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摘要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。

在工業(yè)生產過程中，溫度是過程檢測中#常見和#重要的工藝變量之一，對生產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。熱電偶溫度計因具有結構簡單、使用方便和精que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中，根據工藝要求，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℃。生產過程中，DCS 控制室的溫度指示應該與現場的一次儀表指示一致。然而，在實際測量過程中發(fā)現，DCS 指示與現場雙金屬溫度計示數之間總有 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設備中，冷端置于生產設備外，當兩端所處溫度不同時，在熱電偶回路內就會產生熱電勢，這種物理現象即為熱電效應［1］。熱電偶回路的熱電勢 E AB (t，t 0 )只與熱電極材料和測量端、冷端溫度有關，即 E AB (t，t 0 ) =E AB (t) － E AB (t 0 )。當冷端溫度 t 0 不變、兩種熱電極材料一定時，E AB (t 0 ) = C 為一常數，即:

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。但由于冷端溫度受環(huán)境的影響經常波動，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

在硫磺裝置生產運行過程中發(fā)現，DCS 指示值與現場雙金屬溫度計示數存在 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偏差并且溫度指示未出現跑#大值或指示室外溫度的現象，所以shou先排除現場熱電偶損壞因素。檢查 DCS 系統內溫度補償設定，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

shou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℃范圍內代替熱電偶作為溫度的測量端插入恒溫箱內;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℃時得到的測量數據見表 1。

將表 1 中的測量數據進行處理，得到的數據對比如圖1所示。可以看出，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。