第十三章 温度计的认识(1 / 1)

周一早上,肖枫到班里的时候,老李正在桌前摆弄几个仪表。桌子上放着几根细长的金属棒、几个圆形的接线盒,还有一台万用表和一桶冰水。

“师傅,今天学什么?”肖枫放下工具包,凑过去看。

“温度计。”老李拿起一根金属棒,在手里转了转,“锅炉、汽轮机、给水泵、脱硫——哪个系统没有温度?汽包里的水温度、主蒸汽的温度、汽轮机轴承的温度、给水泵电机的温度、脱硫浆液的温度、流化床的床层温度——全厂上下,大大小小的温度仪表少说几百支。今天就把温度计讲透。”

老李把那根金属棒递给肖枫。

“这是什么?”

肖枫接过来看了看。金属棒大概十五公分长,前面是封死的,后面接着两根线。棒子上印着一串型号代码,他看不太懂。

“这是热电偶。K型的,测量高温用的。咱们厂锅炉的主蒸汽温度、汽轮机的轴瓦温度、流化床的床层温度,都用这种。”

老李又从桌上拿起另一根金属棒,比热电偶短一些,粗一些,后面接着三根线。

“这个呢?”

“热电阻。PT100的,测量中低温用的。给水泵的轴承温度、脱硫浆液的温度、灰库的温度,都用这种。”

老李把热电偶和热电阻并排放在桌上。

“温度计,最常见的就是这两种——热电偶和热电阻。今天咱们就学怎么判断它们的好坏。”

一、热电偶

老李拿起热电偶,开始讲。

“热电偶的原理,是两种不同金属焊接在一起,产生热电势。温度越高,热电势越大。K型热电偶,正极是镍铬合金,负极是镍硅合金。它在0度的时候输出0毫伏,100度的时候输出4.096毫伏,1000度的时候输出41.276毫伏。输出信号是毫伏级的,非常小,所以要用补偿导线接到DCS,不能接普通电线。”

“怎么判断热电偶的好坏?”肖枫问。

老李从桌上拿起万用表。

“分三步。第一步——看外观。热电偶的护套有没有变形、开裂?护套要是破了,里面的热电偶丝可能被腐蚀,测量就不准了。接线盒有没有进水?进水了可能短路。补偿导线的接头有没有松动?松了接触不良,信号会跳。”

肖枫接过热电偶,仔细看了看。护套是金属的,表面光滑,没有裂纹。接线盒是铝的,盖子拧得很紧,里面干燥。补偿导线的接头焊得牢固。

“外观没问题。”

“第二步——测电阻。用万用表的电阻档,测热电偶正负极之间的电阻。正常应该是0.5到2欧姆。如果电阻无穷大,说明热电偶丝断了;如果电阻是零,说明短路了。”

肖枫把万用表调到电阻档,夹在热电偶的两根线上。万用表显示1.2欧姆。

“正常。”

“第三步——测毫伏。这是最关键的。把热电偶的测量端加热,用万用表的毫伏档测输出。但你得有标准热源——冰水混合物是0度,沸水是100度。”

老李从桌下拿出一桶冰水。桶里浮着冰块,冒着白气。

“先把热电偶的测量端插到冰水里,等一分钟,看万用表读数。K型热电偶在0度的时候应该是0毫伏。如果偏差超过0.05毫伏,说明热电偶老化或者漂移了。”

肖枫把热电偶的测量端插进冰水里。等了一分钟,万用表显示0.02毫伏。

“0.02,正常。”

“再把热电偶插到沸水里。沸水是100度,K型热电偶在100度应该是4.096毫伏。如果偏差超过正负0.1毫伏,就不合格了。”

老李把电热水壶里的沸水倒进一个杯子里。肖枫把热电偶插进去。等了一分钟,万用表显示4.08毫伏。他算了算,偏差0.016毫伏。

“正常。”

“热电偶还有两个常见的故障——补偿导线接反了,或者补偿导线型号不对。K型热电偶要用K型补偿导线,用普通电线接,测量会不准。补偿导线接反了,温度显示会偏低或者偏高。你以后换热电偶的时候,一定要注意看补偿导线的颜色——K型热电偶,正极是红色,负极是白色。接的时候不能接反。”

肖枫在笔记本上记下来:“热电偶——看外观、测电阻、测毫伏。0度0mV,100度4.096mV。K型补偿导线,红正白负。”

二、热电阻

老李拿起那根PT100热电阻。

“热电阻的原理,是金属的电阻随温度变化。铂电阻是最稳定的,PT100在0度的时候电阻是100欧姆,100度的时候电阻是138.5欧姆。温度升高,电阻增大。”

“怎么判断好坏?”

