热电偶维修作业指导书.docx

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热电偶维修作业指导书

热电偶维修作业指导书

一、编制目的：

为了提高自控分公司仪表维护人员的技术水平，在生产维护中能及时处理仪表故障，特编制此指导书。

二、适用范围:

本作业指导书适用于自动化仪表专业班组维护人员处理石油化工装置测温热电偶的各种故障，并提供安全指导

三、热电偶测温基本原理和结构形式：

1．热电偶的测温原理：

图1-7.1热电偶工作原理图

如图1-7.1所示，将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的两个接点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定大小的电流，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。

热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介质中，称为工作端；另一端称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。

当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行显示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。

当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关，只与热电极材料的成分及两端的温度有关。

热电偶两端的热电势差可用下式表示：

Et=eAB（t）-eAB（t0）

式中:

Et-----热电偶的热电势；

eAB（t）-----温度为t时工作端的热电势；

eAB（t0）-----温度为t0时自由端的热电势；

2．热电偶的结构（如下图）：

图1-7.2

1）普通型热电偶普通型热电偶按其安装时的连接型式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。

虽然它们的结构和外形不尽相同，但其基本组成部分大致是一样的。

通常都是由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分组成。

2）铠装热电偶铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。

它可以做得很细、很长，在使用中可以随测量需要任意弯曲。

套管材料般为铜、不锈钢或镍基高温合金等。

热电极与套管之间填满了绝缘材料的粉末，常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。

铠装热电偶的主要特点是测量端热容量小，动态响应快；机械强度高；挠性好，可安装在结构复杂的装置上，因此已被广泛用在许多工业部门中。

3．我厂常用三种热电偶分度号及补偿导线：

在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100ºC。

我厂常用的热电偶有三种，如表1-7.1所示：

配用热电偶名称、分度号

补偿导线正极

补偿导线负极

补偿导线在100℃的热电势mV

材料

颜色

材料

颜色

铂铑10-铂S

铜

红

铜镍

绿

0.645

镍铬-镍硅K

铜

红

康铜

黑

4.095

镍铬-康铜E

镍铬

红

铜镍

棕

6.317

表1-7.1

4．热电偶的检查：

1）．外观检查：

热电偶的热接点应焊接牢固，表面光滑，无气孔，无明显的缺损及裂纹。

热电偶的瓷管、绝缘层、保护套管、接线座、垫片及头盖应完好无损。

2）．对于使用中的热电偶应定期检查其热电特性，检定周期一般为3~5年。

重要的及特殊使用的场合，按实际需要定期检查。

3）．保护套管一般4~5年检查一次，对于安装在腐蚀及磨损严重部位的保护套管，停工检查期间均应检查。

使用于2.5MPa以下的保护管应能承受1.5倍的工作压力而无渗漏,用于高压容器的热电偶保护套管使用前应经探伤或拍片检查,达到二级合格标准。

四、热电偶维修作业危害分析和安全措施

1．在维修前询问工艺，如果该点带联锁，则要开出联锁作业票，切除联锁后才能维修，防止联锁动作

2．在检查补偿导线时，摇绝缘只能使用500V兆欧表，并且要将补偿导线两端脱离回路，防止摇绝缘时损坏仪表。

3．在现场高空作业时必须采取安全措施，搭好脚手架和系好合格安全带，防止跌落伤人。

4．在拆卸热电偶套管时，如果要用到铁锤敲打，要注意抓好板手，正确击打，防止铁锤打偏伤手。

5．在拆卸生产现场热电偶套管时，必须要先将管道介质放空，防止介质喷出伤人，同时要穿戴好防护衣服和眼镜。

6．在检查高温热电偶时要穿戴好防护衣服和手套，防止烫伤。

五、热电偶使用时的故障判断、原因及其处理方法

1．判断热电偶故障思路

温度指示不正常，偏高或偏低，或变化缓慢甚至不变化等时，首先应了解工艺状况。

可以询问工艺人员，被测介质的情况及仪表的安装位置，在气相还是液相。

因为是正常生产过程中的故障，不是新安装的热电偶，所以可以排除热电偶和补偿导线极性接反、热电偶或补偿导线不配套等因素。

