熱電偶是工業(yè)現(xiàn)場廣泛使用的溫度傳感器,熱電偶、補償導(dǎo)線和顯示控制儀器,PLC系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)構(gòu)成熱電偶測溫系統(tǒng)(如圖1所示)
圖1:熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖
熱電偶補償導(dǎo)線是在一定溫度范圍內(nèi)與所匹配的熱電偶有相同熱電勢標(biāo)稱值的導(dǎo)線。以下是工業(yè)現(xiàn)場常見的十種錯誤使用補償導(dǎo)線案例,希望大家在看完案例分析后會有所收獲。
1.用普通電線做熱電偶信號線,不用補償導(dǎo)線
根據(jù)熱電偶溫度測量原理,熱電偶電路的熱電勢與測量溫度和熱電偶參考端溫度有關(guān)。安裝在使用現(xiàn)場的熱電偶參考端溫度(指熱電偶接線盒的溫度)隨環(huán)境溫度的變化而變化,不能恒定。在熱電偶參考端溫度波動的情況下,利用補償線將參考端延長到溫度穩(wěn)定或遠(yuǎn)離熱源的環(huán)境,以補償熱電偶參考端溫度變化引起的誤差。
普通電線可以傳輸熱電偶測溫產(chǎn)生的mV但不能補償將熱電偶參考端溫度延長到儀表控制室,導(dǎo)致熱電偶測溫系統(tǒng)溫度補償不準(zhǔn)確。
正確方法:熱電偶信號傳輸必須使用熱電偶補償導(dǎo)線,禁止用電纜代替補償導(dǎo)線。
2、 不同分度號的熱電偶和熱電偶補償導(dǎo)線混合,引入測量誤差
單位使用S型熱電偶測量爐溫度,工作人員知道熱電偶必須使用補償線,然后使用庫存K型熱電偶補償線將鉑銠10-鉑熱電偶信號連接到顯示儀器(如圖2所示),發(fā)現(xiàn)實際爐溫度和測量值偏差較大,更換補償線SC后測溫恢復(fù)正常。
根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的規(guī)定,熱電偶補償導(dǎo)線的熱電勢和允許誤差應(yīng)符合要求JJG 351工作用廉金屬熱電偶驗證程序及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),不同程度對應(yīng)的熱電偶補償導(dǎo)線在相同環(huán)境溫度下產(chǎn)生不同的熱電勢,不同程度的熱電偶和熱電偶補償導(dǎo)線混合,不可避免地引入熱電偶參考端溫度補償誤差。
正確的方法:各種熱電偶補償導(dǎo)線必須與相應(yīng)的熱電偶配合。
圖2:熱電偶與補償導(dǎo)線不匹配
3、 熱電偶補償導(dǎo)線絕緣層損壞
在熱電偶接線和安裝過程中,熱電偶接線盒出口和補償導(dǎo)線其他部位的絕緣層偶爾磨損。故障表現(xiàn)為顯示儀器或DCS系統(tǒng)溫度顯示值一般較小。
正確方法:尋找補償導(dǎo)線絕緣層損傷點,重新絕緣,恢復(fù)儀器正常顯示值。
熱電偶和熱電偶補償導(dǎo)線可分為正極和負(fù)極當(dāng)補償導(dǎo)線極性反接時,儀表顯示值變化很大:
補償導(dǎo)線型號 配套熱電偶 絕緣層顏色 熱電偶補償導(dǎo)線護套顏色 一般用 耐熱用 正極 負(fù)極 普通級 精密級 普通級 精密級 RC R型 紅 綠 黑 灰 黑 黃 SC S型 紅 綠 黑 灰 黑 黃 KCA K型 紅 藍(lán) 黑 灰 黑 黃 KCB K型 紅 藍(lán) 黑 灰 黑 黃 KX K型 紅 黑 黑 灰 黑 黃 NC N型 紅 灰 黑 灰 黑 黃 NX N型 紅 灰 黑 灰 黑 黃 EX E型 紅 棕 黑 灰 黑 黃 JX J型 紅 紫 黑 灰 黑 黃 TX T型 紅 白 黑 灰 黑 黃5.熱電偶補償導(dǎo)線與接線端子接觸不良
熱電偶補償導(dǎo)線比較硬,導(dǎo)線和端子在接線或使用過程中容易接觸不良。這種故障反映在儀器或DCS系統(tǒng)無顯示值或顯示值過量范圍。
處理方法:擰緊接線端子,消除不良接觸故障,正常測量顯示回復(fù)儀器。
6.熱電偶與補償導(dǎo)線連接點的溫度超過規(guī)定的使用范圍
