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水泥厂中测温元件的使用问题及处理措施

2019-09-09

韩喜俊
（北京凯盛建材工程有限公司）

　　热电偶和热电阻是水泥厂温度测量仪表中常用的测温元件。热电偶直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。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。热电偶的主要应用位置在烧成系统，这里温度高，符合热电偶的应用范围，水泥厂应用Z多的为K型热电偶。热电阻则一般用在中低温区，由于Z常用的为铂丝制作的热电阻，一般也称PT100。
　　这两种测温元件是水泥厂中应用Z多的测温元件。由于对工艺工况的判断，温度是一个很关键的参数，所以保证其稳定可靠是非常重要的。笔者结合近些年调试的项目对一些测温元件出现的问题和解决办法进行总结，希望对相关工作人员有所帮助。
　　一、管道上热电阻和热电偶套管易磨损问题
　　在生料磨出口、预热器各级旋风筒的锥体、窑头、窑尾等处，一般会选用耐冲刷的套管对测温元件进行保护，但尽管这样，有些测点的更换频率也很高，这明显增加了水泥企业的运营成本。该公司结合之前和国外优秀水泥企业合作项目，对含有料块的管道上易磨损的温度测点增加了挡料棒，如图1所示，图中只是画出了竖直管道上的安装情况，如果安装在斜管或者锥管上，则适当调整挡料棒，保持两者中心线平行且端点间距70mm即可。其中挡料棒使用耐磨钢制作，当含有料块的气流通过时，挡料棒可以将料块挡开，对热电阻／热电偶的套管进行有效地保护。由于测温元件周围空气以对流辐射的方式将热量传给测温元件，即使挡料棒的增加会使流过测温套管的气流减弱，但这只是增加了升温的时间，在实际使用中不会出现测温不准确的现象。由于挡料棒挡开了大部分料块，大大提高了热元件的使用寿命，一般情况下只需对挡料棒进行更换即可。相比更换套管更经济。

图1 安装挡料棒后的温度测点

　　二、热电阻工作中出现虚假温度的问题
　　在水泥厂投入运行后，很多情况下热电阻会遇到虚假温度的情况。比如热电阻由于振动或者摩擦等其他原因造成开路，此时变送器会输出Z大量程值，这是由热电阻的利用电阻阻值的工作特性决定的。当电阻丝开路后相当于电阻变得无穷大，所以会输出Z大值。很多情况下温度会在程序中对设备做连锁，这样可能会导致一连串的设备跳停，容易造成堵料甚至一段时间的停产。结合之前项目中遇到的此类问题，利用程序对此进行了解决。
　　首先将温度做高报警和高高跳停两个阈值，且每种都可以设置延时时间来对设备进行连锁。比如工艺管道上的温度测点报警和跳停延时时间可以加长，而像轴承温度，绕组温度等设备本身的温度测点报警和跳停时间减少。然后就是利用温度的梯度判断温升是否正常，一般来说，温度是不会发生突变的，在模拟量程序块的结尾将CPU本采集周期的值赋值给一个中间变量，然后在模拟量块的开端将下个采集周期的模拟量值和此值进行比较，设置一个阈值，如果差值在阈值范围内则认为温度是正常的，如果差值大于此阈值，则认为温升是不正常的。

　　一般设置跳停的温度测点主要是轴承和绕组，而这两个地方一般都带有多个测点，比如电动机绕组测点一般为6个，每相都有两处测点。这样将每相的两个温度都做进程序，将二者进行比较，然后将较大值作为Z终输出值对设备进行保护。如果其中一个变化阈值超过设定范围，则自动将此温度屏蔽，将另一个温度输出至显示，并输出一个状态变量，以达到不跳停的效果。为了保险起见，输出的状态变量使画面上此温度的值变颜色，提醒中控操作员通知岗位工尽快对此温度测点进行检查，以免后续事故的发生。

　　三、热电阻接线问题
　　在很多项目中遇到设备本身带测温热电阻的情况，比如球磨机的前后轴承，选粉机的上下轴承处等。热电阻本身带一段线，端头为U型接线卡。此种热电阻不带一体化变送器，一般变送器安装时会离热电阻较远。有时候仪表设计时不设计接线箱，会导致现场施工时，电气安装人员直接将从热电阻到变送器的电缆和U型接线卡拧到一起再用胶布缠绕进行使用。这样既不利于后期维护，也不可靠。在这种情况下，需在设计时考虑加设一个中间的小接线箱，如图2所示，将热电阻的U型接线卡直接接到端子，再通过电缆接到温度变送器，这样就方便了使用，而且非常可靠。

图2 热电阻接线箱

　　四、热电偶的量程问题

　　有时候水泥厂运行人员对热电偶的量程问题含糊不清，热电偶作为传感器严格地说只有使用范围，没有量程，真正决定量程的是温度变送器。
　　温度变送器的功能是从热电偶的输出中“截取”一段(量程)信号，转化为统一的标准信号远传。DCS在接受变送器的统一信号后要根据人为定义对信号进行解释。就是说对于温度变送器发出的标准信号（4～20InA）代表多少温度是人为定义的。
　　比如使用的K型热电偶标明适用范围是0～1100℃，那如果用0～1000℃的变送器，然后DCS设置0～1000℃，使用起来没有问题，变送器的输出就是4～20mA对应0～1000℃。但是如果DCS上的量程改为0~1200℃就会导致DCS上显示的温度偏高。所以必须保证温度变送器的量程和DCS上的量程一致。

来源：《水泥》2018年12期