熱電偶檢定爐控溫儀的故障

摘要:敘述熱電偶檢定爐控溫儀在運行中所發生的常見故障,同時分析了這些故障原因,以及如何排除故障的方法與措施,并且提出了使用中該設備的維修與保養方法。

   獨山子乙烯廠共有2套熱電偶檢定爐,主要是利用DWT-702精密溫度自動控制儀控溫,檢定熱電偶時檢定爐能恒定在所需的溫度點上。特別對于貴金屬熱 電偶的檢定,其溫度場要求準確恒定在檢定點上。測量過程中爐內溫度變化每分鐘不得超過0.2℃,整個測量過程爐內溫度變化不得超過0.5℃。這取決于控溫 儀控溫性能。

   1　原理

   DWT-702精密溫度自動控制儀主要由毫伏定值器、微伏放大器、PID調節器和可控硅觸發器4部分組成,其調節系統框圖如圖1所示。

提交

   爐溫采用熱電偶測量,由毫伏定值器給出設定溫度值。如熱電偶的熱電勢與定值器的輸出毫伏值有偏差,則說明爐溫偏離給定,此偏差經微伏放大,送入PID調節 器,再經可控硅觸發器去推動可控硅執行器,以相應調整爐絲的加熱功率,從而迅速消除此偏差,達到自動控制溫度的目的。

   2　毫伏定值器

   毫伏定值器是高精度的直流毫伏信號源,它能地給出直流毫伏信號,與熱電偶信號相比較后的直流偏差信號,輸入到下級微伏放大器。

   毫伏定值器由直流穩壓電源、數模轉換的撥盤形式開關和電阻網絡組成。該定值器共有5位十進制數。撥動數字拔盤,給定所需毫伏值。儀表送電后,在其輸出的 “+”“-”端接入數字電壓表,改變撥盤數字,數字定值器的輸出的毫伏值與數字電壓表測得的毫伏值之差應在允許誤差范圍內。正常允許誤差一般要小 于±0.04%,即分度號為K的熱電偶,其毫伏定值器大設定誤差應小于±24μV;分度號為R的熱電偶,毫伏定值器大設定誤差應小于±8μV。否則, 說明定值器設定誤差較大,應予檢修。

   儀表出現毫伏設定誤差較大或不穩定時,可檢查某一撥盤開關內部是否有局部短路現象、輸出端電阻是否虛焊或變質以及毫伏定值器的直流穩壓電源是否正常?如果 穩壓電源中各部件正常,而毫伏設定不穩定時,可進一步測定標準穩壓管2DW7C的電壓溫度系數是否在允許的范圍內,正常值應小于±5×10-6/℃,另外 還可進一步檢查撥盤開關之間是否接觸良好,各連接線之間是否有虛焊現象等。

   3　微伏放大器

   如圖2所示,來自毫伏給定與熱電偶比較后的直流偏差信號經低通濾波器,至場效應管組成的斬波器調制成交流信號,又經交流放大,相敏放大解調成直流信號,輸出至PID調節器,此外多諧振蕩器分別給斬波器和相敏放大器,以頻率為250Hz調制和解調電源。

   由于采用了“調制-交流放大-解調”的形式,其調制部分又選用了低噪音、工作穩定的場效應管,因此該放大器不僅有較高的放大倍數,而且具有靈敏度高、長時間漂移小和抗干擾能力強等特點。

提交

   當測量溫度低于設定值時,加于放大器的信號電壓為上正下負,偏差表指示負偏差;當測量溫度高于設定值時,加于放大器的電壓信號為下正上負,偏差指示正偏 差。用萬用表或數字電壓表測量微伏放大器輸出,對應±(0.2~0.3)mV偏差輸入,應有±5 V左右的電壓輸出,否則說明放大器工作不正常。放大器使用中常見故障:信號加不進去;偏差表不動(放大器無輸出);抗干憂能力下降等。

   當信號加不進去時,可首先檢查與信號有關的部分是否正常。例如薄膜電纜、連接線、接插件等。另外也可在放大器的“+”“-”端用標準電壓電流發生器加入信 號,正常情況下偏差表應有指示。如果偏差表仍無指示,可檢查場效應管調制部分是否正常,輸入輸出變壓器引線是否斷線或接觸不良;交流放大部分各三極管是否 有擊穿、斷腳現象;電容是否損壞;偏差表本身是否損壞;多諧振蕩器是否停振。

   當發現放大器抗干憂能力降低時,可檢查電源變壓器原副邊線圈及放大器輸入輸出變壓器各線圈的絕緣電阻是否符合要求;調制部分的電容C204是否虛焊或漏電。

   當發現放大器放大倍數減少時,可首先檢查DWT-202-2K放大器輸出電位器是否旋得太小。該電位器的正常位置應旋至大;后檢查交流放大部分各三極管是否有性能變壞或接觸不良的現象;輸入變壓器中輸出端是否引線斷開或接觸不良。

   4　PID調節器

   PID調節器由高阻直流放大器、功率放大器、PID反饋網路及穩壓電源組成,如圖3所示。它接收微伏放大器輸出的直流信號,給出PID的調節規律,使直流信號按一定的調節規律輸入至可控硅觸發器,以達到控制爐絲加熱功率的目的。

提交

   PID調節器使用中的常見故障:無信號輸入時輸出大;有信號輸入時沒有輸出等。

   當無信號輸入而輸出大時,可檢查調節回路的電阻和電容是否損壞或接觸不良;運算放大器及其U/I轉換用三極管是否損壞或接觸不良。

   當有信號輸入而沒有輸出時,可檢查調節回路元器件是否損壞或接觸不良,U/I轉換用三極管是否損壞或接觸不良;阻抗轉換器、運算放大器是否損壞;調節器輸出電壓表是否完好。

   5　可控硅觸發器

   儀表送電后,若將“手動-自動”開關打向手動位置,調節手動旋鈕,使調節器輸出大(10 V),用示波器觀察其脈沖輸出,則空載時應有15 V左右的幅值,相移不得小于160度;也可用萬用表交流電壓的低檔測量其脈沖輸出的平均值,正常應有0.5 V左右的指示值。否則說明觸發器有問題,應予檢修。

   對于無脈沖信號輸出的觸發器,應檢查單結晶體管是否損壞或性能變差;其他三極管是否擊穿或斷腳;脈沖變壓器引線是否斷線或虛焊;保護二極管或電容是否擊穿燒壞;薄膜電纜是否損壞;手動電位器是否接觸良好;20Ω保護限流電阻是否燒壞等。

   當調節器無輸出而可控硅競然導通時,可檢查控制回路的二極管是否損壞,可控硅管是否擊穿等。

   6　維護與保養

   為了延長熱電偶檢定爐控溫儀的使用壽命,確保檢定熱電偶標準的可靠性,應當采取必要的維護和保養措施。首先,該設備應該明確專人保養,使用操作人員只限于 持有熱電偶檢定員證的人員;其次,若出現控溫時間過長應及時進行PID參數整定。做好檢定與維修記錄,出現故障時及時檢修,以保證設備正常使用。