热电偶在化工企业生产中常见故障及处理方式分析

化工生产具有高温、高压、强腐蚀的特性，对温度测量的精确度和时效性要求极高，热电偶凭借测温范围广、反应快等优点被广泛采用，但复杂工况下容易出现故障，造成测温失真甚至引发生产事故。本文聚集热电偶实际运行时出现的典型问题，归纳常见故障表现与原因。从技术发展看，热电偶的应用由简单的测温走向智能监测，但故障处理还是依靠经验，经分析三类主要故障的产生机制，给出系统的处理办法，结合现场维护实践检验其是否有效。研究对提升化工企业的温度控制水平、维持生产稳定有着现实指导意义。

一、热电偶在化工企业生产中的常见故障

（一）输入信号异常故障

化工生产中，热电偶输入信号异常直接影响测温数据失准，从而干扰工艺参数调控。信号接反是常见问题，热电偶正负极接线颠倒时，输出值会随实际温度升高而异常下降，与工艺升温趋势完全相反，容易引发加热装置误动作。输入端开路故障大多由于接线端子松动或导线老化断裂，此时热电偶输出的微弱 mV 信号无法传到仪表，导致仪表显示值跳变到最大量程或者保持固定数值，变送器“run”指示灯持续闪烁报警。输入信号超量程情况往往出现在工艺温度骤升场合，实际温度超出仪表预设范围（如超过 0～1000^∘C 量程的极端工况），仪表就会产生超限报警，屏幕显示出错代码，不能正常反馈真实温度值，这种故障在反应釜升温阶段比较频繁，要尽快查找排除，以免引发工艺失控[1]。

（二）温度补偿与量程偏差故障

温度补偿系统异常也是产生测量偏差的原因。热电偶测量是靠对冷端的温度补偿来实现温度测量的，若补偿电阻未按规定接法，或是选型错误，那么冷端温度变化将不能得到正确修正，产生恒定测量偏差。冬天气温较低时的测量值未补偿将比实际值低约 10～15^∘C ，分度号不匹配危害更大，若仪表设成 K 分度号而实际上用了 S 分度号热电偶，因为二者温度—mV对应值并不相同，在 600^∘C 工况下测量误差会超过 50^∘C 。量程设定不合理也会影响测量准确，热电偶量程和工艺需求不匹配时，如用 0～800^∘C 量程热电偶去监测 900^∘C 反应温度就会出现测量值饱和，测量数据不能正确反映真实温度变化，高温反应存在隐患。

（三）环境与结构损伤故障

化工生产的恶劣环境容易造成热电偶结构损伤和故障，绝缘层老化或破损在酸性气体环境中很常见，热电偶电极与保护套管短路之后，测量信号被干扰，温度显示波动很大，偏差能达 30^∘C 以上。连接头氧化现象多发于潮湿环境，金属触点氧化生成氧化层，接触电阻变大，信号传输不稳定，在搅拌反应过程中伴有机械振动的时候，温度值就会出现无规律跳变。露端式热电偶在腐蚀性介质中直接测量，长时间使用电极会被化学腐蚀，测温响应速度变慢，测量滞后时间从正常的2~3 秒延长到10 秒以上。接壳式热电偶如果护套用的是普通不锈钢材质，在含氯离子的工艺环境中会点蚀，3~6 个月就可能出现护套穿孔，致使热电偶报废。

二、热电偶在化工企业生产中的处理方式

（一）输入信号异常的排查与修复

处理输入信号异常要按步骤进行系统排查，短路测试能迅速找到故障点，把热电偶从仪表输入端拆下来，用导线直接短接输入端，通电看仪表显示。如果显示数值接近车间环境温度（ 25^∘C 左右），说明热电偶内部线路断了，需换同型号的热电偶；如果显示仍然不正常，即仪表输入端坏了，得换或者修仪表。接线验证要对照仪表接线图逐个检查，发现显示负值就将热电偶正负极接线调换即可恢复正常；但要显示数值和实际偏差很大，要检查热电偶标牌上的分度号跟仪表设置的参数是否一样。线路检测用万用表电阻档测连接线路，正常导线电阻应小于5Ω，若测量的电阻值太大或不稳，则重新焊端子或者换耐高温导线，保证信号能顺利传输。

（二）温度补偿与量程校正方法

针对补偿、量程问题要进行精确校正。补偿电阻检查应定时开展，打开仪表接线盒，用万用表检测补偿电阻阻值，环境温度 25°C 时铂电阻补偿元件阻值约为100Ω，偏差大于5Ω就要及时更换。分度号校正得参照热电偶特性手册，通过实际测温对比验证，K 分度号仪表被错配成 S 分度号热电偶，这种情况要重新设定仪表参数或者更换相匹配的K 型热电偶， 400^∘C 校准点验证的时候，校正以后的偏差可以控制在 ±2^∘C 之内。量程范围要按照工艺需求来确定，常要升温到 900^∘C 的反应釜，应该选用 0～1300^∘C 量程的热电偶，安装之前用恒温槽校准，保证在关键工艺温度点的测量误差小于等于 ±1%_c 。

（三）环境与结构损伤的防护与维护

环境与结构损伤处理要兼顾防护和维护。绝缘层维护每月进行一次，查看热电偶保护套管表面是否受损，用电极与套管间的绝缘电阻用 500V兆欧表检测，阻值需超100MΩ，若小于50MΩ则应更换绝缘套管。处理连接头采取定期清理办法，氧化触点打磨后涂上导电膏，再用锡焊加固接线端子，防止振动造成松动，经过处理之后，信号波动范围从 .±5^∘C 降到 ±1^∘C 以内。安装改进要看工况选型，酸性介质环境下先挑聚四氟乙烯护套的绝缘式热电偶，高压反应釜则用厚壁316L 不锈钢接壳式热电偶，冷端补偿元件装到温度稳定、远离加热设备和气流通道的仪表柜里，减少环境温度变化带来的影响[2]。

结语

综上所述，热电偶故障处理是化工生产过程控制的重要环节，需针对输入信号、补偿系统、结构损伤三类核心问题采取精准措施。通过系统化排查方法定位故障根源，结合接线校正、补偿优化、防护维护等技术手段，可有效恢复热电偶测温精度。实践证明，规范的故障处理能显著提升设备可靠性，降低因测温失准导致的生产风险。化工企业应建立定期维护机制，将故障预防与及时处理相结合，为工艺稳定运行提供持续可靠的温度监测保障。

参考文献：

[1]孙胜超.化工企业自动化仪表常见故障的检修方法探究[J].电子乐园,2023(3):154-156.

[2]庄鹏程.化工设备使用过程中的常见故障分析与预防[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2019(7):00194-00194196.

简介：赵轶群 1988.12 男 汉族 山东省济南市，学历：大学本科 ，职称：仪表工程师 ，研究方向：化工仪表