浅谈E型热电偶温度计的故障原因与解决处理

摘要介绍热电偶温度计的测温原理。对硫磺装置 E 型热电偶温度计的故障原因进行分析与处理。

在工业生产过程中，温度是过程检测中#常见和#重要的工艺变量之一，对生产安全和质量有着举足轻重的影响，因此要求温度测量元件需具备较高的准确性、稳定性和可靠性。热电偶温度计因具有结构简单、使用方便和精que度高的特点，广泛应用于中高温温区的温度测量［2］。在硫磺装置控制系统中，根据工艺要求，采用7 支 E 型热电偶温度计和双金属温度计同时对温度进行测量，测量范围均为 0 ～1 000℃。生产过程中，DCS 控制室的温度指示应该与现场的一次仪表指示一致。然而，在实际测量过程中发现，DCS 指示与现场双金属温度计示数之间总有 6 ～8℃的偏差，而且该偏差随室外温度变化而变化。为此，笔者对硫磺装置 E 型热电偶温度计的故障原因进行了分析，并针对故障进行了相应处理。

1 热电偶温度计的测温原理

1．1 测温原理

热电偶由两种不同材料的导体 A 和 B 焊接或绞接而成。使用时，将热电偶的工作端插入需要测量温度的生产设备中，冷端置于生产设备外，当两端所处温度不同时，在热电偶回路内就会产生热电势，这种物理现象即为热电效应［1］。热电偶回路的热电势 E AB (t，t 0 )只与热电极材料和测量端、冷端温度有关，即 E AB (t，t 0 ) =E AB (t) － E AB (t 0 )。当冷端温度 t 0 不变、两种热电极材料一定时，E AB (t 0 ) = C 为一常数，即:

因此，只要测出热电势的大小，就能判断被测介质温度 t 的高低。

1．2 补偿导线延伸冷端

由热电偶的测温原理可知，只有在热电偶的冷端温度不变时，热电势才是工作端温度的单值函数。但由于冷端温度受环境的影响经常波动，所以需要利用补偿导线把冷端引到温度恒定的地方。

补偿导线一般采用廉价金属材料制作，其热电特性在 0 ～ 100℃ 范围内和对应的热电偶几乎完全一样。因此，使用补偿导线就如同将热电偶延长，使热电偶的冷端能够延伸到距离热源较远、温度较稳定的地方。需要注意的是，不同分度号的热电偶所配的补偿导线不同。

2 E 型热电偶温度计故障分析与处理

2．1 故障分析

在硫磺装置生产运行过程中发现，DCS 指示值与现场双金属温度计示数存在 6 ～8℃的偏差，并且偏差随室外温度变化而变化。由于各测温点同时出现偏差并且温度指示未出现跑#大值或指示室外温度的现象，所以shou先排除现场热电偶损坏因素。检查 DCS 系统内温度补偿设定，温度补偿正常。综上，怀疑是补偿导线导致测量值存在偏差，因此对补偿导线进行检测。

2．2 故障处理

shou先，准备两根标准 K 型补偿导线和一根待标定 E 型补偿导线。将两根标准 K 型补偿导线绞接在一起，其中一根标准 K 型补偿导线在 0 ～100℃范围内代替热电偶作为温度的测量端插入恒温箱内;另外一端放在温度恒定的实验台上，并用一根高精度温度计监测冷端温度。用一台标准毫伏表测量 K 型补偿导线的冷端热电势。用同样的方法将待标定 E 型补偿导线与标准 K 型补偿导线绞接在一起。在恒温箱内插入一根高精度温度计，给定恒温箱一个固定温度，待恒温箱内温度达到给定温度并且稳定后，记录 E型补偿导线冷端在此温度下的热电势值。冷端温度为 20℃时得到的测量数据见表 1。

将表 1 中的测量数据进行处理，得到的数据对比如图1所示。可以看出，待标定E型补偿导线与 K 型补偿导线的热电特性基本一致，而与 E型补偿导线的热电特性却相差很多。然而该补偿导线的电缆外层写着“E 型补偿导线”，因此可以断定，是厂家制作时错将 E 型补偿导线标成了 K型补偿导线，导致了本次故障的发生。