摘要：在現代化生產裝置里，普遍都使用熱電偶或熱電阻來測量溫度，與熱電阻相比，熱電偶結構較復雜，使用條件苛刻，本文結合生產裝置一個溫度測量回路的介紹，分析了測量誤差產生的原因，提出解決的辦法，僅供參考。
關鍵詞：熱電偶,冷端溫度,補償導線,熱電勢
一、熱電偶測溫基本原理
將兩種不同材料的導體或半導體A和B連接起來，構成一個閉合回路，就構成熱電偶。如圖1所示。溫度t端為感溫端稱為測量端，溫度t0端為連接儀表端稱為參比端或冷端，當導體A和B的兩個執著點t和t0之間存在溫差時，就在回路中產生電動勢EAB(t,t0), 因而在回路中形成電流，這種現象稱為熱電效應。這個電動勢稱為熱電勢，熱電偶就是利用這一效應來工作的。熱電勢的大小與t和t0之差的大小有關，當熱電偶的兩個熱電極材料已知時，由熱電偶回路熱電勢的分布理論知熱電偶兩端的熱電勢差可以用下式表示：
EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0)
式中 EAB(t,t0)-熱電偶的熱電勢;
EAB(t)-溫度為t時工作端的熱電勢;
EAB(t0)-溫度為t0時冷端的熱電勢。
從上式可看出!當工作端的被測介質溫度發生變化時，熱電勢隨之發生變化，因此，只要測出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t)，將熱電勢送入顯示儀表進行指示或記錄，或送入微機進行處理，即可獲得測量端溫度t值。
二、工藝過程
我廠有一套生產裝置，裝置最后一個單元有三個反應器，反應器管程內裝滿催化劑，物料從反應器上部進入管程，熱媒體從反應器殼程下部進入對反應物料與催化劑加熱，反應生成的產品從反應器管程下部流出。如圖2所示.每個反應器內有四支熱電偶，從下往上依次分布在管程內，程階梯變化，操作工人通過判斷這四點溫度，來控制反應物產品質量，所以這四個溫度是非常重要參數，直接影響最終產品的質量。
溫度1～4
熱油
進料
反應器
三、測量誤差
在裝置生產的某一段時間內，操作人員根據操作經驗與樣品分析判斷這四個溫度不準確，認為溫度偏低5到10℃，而且程不規律變化。測量誤差的出現，將嚴重影響生產工藝操作，所以找出誤差產生的原因至關重要。
四、原因分析
這四支熱電偶為E型，在現場通過E型補償導線進入到儀表機柜間，首先接入到機柜內的接線端子，從端子出來后用普通銅導線接入安全柵，從安全柵出來后用普通銅導線接入到DCS機柜，而DCS機柜卻在另一個房間，圖3所示，二者相距十多米距離，是不是誤差產生的原因就在這呢?為此，我們進行了認真分析。
熱電偶測溫為什么要用補償導線，采用補償導線是把熱電偶的參考端延長到溫度較恒定的地方,再進行修正。從本質上來說它并不能消除參考端溫度不為0℃時的影響，因此，還應該與其它修正方法結合才能將補償導線與儀表連接處的溫度修正到0℃。而此時參考端已經從接線端子機柜改變到DCS 機柜。熱電偶測溫還有一個重要性質就是中間導體定律：在熱電偶回路中插入第三種(或多種)均質材料，只要所插入的材料兩端連接點溫度相同，則所插入的第三種材料不影響原回路的熱電勢。這條定律表明在熱電偶回路中可以引入第三種導線，只要導線處于穩定的環境溫度即可。同時還表明熱電偶的接點不僅可經焊接而成，也可以借用均質等溫的導體加以連接。經測量，接線端子機柜內溫度為28℃，而DCS機柜間有空調的緣故，其柜內溫度只有21℃，經過DCS自動補償的溫度是21℃，則正確溫度應為：
EAB(t)=EAB(t,t0) + EAB(t0)
= EAB(t,t0) + EAB(28℃，0)
而錯誤測量溫度為：
EAB(t)=EAB(t,t0) + EAB(t0)
= EAB(t,t0) + EAB(21℃，0)
經查熱電偶分度表，錯誤溫度比正確溫度低約7℃，
五、解決辦法
本著中間導體定律的原則，解決辦法之一就是把進入端子柜的補償導線直接接入DCS機柜，甩掉銅導線，取消第三種導體，這樣就解決了溫度不同的麻煩。但實際條件不能滿足這樣的改動，補償導線在施工時已經敷設完畢，導線長度已不能延長，且三個反應器共12點溫度，改動施工費用較高，種種原因都限制解決方案。通過分析，我們采用了最簡捷的解決方案，就是想辦法使兩個房間的溫度達到一致，就基本解決了因溫度不同而產生的誤差，辦法就是在房間1安裝一臺空調，調節空調溫度，使兩個房間機柜內的溫度保持一致，通過實驗，把溫度差控制在0.5℃之內是很容易辦到的。經過此方案的實施后，反應器的溫度已經正常，得到工藝技術人員的認可。
六、結束語
熱電偶測溫誤差除上述原因之外，還有其他因素也能影響測量，比如補償導線的極性的影響，參考端溫度的影響，顯示儀表或DCS本身的影響等等，從維護角度看，只要介質溫度不是很高，應盡量使用熱電阻來測量溫度，因為熱電阻不涉及補償導線和冷端補償問題，而且結構簡單，方便易懂，投資與施工費用低等等。所以，在設計時測溫元件選型也很關鍵。總之，無論采用什么測溫元件，能正確掌握熱電偶測溫原理，準確分析誤差產生的根源，對于儀表維護人員來說必不可少。
參考文獻
1、樂嘉謙，儀表工手冊，第二版，化學工業出版社，1997.4.