“也是三步。第一步——看外观。跟热电偶一样,看护套、接线盒、电缆有没有损坏。”

肖枫检查了一下,外观正常。

“第二步——测电阻。用万用表的电阻档,测热电阻正负极之间的电阻。在室温下,比如20度,PT100的电阻应该是108欧姆左右。如果电阻无穷大,说明热电阻丝断了;如果电阻是零,说明短路了。”

肖枫用万用表夹住两根线,万用表显示109.3欧姆。

“室温大概22度,正常。”

“第三步——测温度响应。把热电阻插到冰水里,看电阻是不是100欧姆;插到沸水里,看电阻是不是138.5欧姆。”

肖枫把热电阻插进冰水,等了一分钟,万用表显示100.1欧姆。插进沸水,显示138.6欧姆。都在误差范围内。

“PT100还有三线制和四线制的区别。”老李指着热电阻后面的三根线,“你看,这是三线制——一根线接正极,两根线接负极。为什么要三根线?为了补偿导线的电阻。如果两根线,导线的电阻会叠加在测量值上,导致温度偏高。三线制可以把导线的电阻抵消掉,测量更准。”

“接线的时候要注意——正极接A端,负极接B和B‘端。A和B、B’不能接错。接错了,温度显示会不对。”

肖枫在笔记本上记下来:“PT100热电阻——0度100Ω,100度138.5Ω。三线制,红正白负。”

三、现场实战

讲完原理,老李站起来。

“走,去现场。纸上谈兵没用,得在实物上练。”

他们先去了给水泵房。给水泵的轴承温度用的是PT100热电阻。老李带着肖枫走到一台运行泵前面,指着轴承座上的一个接线盒。

“就是这个。你判断一下它的好坏。”

肖枫打开接线盒,里面是三根线——红、白、白。他先看外观:接线盒干燥,没有进水;电缆护套完好,没有破损;接头牢固,没有松动。

然后他拿出万用表,测电阻。室温25度,PT100应该是109.7欧姆左右。万用表显示110.2欧姆,偏高了一点。

“偏高了一点。”他对老李说。

“偏高多少?”

“0.5欧姆。算成温度,大概高了1.2度。”

“那这个热电阻有没有问题?”

肖枫想了想。0.5欧姆的偏差,在允许范围内吗?他不太确定。

“正常范围是正负0.5欧姆。0.5欧姆是临界值。”老李说,“如果只是偏高0.5欧姆,可能是仪表本身的老化漂移,也可能是导线的接触电阻。你先把接线端子拧紧一下,看看会不会降下来。”

肖枫用螺丝刀把接线端子拧紧了一下。再测,万用表显示109.9欧姆。降了一点,但还是偏高。

“接触不好?”他问。

“有可能。还有一种可能是——热电阻的引出线在接线盒里接触不好,或者在电缆中间有接头。这个偏差不大,可以先记录,下次大修的时候换掉。但如果偏差越来越大,就要马上换。”

老李从工具包里拿出一张标签,在上面写了“PT100偏高0.4Ω,已记录”,贴在接线盒上。

“以后巡检的时候,你看到这种标签,就知道这个仪表有问题,要多留意。”

他们又去了汽轮机厂房。汽轮机的轴瓦温度用的是K型热电偶。老李带他走到控制柜前面,指着上面的温度显示器。

“轴瓦温度,一号瓦78度,二号瓦76度。这个数据是从热电偶来的。你怎么判断热电偶的好坏?”

