導(dǎo)讀
溫度儀表是我們化工儀表生產(chǎn)過程中常用的四大測量儀表之一，本文重點講解常用測溫元件與測溫儀表的技術(shù)標準、檢查校驗、使用維護以及檢修的內(nèi)容和方法的規(guī)程。適用于普通熱電偶、耐磨熱電偶、熱電阻、壓力式溫度計、溫度開關(guān)、一體化溫度變送器、架裝智能溫度變送器和紅外線溫度儀的維護與檢修。
本規(guī)程規(guī)定了常用測溫元件與測溫儀表的技術(shù)標準、檢查校驗、使用維護以及檢修的內(nèi)容和方法。
本規(guī)程適用于普通熱電偶、耐磨熱電偶、熱電阻、壓力式溫度計、溫度開關(guān)、一體化溫度變送器、架裝智能溫度變送器和紅外線溫度儀的維護與檢修。
01
熱電偶熱電阻
1）熱電偶、熱電阻的測溫原理：
熱電偶測溫原理：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當導(dǎo)體A和B的兩個接點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。熱電偶的一端將A、B兩種導(dǎo)體焊在一起，置于溫度為t的被測介質(zhì)中，稱為工作端；另一端稱為自由端，放在溫度為t0的恒定溫度下。當工作端的被測介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，熱電勢隨之發(fā)生變化，將熱電勢送入顯示儀表進行顯示或記錄，或送入微機進行處理，即可獲得溫度值。
熱電阻測溫原理：熱電阻是以鉑絲或銅絲制成的測溫元件，它是利用金屬的電阻值隨溫度變化而變化的特性來測量溫度的。按國家規(guī)定，從1988年起，采用IEC標準分度，即用Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等。
2）熱電偶、熱電阻的結(jié)構(gòu)（如下圖）：
（熱電偶結(jié)構(gòu)圖）
普通型熱電偶
普通型熱電偶按其安裝時的連接型式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。雖然它們的結(jié)構(gòu)和外形不盡相同，但其基本組成部分大致是一樣的。通常都是由熱電極、絕緣材料、保護套管和接線盒等主要部分組成。
鎧裝熱電偶
鎧裝熱電偶是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅實組合體。它可以做得很細、很長，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。套管材料般為銅、不銹鋼或鎳基高溫合金等。熱電極與套管之間填滿了絕緣材料的粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝熱電偶的主要特點是測量端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快；機械強度高；撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上，因此已被廣泛用在許多工業(yè)部門中。
（熱電阻結(jié)構(gòu)圖）
普通型熱電阻
普通型熱電阻按其安裝時的連接型式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。雖然它們的結(jié)構(gòu)和外形不盡相同，但其基本組成部分大致是一樣的。通常都是由熱電阻芯、保護套管、絕緣材料和接線盒等主要部分組成。
鎧裝熱電阻
鎧裝熱電阻是由熱電阻絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅實組合體。它可以做得很細、很長，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。套管材料般為不銹鋼或鎳基高溫合金等。熱電阻芯與套管之間填滿了絕緣材料，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝熱電阻的主要特點是測量端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快；機械強度高；撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上，因此已被廣泛用在許多工業(yè)部門中。
