DCS系统中温度测量回路常见故障分析

摘 要：温度是化工生产过程中最基本的受控参数之一，而热电偶因其结构简单、稳定性好、价格低廉、寿命长等优点成为使用最广泛的测温元件。本文以研究热电偶的测温原理为基础，结合霍尼韦尔PKS系统测量回路的特点，分析各种温度测量中的故障，并提出解决办法，达到温度受控的目的。

关键词：热电偶；PKS系统；故障分析。

大庆炼化公司炼油二厂ARGG车间采用的是霍尼韦尔PKS控制系统，温度隔离栅的型号是MTL5575，模拟量输入卡件型号为PAIH01，控制器型号为C300。现场测温元件以热电偶和热电阻为主，其中K型热电偶使用最广，本文就以K型热电偶为例来对温度测量回路的故障进行分析。

一、热电偶的工作原理

1.基本原理

将材质不同的两种导体两端结合在一起，构成一个封闭的回路，而当回路中两种材质的结合点温度不一样时，这个封闭的回路就会有电势产生，我们把这现象叫做热电效应，同样把产生的电势叫做热电势。热电偶进行温度测量就是基于上述原理进行的，我们通常把直接与介质接触的的一端叫做测量端或工作端，另一端叫做补偿端或冷端。在大部分情况下，冷端都是指DCS的控制室，冷端温度就是控制室的温度。热电偶所产生热电势的大小只取决于热电偶所采用的材质成分和工作中测量端和补偿端的温度差，与偶丝的长短和直径没有关系，当热电偶材质确定后，热电势的大小只与两端的温度差有关，并且当冷端温度一定时，热电势与测量端温度成单值函数关系。

2.冷端补偿

热电偶热电势的大小与其两端温度有关，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露的空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0℃不变，也不可能固定在某一温度不变，而热电偶电势即决定于热端温度，也决定与冷端温度，所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差，为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。MTL5575型温度隔离栅能自动的识别控制室的温度进行冷端补偿，而不需要单独的设定一个冷端温度，只需对热电偶的型号及量程等基本信息进行组态即可应用。

二、常见故障分析及处理办法

1.上位机无显示或指示断路

故障分析：出现这种故障通常都是因为测量回路有断路而引起的。可能是由于热电偶的老化或测温环境有较大的震动导致偶丝断开；也有可能是补偿导线或接线箱接线的不牢固而引起的断路；或者是DCS系统的安全栅故障或卡件故障。

处理办法：首先要先判断出是现场线路的故障还是DCS系统硬件的故障。用数字万用表毫伏档测量该温度测量回路在控制室的入户线两端的电压。若所测电压在正常范围内，则可判定现场线路无故障，DCS系统回路出现断路情况，检测DCS各个元件是否正常工作，线路接头有无松动等情况；若所测电压不在正常范围那或无电压信号则可判定为现场线路故障，需要检查热偶是否工作正常，补偿导线或接线箱是否接线牢固。

2.温度显示不稳定、波动大

故障分析：可能是热电偶的接线柱或隔离栅和卡件的接线端子连接不牢固；热电偶腐蚀情况严重、接线盒内有积水或粉尘过多；回路中有接地的情况；或者是DCS系统的安全栅故障或卡件故障。

处理办法：用数字万用表测量热电偶入户端的两端电压，确定是现场问题还是DCS系统问题；当现场出现问题时首先考虑热电偶接线柱虚接，查看现场热电偶工况，处理接线盒内的异物，从新接牢接线柱；在检测回路的接地情况，找出接地点，缠绕胶带或更换破顺电线；若是现场无问题则检测安全栅或卡件的工作情况，更换安全栅或变更卡件的通道来解决温度波动的问题。

3.温度显示不准（偏大或偏小）

故障分析：若是新安装的热电偶主要的可能原因是热电偶安装的不当，安装位置或深度不符合要求；补偿导线接反；或者DCS系统组态出错。若是以前正常工作的热电偶，主要的可能原因热电偶的接线柱接触不良；或则是DCS系统元件故障。

处理办法：检查热电偶接线盒的接线情况，是否有短接或虚接的情况；检查补偿导线的正负极是否接反，K型热电偶绿色是正极，灰色是负极；检查DCS回路有无硬件报警，若有硬件问题及时更换硬件；检查MTL5575组态的热偶型号和量程是否正确，以及PKS组态中DACA模块的量程是否正确。

三、结论

热电偶在化工生产中的应用极为广泛，掌握热电偶的基本工作原理并了解其常见故障的发生原因以及解决方法，对及时、有效、安全的处理生产问题提供了可靠的依据。最大化的保证了化工生产的安全，对仪表的日常维护工作具有重要意义。

参考文献：

[1]朱海波.自动化测压仪表在油田生产中的应用及其维护[J].科技创新导报，2011（10），39.

[2]郑毅然.浅谈热电偶及其补偿导线的选型与使用[J]. 实验室科学.2007（01）.

[3]Experion PKS系统使用手册.