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摘 要：在氧化铝厂的生产过程中，温度类仪表是使用得非常广泛的热工仪表，目前应用得比较多的类型有双金属温度计、热电阻和热电偶等。在氧化铝厂的运行中，通过观察仪表的运行状态，可以及时的判断机器设备、各个工况的生产运行状态，采取有效的解决措施，预防事故的发生，确保机器的安全、稳定运行，除此之外，基于仪表的计算和记录功能，也可以分析机组的经济效能，以此改进机组的运行和操作方法，提升机组的经济运行效率。本文针对氧化铝厂的温度类仪表在实际使用过程中发生的典型故障进行分析，提出针对性解決措施，促进氧化铝厂生产效率的提升。
关键词：氧化铝厂；温度类型仪表；典型故障
中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0237-02
1 氧化铝生产对热工仪表的指标要求
近几年来，科学技术的发展速度越来越快，其应用于工业生产的水平也越来越高，氧化铝工厂逐渐走向高度的自动化生产模式。为了有效提升设备的安全性和可靠性，在氧化铝厂的日常管理工作中，必须加强对各种仪表的维护、检查和检定。在氧化铝厂仪表的使用过程中，如若采取错误的维护或使用措施，极有可能会发生设备事故或生产事故。
2 常用温度测量仪表及工作原理
现阶段，我国市场上测量温度的仪表种类非常多，测量精度也各有差异。依据测温方式的不同，可以将温度测量仪表分成两种主要类型，分别为非接触式和接触式。非接触式的测量仪主要有：光电高温计、光学高温计和全辐射式高温计等。利用非接触式红外线测量温度时，测温的范围非常大，响应比较快，不会对被测的温度场所产生破坏，除此之外，其缺点也非常明显，容易受到外界的干扰，标定非常困难，测量的误差比较大。接触式温度测量仪主要有双金属温度计、热电偶和热电阻等。接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时，受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。
2.1 双金属温度计
双金属温度计把两种线膨胀系数不同的金属组合在一起，一端固定，当温度变化时，两种金属热膨胀不同，带动指针偏转以指示温度，这就是双金属片温度计，测温范围为-80～600℃，它适用于工业上精度要求不高时的温度测量。双金属片作为一种感温元件也可用于温度自动控制。双金属温度计是将绕成螺纹旋形的热双金属片作为感温器件，并把它装在保护套管内，其中一端固定，称为固定端，另一端连接在一根细轴上，成为自由端。在自由端线轴上装有指针，当温度发生变化时，感温器件的自由端随之发生转动，带动细轴上的指针产生角度变化，在标度盘上指示对应的温度。
2.2 热电阻
在中低温的测量工作中，热电阻是应用的最为广泛的温度检仪器。根据金属导体的电阻值会跟随温度的升高而逐渐升高，热电阻基于此原理对温度值进行测定。热电阻测量的主要优点为性能非常稳定、测量的精度非常高。在所有热电阻中，铂热电阻的测量精度是最高的，应用的也比较广泛，它不仅仅被广泛的应用于工业行业的温度测量，还被制作成为标准的基准仪器。一般而言，热电阻基本上都是由纯金属材料制作而成，现阶段应用的最多的是铜和铂，除此之外，现阶段已经逐渐使用铑、镍和锰等稀有材料制作热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍等。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数，优点是测量精度高，性能稳定。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到DCS或PLC控制系统模块并通过上位机显示温度或者在其它二次仪表上显示温度。
2.3 热电偶
在温度测量仪表中，热电偶也是非常常见的测温仪器，它可以直接测量温度，将温度信号转化为热电动势信号，基于二次仪表，直接转换成为被测介质的温度。因为需求不同，各种热电偶的外形也各不相同，然而它们的基本构造却大致相同，基本都是由接线盒、热电极和绝缘套保护管等三个主要部分构成，常常和电子调节器、显示仪表及记录仪表一起配套使用。在有两种不同的半导体或导体A或B构成的一个回路时，它的两端会相互连接起来，只要确保两个结点的温度不同，一端的温度是T0，称作参考端（也可以称为自由端）或冷端，另一端称为T，称为热端或工作端，回路中将会产生一个电动势，这个电动势的大小、方向和两个接点的温度及导体的材料息息相关。我们通常将这种现象称为“热电效应”现象，两种导体构成的回路称之为“热电偶”，将这两种导体称为“热电极”，将产生的电动势称为“热电动势”。一般而言，热电动势由两个主要部分组成，它们分别是单一导体的温差电动势和两种导体的接触电动势。
