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熱電阻，是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，其測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。現(xiàn)場最常用的是用金屬鉑和銅制成的，分度號為Pt100、Pt1000、Cu50等。


熱電阻外形


熱電阻工作原理簡單，常常不受重視，所以發(fā)生讓人摸不著頭腦的問題時(shí)，往往會直接采取更換熱電阻來處理，增加了維護(hù)成本。希望本文能為從事儀控工作的同行一些幫助。


一、熱電阻信號測量原理


1、測量原理


熱電阻一次元件將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化后，通過連接導(dǎo)線將電阻信號傳遞到DCS系統(tǒng)，或其他二次表計(jì)，經(jīng)過運(yùn)算后顯示溫度值。


金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即：


Rt=Rt0[1+α(t-t0)]


式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0(通常t0=0℃)時(shí)對應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)。


2、信號回路組成部分


序號
名稱
作用
1
熱電阻元件
按分度號分，有Pt100、Pt1000、Cu50等；按類型分，有鎧裝熱電阻、端面熱電阻、普通熱電阻、防爆熱電阻等。
2
連接導(dǎo)線
帶屏蔽層的銅導(dǎo)線，同模擬量信號傳輸電纜。
3
DCS卡件
熱電阻的阻值信號直接進(jìn)入DCS卡件，經(jīng)過運(yùn)算得出溫度值。
（熱電阻和卡件設(shè)置的分度號必須一致。）
4
二次表
一般安裝在現(xiàn)場，用途為就地?cái)?shù)字顯示，或?qū)㈦娮栊盘栟D(zhuǎn)換為4-20mA模擬量信號，提高信號穩(wěn)定性。
二、故障現(xiàn)象、原因及處理辦法


