熱電偶測溫系統(tǒng)由熱電偶、顯示儀表和補償導線組成，它被廣泛用來測量100-1600℃范圍內(nèi)的溫度，用特殊材料制成的熱電偶還可以測量更高或更低的溫度。熱電偶結(jié)構(gòu)類型較多，應用最廣泛的主要有裝配式熱電偶及鎧裝熱電偶。熱電偶測溫時，冷端必須為0℃，否則將產(chǎn)生測量誤差，而在工藝上使用時，很難使冷端保持在0℃，所以必須對熱電偶冷端進行補償。
熱電偶安裝和維護
①熱電偶的測量端應有足夠的插入深度。在一般管道中安裝感溫元件時，保護套管端部應達到管道中心處，對于高溫高壓，感溫元件的插入深度應在70-100mm之間。如果管道公稱直徑小于50mm，應將熱電偶安裝于加裝的擴大管上。
安裝時，應保證測量元件與流體充分接觸，因此要求測溫元件迎著被測介質(zhì)流向，至少要與被測介質(zhì)的流向成90°，切勿與被測介質(zhì)形成順流。
②熱電偶的安裝地點，應盡量避開其他熱源、磁場、電場，防止外來干擾。
③熱電偶補償導線型號應與熱電偶型號相符。
④補償導線對地絕緣電阻和極間絕緣電阻，不應小于2MΩ。
⑤對于熱電偶參考端溫度恒定但不等于0℃時可根據(jù)中間溫度定律計算出參考端為0°C的熱電勢值。
⑥對于熱電偶參考端溫度波動，且不等于0℃時可用補償導線法，將熱電偶參考端溫度延伸至溫度恒定的地方。補償導線型號與熱電偶型號匹配。
⑦安裝在高空的露天熱電偶要注意做好補償導線及套管的防水措施，以免熱電偶內(nèi)部進水造成短路而影響儀表的正常指示。
⑧安裝在高溫、高壓處的熱電偶要做好補償導線的隔熱措施。
⑨使用中的熱電偶要不定期檢查線盒是否蓋好，保護套管，軟管及穿線管是否破裂或腐蝕，連接處是否松動；
⑩定期進行熱電偶的外部清潔工作。
熱電偶故障實例分析
1、指示偏低
①石化企業(yè)某裝置一反應器采用K型熱電偶測量反應器溫度，在一次開車過程中發(fā)現(xiàn)溫度點TI0708八指示偏低約40℃
故障檢查、分析：根據(jù)現(xiàn)象對測量回路、端子接線、接地絕緣等進行了檢查，均正常，但在檢查熱電偶接線時發(fā)現(xiàn)補償導線與偶絲的極性接反，導致阻值與實際不符，造成指示不準確。
故障處理：重新正確連接，指示正常。
②合成氣汽化爐內(nèi)溫度是用雙鉑銠熱電偶測溫的，并用吹氮形式保護套管，汽化爐開車一段時間，工藝反映TI07-4點溫度指示偏低，其他正常。
故障檢查、分析：根據(jù)此類現(xiàn)象，并對比這批套管鉬化鎂頭使用后的觀察分析，是接觸火燃的鉬化鎂質(zhì)量問題，高溫腐蝕套管出洞，使保護氮氣阻力變小，流速加快，在感溫點形成快速流動的氮氣流，降低了測量點處的溫度，從而使儀表指示偏低。
故障處理：儀表工到現(xiàn)場對各個接點進行了處理和接線，并實際測量了毫伏值，結(jié)果與顯示表相符，指示正確。
③己烷閃蒸塔溫度儀表TR-702指示偏低
故障檢査、分析：檢查DCS溫度卡，無故障；檢查裝置上的熱電偶，發(fā)現(xiàn)熱電偶接線端子腐蝕生銹并松動，接觸不好。接觸不好造成接觸電阻增大，即信號源內(nèi)阻增大。當信號源內(nèi)阻很大時，會有部分信號被分壓掉，造成溫度指示偏低。
故障處理：端子除銹，緊固螺釘，溫度指示恢復正常。
④溫度測量儀表TR401在檢修后工藝反應溫度指示偏低
故障檢查、分析：熱電偶指示偏低的原因主要有接線端子銹蝕或松動造成內(nèi)阻增加，補償導線極性接反，電偶插入深度不夠，校驗誤差等。此表在檢修過程中更換過補償導線，所以先對補償導線進行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn)K型熱電偶補償導線極性接反，造成指示溫度偏低。
故障處理：K型補償導線正極絕緣護套為紅色，負極為藍或黑。更正接線后，儀表指示正常。
⑤某裂解爐出口溫度控制系統(tǒng)采用熱電偶作為測量元件，控制燃料流量來調(diào)節(jié)出口溫度，在運行當中溫度指示值偏低，當調(diào)節(jié)閥開度增加燃料流量時，溫度指示變化緩慢