3）檢查項目與質(zhì)量要求
保護套管不應(yīng)有彎曲、壓偏、扭斜、裂紋、沙眼、磨損和顯著腐蝕等缺陷，套管上的固定螺絲應(yīng)光潔完整、無滑牙或卷牙現(xiàn)象；其插入深度、插入方向和安裝位置及方式均應(yīng)符合相應(yīng)測點的技術(shù)要求，并隨被測系統(tǒng)做1.25倍工作壓力的嚴密性試驗時，5min內(nèi)應(yīng)無泄漏。
保護套管內(nèi)不應(yīng)有雜質(zhì)，元件應(yīng)能順利地從中取出和插入，其插入深度應(yīng)符合保護套管深度的要求；感溫件絕緣瓷套管的內(nèi)孔應(yīng)光滑，接線盒、螺絲、蓋板等應(yīng)完整，銘牌標志應(yīng)清楚，各部分裝配應(yīng)牢固可靠。
熱電偶測量端的焊接要牢固，呈球狀，表面光滑，無氣孔等缺陷；鉑銠-鉑等貴金屬熱電偶電極，不應(yīng)有任何可見損傷，清洗后不應(yīng)有色斑或發(fā)黑現(xiàn)象；鎳鉻-鎳硅等熱電偶電極不應(yīng)有嚴重的腐蝕、明顯的縮徑和機械損傷等缺陷。
鎧裝熱電偶的外觀應(yīng)無明顯的壓痕、過度變形。
熱電阻的骨架不得破裂，無顯著的彎曲現(xiàn)象，熱電阻不得短路或斷路。
02
普通熱電偶
1）技術(shù)標準
熱電偶的測量范圍及精度
熱電偶類別
分度號
允 差 等 級
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
允差值
(±)
測溫范圍
允差值
(±)
測溫范圍
允差值
(±)
測溫范圍
鎳鉻-鎳硅
（鎳鋁）
K
1.5℃
或
0.4%t
-40～1000℃
2.5℃
或
0.75%t
-40～1200℃
2.5℃
或
1.5%t
-200～40℃
注：表中t為被測溫度的絕對值（℃）；測溫范圍是指熱偶絲，不包括保護套管。
2）檢查校驗
檢查
外觀檢查：熱電偶得熱接點應(yīng)焊接牢固，表面光滑、無氣孔、無明顯的缺損及裂紋，焊接的形狀應(yīng)符合圖2-2-1A、B、C的要求，焊點直徑不超過熱電偶絲直徑的兩倍，熱電偶的瓷管、絕緣層、保護套管、接線座、墊片及頭蓋應(yīng)完好無缺。
對于使用中的熱電偶應(yīng)定期檢查其熱電特性，檢定周期一般為3～5年。重要的及特殊使用的場合，按實際需要定期檢查。
保護套管一般4～5年檢查一次，對于安裝在腐蝕劑磨損嚴重部位的保護套管，停工檢修期間均應(yīng)檢查。使用于2.5MPa以下的保護管應(yīng)能承受1.5倍的工作壓力而無滲漏，用于高壓容器的熱電偶保護套管使用前應(yīng)經(jīng)探傷或拍片檢查，達到二級合格標準。
校驗方法
將標準熱電偶置于不銹鋼柱的中心孔，而被校熱電偶分布在其周圍的小孔內(nèi)，以取得均勻的溫度場。不銹鋼柱應(yīng)置于電爐的中心，爐孔的兩端用石棉或玻璃棉封住。鉑銠-鉑熱電偶應(yīng)用-端封的石英管或瓷管作保護，以免鉑銠-鉑熱電偶被污染變質(zhì)而降低精度。
冷端恒溫槽中應(yīng)放適量的冰水混合物，各熱電偶的冷端集中成束，插入恒溫槽中玻璃試管中，深入水中部分不小于100mm，同時用0.1或0.2分度的水銀溫度計觀察冷端溫度。
恒溫從300℃開始校驗（以鉑銠-鉑熱電偶為例），直到最高工作溫度為止。校驗點必須包括常用工作溫度，至少校驗3點，若使用溫度在300℃以下時應(yīng)增加一個100℃檢定點。當電爐溫度達到校驗點溫度±3℃范圍中任一穩(wěn)定值時開始測量熱電勢，先測量標準熱電偶，然后測量被校熱電偶。需要時再復(fù)制測，相鄰兩次測量溫度變化值≤0.3℃，記錄這兩次測量值，取其平均值為最后結(jié)果。
冷端溫度0℃值時，同時應(yīng)讀取冷端溫度t′0，用以校正。
3）使用和維護
按照被測介質(zhì)的特性及操作條件，選用合適材質(zhì)、厚度及結(jié)構(gòu)的保護套管和墊片。
