热电阻，是中低温区最常用的一种温度检测器，其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的。现场最常用的是用金属铂和铜制成的，分度号为Pt100、Pt1000、Cu50等。


热电阻外形


热电阻工作原理简单，常常不受重视，所以发生让人摸不着头脑的问题时，往往会直接采取更换热电阻来处理，增加了维护成本。希望本文能为从事仪控工作的同行一些帮助。


一、热电阻信号测量原理


1、测量原理


热电阻一次元件将温度变化转换为电阻值变化后，通过连接导线将电阻信号传递到DCS系统，或其他二次表计，经过运算后显示温度值。


金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即：


Rt=Rt0[1+α(t-t0)]


式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值；α为温度系数。


2、信号回路组成部分


序号
名称
作用
1
热电阻元件
按分度号分，有Pt100、Pt1000、Cu50等；按类型分，有铠装热电阻、端面热电阻、普通热电阻、防爆热电阻等。
2
连接导线
带屏蔽层的铜导线，同模拟量信号传输电缆。
3
DCS卡件
热电阻的阻值信号直接进入DCS卡件，经过运算得出温度值。
（热电阻和卡件设置的分度号必须一致。）
4
二次表
一般安装在现场，用途为就地数字显示，或将电阻信号转换为4-20mA模拟量信号，提高信号稳定性。
二、故障现象、原因及处理办法


1、温度信号显示负值


①原因：显示仪表与热电阻接线错误


处理：二线、三线、四线热电阻与DCS卡件或二次表连接需按照要求接线。


②原因：热电阻元件短路现象（元件破损、保护套管内积水、接线盒内积水等）


处理：将元件处接线拆除，测量电阻值是否符合实际值，若偏小，可判断元件故障。


找出短路处，加强绝缘。


③原因：传输导线有短路（导线破损、不同芯的多股线在接线端有毛刺接触）


处理：a)将连接导线从元件、卡件端子处拆下，核对导线绝缘情况，若找到破损处，可重新连接，加强绝缘；若无法找到，可更换电缆。


2、温度信号显示无穷大


①原因：热电阻断路（由于电阻丝一般较细，该故障较为多见。）


处理：更换元件


②原因：端子接线松动（就地元件接线端子、转接箱端子、卡件端子。）


处理：拧紧或焊接端子。


3、温度信号显示偏低


①原因：保护管内有金属屑、灰尘、接线柱间脏污及热电阻短路


处理：除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点加强绝缘。


②原因：元件插入深度不足（带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度）


处理：a)保证元件接触保护套管；b)查阅规程，按照规程要求决定温度元件在介质管道中的插入深度。


4、温度信号显示偏高


①原因：接线端子氧化（就地、转接处、卡件处端子）


处理：建议重新剥一段导线，若长度不足可使用砂纸进行打磨。


②原因：接线松动（常见于弹簧式端子排）


处理：重新拧紧端子。


③原因：接线端子接触不佳（常见于带线鼻子的端子）


处理：剪掉线鼻子，或重新捏紧线鼻子。


5、温度信号显示跳变


①原因：屏蔽线未接地或多点接地


处理：传输导线的屏蔽线在DCS机柜处单点接地；断开机柜处接地，测量屏蔽对地绝缘，若绝缘不佳，需更换电缆。


②原因：存在干扰源


处理：电缆不合格，无屏蔽功能，需更换屏蔽电缆；将传输电缆与动力电缆分开，按规范要求敷设；现场加装安全栅或二次表计，将电阻信号转换为4-20mA信号，提高抗干扰性。


③原因：中间转接处连接不规范


处理：更换质量合格端子排；焊接连接处。


④原因：热电阻丝特性变化


处理：更换热电阻。


6、其他情况


①原因：热电阻与显示仪表的分度好不一致。


处理：修改设置。


②原因：工艺操作导致温度异常。


处理：将操作记录与温度变化趋势进行综合分析，找到原因，进行处理。


③原因：测点选择不当。


处理：尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻，可重新选择安装位置。


三、温度信号故障检查步骤


1、确认温度信号逻辑


若信号参与控制，需对信号进行强制。


2、量电阻


①拆开卡件处接线，测量就地送来的电阻值，对照分度表查看温度值。


②若符合，可判断卡件故障或卡件接线问题。可用FLUKE信号送信号确认，或重新接线确认。一般就可以处理故障。


③若不符合，需检查传输导线、元件，进行第3步。


3、就地元件处量电阻


①拆开就地元件处接线，测量元件两两接线电阻值、对地绝缘。


②若不符合，可判断元件损坏。需更换温度元件，一般可以解决问题。


③若符合，可判断元件正常。可能是接线端子、传输导线故障。


④处理元件处接线端子，若仍未恢复正常，需进行第4步检查。


4、检查传输导线


①使用兆欧表检查导线两两之间绝缘，以及屏蔽层对地绝缘。


②若导线两两之间绝缘不好，需更换电缆；若单芯对地绝缘不佳，可使用备用芯，或更换电缆；若屏蔽层对地绝缘不佳，需重新接地或更换电缆。


5、若以上检查都没有问题，温度信号仍无法恢复正常，若仍频繁跳变等，可尝试加装二次表，现场转换温度信号进行传输。


在工作现场用分度表确定温度是首先要做的，因为这里是热电阻元件与显示仪表的分界线，可以直接分辩出一次元件、二次仪表及线路哪个主面出了问题。从问题出发，发现问题，解决问题，才能使我们更加深入的了解仪器。


四、注意事项


1、无论检查热电阻的短路或断路，每次变动线路的连接导线时，都应将仪表断电，否则易将仪表打坏。


2、通常情况下短路容易修理，只要不影响电阻丝的粗细和长短，找到短路点加强绝缘即可；断路修理必然要改变电阻丝的长度而影响电阻值，故在断路的情况下最好更换新的热电阻。若采取焊接，焊好后要进行校验。


3、锡焊不仅简单方便，而且连接牢固，接触电阻小，且可防止氧化。一般热电阻引出线通常较细，焊好后容易折断或拉断，因此对焊接处要作特殊处理。