排除上述因素后，可按图1-7.3思路逐步进行判断和检查。

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

图1-7.3温度检测故障判断

2．热电偶常见故障原因及其处理方法

由于热电偶的选型、安装、老化等一些原因，常导致热电偶在使用过程中测量不准。

其常见故障原因及其处理方法如表1-7.2所示：

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）

1.热电极短路2.热电偶的接线柱处积灰，造成短路。

3.补偿导线线间短路.4.热电偶电极变质。

5.补偿导线与热电偶极性接反。

6补偿导线与热电偶不配套。

7.热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求。

8.热电偶冷端温度补偿不符合要求。

9.热电偶与显示仪表不配套。

1.找出原因，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

2.清扫积灰。

3.找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线。

4.在长度允许的情况下，剪去变质段重新焊接，或更换新热偶。

5.重新接正确。

6.更换相配套的补偿导线。

7.重新按规定安装。

8.调整冷端补偿器。

9.更换热电偶或显示仪表使之相配套。

热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）

1.热电偶与显示仪表不配套。

2.补偿导线与热电偶不配套。

3.有直流干扰信号进入。

1.更换热电偶或显示仪表使之相配套。

2.更换相配套的补偿导线。

3.排除直流干扰。

热电势输出不稳定

1.热电偶接线柱与热电极接触不良。

2.热电偶测量线绝缘损坏，引起短路或接地。

3.热电偶安装不牢或外部振动。

4.热电极将断未断。

5.外界干扰（交流漏电，电磁场感应等）.

1.将接线柱螺丝拧紧。

2.找出故障点，修复绝缘。

3.紧固热电偶，消除震动或采取减震措施。

4.修复或更换热电偶。

5.查出干扰源，采取屏蔽措施。

热电偶热电势误差大

1.热电极变质。

2.热电偶安装位置不当。

3.保护管表面积灰。

1.更换热电极。

2.改变安装位置。

3.清除积灰。

表1-7.2

3．处理热电偶故障步骤

1）穿好劳保服及工作鞋，带齐劳保用品及所需工具、仪器。

2）向工艺人员询问仪表位号及故障现象，并由工艺人员确认现场位置。

查看现场环境后填写JHA分析单并要求工艺开具危险作业票。

3）如该点温度带控制，则要求工艺改手动控制。

4）如该点温度带联锁，则需联系工艺主管和车间主管人员到场确认，并开具切除联锁作业票。

5）如需进入DCS柜内检查线路，则需联系工艺主管和车间主管人员到场确认，并开具重要部位仪表作业票。

6）坚持俩人工作制，并要求工艺监护人员到现场监护。

7）所有作业条件具备及落实安全措施后，判断故障原因并排除故障。

8）处理完故障并投用后告之工艺人员，由其进行相应操作。

五、热电偶的安装

1．热电偶的安装方式

1）法兰安装

适用于在设备上以及高温、腐蚀性介质、结焦油浆介质、剧毒介质、粉状介质及测触媒层多点温度的中、低压管道上安装。

2）螺纹连接固定安装

适用于在无腐蚀性介质的管道上安装。

高压（PN22MPa,PN32MPa）管道上安装采用焊接式温度计套管，属于螺纹连接安装形式，有固定套管和可换套管两种形式。

3）法兰和螺纹连接共同固定安装

当配带附加保护套时，适用于有腐蚀性介质的管道、设备上安装。

2．热电偶安装注意事项

1）安装位置应选在介质温度变化灵敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊接等阻力部件的附近和介质流束呈死角处。

2）安装地点应远离磁场。

3）在管径≤70的管道上安装时，要加装扩大管。

4）要配相应的二次表或变送器，特别要注意分度号，不同分度号的表不能误用。

5）必须用相应分度号的补偿导线。

6）补偿导线通过金属挠性管与热电偶连接。

7）同一管线上若同时有压力表和热电偶，热电偶应在压力表的下游侧。

8）垫片的选用要符合要求，蒸汽一般用石棉垫，石油介质一般用铜垫，氨介质用石棉或四氟垫，腐蚀性介质用四氟垫。

六、热电偶泄漏时的处理方法及步骤

1．穿好劳保服及工作鞋，带齐劳保用品及所需工具、仪器。

2．向工艺人员询问详细情况，并由工艺人员确认现场位置。

查看现场环境后填写JHA分析单并要求工艺开具危险作业票。

3．坚持俩人工作制，并要求工艺监护人员到现场监护。

4．若介质为高温、高压、易燃、易爆或为腐蚀性介质时，联系工艺主管人员、安全员和车间主管人员、安全员到场。

5．所有作业条件具备及落实安全措施后方能作业。

6．若为保护套管腐蚀穿孔，从热偶头处泄漏，则先打开热偶盖，用胶泥堵住热偶头。

如仍然泄漏则联系工艺停用该管道或设备，并将管道或设备内介质排空后更换新热偶。

若不能停用该管道或设备则联系设备研究所进行打包处理。

7．若为法兰垫处泄漏，则作业人员不能站在泄漏侧的对面防止介质喷出时伤人，先用扳手或管钳紧固法兰泄漏侧的螺母，如仍然泄漏则联系工艺停用该管道或设备，并将管道或设备内介质排空后更换垫片。