肖枫看了看现场。热电偶装在轴承座里,外面只有一根电缆引出来,看不到热电偶本体。

“没法测电阻,也没法测毫伏,热电偶在工作状态,不能拆。”他说。

“对。运行中的设备,不能拆。那怎么判断?”

肖枫想了想。

“看趋势。如果温度慢慢上升或者慢慢下降,跟以前比有变化,可能有问题。如果温度突然跳变,从78度跳到90度又跳回来,可能是接触不良或者干扰。如果温度显示负值或者超量程,可能是热电偶断了或者短路了。”

“还有呢?”老李追问。

“还可以对比。同一台汽轮机,四个轴瓦的温度应该差不多。如果三个都是78度,一个只有60度,那一个可能有问题。”

“对。这就叫横向对比。同一台设备,同样的工况,参数应该接近。如果有明显偏差,那个偏离的就是可疑的。”

老李指着温度显示器上的数字。

“你看,一号瓦78,二号瓦76,三号瓦75,四号瓦74。从一号到四号,依次递减,这正常吗?”

肖枫想了想。“正常。因为蒸汽从一端进,从另一端出,进汽端温度高,排汽端温度低,所以一号瓦温度最高,四号瓦最低。”

“对。这就是纵向规律。你要知道设备的工作原理,才能判断数据是否合理。所以巡检的时候,你脑子里不能只装着正常范围,还得装着设备的流程和原理。”

四、温度计的安装

从汽轮机厂房出来,老李带他去了锅炉房。

“温度计的安装,也有讲究。”老李指着锅炉汽包上的一个温度测点。“你看这个热电偶,插在汽包上,外面包着保温层。安装的时候要注意——热电偶要插到介质中心,不能插浅了。插浅了,测的是管壁温度,不是流体温度。测出来偏低,操作工以为温度不够,多加煤,实际已经够了,浪费能源。”

“插多深?”

“一般来说,插到管道内径的三分之一到二分之一。但具体要看设计要求。咱们厂的汽包温度测点,设计插深是150毫米。你以后换热电偶的时候,要量一下插入深度,跟原来的保持一致。”

老李又带他看了锅炉烟道上的烟气温度测点。

“烟气温度用的是铠装热电偶,外面包着不锈钢护套。烟气里有粉尘,会冲刷热电偶。时间长了,护套会磨穿,热电偶丝就断了。所以巡检的时候,要看护套的磨损情况。如果磨薄了,要提前换,不要等到断了再换。”

“怎么判断护套磨薄了?”

“用手摸。新的护套表面光滑,磨薄了会有凹槽。也可以用卡尺量外径,跟原始尺寸对比。这个经验多了就看得出来。”

五、温度变送器

下午,老李带他去了电子间。电子间的机柜里,有很多温度变送器——把热电偶的毫伏信号或者热电阻的电阻信号转换成4到20毫安的电流信号,送到DCS。

“温度变送器,是温度仪表的重要组成部分。”老李打开一个机柜,指着里面的一个模块。“你看,这个是温度变送器模块,上面有接线端子。热电偶或者热电阻的线接在输入端,输出端是4到20毫安,接到DCS的AI卡件。”

“怎么判断温度变送器的好坏?”

“三步。第一步——看指示灯。好的变送器有电源指示灯,绿灯亮表示正常。不亮,可能是没电,也可能是变送器坏了。”

“第二步——测输出。用万用表的毫安档,串在输出回路里,测4到20毫安信号。如果现场温度是100度,量程是0到200度,输出应该是12毫安。偏差太大,就是变送器有问题。”

“第三步——模拟输入。用信号发生器给变送器输入一个标准的毫伏信号或者电阻信号,看输出是不是对应的4到20毫安。输入0毫伏,输出应该是4毫安;输入满量程毫伏,输出应该是20毫安。偏差超过正负0.1毫安,就要调整或者更换。”

老李从柜子里拿出一个备用的温度变送器,让肖枫亲手测了一遍。肖枫用信号发生器给变送器输入了0毫伏,输出4.02毫安;输入41.276毫伏(对应K型热电偶1000度),输出20.05毫安。都在误差范围内。

