DCS过程控制中Pt100故障的分析与处理

张五一 王巧艳 刘莉莉

(中国石油玉门油田分公司炼化总厂，甘肃 玉门 735200)

DCS过程控制中Pt100故障的分析与处理

张五一 王巧艳 刘莉莉

(中国石油玉门油田分公司炼化总厂，甘肃 玉门 735200)

介绍Pt100的测温原理和接线方式，分析影响Pt100温度传感器测量结果准确性的因素。并以某厂酸性水装置瓦斯站1#压缩机油箱温度检测回路TT_103/TT_104误差过大且相互干扰故障处理为例，给出了Pt100故障的分析与处理方法。

Pt100 故障分析 处理方法 接线形式

炼油化工生产中，温度是仪表控制和检测的四大参数(压力、流量、温度、液位)之一。中国石油玉门油田分公司炼化总厂生产现场安装的温度传感器有两种：热电偶和铂热电阻(Pt100)。由于热电阻比热电偶的价格低廉而且远传数据线缆不需要补偿导线，一般当测温范围在650℃以下时，通常选用Pt100作为现场温度传感器，以降低企业生产成本。但是炼油化工装置现场复杂，环境恶劣。Pt100常会被现场的各类化工介质污染和腐蚀，进而出现故障影响温度测量准确性。同时，仪表维护人员对热电阻的故障判断和排查也比热电偶复杂和困难，若不熟悉热电阻的测试方法，工作效率将非常低下，最终影响炼化生产装置的平稳运行。因此，只有掌握Pt100温度传感器的原理、熟悉Pt100接线方式和测量结果的影响因素，才能在实际工作中快速判断Pt100的故障类型，迅速解决问题，保证装置的安全平稳运行。

1 Pt100温度传感器原理与接线方式①

Pt100是一种用白金做成的稳定性和线性良好的铂丝热电阻温度传感器。Pt100是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，电阻信号通过引线传递到温度变送器，再将电阻值转换成温度值，从而实现在DCS系统或其他一次仪表上的温度测量与显示。

Pt100和温度变送器之间有3种接线方式：二线制、三线制、四线制。

二线制Pt100的阻值Rt为：

由于连接导线的电阻RL1、RL2无法测得，因而两个阻值被计入到Pt100的电阻值中，使测量结果产生附加误差。如果100℃时Pt100的热电阻率为0.379Ω/℃，这时若导线的电阻值为2Ω，则引起的测量误差为5.3℃。

三线制是实际应用中最常见的一种接线方式。三线制要求三根导线的材料、线径、长度一致且工作温度相同，三根导线的电阻值也要求相同，即RL1=RL2=RL3。三线制Pt100的阻值Rt′为：

由此可得，三线制接线方式与二线制相比，可通过增加一根导线来补偿连接导线电阻引起的测量误差。

四线制是Pt100测温的理想接线方式，但由于其接线成本较高，中国石油玉门油田分公司炼化总厂没有采用。

综上所述，二线制测量结果包含了线电阻；三线制和四线制测量结果不包含线电阻，两者的区别在于三线制对线路电阻采用的是补偿法。在实际应用中，应取用相同线材和相同长度的导线，并注意减小接触电阻，否则三线制同样会受到线路电阻和接触电阻的影响。

2 影响Pt100测量结果的因素

笔者从实际维护工作中总结出的造成Pt100测量误差的影响因素主要有以下5个方面：

a. 在DCS过程控制现场中，中国石油玉门油田分公司炼化总厂通过在各Pt100其中的一根引线上直接并接第3根引线，完成两线制到三线制的改造，没有严格按照三线制的标准接法接线；

b. 接线端子被氧化腐蚀或油污污染，导致接触不良进而引起接触电阻太大；

c. 引线太细或太长造成引线电阻太大；

d. 分度号不匹配；

e. 温度变送器出现故障，导致数据转换误差过大。

3 Pt100故障的快速分析和处理

笔者以中国石油玉门油田分公司炼化总厂酸性水装置瓦斯站1#压缩机油箱温度检测回路TT_103/TT_104误差过大且相互干扰故障处理案例来详细分析Pt100故障的分析与处理方法。

现场运行发现，酸性水装置瓦斯站1#压缩机油箱温度检测回路TT_104的现场实际温度为20℃，而瓦斯站压缩机DCS画面中TT_104显示52℃，误差32℃。针对这一现象，对TT_104回路做了以下检测和排查。

首先，检查DCS机柜间1#压缩机油箱温度检测回路TT_104各个端子的接线状况。从DCS画面调出TT_104的点信息，确定回路TT_104在DCS硬件系统接线中的位置(10站-39设备-第2通道)；从设备接线位置确定TT_104至温度变送器的接线位置。温度变送器MTL5074的接线原理如图1所示。温度变送器MTL5074输入端子1、3、4是热电阻三线制接线，输出端子11、12输出4～20mA信号，端子13、14为温度变送器MTL5074供电(24V(DC))。温度变送器MTL5074的检查过程：先拆开端子11、12连线，在上面逐次发送4、12、20mA信号，观察DCS瓦斯站压缩机画面中TT_104显示是否吻合量程的0%、50%、100%，进而确定温度变送器MTL5074输出

图1 温度变送器MTL5074的接线原理

端到DCS的线路有无问题。

其次，判断温度变送器MTL5074的好坏。从图1中可以看出，TT_104回路的温度传感器Pt100是三线制接线形式。其测试方法为：使用100Ω的电阻来模拟Pt100在0℃时的阻值，将它接入传感器输入端，看是否显示000，即可确定温度变送器MTL5074的好坏。

然后，判断Pt100的好坏。Pt100三线制热电阻在0℃时对应100Ω，每上升(下降)1℃其阻值上升(下降)0.385Ω。用万用表测量阻值后对照Pt100温度传感器分度表查找该电阻值下的温度，并与现场实测温度对比即可判断Pt100的好坏。

最后，查找外围信号电缆。通过对DCS过程控制现场设备上Pt100的检查，发现Pt100是由两根引线的元件改接成三线制的，即第3根线是后续才接上的电缆；打开外围信号电缆穿管盖头，发现其中有段信号电缆接头已经充满油污且腐蚀严重，同时还发现这段电缆与回路TT_103的第3根信号电缆接混了。更换信号电缆，改正TT_103、TT_104线缆错误，恢复全部接线后，DCS瓦斯站压缩机画面1#压缩机温度测量回路TT_103、TT_104数值显示与现场完全吻合，准确无误，故障处理完毕。

需要注意的是，DCS过程控制现场处理故障安全防范措施。现场作业前首先必须办理作业许可证；大机组作业要检查是否具有联锁保护功能，如酸性水装置瓦斯站1#压缩机油箱温度检测回路TT_103/TT_104直接参与机组联锁保护，因此作业前一定要告知生产装置并且申请办理联锁解除票；在瓦斯站压缩机房排查故障要使用防爆工具；故障修复后要恢复所有电气防爆密封。

4 结束语

笔者通过对Pt100温度传感器的工作原理、接线方式和测量结果的影响因素的阐述与分析，为DCS过程控制现场故障处理提供了具体的科学理论依据，今后在出现此类故障时能够更加迅速准确判断和处理故障，为生产装置精准化控制提供准确无误的参考数据。并借此与同行共同学习、交流和分享日常维护工作中的经验，以提高处理现场故障的能力和效率。

TH165+.3

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1000-3932(2016)10-1111-02

2016-04-12(修改稿)