熱電偶是工業(yè)測(cè)溫中很常用的傳感器之一,其故障主要集中在電極本身、絕緣保護(hù)、接線系統(tǒng)、補(bǔ)償環(huán)節(jié)四大核心部位,故障會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)溫不準(zhǔn)、信號(hào)中斷或漂移。以下是熱電偶的常見(jiàn)故障類(lèi)型、成因及典型現(xiàn)象,按現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)頻率排序,兼顧實(shí)用性與排查性:
一、電極絲相關(guān)故障(最核心、最常見(jiàn))
電極絲氧化/腐蝕斷裂
成因:高溫下熱電偶絲與爐內(nèi)氧化性/腐蝕性氣體反應(yīng)(如K型熱電偶在800℃以上氧化嚴(yán)重);熱電偶絲材質(zhì)不合格、壁厚過(guò)??;頻繁高溫驟冷導(dǎo)致熱疲勞。
現(xiàn)象:測(cè)溫?cái)?shù)值突然跳變(如驟降為室溫)、信號(hào)中斷;拆下后可見(jiàn)電極絲變脆、表面有氧化皮,甚至斷點(diǎn)。
高發(fā)場(chǎng)景:冶金、陶瓷等高溫爐窯,或含硫、氯的腐蝕環(huán)境。
電極絲短路/接地
成因:熱電偶絕緣管(瓷管/剛玉管)破裂、磨損,導(dǎo)致兩極絲接觸;絕緣管內(nèi)進(jìn)入金屬粉塵、熔渣,造成兩極導(dǎo)通;熱電偶絲與保護(hù)套管內(nèi)壁接觸(套管接地)。
現(xiàn)象:測(cè)溫?cái)?shù)值偏低、波動(dòng)大,或顯示值接近環(huán)境溫度;用萬(wàn)用表測(cè)量熱電偶內(nèi)阻,阻值遠(yuǎn)低于正常值(正常熱電偶內(nèi)阻一般為幾十至幾百歐)。
電極絲老化/分度值漂移
成因:長(zhǎng)期高溫使用導(dǎo)致熱電偶絲合金成分偏析、晶粒長(zhǎng)大,熱電特性改變;超量程使用(如將K型熱電偶用于1300℃以上環(huán)境)。
現(xiàn)象:測(cè)溫誤差逐漸增大(如實(shí)際溫度800℃,顯示750℃),校準(zhǔn)后短期內(nèi)又出現(xiàn)漂移;低量程下誤差較小,高量程下誤差顯著。
二、絕緣與保護(hù)套管故障
保護(hù)套管破損/滲漏
成因:高溫下熱膨脹不均導(dǎo)致套管開(kāi)裂;被爐內(nèi)工件、熔渣撞擊磨損;腐蝕性介質(zhì)侵蝕套管壁。
現(xiàn)象:測(cè)溫響應(yīng)變快(套管破損后熱傳導(dǎo)直接),但數(shù)值波動(dòng)劇烈;若介質(zhì)滲漏,還會(huì)引發(fā)電極絲腐蝕或短路。
絕緣管污染/結(jié)垢
成因:爐內(nèi)粉塵、油污、熔渣附著在絕緣管內(nèi)壁,或進(jìn)入套管與電極絲之間。
現(xiàn)象:熱電偶內(nèi)阻增大,信號(hào)傳輸不穩(wěn)定,測(cè)溫?cái)?shù)值漂移;低溫段故障不明顯,高溫段誤差加劇。
三、接線與補(bǔ)償環(huán)節(jié)故障
補(bǔ)償導(dǎo)線接錯(cuò)/破損
成因:補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)與熱電偶不匹配(如用K型補(bǔ)償導(dǎo)線接S型熱電偶);正負(fù)極接反;補(bǔ)償導(dǎo)線外皮破損導(dǎo)致芯線短路、接地,或受外界電磁干擾。
現(xiàn)象:測(cè)溫誤差大(可達(dá)幾十至幾百度);環(huán)境溫度變化時(shí),誤差隨溫度同步變化;信號(hào)出現(xiàn)雜波干擾。
接線端子接觸不良/氧化
成因:接線端子松動(dòng)、生銹;高溫環(huán)境下端子氧化,接觸電阻增大。
現(xiàn)象:測(cè)溫?cái)?shù)值偶爾跳變,或顯示值偏低;用手晃動(dòng)接線端子,數(shù)值會(huì)發(fā)生明顯變化。
冷端補(bǔ)償失效
成因:測(cè)溫儀/變送器的冷端補(bǔ)償模塊損壞;冷端溫度傳感器(如PT100)故障;未正確設(shè)置熱電偶分度號(hào)。
現(xiàn)象:全量程測(cè)溫誤差恒定,或誤差隨環(huán)境溫度變化;若冷端補(bǔ)償完全失效,誤差約等于環(huán)境溫度與0℃的差值。
四、安裝與使用不當(dāng)導(dǎo)致的故障
插入深度不足
成因:熱電偶插入被測(cè)介質(zhì)的深度過(guò)淺(未超過(guò)保護(hù)套管直徑的5-10倍),測(cè)溫端接觸到設(shè)備管壁(溫度偏低)。
現(xiàn)象:測(cè)溫?cái)?shù)值偏低,且隨設(shè)備外壁溫度波動(dòng),與實(shí)際介質(zhì)溫度偏差大。
安裝位置不當(dāng)
成因:熱電偶安裝在介質(zhì)流速過(guò)低、死角,或靠近加熱元件/冷源的位置;被測(cè)介質(zhì)存在溫度分層,測(cè)溫端未處于測(cè)溫區(qū)。
現(xiàn)象:測(cè)溫?cái)?shù)值偏低、響應(yīng)慢,或與其他測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)差異顯著。
電磁干擾
成因:熱電偶線路靠近高壓電纜、變頻器、電機(jī)等強(qiáng)電磁設(shè)備,且未做屏蔽處理。
現(xiàn)象:測(cè)溫?cái)?shù)值出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的波動(dòng)、跳變,顯示值帶有雜波。
熱電偶常見(jiàn)故障速查對(duì)照表
故障現(xiàn)象最可能的原因
測(cè)溫?cái)?shù)值突然中斷/跳至室溫電極絲斷裂、保護(hù)套管破損導(dǎo)致電極腐蝕
測(cè)溫?cái)?shù)值偏低且波動(dòng)大電極絲短路/接地、插入深度不足、補(bǔ)償導(dǎo)線接錯(cuò)
測(cè)溫誤差隨環(huán)境溫度變化補(bǔ)償導(dǎo)線接反/型號(hào)不匹配、冷端補(bǔ)償失效
數(shù)值偶爾跳變,晃動(dòng)接線端更明顯接線端子接觸不良、補(bǔ)償導(dǎo)線芯線松動(dòng)
高量程誤差大,低量程正常電極絲老化/分度值漂移、超量程使用