将两种不同材质的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图1所示。当A和B的两个节点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因此在回路中便产生一定大小的电压，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一原理工作的。优点有测量精度高，与被测介质直接接触，不受中间介质影响。测量范围广，-50～1600℃无间断测量。结构简单，使用方便。热电偶的型号也比较多，各型号热电偶的测温范围也不尽相同，目前氧化铝厂的焙烧车间的焙烧炉使用得最多的是S型和K型热电偶来测量炉内各点温度。
3 温度测量仪表典型故障分析
笔者所工作的氧化铝厂中，测量温度的仪表设备主要为热电阻、双金属温度计和热电偶等，在实际的运用中，双金属温度计主要是进行就地显示，热电阻和热电偶主要用于数据采集和自动控制系统等。
3.1 外部原因引起的故障
在温度测量仪表典型故障中，外部原因产生的故障非常常见，产生的故障会对仪器的正常使用产生影响，导致仪器测量的温度出现偏差或者不准。通过分析我厂仪表设备的使用情况，外部原因主要的表现就是防雨措施没有落到实处、保温措施没有做或者没有做到实处，还有就是连接测温仪表接头的导线和空气自然发生严重氧化也会对测量产生影响。上述外部原因都会造成温度测量仪表发生故障，如若不及时采取解决措施，就会影响仪器的正常使用。 3.2 安装造成的故障
在氧化铝厂的温度类仪表中，因为安装原因造成的设备故障现象也非常普遍，主要分为以下三种情况：①在安装端面热电阻时，因为接触不良会导致温度出现波动情况，例如在我们厂用到的热电阻中有些是端面热电阻，因为热电阻和底座没有拧到位，或者因为前端弹簧失去作用，导致热电阻和被接触面紧固接触造成热电阻受外界干扰而产生晃动现象，导致仪器的温度产生波动，影响仪器的正常使用；②安装温度计时需要考虑不同的工况应采取不同的安装方式和测点，例如在氧化铝厂焙烧车间焙烧炉主炉P04中部测量温度时，往往需要在P04中部三个位置安装三支热电偶温度进行共同测量，并通过PLC控制系统取两支温度测量的平均值作为炉子中部温度，因为三支热电偶测量出来的温度由于工况或测点环境的原因测出的温度是不一样的，如果不装三支而只装一支如出故障，不但P04中部温度没有显示，也没有很好体现炉内实际温度；③插入深度不够，这也是导致温度测量不准的重要原因之一，比如氧化铝厂蒸发车间的蒸发系统刚投产时一至六效过料管上的温度测量的热电阻因施工单位做热电阻的底座长短不太一样，统一规格型号的热电阻插入时导致部分热电阻插入长度不够，造成热电阻接触不到位，因传热方式主要依靠料浆通过保护套管对热电阻进行热传递，如果接触不到位一般会造成温度测量偏低。
3.3 接线错误及导线故障
在氧化铝厂的温度类仪表中，因为接线错误及导线故障导致温度测量儀表发生故障主要分为以下几种情况：热电偶的型号和热电偶补偿导线型号不一致，会导致温度的显示值差别很大，甚至会超过测量的量程；热电偶正负极错误一般温度示值与实际值相差一固定值；热电阻ABC三相接错导致温度示值错误；导线绝缘不好会造成温度测量出现超量程或上位机出现红底；信号回路接地导致内部潮湿接壳，通常都会导致温度偏低。电缆屏蔽系统仪表或DCS柜内接地不良，或者多点接地，这种类型的故障极易导致电荷在信号线上积累，导致温度示值发生波动。
4 结 语
总而言之，温度类仪表在氧化铝厂的正常运行中具有非常重要的作用。为了确保氧化铝厂温度类仪表的正常使用和运行，必须保证设备维修人员具有精湛的技术和丰富的经验，对温度类仪表的工作原理和理论基础有深入的了解，除此之外，还可以依据仪器实际运行状况，及时采取措施，排除仪器的故障，确保氧化铝厂生产工作的顺利进行。
参考文献
[1]杨 琦，李来时.基于软测量技术在线分析仪表在氧化铝溶出生产过程控制中的应用[J].轻金属，2017（12）：48～51.
