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硫磺裝置熱電偶溫度計故障分析與處理

2017-11-01 05:00:39馮曉玲
化工自動化及儀表 2017年4期
關鍵詞:冷端熱電偶硫磺

馮曉玲

(遼寧石化職業(yè)技術學院自動化系)

硫磺裝置熱電偶溫度計故障分析與處理

馮曉玲

(遼寧石化職業(yè)技術學院自動化系)

介紹熱電偶溫度計的測溫原理。對硫磺裝置E型熱電偶溫度計的故障原因進行分析與處理。

熱電偶溫度計 硫磺裝置 補償導線 故障處理

在工業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度是過程檢測中最常見和最重要的工藝變量之一,對生產(chǎn)安全和質量有著舉足輕重的影響,因此要求溫度測量元件需具備較高的準確性、穩(wěn)定性和可靠性[1]。熱電偶溫度計因具有結構簡單、使用方便和精確度高的特點,廣泛應用于中高溫溫區(qū)的溫度測量[2]。

在硫磺裝置控制系統(tǒng)中,根據(jù)工藝要求,采用7支E型熱電偶溫度計和雙金屬溫度計同時對溫度進行測量,測量范圍均為0~1 000℃。生產(chǎn)過程中,DCS控制室的溫度指示應該與現(xiàn)場的一次儀表指示一致。然而,在實際測量過程中發(fā)現(xiàn),DCS指示與現(xiàn)場雙金屬溫度計示數(shù)之間總有6~8℃的偏差,而且該偏差隨室外溫度變化而變化。為此,筆者對硫磺裝置E型熱電偶溫度計的故障原因進行了分析,并針對故障進行了相應處理。

1 熱電偶溫度計的測溫原理

1.1 測溫原理

熱電偶由兩種不同材料的導體A和B焊接或絞接而成。使用時,將熱電偶的工作端插入需要測量溫度的生產(chǎn)設備中,冷端置于生產(chǎn)設備外,當兩端所處溫度不同時,在熱電偶回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢,這種物理現(xiàn)象即為熱電效應[1]。

熱電偶回路的熱電勢EAB(t,t0)只與熱電極材料和測量端、冷端溫度有關,即EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0)。當冷端溫度t0不變、兩種熱電極材料一定時,EAB(t0)=C為一常數(shù),即:

EAB(t,t0)=EAB(t)-C=f(t)

因此,只要測出熱電勢的大小,就能判斷被測介質溫度t的高低。

1.2 補償導線延伸冷端

由熱電偶的測溫原理可知,只有在熱電偶的冷端溫度不變時,熱電勢才是工作端溫度的單值函數(shù)。但由于冷端溫度受環(huán)境的影響經(jīng)常波動,所以需要利用補償導線把冷端引到溫度恒定的地方。

補償導線一般采用廉價金屬材料制作,其熱電特性在0~100℃范圍內(nèi)和對應的熱電偶幾乎完全一樣。因此,使用補償導線就如同將熱電偶延長,使熱電偶的冷端能夠延伸到距離熱源較遠、溫度較穩(wěn)定的地方。需要注意的是,不同分度號的熱電偶所配的補償導線不同。

2 E型熱電偶溫度計故障分析與處理

2.1 故障分析

在硫磺裝置生產(chǎn)運行過程中發(fā)現(xiàn),DCS指示值與現(xiàn)場雙金屬溫度計示數(shù)存在6~8℃的偏差,并且偏差隨室外溫度變化而變化。由于各測溫點同時出現(xiàn)偏差并且溫度指示未出現(xiàn)跑最大值或指示室外溫度的現(xiàn)象,所以首先排除現(xiàn)場熱電偶損壞因素。檢查DCS系統(tǒng)內(nèi)溫度補償設定,溫度補償正常。綜上,懷疑是補償導線導致測量值存在偏差,因此對補償導線進行檢測。

2.2 故障處理

首先,準備兩根標準K型補償導線和一根待標定E型補償導線。將兩根標準K型補償導線絞接在一起,其中一根標準K型補償導線在0~100℃范圍內(nèi)代替熱電偶作為溫度的測量端插入恒溫箱內(nèi);另外一端放在溫度恒定的實驗臺上,并用一根高精度溫度計監(jiān)測冷端溫度。用一臺標準毫伏表測量K型補償導線的冷端熱電勢。

用同樣的方法將待標定E型補償導線與標準K型補償導線絞接在一起。在恒溫箱內(nèi)插入一根高精度溫度計,給定恒溫箱一個固定溫度,待恒溫箱內(nèi)溫度達到給定溫度并且穩(wěn)定后,記錄E型補償導線冷端在此溫度下的熱電勢值。

冷端溫度為20℃時得到的測量數(shù)據(jù)見表1。

將表1中的測量數(shù)據(jù)進行處理,得到的數(shù)據(jù)對比如圖1所示??梢钥闯?,待標定E型補償導線與K型補償導線的熱電特性基本一致,而與E型補償導線的熱電特性卻相差很多。然而該補償導線的電纜外層寫著“E型補償導線”,因此可以斷定,是廠家制作時錯將E型補償導線標成了K型補償導線,導致了本次故障的發(fā)生。

圖1 測量數(shù)據(jù)對比

3 結束語

針對硫磺裝置生產(chǎn)過程中熱電偶溫度計出現(xiàn)的故障,通過對比實驗進行了原因分析與處理,希望對儀表檢修人員在處理類似實際問題時有一定的借鑒價值。

[1] 王克華.過程檢測儀表[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

[2] 張明,李濤.特殊熱電偶在甲醇合成裝置中的應用[J].石油化工自動化,2016,52(5):18~21.

TH811

B

1000-3932(2017)04-0413-02

2016-08-24,

2017-03-17)

馮曉玲(1974-),高級工程師,從事生產(chǎn)過程自動化的研究,fengxiaoling1974@163.com。

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