故障檢查、分析：溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)這樣的故障現(xiàn)象比較難以判斷。調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)不靈敏有許多因素，諸如調(diào)節(jié)器P、I、D參數(shù)不合適，比例P和積分I作用不夠，調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)裕量不夠等，如工藝提量了，閥門口徑?jīng)]有變，調(diào)節(jié)閥顯得小了，或調(diào)節(jié)閥有卡堵現(xiàn)象等。再者是測溫元件滯后，造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)不靈敏。經(jīng)過檢査，發(fā)現(xiàn)熱電偶芯長度不夠，沒有插到保護套管底部，這樣造成熱電偶熱端和套管頂部之間有一段空隙。由于空氣熱阻大，傳熱性能差，造成很大的測量滯后。純滯后大的測量系統(tǒng)一般PID調(diào)節(jié)器是很難改善調(diào)節(jié)品質(zhì)的，所以出現(xiàn)溫度變化遲鈍等現(xiàn)象。另外測溫點位置也有變化。如果設備內(nèi)溫度分布不很均勻，那么各點的溫度就會有差異。再者，套管端點溫度通過空氣層傳遞到熱電偶熱端時，有熱量損失，熱電偶熱端溫度t1要低于保護套管頂部溫度t0，所以溫度指示偏低。
故障處理：按保護套管插入深度配置熱電偶長度，使熱電偶熱端一直插到保護套管頂部，直到相碰為止。處理完后，溫度指示正常，調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)指標也得也改善了。
⑥己烷塔溫度測量儀表T712變化遲緩
故障檢查、分析：在DCS中調(diào)出T712與同臺設備的另兩個溫度點T711和T713，比較溫度變化趨勢，T712變化緩慢，問題為儀表故障。檢查熱電偶發(fā)現(xiàn)電偶芯長度不夠，沒有插到保護套管底部，由于空氣熱阻大，傳熱性能差，造成很大的測量滯后。
故障處理：延長電偶芯到套管底部或更換熱電偶。
2、指示偏高
①造氣車間氣化爐用鉑銠10-鉑熱電偶測量爐溫，用剛玉作套管，指示儀表突然超限
故障判斷檢查、分析：此現(xiàn)象是由斷偶引起的，鉑銠10-鉑熱電偶用于測量煤氣等還原性介質(zhì)時，因為還原性氣體可從氧化物中奪取氧原子，使熱電偶的熱接點產(chǎn)生白色脆性物質(zhì)，導致斷偶。
故障處理：處理其表面的物質(zhì)，可以采用吹氣(空氣或氮氣)方法防止斷偶現(xiàn)象，這樣可以延長熱偶的壽命，減少溫度指示偏高的現(xiàn)象。
②硝酸753尾氣反應器的溫度突然指示最大
故障檢查、分析：通過測量熱電偶的輸出毫伏值，發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象是因為熱電偶故障發(fā)生引起輸出非常大，該熱電偶已經(jīng)損壞。
故障處理：更換新的熱電偶。
3、指示不準、波動、異常
①小苯脫氫爐溫度指示偏差大
故障檢查、分析：根據(jù)經(jīng)驗判斷是接線端子接觸不良造成雙支熱電偶輸出不準。用mV信號發(fā)生器到現(xiàn)場測量熱電偶接線端子信號，信號不準，檢查發(fā)現(xiàn)接線盒的接線端子嚴重腐蝕，接觸不良造成熱電偶輸出不準。
故障處理：由于接線端子腐蝕嚴重，無法重新接的更好，更換此熱電偶。
②合成氨氣化爐溫度指示波動（一次元件為B型熱偶，帶兩層外套管）
故障檢查、分析：分析引起故障原因有三方面：補償導線接觸不好、溫變性能不穩(wěn)定、一次元件損壞。經(jīng)檢查溫變合格，補償導線沒有問題，在測量熱電偶輸出時發(fā)現(xiàn)毫伏值波動，說明熱電偶外套管破損，導致熱電偶氧化使熱電偶性能變壞。
故障處理：更換熱電偶。
③某溫度檢測系統(tǒng)采用熱電偶作為檢測元件，在一塔內(nèi)從上至下裝有一只10m左右長的熱電偶套管，內(nèi)插多點鎧裝熱電偶。開車升溫過程中發(fā)現(xiàn)有溫度指示異常現(xiàn)象，初期各測溫點溫度指示相應上升，一段時間后，下部各測溫點溫度仍繼續(xù)上升，均在200℃左右，唯最上部測溫點的溫度指示在100℃左右停滯。據(jù)分析，該點實際溫度肯定在130℃以上。
故障分析：最上部測溫點溫度指示在100℃左右停滯，說明該處有水汽積聚，其水分受熱后向上蒸發(fā)，在上部遇冷凝結(jié)成小水珠，該水珠又在套管內(nèi)落下，如此反復，致使上部測溫點的指示停滯在水沸點(100℃)左右。產(chǎn)生此故障的原因，是由于保護導管安裝前未經(jīng)處理或處理不符合要求，套管內(nèi)氣體溫度仍較高所致。
故障處理：將該多點熱電偶往上提，使上部測溫點高于套管頂部一定距離，其內(nèi)部的部分水汽被夾帶出套管后在外部蒸發(fā)。如水汽不多，一般可恢復正常。否則，需把熱電偶全部取出，用一支細尼龍管插入導管底部，將干燥的氮氣充入管內(nèi)，使水汽逐漸地被置換出來。
