摘要：在現(xiàn)代化生產(chǎn)裝置里，普遍都使用熱電偶或熱電阻來(lái)測(cè)量溫度，與熱電阻相比，熱電偶結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用條件苛刻，本文結(jié)合生產(chǎn)裝置一個(gè)溫度測(cè)量回路的介紹，分析了測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因，提出解決的辦法，僅供參考。

　　關(guān)鍵詞：熱電偶,冷端溫度,補(bǔ)償導(dǎo)線,熱電勢(shì)

　　一、熱電偶測(cè)溫基本原理

　　將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，就構(gòu)成熱電偶。如圖1所示。溫度t端為感溫端稱為測(cè)量端，溫度t0端為連接儀表端稱為參比端或冷端，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)t和t0之間存在溫差時(shí)，就在回路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EAB(t,t0), 因而在回路中形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)，熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。熱電勢(shì)的大小與t和t0之差的大小有關(guān)，當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電極材料已知時(shí)，由熱電偶回路熱電勢(shì)的分布理論知熱電偶兩端的熱電勢(shì)差可以用下式表示：

　　EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0)

　　式中 EAB(t,t0)-熱電偶的熱電勢(shì);

　　EAB(t)-溫度為t時(shí)工作端的熱電勢(shì);

　　EAB(t0)-溫度為t0時(shí)冷端的熱電勢(shì)。

　　從上式可看出!當(dāng)工作端的被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)隨之發(fā)生變化，因此，只要測(cè)出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t)，將熱電勢(shì)送入顯示儀表進(jìn)行指示或記錄，或送入微機(jī)進(jìn)行處理，即可獲得測(cè)量端溫度t值。

　　二、工藝過程

　　我廠有一套生產(chǎn)裝置，裝置最后一個(gè)單元有三個(gè)反應(yīng)器，反應(yīng)器管程內(nèi)裝滿催化劑，物料從反應(yīng)器上部進(jìn)入管程，熱媒體從反應(yīng)器殼程下部進(jìn)入對(duì)反應(yīng)物料與催化劑加熱，反應(yīng)生成的產(chǎn)品從反應(yīng)器管程下部流出。如圖2所示.每個(gè)反應(yīng)器內(nèi)有四支熱電偶，從下往上依次分布在管程內(nèi)，程階梯變化，操作工人通過判斷這四點(diǎn)溫度，來(lái)控制反應(yīng)物產(chǎn)品質(zhì)量，所以這四個(gè)溫度是非常重要參數(shù)，直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　溫度1～4

　　熱油

　　進(jìn)料

　　反應(yīng)器

　　三、測(cè)量誤差

　　在裝置生產(chǎn)的某一段時(shí)間內(nèi)，操作人員根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)與樣品分析判斷這四個(gè)溫度不準(zhǔn)確，認(rèn)為溫度偏低5到10℃，而且程不規(guī)律變化。測(cè)量誤差的出現(xiàn)，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)工藝操作，所以找出誤差產(chǎn)生的原因至關(guān)重要。

　　四、原因分析

　　這四支熱電偶為E型，在現(xiàn)場(chǎng)通過E型補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)入到儀表機(jī)柜間，首先接入到機(jī)柜內(nèi)的接線端子，從端子出來(lái)后用普通銅導(dǎo)線接入安全柵，從安全柵出來(lái)后用普通銅導(dǎo)線接入到DCS機(jī)柜，而DCS機(jī)柜卻在另一個(gè)房間，圖3所示，二者相距十多米距離，是不是誤差產(chǎn)生的原因就在這呢?為此，我們進(jìn)行了認(rèn)真分析。