若不能停用该管道或设备则联系设备研究所进行打包处理。

（法兰式热电偶）

8．若为螺纹垫片处泄漏，则作业人员不能站在泄漏侧的对面防止介质喷出时伤人，用扳手或管钳紧固热电偶，如仍然泄漏则联系工艺停用该管道或设备，并将管道或设备内介质排空后更换垫片。

若不能停用该管道或设备则联系设备研究所进行打包处理。

（螺纹式热电偶）

七、热电偶的拆、装及投用的作业方法及步骤

1．法兰式热电偶

现以制氢炉302/1、2炉膛温度（温度900℃左右，压力-3Pa左右）为例介绍法兰式热电偶开工状态下的拆、装及投用的作业方法及步骤：

1）穿好劳保服及工作鞋，带齐劳保用品及所需工具、仪器。

2）向工艺人员询问详细情况，并由工艺人员确认现场位置。

查看现场环境后填写JHA分析单并要求工艺开具危险作业票。

3）坚持两人工作制，并要求工艺监护人员到现场监护。

4）联系工艺主管人员、安全员和车间主管人员、安全员到场。

5）所有作业条件具备及落实安全措施后方能作业。

6）拆除补偿导线并用绝缘胶布包好接线头，并将接线螺丝保存好。

7）逐个拆除螺栓，然后慢慢抽出热电偶并禁止直接接触热电偶保护套管以防止烫伤；禁止直接放下以防止温差过大瓷套管炸裂伤人，待其冷却后方可放下；然后取下旧垫片。

8）判断新热电偶的好坏并让工艺设备员确认。

9）如新热电偶无问题则将新垫片放置新热电偶法兰处，开始安装。

10）新热电偶安装前须预热很长时间以防止温差过大瓷套管炸裂。

插入时要慢慢插入，大约每小时插入10㎝。

11）待新热电偶完全插入后将垫片放正并开始固定法兰螺栓，固定法兰螺栓时要注意对角拧紧螺栓。

紧固后须检查法兰处是否泄漏。

12）正确接好补偿导线正、负极并检查接线是否松动或氧化。

13）安装完热电偶并投用后告之工艺人员，由其进行相应操作。

14）清理现场，对现场进行卫生规格化。

2．螺纹式热电偶

现以加氢换热区热电偶（介质温度200℃左右，压力6MPa左右）为例介绍螺纹式热电偶在开工状态下的拆、装及投用的作业方法及步骤：

1）穿好劳保服及工作鞋，带齐劳保用品及所需工具、仪器。

2）向工艺人员询问详细情况，并由工艺人员确认现场位置。

查看现场环境后填写JHA分析单并要求工艺开具危险作业票。

3）坚持两人工作制，并要求工艺监护人员到现场监护。

4）联系工艺主管人员、安全员和车间主管人员、安全员到场。

5）所有作业条件具备及落实安全措施后方能作业。

6）待工艺停用换热器并将介质排空后方能开始拆除热电偶。

7）拆除补偿导线并用绝缘胶布包好接线头，并将接线螺丝保存好。

8）用扳手或管钳将热电偶慢慢拆松，拆除时因注意管道内是否有仍有残余介质，待确认无残余介质后抽出热电偶并拆下旧垫片。

9）判断新热电偶的好坏并让工艺设备员确认。

10）如新热电偶无问题则将新垫片（须为退火的紫铜垫）放置热偶管嘴处，开始安装。

11）待新热电偶完全插入后开始固定热电偶，固定热电偶时要注意将垫片卡入热偶管嘴并放正紧固后须带压检查热电偶垫片处是否泄漏，若泄漏须紧固至不漏后方能投用。

12）正确接好补偿导线正、负极并检查接线是否松动或氧化。

13）安装完热电偶并投用后告之工艺人员，由其进行相应操作。

14）清理现场，对现场进行卫生规格化。

八、劳保用品及工具：

作业时必须穿戴工作服、安全帽、护目镜、劳保手套、配带个人常用工具、万用表、12”活板手。