摘要:叙述热电偶检定炉控温仪在运行中所发生的常见故障,同时分析了这些故障原因,以及如何排除故障的方法与措施,并且提出了使用中该设备的维修与保养方法。
独山子乙烯厂共有2套热电偶检定炉,主要是利用DWT-702精密温度自动控制仪控温,检定热电偶时检定炉能恒定在所需的温度点上。特别对于贵金属热 电偶的检定,其温度场要求准确恒定在检定点上。测量过程中炉内温度变化每分钟不得超过0.2℃,整个测量过程炉内温度变化不得超过0.5℃。这取决于控温 仪控温性能。
1 原理
DWT-702精密温度自动控制仪主要由毫伏定值器、微伏放大器、PID调节器和可控硅触发器4部分组成,其调节系统框图如图1所示。
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炉温采用热电偶测量,由毫伏定值器给出设定温度值。如热电偶的热电势与定值器的输出毫伏值有偏差,则说明炉温偏离给定,此偏差经微伏放大,送入PID调节 器,再经可控硅触发器去推动可控硅执行器,以相应调整炉丝的加热功率,从而迅速消除此偏差,达到自动控制温度的目的。
2 毫伏定值器
毫伏定值器是高精度的直流毫伏信号源,它能精确地给出直流毫伏信号,与热电偶信号相比较后的直流偏差信号,输入到下级微伏放大器。
毫伏定值器由直流稳压电源、数模转换的拨盘形式开关和电阻网络组成。该定值器共有5位十进制数。拨动数字拔盘,给定所需毫伏值。仪表送电后,在其输出的 “+”“-”端接入数字电压表,改变拨盘数字,数字定值器的输出的毫伏值与数字电压表测得的毫伏值之差应在允许误差范围内。正常允许误差一般要小 于±0.04%,即分度号为K的热电偶,其毫伏定值器最大设定误差应小于±24μV;分度号为R的热电偶,毫伏定值器最大设定误差应小于±8μV。否则, 说明定值器设定误差较大,应予检修。
仪表出现毫伏设定误差较大或不稳定时,可检查某一拨盘开关内部是否有局部短路现象、输出端电阻是否虚焊或变质以及毫伏定值器的直流稳压电源是否正常?如果 稳压电源中各部件正常,而毫伏设定不稳定时,可进一步测定标准稳压管2DW7C的电压温度系数是否在允许的范围内,正常值应小于±5×10-6/℃,另外 还可进一步检查拨盘开关之间是否接触良好,各连接线之间是否有虚焊现象等。
3 微伏放大器
如图2所示,来自毫伏给定与热电偶比较后的直流偏差信号经低通滤波器,至场效应管组成的斩波器调制成交流信号,又经交流放大,相敏放大解调成直流信号,输出至PID调节器,此外多谐振荡器分别给斩波器和相敏放大器,以频率为250Hz调制和解调电源。
由于采用了“调制-交流放大-解调”的形式,其调制部分又选用了低噪音、工作稳定的场效应管,因此该放大器不仅有较高的放大倍数,而且具有灵敏度高、长时间漂移小和抗干扰能力强等特点。
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当测量温度低于设定值时,加于放大器的信号电压为上正下负,偏差表指示负偏差;当测量温度高于设定值时,加于放大器的电压信号为下正上负,偏差指示正偏 差。用万用表或数字电压表测量微伏放大器输出,对应±(0.2~0.3)mV偏差输入,应有±5 V左右的电压输出,否则说明放大器工作不正常。放大器使用中常见故障:信号加不进去;偏差表不动(放大器无输出);抗干忧能力下降等。
当信号加不进去时,可首先检查与信号有关的部分是否正常。例如薄膜电缆、连接线、接插件等。另外也可在放大器的“+”“-”端用标准电压电流发生器加入信 号,正常情况下偏差表应有指示。如果偏差表仍无指示,可检查场效应管调制部分是否正常,输入输出变压器引线是否断线或接触不良;交流放大部分各三极管是否 有击穿、断脚现象;电容是否损坏;偏差表本身是否损坏;多谐振荡器是否停振。
当发现放大器抗干忧能力降低时,可检查电源变压器原副边线圈及放大器输入输出变压器各线圈的绝缘电阻是否符合要求;调制部分的电容C204是否虚焊或漏电。
当发现放大器放大倍数减少时,可首先检查DWT-202-2K放大器输出电位器是否旋得太小。该电位器的正常位置应旋至最大;最后检查交流放大部分各三极管是否有性能变坏或接触不良的现象;输入变压器中输出端是否引线断开或接触不良。
4 PID调节器
PID调节器由高阻直流放大器、功率放大器、PID反馈网路及稳压电源组成,如图3所示。它接收微伏放大器输出的直流信号,给出PID的调节规律,使直流信号按一定的调节规律输入至可控硅触发器,以达到控制炉丝加热功率的目的。
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PID调节器使用中的常见故障:无信号输入时输出最大;有信号输入时没有输出等。
当无信号输入而输出最大时,可检查调节回路的电阻和电容是否损坏或接触不良;运算放大器及其U/I转换用三极管是否损坏或接触不良。
当有信号输入而没有输出时,可检查调节回路元器件是否损坏或接触不良,U/I转换用三极管是否损坏或接触不良;阻抗转换器、运算放大器是否损坏;调节器输出电压表是否完好。
5 可控硅触发器
仪表送电后,若将“手动-自动”开关打向手动位置,调节手动旋钮,使调节器输出最大(10 V),用示波器观察其脉冲输出,则空载时应有15 V左右的幅值,相移不得小于160度;也可用万用表交流电压的最低档测量其脉冲输出的平均值,正常应有0.5 V左右的指示值。否则说明触发器有问题,应予检修。
对于无脉冲信号输出的触发器,应检查单结晶体管是否损坏或性能变差;其他三极管是否击穿或断脚;脉冲变压器引线是否断线或虚焊;保护二极管或电容是否击穿烧坏;薄膜电缆是否损坏;手动电位器是否接触良好;20Ω保护限流电阻是否烧坏等。
当调节器无输出而可控硅竞然导通时,可检查控制回路的二极管是否损坏,可控硅管是否击穿等。
6 维护与保养
为了延长热电偶检定炉控温仪的使用寿命,确保检定热电偶标准的可靠性,应当采取必要的维护和保养措施。首先,该设备应该明确专人保养,使用操作人员只限于 持有热电偶检定员证的人员;其次,若出现控温时间过长应及时进行PID参数整定。做好检定与维修记录,出现故障时及时检修,以保证设备正常使用。
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