1、溫度信號顯示負(fù)值


①原因：顯示儀表與熱電阻接線錯(cuò)誤


處理：二線、三線、四線熱電阻與DCS卡件或二次表連接需按照要求接線。


②原因：熱電阻元件短路現(xiàn)象（元件破損、保護(hù)套管內(nèi)積水、接線盒內(nèi)積水等）


處理：將元件處接線拆除，測量電阻值是否符合實(shí)際值，若偏小，可判斷元件故障。


找出短路處，加強(qiáng)絕緣。


③原因：傳輸導(dǎo)線有短路（導(dǎo)線破損、不同芯的多股線在接線端有毛刺接觸）


處理：a)將連接導(dǎo)線從元件、卡件端子處拆下，核對導(dǎo)線絕緣情況，若找到破損處，可重新連接，加強(qiáng)絕緣；若無法找到，可更換電纜。


2、溫度信號顯示無窮大


①原因：熱電阻斷路（由于電阻絲一般較細(xì)，該故障較為多見。）


處理：更換元件


②原因：端子接線松動（就地元件接線端子、轉(zhuǎn)接箱端子、卡件端子。）


處理：擰緊或焊接端子。


3、溫度信號顯示偏低


①原因：保護(hù)管內(nèi)有金屬屑、灰塵、接線柱間臟污及熱電阻短路


處理：除去金屬屑，清掃灰塵、水滴等，找到短路點(diǎn)加強(qiáng)絕緣。


②原因：元件插入深度不足（帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度）


處理：a)保證元件接觸保護(hù)套管；b)查閱規(guī)程，按照規(guī)程要求決定溫度元件在介質(zhì)管道中的插入深度。


4、溫度信號顯示偏高


①原因：接線端子氧化（就地、轉(zhuǎn)接處、卡件處端子）


處理：建議重新剝一段導(dǎo)線，若長度不足可使用砂紙進(jìn)行打磨。


②原因：接線松動（常見于彈簧式端子排）


處理：重新擰緊端子。


③原因：接線端子接觸不佳（常見于帶線鼻子的端子）


處理：剪掉線鼻子，或重新捏緊線鼻子。


5、溫度信號顯示跳變


①原因：屏蔽線未接地或多點(diǎn)接地


處理：傳輸導(dǎo)線的屏蔽線在DCS機(jī)柜處單點(diǎn)接地；斷開機(jī)柜處接地，測量屏蔽對地絕緣，若絕緣不佳，需更換電纜。


②原因：存在干擾源


處理：電纜不合格，無屏蔽功能，需更換屏蔽電纜；將傳輸電纜與動力電纜分開，按規(guī)范要求敷設(shè)；現(xiàn)場加裝安全柵或二次表計(jì)，將電阻信號轉(zhuǎn)換為4-20mA信號，提高抗干擾性。


③原因：中間轉(zhuǎn)接處連接不規(guī)范


處理：更換質(zhì)量合格端子排；焊接連接處。


④原因：熱電阻絲特性變化


處理：更換熱電阻。


6、其他情況


①原因：熱電阻與顯示儀表的分度好不一致。


處理：修改設(shè)置。


②原因：工藝操作導(dǎo)致溫度異常。


處理：將操作記錄與溫度變化趨勢進(jìn)行綜合分析，找到原因，進(jìn)行處理。


③原因：測點(diǎn)選擇不當(dāng)。


處理：盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻，可重新選擇安裝位置。


三、溫度信號故障檢查步驟


1、確認(rèn)溫度信號邏輯


若信號參與控制，需對信號進(jìn)行強(qiáng)制。


2、量電阻


①拆開卡件處接線，測量就地送來的電阻值，對照分度表查看溫度值。


②若符合，可判斷卡件故障或卡件接線問題。可用FLUKE信號送信號確認(rèn)，或重新接線確認(rèn)。一般就可以處理故障。


③若不符合，需檢查傳輸導(dǎo)線、元件，進(jìn)行第3步。


3、就地元件處量電阻


①拆開就地元件處接線，測量元件兩兩接線電阻值、對地絕緣。


②若不符合，可判斷元件損壞。需更換溫度元件，一般可以解決問題。


③若符合，可判斷元件正常。可能是接線端子、傳輸導(dǎo)線故障。


④處理元件處接線端子，若仍未恢復(fù)正常，需進(jìn)行第4步檢查。


4、檢查傳輸導(dǎo)線


①使用兆歐表檢查導(dǎo)線兩兩之間絕緣，以及屏蔽層對地絕緣。


②若導(dǎo)線兩兩之間絕緣不好，需更換電纜；若單芯對地絕緣不佳，可使用備用芯，或更換電纜；若屏蔽層對地絕緣不佳，需重新接地或更換電纜。


5、若以上檢查都沒有問題，溫度信號仍無法恢復(fù)正常，若仍頻繁跳變等，可嘗試加裝二次表，現(xiàn)場轉(zhuǎn)換溫度信號進(jìn)行傳輸。


在工作現(xiàn)場用分度表確定溫度是首先要做的，因?yàn)檫@里是熱電阻元件與顯示儀表的分界線，可以直接分辯出一次元件、二次儀表及線路哪個(gè)主面出了問題。從問題出發(fā)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，才能使我們更加深入的了解儀器。


四、注意事項(xiàng)


1、無論檢查熱電阻的短路或斷路，每次變動線路的連接導(dǎo)線時(shí)，都應(yīng)將儀表斷電，否則易將儀表打壞。


2、通常情況下短路容易修理，只要不影響電阻絲的粗細(xì)和長短，找到短路點(diǎn)加強(qiáng)絕緣即可；斷路修理必然要改變電阻絲的長度而影響電阻值，故在斷路的情況下最好更換新的熱電阻。若采取焊接，焊好后要進(jìn)行校驗(yàn)。


3、錫焊不僅簡單方便，而且連接牢固，接觸電阻小，且可防止氧化。一般熱電阻引出線通常較細(xì)，焊好后容易折斷或拉斷，因此對焊接處要作特殊處理。