热电偶热电阻原理与常见故障处理

第一部分

一、热电偶测温基本原理

热电偶是中高温区常用的一种温度检测元件。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
热电偶的工作原理
        两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶按材料分常用的为K型（4.096mV）K镍铬--镍硅-200-+1000℃,E型(6.319mV),镍铬铜镍-200-+700℃。

如图所示，两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。置于被测温度为t的介质中，称为工作段，另一端为自由端，放在温度为t0的恒定温度下，当工作段的被测介质温度发生变化时，热电势也随温度发生一定规律的变化。
    热电偶产生的热电动势，其大小只与电极材料与两端的温差有关，而与热电极的长度和直径的粗细无关。
    采用热电偶为测量元件的变送器称之为热电偶温度变送器。从外观上看，热电阻和热电偶温度变送器没有太大的区别。

热电偶产生热电势的条件是两热电极材料相异、两接点温度相异。

二、热电偶的特点

⑴、结构简单、更换方便；⑵、压簧式感温元件，抗震性能好；⑶、测量精度高；

⑷、测量范围大；⑸、热响应时间快；⑹、机械强度高，耐压性能好；

⑺、耐高温可达2800度；⑻、使用寿命长；

三、热电偶测温为什么使用补偿导线

  热电偶在测量温度时，其参比端是稳定而可靠的，而在实际测量中，其参比端靠近热源，温度不稳定，而补偿导线的热电势在0-100℃的范围内与热电偶的几乎完全一样，用补偿导线能够将热电偶延长，使参比端稳定，使测量成为可能。

四、常见故障现象及排除方法

故障现象	可能原因	处理方法
热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）	热电极短路	找出短路原因。如因潮湿所致，则需进行干燥;如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子
	热电偶的接线柱处积灰，造成短路	清扫积灰
	补偿导线线间短路	找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线
	热电偶热极变质	在长度允许的情况下，减去变质段重新焊接，或更换新热电偶
	补偿导线与热电偶极性接反	重新接正确
	热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求	重新安规定安装
	热电偶冷端温度补偿不符合要求	调整冷端补偿器
	热电偶与显示仪表不配套	更换热电偶或显示仪表使之相配套
热电势比实际值大（显示仪表指示值便高）	热电偶与显示仪表不配套	更换热电偶或显示仪表使之相配套
	补偿导线与热电偶不配套	更换补偿导线使之相配套
	有直流干扰信号进入	排除直流干扰
热电势输出不稳定	热电偶与显示仪表不配套	将接线柱螺丝拧紧
	热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地	找出事故点，修复绝缘
	热电偶安装不牢或外部震动	紧固热电偶，消除震动或采取屏蔽措施
	热电极将断未断	修复或更换热电偶
	外界干扰（交流漏电，电磁厂感应等）	查出干扰源，采取屏蔽措施
热电偶热电势误差大	热电极变质	更换热电极
	热电偶安装位置不当	改变安装位置
	保护管表面积灰	清除积灰

