安放平整，处理故障时多次旋拧接线盒盖碰到补偿导线而将其磨破。此类故障反映在操作员控制站上其温度示值一般偏小。c.接线盒内接线端子接触不良。因补偿导线和热电偶的导线都比较硬，所以现场检修时紧固接线比较困难，有时候开始把导线拧紧了但过段时间随着导线的变形又松了。此类故障反映在操作员控制站上的温度示值为无显示或显示值超量程。d.补偿电阻故障。此类故障表现为热电偶接上后温度显示值缓慢上升或下降。e.锅炉尾部烟道测量热电偶故障率较高。停机检修时将热电偶拆下发现热电偶的头部包括护套管被烟气冲刷后严重磨损，将护套管改由耐磨钢材料制成后，才消除了此类故障隐患。f.信号屏蔽系统DCS柜内接地不良。此类故障极容易造成电荷在信号线上积累，引起信号漂移或晃动。由于该问题故障点较难查明，通常的处理方法是解开信号线，对其进行对地放电处理。g.温度输入信号经隔离器后故障，反映在操作员控制站上的温度值信号异常。更换隔离器后正常。以上是检修时经常碰到的问题，但在查找这些故障时，建议先用万用表在DCS 的I/O端子柜上测量输入的电压值，这样可以迅速判断出是就地测量端问题还是DCS部分的问题，对于多点输入还可同另外几支热电偶信号进行比较。如判断不出再行解线测量其电阻值，通常热电偶的电阻值为100&O左右。
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热电偶的型号参数
　因为其装配时操作简单，其中压簧式的感温元件抗震性能较好，测温精度高等优点，所以在行业中热电偶的使用率极高，但是不是所有使用者都了解热电偶的型号参数，下面就由的相关人士来讲解一下。
&热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。
&常用热电偶材料：热电偶分度号热电极材料(正极负极) S 铂铑10 纯铂R 铂铑13 纯铂B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅T 纯铜铜镍J 铁铜镍N 镍铬硅镍硅E 镍铬铜镍常用热电偶有: 镍铬-康铜热电偶分度号E 0--800【1000】度镍铬-镍硅热电偶分度号K 0-】度铂铑10-铂热电偶分度号S 0-】度铂铑30-铂铑6热电偶分度号B 0-】度铂铑13-铂热电偶分度号R 0-】度注：括弧内数字为短时最高使用温度。提示：K分度热电偶最佳测温范围在1000度以下，超过1000度后，会发生铬择优氧化，热电势会内缓慢发生变化【降低】，这种变化很难发现，容易给控温造成严重后果。校对K分度热电偶主要使用下列设备：1300度的管式电阻炉、二等标准铂铑10-铂热电偶、电子电位差计、标准水银温度计【室温】。说明：S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶;R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同;B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃，短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶;K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛;E分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800℃;J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃)，也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃)，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工;T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300℃以下的温度。
&经过上面的讲解大家应该已经了解了热电偶的型号参数，江苏环亚电热仪表有限公司对此有着丰富经验，选择热电偶，请选择我们。
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　　热电偶测温元件的故障原因及处理方法　　故障现象（一）。热电势比实际值小。　　
原因分析：　　
（1）短路。　　
（2）热电偶接线盒内接线柱间短路。　　
（3）补偿导线因绝缘烧坏而短路。　　
（4）补偿导线与热电偶不匹配。　　
（5）补偿导线与热电偶极性接反。　　
（6）插入深度不够和安装位置不对。　　
（7）热电偶冷端温度过高。　　
处理方法：　　
（1）经检查若是由于潮湿引起，可烘干；若是由于瓷管绝缘不良，则应予以更换。　　
（2）打开接线盒，把接线板刷干净。　　
（3）将短路处重新绝缘或更换新的补偿导线。　　
（4）更换成同类型的补偿导线。　　
（5）重新接正确。　　
（6）改变安装位置和插入深度。　　
（7）热电偶的连接导线换成补偿线，使冷端移开高温区。　　
故障现象（二）。热电势比实际大。　　
原因分析：　　
（1）补偿导线与热电偶型号不匹配。　　
（2）插入深度不够或安装位置不对。　　
（3）热电极变质。　　
（4）有干扰信号进入。　　
（5）热电偶参考端温度偏高。　　
处理方法：　　
（1）更换相同型号的补偿导线。　　
（2）改变安装位置或插入深度。　　
（3）更换热电偶。　　
（4）检查干扰源，并予以消除。　　
（5）调整参考端温度或进行修正。　　故障现象（三）。测量仪表指示不稳定，时有时无，时高时低。　　
原因分析：　　
（1）热电极在接线柱处接触不良。　　
（2）热电偶有断续短路或断续接地现象。　　
（3）热电极已断或似断非断。　　
（4）热电偶安装不牢固，发生摆动。　　
（5）补偿导线有接地或断续短路现象。　　
处理方法：　　
（1）重新接好。　　
（2）将热电偶的热电极从保护管中取出，找出故障点并予以消除。　　
（3）更换新电极。　　
（4）安装牢固。　　
（5）找出故障点并予以消除。　　故障现象（四）。热电偶电势误差大。　　
原因分析：　　
（1）热电极变质。　　
（2）热电偶的安装位置与安装方法不当。　　
（3）热电偶保护套管的表面积垢过多。　　
（4）测量线路短路（热电偶和补偿导线）。　　
（5）热电偶回路断线。　　
（6）接线柱松动。　　
处理方法：　　
（1）更换热电偶。　　
（2）改变安装位置与安装方法。　　
（3）进行清理。　　
（4）将短路处重新更换绝缘。　　
（5）找到断线处，并重新连接。　　
（6）拧紧接线柱。　　以上希望能对大家有所帮助，更多关于孔板流量计、涡轮流量计、电磁流量计的选项咨询，请登录.　　分类： |}