普通熱電偶補償導(dǎo)線的使用溫度為0-100℃;耐高溫補償導(dǎo)線的使用溫度為0-200℃。例如,R型熱電偶補償導(dǎo)線Rc和S型熱電偶補償導(dǎo)線Sc均為補償導(dǎo)線,各類補償導(dǎo)線精度較低,0-60℃0-150℃負(fù)誤差較大。
正確方法:一般補償型熱電偶補償導(dǎo)線使用環(huán)境溫度不超過100℃,高溫?zé)犭娕佳a償導(dǎo)線可達(dá)2000℃
7.熱電偶補償導(dǎo)線中間有接頭,接頭接觸不良
在熱電偶補償導(dǎo)線的生產(chǎn)過程中,單位長度內(nèi)接頭的數(shù)量受國家相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的家數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)的限制,制造商將進行相應(yīng)的處理。補償導(dǎo)線長度不足需要接線。常見施工人員將補償導(dǎo)線接頭擰在一起進行絕緣處理后投入使用。使用一段時間后,測量不準(zhǔn)確,誤差增加。
正確方法:如需延長補償導(dǎo)線長度,應(yīng)連接相同型號的補償導(dǎo)線,連接牢固可靠,焊接,絕緣后投入使用。
圖3:熱電偶補償導(dǎo)線接頭
8.補償導(dǎo)線與電力電纜平行敷設(shè),信號 擾
在施工過程中,企業(yè)將熱電偶補償導(dǎo)線與電力平行敷設(shè)在同一電纜橋架上,系統(tǒng)投入使用后出現(xiàn)DCS系統(tǒng)顯示熱電偶溫度突然高低,經(jīng)反復(fù)檢查確認(rèn)熱電偶測量信號受到動力線路干擾,導(dǎo)致溫度測量誤差超過100度。
正確方法:施工過程中,熱電偶補償導(dǎo)線與電力電纜同向敷設(shè),電力橋與儀表信號橋分別敷設(shè),采用屏蔽補償導(dǎo)線。如果補償導(dǎo)線和電力電纜不可避免地在同一橋架上,則應(yīng)在橋架內(nèi)設(shè)置屏蔽隔板或交叉敷設(shè),以較大限度地減少熱電偶信號 擾機率。
9.由于信號衰減和干擾引起的測量誤差,長距離使用熱電偶補償導(dǎo)線
熱電偶測溫時產(chǎn)生的電勢值為mV由于補償導(dǎo)線的長度增加,信號衰減和現(xiàn)場磁電干擾耦合DCS系統(tǒng)溫度顯示值波動。
處理方法:
(1)補償導(dǎo)線需要長距離敷設(shè),補償導(dǎo)線直徑不得低于Φ1.5mm2,減少mV信號衰減。
(2)選擇屏蔽補償導(dǎo)線,并按規(guī)范接地屏蔽層(必須使屏蔽層在補償導(dǎo)線一端接地,并將其納入儀表信號接地網(wǎng),禁止將接地納入工廠電氣接地網(wǎng)),避免因屏蔽層接地不正確而造成測量誤差。
(3)使用溫度變送器將地?zé)犭娕夹盘栟D(zhuǎn)換為4-20mA信號傳輸,提高信號抗干擾能力。
10.熱電偶選擇熱電偶溫度變送器后,無需補償導(dǎo)線?
熱電偶溫度變送器通常安裝在熱電偶接線盒和控制柜中,這是兩種不同結(jié)構(gòu)的溫度變送器:
(1)溫度變送器安裝在熱電偶接線盒中,形成一個集成的熱電偶溫度變送器。熱電偶絲直接連接到溫度變送器的輸入端,輸出為二線系統(tǒng)4-20mA信號、變送器和顯示儀器DCS系統(tǒng)直接用雙絞線或兩芯屏蔽電纜連接,無熱電偶補償導(dǎo)線。
圖4:綜合溫度變送器不使用補償導(dǎo)線
(2) 如果溫度變送器安裝在控制柜內(nèi),則必須使用補償導(dǎo)線連接熱電偶和溫度變送器DCS系統(tǒng)直接用雙絞線或兩芯屏蔽電纜連接,無熱電偶補償導(dǎo)線。
正確的方法必須根據(jù)實際應(yīng)用確定熱電偶溫度變送是否使用補償導(dǎo)線。
圖5:補償導(dǎo)線必須用于連接熱電偶和導(dǎo)軌溫度變送器
正確使用熱電偶補償導(dǎo)線,相關(guān)從業(yè)人員需要了解熱電偶的工作原理和補償導(dǎo)線的工作原理,有強烈的責(zé)任感和認(rèn)真實際的工作態(tài)度,避免上述錯誤,確保熱電偶的準(zhǔn)確性。
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