多点热偶测温突然下降的故障分析与解决

多点热偶测温突然下降的故障分析与解决

刘友玲 乔法杰

中国化学品安全协会 421381199012112427

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概述 ：  由于端子柜与卡件柜的南北跨度大，机柜间温度不均匀，造成端子柜与卡件柜的温差；而且，在控制室改造中引入第三导体，从而产生了附加误差，造成多点热偶测温下降。针对这一现象展开技术攻关，分析故障产生的原因，采取可靠的技术措施，确保装置安全可靠运行。

关键词 ： 热电偶   冷端温度   补偿导线   控制

1.故障现象

2016年8月16日12时30分，装置的操作人员，正聚精会神的盯着压缩机的显示画面，突然，显示画面上的TI200-44、TI500-2、TIC107等仪表参数同时直线下降，这表征着压缩机的一段出口温度、二段入口温度、二段出口温度异常，而且，压缩机的一段、二段出口温正是联锁停车点。

2.故障检查

2.1热电偶的检查

装置的温度测量采用的是T型热电偶。仪表人员对产生故障的仪表测量点，用万用表对测温热偶进行了测试，测试结果如下。

通过对上述仪表检查的结果看，热电偶测温元件正常。

2.2 安全栅的检查

装置的测温热偶采用输入安全栅是P+F的955c，仪表维修人员对照回路图，对安全栅的输入、输出信号及安全栅的回路阻抗进行了进一步的检查。检查结果如下。

通过对上述仪表的输入安全栅的检查结果看，输入安全栅正常。

2.3.热电偶冷端温度补偿的检查

热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。

TC卡件都具有热电偶测温的自动冷端温度补偿。热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

2.4 控制室环境温湿度的检查

从控制室内的温湿度计显示看，室内的温度为23℃，湿度为65%，满足DCS机柜间的环境温度要求。但装置的机柜间南北跨度大，端子柜与卡件柜间的距离为12米，跨度较大。而且，夏天为了给机柜间降温，在机柜间的南、北各安装了一台空调，由于机柜间南北跨度大造成了温度的不均匀。

3.原因分析

3.1 热电偶测温

3.1.1热电偶的测温原理

在由两种不同成分的均质导体 A 和 B 所组成的闭合回路中 , 当 A 和 B 的两个接点处于不同温度 T 和 To时（当两端存在温差时）, 在回路中就会产生Seebeck热电势。这就是所谓的塞贝克效应。导体 A 和 B 称为热电极。温度较高的一端 T 叫工作端 ( 通常焊接在一起 )；温度较低的一端 To 叫自由端 ( 通常处于某个恒定的温度下)。

3.1.2热电偶测温的特点

其特点为测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广。热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合；但其信号输出灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号和前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。

3.2 多点热偶测温误差的来源

由热电偶的中间导体及中间温度定律可知，为了将热电偶测温应用于生产，可以用补偿导线(因为热电偶材料相当昂贵)将热电偶测得温度引入控制室，并且可以用普通导线将热电偶信号在控制内进行布线连接。前提是必须满足中间导体的温度条件。即中间导体两端的温度相同。

由于机柜间南北跨度大，端子柜与卡件柜间的距离为12米，跨度较大。而且，夏天为了给机柜间降温，在机柜间的南、北各安装了一台空调，由于机柜间南北跨度大造成了温度的不均匀。通过用温度计测量端子柜与卡件柜的温度，显示两者温度相差为3℃至4℃，且端子柜温度低于卡件柜温度。

4.效果检查

针对制定的技术措施，利用今年5月底装置短停消缺的时机，对12个重要温度点采用温度变送器进行了改造；仪表端子柜、安全栅柜、电源柜增加轴流风机，以保证机柜间温度的均匀。

解决了装置多点测温热电偶温度突然下降的问题，杜绝虚假信号的产生，提高了控制联锁系统运行的可靠性，确保了压缩机的安全平稳运行。

参考文献：

1.《化工测量及仪表》   化学工业出版社    1998

2.《温度测量》         化学工业出版社    1996