五.安全注意事项

⑴、对可能导致工艺参数波动或带联锁报警装置及调节阀的检修作业，必须事先取得工艺人员的认可，并办理相关检修票证。

⑵、根据安装位置和所测设备的实际情况正确选择测温套管及密封垫片的材质、分度号。

⑶、检修时注意仪表接线不能出现短路、接地等现象，计算机电缆的屏蔽也不能出现接地现象。

第二部分

热电偶常见故障分析及处理

一、热电偶使用的注意事项

为了保证热电偶温度计可靠、稳定地工作。对它的结构要求如下：

1.组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

2.两个热电极彼此之间应该有很好的绝缘，以防短路；

3.补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

4.保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

二、热电偶测温常见故障现象、原因及处理方法

1.热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）

故障原因1：热电极短路

处理方法：

1）如因潮湿造成短路，需要干燥热电极；

2）如因绝缘于损坏导致短路，需更换缘子。

故障原因2：热电偶的接线柱处积灰造成短路

处理方法：

1）清扫积灰。

故障原因3：补偿导线线间短路

处理方法：

1）找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线。

故障原因4：热电极变质

处理方法：

1）长度允许时剪去变质段，重新焊接，或者更换热电偶

故障原因5：补偿导线与热电偶极性接反

处理方法：

1）重接热电偶和补偿导线

故障原因6：补偿导线与热电偶不配套

处理方法：

1）更换配套的补偿导线

故障原因7：冷端温度补偿器与热电偶不配套

处理方法：

1）更换配套的冷锻温度补偿器

故障原因8：冷端温度补偿器与热电偶极性接反

处理方法：

1）重接热电偶和冷锻温度补偿器

故障原因9：显示仪表按热电偶不配套

处理方法：

1）更换配套的显示仪表；对于提供编辑功能的仪表，可对仪表的热电偶类型进行更改。

故障原因10：显示仪表未进行机械零点校正

处理方法：

1）正确进行仪表机械零点调整

故障原因11：热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求

处理方法：

1）按规定重新安装。

热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）

故障原因1：补偿导线与热电偶不配套

处理方法：

1）更换配套的补偿导线

故障原因2：显示仪表与热电偶不配套

处理方法：

1）更换配套的显示仪表；对于提供编辑功能的仪表，可对仪表的热电偶类型进行更改。

故障原因3：显示仪表与热电偶不配套

处理方法：冷端温度补偿器与热电偶不配套

1）更换配套的冷端温度补偿器

故障原因4：有直流干扰信号

处理方法：

1）找到干扰源，消除直流干扰信号

3.热电势输出不确定

故障原因1：热电偶接线柱与热电极接触不良

处理方法：

1）拧紧接线柱螺钉

故障原因2：热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地

处理方法：

1）找出故障点，恢复绝缘

故障原因3：热电偶安装不牢或外部振动

处理方法：

1）紧固热电偶，消除振动或采用减振措施

故障原因4：热电极将断未断

处理方法：

1）修复或更换热电偶

故障原因5：外界干扰（如交流漏电、电磁场等）

处理方法：

1）找出干扰源，采取屏蔽措施

4.热电势误差大

故障原因1：热电极变质

处理方法：

1）更换热电偶

故障原因2：热电偶安装位置不当

处理方法：

1）更换安装位置

故障原因3：保护套管表面积灰

处理方法：

1）消除积灰

第三部分

热电阻是中低温区常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精度是高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

一、热电阻测温原理

   热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用多的是铂和铜。

我们公司中采用了大量的PT100型号的铂热电阻体。PT100类型电阻体对应0℃时阻值为100Ω。标准的热电阻回路国内一般采用三线制，采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

二、接线方式

三、常见故障及处理

故障现象	可能原因	处理方法
显示仪表指示值比实际值低或示值不稳	保护套管内有金属屑、灰尘，接线柱间脏污及热电阻短路（水滴等）	除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘
显示仪表指示为无穷大	热电阻或引出线断路及接线端子松开等	更换热电阻体或焊接及拧紧接线螺丝等
组织与温度关系有变化	热电阻丝材料受腐蚀变质	更换热电阻
显示仪表指示负值	显示仪表与热电阻接线有错，或热电阻有短路现象	改正接线，或找出短路处，加强绝缘

四、安全注意事项

⑴、对可能导致工艺参数波动或带联锁报警装置及调节阀的检修作业，必须事先取得工艺人员的认可。

⑵、根据工艺介质正确选择测温套管及密封垫片的材质。

⑶、检修时注意仪表接线不能出现短路、接地等现象，计算机电缆的屏蔽也不能出现接

第四部分

一、显示仪表指示值比实际值低或示值不稳

故障原因1：热电阻元件插深不够，没有顶到保护套管端部。

处理方法：1、查明套管长度，选用合适长度的热电阻元件，安装时保证热电阻元件顶到套管端部。2、清理保护套管内的铁屑、灰尘

故障原因2：保护套管内积水

处理方法：1、清理保护套管内的积水并将潮湿部分加以干燥处理。2、保护套管做好密封措施，防止再次进水。

故障原因3：热电阻测量回路短路或接地

处理方法：1、如外回路短路或接地，用万用表检查短路或接地部位并加以消除。2、如热电阻元件内部短路或接地，应更换热电阻。

二、显示仪表指示偏大

故障原因1：热电阻测量回路断路

处理方法：1、如外回路断路，用万用表检查断路部位并加以消除。2、如热电阻元件内部断路，应更换热电阻。

故障原因2：热电阻接线端子虚接或接触不良

处理方法：1、检查接线端子及导线，去除氧化部分；2、紧固接线端子。

三、显示仪表指示负值

故障原因1：热电阻测量回路接线错误

处理方法：1、使用万用表检查热电阻回路，恢复正确接线顺序。

故障原因2：热电阻测量回路有干扰

处理方法：1、检查热电阻测量回路应使用屏蔽电缆。2、检查热电阻测量回路，与动力电缆之间小距离应符合电缆敷设规定。3、检查电缆屏蔽应单端可靠接地，接地线应连接牢固可靠。4、如以上方法仍无法消除干扰，可采取热电阻三相并接电容等抗干扰措施。

四、热电阻值与温度关系有变化
故障原因1：热电阻丝材料腐蚀变质
处理方法：1、更换热电阻。