　　熱電偶測(cè)溫為什么要用補(bǔ)償導(dǎo)線，采用補(bǔ)償導(dǎo)線是把熱電偶的參考端延長(zhǎng)到溫度較恒定的地方,再進(jìn)行修正。從本質(zhì)上來(lái)說它并不能消除參考端溫度不為0℃時(shí)的影響，因此，還應(yīng)該與其它修正方法結(jié)合才能將補(bǔ)償導(dǎo)線與儀表連接處的溫度修正到0℃。而此時(shí)參考端已經(jīng)從接線端子機(jī)柜改變到DCS 機(jī)柜。熱電偶測(cè)溫還有一個(gè)重要性質(zhì)就是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中插入第三種(或多種)均質(zhì)材料，只要所插入的材料兩端連接點(diǎn)溫度相同，則所插入的第三種材料不影響原回路的熱電勢(shì)。這條定律表明在熱電偶回路中可以引入第三種導(dǎo)線，只要導(dǎo)線處于穩(wěn)定的環(huán)境溫度即可。同時(shí)還表明熱電偶的接點(diǎn)不僅可經(jīng)焊接而成，也可以借用均質(zhì)等溫的導(dǎo)體加以連接。經(jīng)測(cè)量，接線端子機(jī)柜內(nèi)溫度為28℃，而DCS機(jī)柜間有空調(diào)的緣故，其柜內(nèi)溫度只有21℃，經(jīng)過DCS自動(dòng)補(bǔ)償?shù)臏囟仁?1℃，則正確溫度應(yīng)為：

　　EAB(t)=EAB(t,t0) + EAB(t0)

　　= EAB(t,t0) + EAB(28℃，0)

　　而錯(cuò)誤測(cè)量溫度為：

　　EAB(t)=EAB(t,t0) + EAB(t0)

　　= EAB(t,t0) + EAB(21℃，0)

　　經(jīng)查熱電偶分度表，錯(cuò)誤溫度比正確溫度低約7℃，

　　五、解決辦法

　　本著中間導(dǎo)體定律的原則，解決辦法之一就是把進(jìn)入端子柜的補(bǔ)償導(dǎo)線直接接入DCS機(jī)柜，甩掉銅導(dǎo)線，取消第三種導(dǎo)體，這樣就解決了溫度不同的麻煩。但實(shí)際條件不能滿足這樣的改動(dòng)，補(bǔ)償導(dǎo)線在施工時(shí)已經(jīng)敷設(shè)完畢，導(dǎo)線長(zhǎng)度已不能延長(zhǎng)，且三個(gè)反應(yīng)器共12點(diǎn)溫度，改動(dòng)施工費(fèi)用較高，種種原因都限制解決方案。通過分析，我們采用了最簡(jiǎn)捷的解決方案，就是想辦法使兩個(gè)房間的溫度達(dá)到一致，就基本解決了因溫度不同而產(chǎn)生的誤差，辦法就是在房間1安裝一臺(tái)空調(diào)，調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，使兩個(gè)房間機(jī)柜內(nèi)的溫度保持一致，通過實(shí)驗(yàn)，把溫度差控制在0.5℃之內(nèi)是很容易辦到的。經(jīng)過此方案的實(shí)施后，反應(yīng)器的溫度已經(jīng)正常，得到工藝技術(shù)人員的認(rèn)可。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　熱電偶測(cè)溫誤差除上述原因之外，還有其他因素也能影響測(cè)量，比如補(bǔ)償導(dǎo)線的極性的影響，參考端溫度的影響，顯示儀表或DCS本身的影響等等，從維護(hù)角度看，只要介質(zhì)溫度不是很高，應(yīng)盡量使用熱電阻來(lái)測(cè)量溫度，因?yàn)闊犭娮璨簧婕把a(bǔ)償導(dǎo)線和冷端補(bǔ)償問題，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便易懂，投資與施工費(fèi)用低等等。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)測(cè)溫元件選型也很關(guān)鍵。總之，無(wú)論采用什么測(cè)溫元件，能正確掌握熱電偶測(cè)溫原理，準(zhǔn)確分析誤差產(chǎn)生的根源，對(duì)于儀表維護(hù)人員來(lái)說必不可少。

　　參考文獻(xiàn)

　　1、樂嘉謙，儀表工手冊(cè)，第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，1997.4.