鎧裝熱電偶在化工中常見故障及處理

王 旭

(河南煤業化工集團中原大化公司,河南濮陽 457004)

鎧裝熱電偶在化工中常見故障及處理

王 旭

(河南煤業化工集團中原大化公司,河南濮陽 457004)

簡要闡述了鎧裝熱電偶的組成和測溫原理,并對在化工應用中的四種常見故障逐一作了詳細分析,提出故障處理建議。

鎧裝熱電偶;測量原理;冷端溫度補償;故障分析

0 引 言

在化工生產中,溫度是工藝控制的一個重要參數,我公司根據工藝條件及工藝需求,大量使用了二線制的鎧裝熱電偶。在此,以我公司三聚氰胺裝置和合成氨裝置生產中應用的鎧裝熱電偶為例,介紹熱電偶的工作原理,并列舉若干生產維護中常出現的故障及處理方法。

1 鎧裝熱電偶的組成和測溫原理

1.1 鎧裝熱電偶的組成

鎧裝熱電偶是把熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者加工在一起的堅實纜裝組合體。

1.2 鎧裝熱電偶的測溫原理

鎧裝熱電偶的測溫原理是將由兩種不同成份的導體(稱之為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為參比端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。如圖1所示。

圖1 鎧裝熱電偶的測溫原理圖

鎧裝熱電偶的熱電動勢將隨著測量端的溫度升高而增長,熱電動勢的大小只和鎧裝熱電偶導體材質以及兩端溫差有關,和熱電極的長度,直徑無關。

2 應用中常見故障分析

在河南煤業化工集團中原大化公司的化工生產應用中,經常遇到鎧裝熱電偶指示值偏高、指示值偏低、指示值波動、無指示的情況,對于帶有聯鎖和調節的溫度儀表,如果處理不當很可能造成系統停車,影響工藝生產,在此,針對以上故障現象作一下詳細分析:

2.1 主控指示值偏高

工藝人員反映,用來測量反應器進口調節閥閥體溫度的鎧裝熱電偶指示值可能偏高,具體檢查步驟如下:

2.1.1 檢查測量熱電偶的實際熱電勢

檢查確認熱電偶的型號為鎳鉻-鎳硅K型,且該熱電偶為單支,無聯鎖和調節,然后用數字萬用表的直流電壓檔測量現場熱電偶兩接線端子(測量端)的電壓mv值,測得兩端子直流電壓值為10.9m V,由于主控室冷端補償溫度t0=25℃,由公式E=EAB(t, t0)=EAB(t)-EAB(t0)10.9mv-0.143mv= 10.757mv再由“鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表”中查出t =265℃,加上主控室冷端溫度補償溫度25℃,該表指示實際溫度值為290℃,主控儀表指示值為289℃,屬于儀表所允許的誤差范圍內,這種情況下,屬于工藝人員操作失誤導致溫度升高。

2.1.2 檢查熱電偶和顯示儀表是否配套

如果在經過2.1.1的步驟確認主控熱電偶的顯示儀表指示值確實比現場實際值高,我們就要檢查熱電偶和與顯示儀表是否配套,補償導線和熱電偶是否配套,如果發現有這兩種情況出現,我們及時更換即可;造成指示值偏高還有可能是熱電偶附近有直流干擾信號,排除干擾信號。

2.2 主控指示值偏低

在某次大修后合成氨裝置開車過程中,用來測量一段爐東側爐膛頂部溫度的熱電偶溫度指示偏低約30～40℃,該熱電偶為S型鎧裝熱電偶。

2.2.1 故障分析

根據事故現象,我們首先檢查接線盒的接線端子是否牢靠、正負極性是否接反;然后檢查熱電偶的補償導線絕緣和接線問題;最后還檢查了安全柵、輸入卡等測量回路中的計算機部件,都沒有發現問題。最終我們檢查熱電偶時發現補償導線的極性與熱電偶偶絲帶極性接反。

造成這一事故現象的客觀原因:S型熱電偶的偶絲由鉑銠-鉑構成,鉑銠、鉑都是銀白色的細金屬絲,因此,S型熱電偶的正負極性不易分辨,容易接錯。通常我們有三種方法來判斷其極性,第一種方法是在現場檢修是可以根據偶絲的軟硬程度來判斷,一般來說,其中較硬的一極是鉑銠絲,為熱電偶的正極;其中較軟的偶絲一極是鉑絲,為熱電偶的負極。第二種方法是用數字萬用表的毫伏檔測量來判斷正負極性。第三種方法是通過觀察補償導線的絕緣材料的顏色來區別,一般來說絕緣材料顏色為紅色的一極為補償導線的正極,為白色的一極為補償導線的負極。

2.2.2 故障處理

為進一步確定故障原因我們還做了理論計算進行對比,證實故障確為極性接反所致,我們及時把熱電偶的接線糾正過來,經過一段時間的觀察和修正,該溫度點指示逐漸恢復正常。

2.3 指示波動

在工藝生產中,不論是K型還是S型鎧裝熱電偶都出現過指示波動的故障現象,出現此種故障通常有以下幾種原因:

2.3.1 熱電偶的接線柱接線松動

接線出現松動的熱電偶測溫點通常處于工藝設備振動比較大的場合,或者熱電偶長期沒有維護;針對這種情況我們盡可能定期檢查和維護。

2.3.2 熱電偶斷續短路或接地

在合成裝置中一段轉化爐溫度極高,附近的熱電偶采用的是普通補償電纜,其絕緣層處于長期高溫的壞境,容易老化脫落,從而使兩根電纜相互短接;或者與穿線金屬管接觸,導致接地;都會造成指示值波動。我們處理時要逐一查找故障點,修復絕緣。

2.4 主控無指示

如果主控顯示熱電偶無溫度指示值,通常有兩種原因造成此故障現象。

2.4.1 熱電偶已損壞

將熱電偶的兩根接線拆開,用數字萬用表的電阻檔測量兩接線端子之間的電阻值,如果阻值顯示無窮大,則說明熱電偶已斷路,現場熱電偶已損壞,更換新的熱電偶即可。

2.4.2 熱電偶的DCS通道壞

經現場檢查熱電偶、現場接線盒接線均沒有問題,然后進行現場和主控室后面的接線柜內的卡件通道進行聯校,發現通道不同,經檢查發現該熱電偶的DCS通道壞,更換后熱電偶指示正常。

3 結 語

由于鎧裝熱電偶具有反應速度快、耐強烈震動和沖擊性強,并且和普通熱電偶相比壽命比較長等特點,鎧裝熱電偶已得到廣泛的應用,所以,能熟練掌握鎧裝熱電偶的測溫原理并及時處理其故障是儀表工作人員的基本技能。

[1] 付寶祥,王桂云,施引萱,等.儀表維修工[M].北京:化學工業出版社,2008.

[2] 王森.儀表工試題集[M].北京:化學工業出版社,2002.

TQ056.1+1

A

1003-6490(2010)02-0020-02

2010-04-14

王 旭(1982-),男,漢族,助理工程師,2004年畢業于河南工業大學計算機專業,畢業以來一直從事化工自動化儀表維修及研究工作。電話:13513901366,E-mail:wangxuzy@163.com。