“这个变送器是好的。”老李说,“你把它放回备件柜,做好记录。”

六、常见的温度故障

下午三点,老李在班里坐下来,开始总结。

“温度计常见的故障,我列了七种。你记下来。”

老李在纸上写:

故障一:温度显示不变。可能是热电偶断了、热电阻断了、变送器坏了、或者DCS卡件坏了。先看趋势曲线,如果是一条直线,大概率是断了。用万用表测电阻,无穷大就是断了。

故障二:温度显示跳变。可能是接线松动、电磁干扰、或者变送器不稳定。先拧紧接线端子,如果还跳,检查屏蔽接地。K型热电偶的信号是毫伏级的,容易受干扰,一定要用屏蔽电缆,屏蔽层单端接地。

故障三:温度显示偏低。可能是热电偶插深不够、热电阻结垢、或者变送器零点漂移。先检查安装深度,再看探头表面有没有结垢。如果是漂移,用冰水标定一下。

故障四:温度显示偏高。可能是变送器量程设置不对、补偿导线型号不对、或者热电阻短路。先查DCS里的量程设置,再看补偿导线的型号和接线。PT100短路了,电阻是零,DCS会显示一个很高的温度。

故障五:温度显示负值。可能是热电偶正负极接反了,或者热电阻的线接错了。K型热电偶接反了,温度显示会偏低,甚至负值。PT100三线制接错了,显示也会不对。

故障六:温度显示波动大。可能是工艺本身波动,也可能是仪表问题。先问操作工工艺有没有变化,如果工艺稳定,那就是仪表问题。检查探头是否松动,变送器是否稳定,电缆是否受干扰。

故障七:温度显示与环境温度一样。可能是热电偶从安装位置脱落了,测的是环境温度。或者热电阻断了,DCS显示的是环境温度(DCS有故障安全模式,断了会显示一个默认值)。去现场摸一下探头,如果探头是凉的,说明没插到位或者脱落了。

肖枫把这七种故障抄在笔记本上,又加了一行自己写的:“判断温度计好坏——看、测、比。看外观,测电阻和毫伏,比趋势和横向数据。”

周五下午,老李在仪表班考他。

“K型热电偶在0度和100度应该输出多少毫伏?”

“0度0毫伏,100度4.096毫伏。”

“PT100在0度和100度应该输出多少电阻?”

“0度100欧姆,100度138.5欧姆。”

“热电偶怎么判断好坏?”

“三步——看外观有没有破损,测电阻有没有断或短,测毫伏用冰水标定。”

“热电阻怎么判断好坏?”

“三步——看外观,测电阻,用冰水标定。”

“温度显示跳变可能是什么原因?”

“接线松动、电磁干扰、变送器不稳定。先拧紧端子,再检查屏蔽接地。”

“温度显示偏低可能是什么原因?”

“热电偶插深不够、热电阻结垢、变送器零点漂移。先检查安装深度,再清洁探头,最后标定。”

“补偿导线接反了会怎么样?”

“温度显示偏低或者偏高,K型热电偶接反了,显示会反方向变化。温度升高,显示反而下降。”

老李点了点头。

“还行。下周开始,我带你学压力计。温度、压力、流量、液位——这是仪表工的四大金刚。温度学完了,该学压力了。”

下午四点,早班结束。肖枫换了工服,走出厂区。夕阳挂在西边,把天边染成了橘红色。

他回到宿舍,洗了个澡,躺在床上。把今天学的温度计知识在脑子里过了一遍——热电偶、热电阻、温度变送器、七种常见故障。又翻开老李给他的那张“温度计判断口诀”,看了一眼:“一看二测三对比,四问五摸六记录。”

他闭上眼睛,想着明天还要去巡检。要看看昨天贴了标签的那根热电阻,看看它的偏差有没有变大。要看看汽轮机的轴瓦温度,对比一下四个轴承的数据。要看看锅炉的烟气温度,想想护套有没有磨损。

日复一日,但每天都能学到新东西。

窗外那个嗡嗡的声音还在响。

那是汽轮机的声音,每分钟三千转,永不停歇。

他听着那个声音,慢慢睡着了。