熱電偶測量元件及常見故障分析
測量元件
熱電偶因其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉(普通型國產(chǎn)約五、六百元一支)、壽命長(通�？墒褂�4~6年，一些焊接式的如鍋爐金屬壁溫?zé)犭娕伎蛇_(dá)10年以上，且主要是因遭長期污染或腐蝕后導(dǎo)致精度降低而更換，很少發(fā)生因機(jī)械原因而更換的)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用，同時考慮到適合于電廠應(yīng)用范圍和高性價(jià)比因素，實(shí)際大多使用了E型(鎳鉻-康銅)熱電偶，少數(shù)測點(diǎn)因測量精度要求較高或測點(diǎn)溫度較高如爐膛煙溫探針等則采用了K型(鎳鉻-鎳硅)熱電偶。
熱電偶簡單的結(jié)構(gòu)決定了它極為可塑的應(yīng)用形狀，可以根據(jù)需要加工成粗細(xì)長短各不同的、單支或雙支(通常采用雙支熱電偶，一支作為備用)的，有些熱電偶如鎧纜熱電偶在使用時可將其頭部進(jìn)行彎扭以滿足現(xiàn)場設(shè)備的不同安裝形狀要求。
眾所周知熱電偶的測量原理是熱電效應(yīng)，它同其他傳感器最大的區(qū)別就是不需要加任何激勵電源就可以產(chǎn)生信號。不過它產(chǎn)生的是極弱電信號，一般只有幾十個毫伏，為了防止信號失真對熱電勢的傳送有著很高的要求：首先必須使用專用的電纜(稱補(bǔ)償電纜)，而且不同型號的熱電偶其補(bǔ)償電纜也不一樣(E型配鎳鉻—考銅線、K型配銅—康銅線)。其次對干擾信號的屏蔽要求較高，線纜通常采用雙層屏蔽。
冷端補(bǔ)償
熱電偶的冷端補(bǔ)償功能已普遍移入DCS中。以下以INFI-90控制系統(tǒng)為例，所有I/O柜都放置在環(huán)境溫度恒定(一般為18℃~21℃)的電子室內(nèi)，這樣在I/O端子柜內(nèi)進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償時能夠得到精度較高的測量值。當(dāng)熱電偶冷端溫度為零攝氏度(簡稱t0)時，補(bǔ)償電橋R1= R2= R3=RF(t0)，電橋平衡，補(bǔ)償電壓Uba=0，測溫回路的總電勢為EAB(t,t0)。當(dāng)熱電偶冷端溫度變化，如上升為t1時，雖然熱電偶的熱電勢減小了，但由于溫敏電阻RF值增大，補(bǔ)償電橋會有Uba電壓輸出，測溫電路總電勢為EAB(t,t1)+ Uba。只要選擇好補(bǔ)償電橋的工作電流值，就可以使補(bǔ)償電壓Uba恰等于因冷端溫度上升而減小了的那部分熱電勢EAB(t,t1)，使測溫電路總電勢EAB(t,t0)保持不變
以上補(bǔ)償后的熱電勢EAB(t,t0)進(jìn)入信號隔離器，在那里進(jìn)行隔離變送將毫伏信號線性地轉(zhuǎn)化為1~5伏信號(統(tǒng)一按900℃為滿量程計(jì)算)后輸入I/O卡件，在I/O卡件中進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換最后送控制器卡件進(jìn)行運(yùn)算和控制。
軟件處理及控制
進(jìn)入DCS控制器卡件的溫度信號是數(shù)字量信號(從工程師工作站上監(jiān)視時，顯示的還是毫伏值)，同輸入的毫伏電壓值呈線性關(guān)系，所以要將它轉(zhuǎn)換成溫度信號還需要列表進(jìn)行插值計(jì)算。
同時為了保證整個測量系統(tǒng)的可靠性,在控制邏輯中對每個主、重要溫度測量參數(shù)現(xiàn)場安裝了多個測點(diǎn)，例如過熱器出口溫度，雙測點(diǎn)輸入即冗余測點(diǎn)輸入或三測點(diǎn)輸入，相應(yīng)的控制邏輯則采用二選一或三取中。
根據(jù)傳熱學(xué)定律可知熱量的傳遞快慢取決于傳熱體的熱阻，因此任何一種溫度測量裝置對于溫場測量的反映都要比流量、液位、壓力信號慢得多，再說熱電偶的元件外通常還有一層保護(hù)套管。所以它對溫度變化的響應(yīng)不是階躍特性而接近于慣性特性，對此現(xiàn)場對溫度控制的主控PID中要加入一些導(dǎo)前分量，以防被控對象的溫度過調(diào)。
常見故障與分析
熱電偶的常見故障主要表現(xiàn)有：
a.熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線接反。這主要是基建時出現(xiàn)的問題，負(fù)責(zé)接線的人員一時的粗心造成，屬人為因數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線接反情況時，操作員控制站上的顯示通常比實(shí)際值偏大或偏小(根據(jù)通道測量回路而定)。