熱電偶安裝的地點、深度、方向和接線應(yīng)符合測量技術(shù)的要求，并便于維修檢查。
在使用熱電偶補償導(dǎo)線時，必須注意型號相配、極性正確，熱電偶與補償導(dǎo)線接頭處的環(huán)境溫度最高不應(yīng)超過100℃。
使用于0℃以下的熱電偶，應(yīng)在其接線座下灌蠟密封，使其與外界隔絕。
熱電偶首次使用前，必須經(jīng)過一定的技術(shù)檢驗，確認合格后方可使用。
4）檢修
熱電偶得保護套管如有損壞，可按原結(jié)構(gòu)要求進行修理或更換。
熱電偶得電極修理
03
耐磨熱電偶
1）概述
耐磨熱電偶采用一種特殊、復(fù)合型耐磨結(jié)構(gòu)，特別適用于高速氣流、含固體顆粒的流體，可在高壓惡劣條件用于溫度測量與控制，其耐磨性能及使用壽命比目前國內(nèi)常用的普通熱電偶提高3-4倍。
2）技術(shù)標準
熱電偶時間常數(shù)根據(jù)熱惰性級別的不同，分為90～180s、30～90s、10～30s和
3）檢查與校驗
對于使用中的耐磨熱電偶應(yīng)定期檢查其熱電特性，檢定周期一般為1年或一個裝置檢修周期。重要的及特殊使用的場合，按實際需要定期檢查。
耐磨熱電偶保護套管一般1年或一個裝置檢修周期檢查一次，對于安裝在腐蝕及磨損嚴重地方的保護套管，停工檢修期間均應(yīng)檢查。使用于2.5MPa以下的保護管應(yīng)能承受1.5倍的工作壓力而無滲漏。用于高壓容器的熱電偶保護套管使用前應(yīng)經(jīng)探傷或拍片檢查，達到二級合格標準。
校驗、使用和維護、檢修同上
04
雙金屬溫度計
1）檢查與校驗
安裝螺紋光潔無損。
其余外觀檢查應(yīng)滿足要求。
2）調(diào)校項目
校準點不得少于5點，有0℃刻度的溫度計校準點應(yīng)包括0℃。
校準過程中，指針應(yīng)平穩(wěn)移動，不應(yīng)有明顯的跳動和停滯現(xiàn)象。
溫度計示值基本誤差應(yīng)不大于儀表的允許誤差。
溫度計回程誤差應(yīng)不大于允許誤差。
溫度計的重復(fù)性誤差應(yīng)不大于允許誤差絕對值的1/2。
05
常見溫度儀表故障
故障現(xiàn)象
可能原因
處理方法
熱電勢比實際值小（顯示儀表指示值偏低）
1.熱電極短路 2.熱電偶的接線柱處積灰，造成短路。
3.補償導(dǎo)線線間短路. 4.熱電偶電極變質(zhì)。 5.補償導(dǎo)線與熱電偶極性接反。 6補償導(dǎo)線與熱電偶不配套。 7.熱電偶安裝位置不當或插入深度不符合要求。
8.熱電偶冷端溫度補償不符合要求。
9.熱電偶與顯示儀表不配套。
1.找出原因，如因潮濕所致，則需進行干燥；如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子
2.清掃積灰。 3.找出短路點，加強絕緣或更換補償導(dǎo)線。
4.在長度允許的情況下，剪去變質(zhì)段重新焊接，或更換新熱偶。 5.重新接正確。 6.更換相配套的補償導(dǎo)線。 7.重新按規(guī)定安裝。 8.調(diào)整冷端補償器。
9.更換熱電偶或顯示儀表使之相配套。
熱電勢比實際值大（顯示儀表指示值偏高）
1.熱電偶與顯示儀表不配套。 2.補償導(dǎo)線與熱電偶不配套。 3.有直流干擾信號進入。
1.更換熱電偶或顯示儀表使之相配套。 2.更換相配套的補償導(dǎo)線。 3.排除直流干擾。
熱電勢輸出不穩(wěn)定
1.熱電偶接線柱與熱電極接觸不良。 2.熱電偶測量線絕緣損壞，引起短路或接地。 3.熱電偶安裝不牢或外部振動。 4.熱電極將斷未斷。 5.外界干擾（交流漏電，電磁場感應(yīng)等）.
1.將接線柱螺絲擰緊。 2.找出故障點，修復(fù)絕緣。 3.緊固熱電偶，消除震動或采取減震措施。
4.修復(fù)或更換熱電偶。 5.查出干擾源，采取屏蔽措施。
熱電偶熱電勢誤差大
1.熱電極變質(zhì)。 2.熱電偶安裝位置不當。 3.保護管表面積灰。
1.更換熱電極。 2.改變安裝位置。 3.清除積灰。
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