[2]文欣荣.氧化铝生产过程液位测量的方法研究[J].计算技术与自动化，2012，31（04）：65～67.
[3]张红亮，陈湘涛，邹 忠.我国氧化铝工业自动控制及信息系统的研究进展[J].冶金自动化，2006（03）：1～7+21.
[4]梁满兵.温控仪表现场计量时的误差分析[J].广州化工，2009，37（07）：127～129.
收稿日期：2018-5-4
作者简介：梁剑明（1984-），男，助理工程师，大专，主要在氧化铝厂从事工业仪表及自动化维护、检修、安装及调试方面工作。
关键词：氧化铝厂；温度类型仪表；典型故障
中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0237-02
1 氧化铝生产对热工仪表的指标要求
近几年来，科学技术的发展速度越来越快，其应用于工业生产的水平也越来越高，氧化铝工厂逐渐走向高度的自动化生产模式。为了有效提升设备的安全性和可靠性，在氧化铝厂的日常管理工作中，必须加强对各种仪表的维护、检查和检定。在氧化铝厂仪表的使用过程中，如若采取错误的维护或使用措施，极有可能会发生设备事故或生产事故。
2 常用温度测量仪表及工作原理
现阶段，我国市场上测量温度的仪表种类非常多，测量精度也各有差异。依据测温方式的不同，可以将温度测量仪表分成两种主要类型，分别为非接触式和接触式。非接触式的测量仪主要有：光电高温计、光学高温计和全辐射式高温计等。利用非接触式红外线测量温度时，测温的范围非常大，响应比较快，不会对被测的温度场所产生破坏，除此之外，其缺点也非常明显，容易受到外界的干扰，标定非常困难，测量的误差比较大。接触式温度测量仪主要有双金属温度计、热电偶和热电阻等。接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时，受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。
2.1 双金属温度计
双金属温度计把两种线膨胀系数不同的金属组合在一起，一端固定，当温度变化时，两种金属热膨胀不同，带动指针偏转以指示温度，这就是双金属片温度计，测温范围为-80～600℃，它适用于工业上精度要求不高时的温度测量。双金属片作为一种感温元件也可用于温度自动控制。双金属温度计是将绕成螺纹旋形的热双金属片作为感温器件，并把它装在保护套管内，其中一端固定，称为固定端，另一端连接在一根细轴上，成为自由端。在自由端线轴上装有指针，当温度发生变化时，感温器件的自由端随之发生转动，带动细轴上的指针产生角度变化，在标度盘上指示对应的温度。
2.2 热电阻
在中低温的测量工作中，热电阻是应用的最为广泛的温度检仪器。根据金属导体的电阻值会跟随温度的升高而逐渐升高，热电阻基于此原理对温度值进行测定。热电阻测量的主要优点为性能非常稳定、测量的精度非常高。在所有热电阻中，铂热电阻的测量精度是最高的，应用的也比较广泛，它不仅仅被广泛的应用于工业行业的温度测量，还被制作成为标准的基准仪器。一般而言，热电阻基本上都是由纯金属材料制作而成，现阶段应用的最多的是铜和铂，除此之外，现阶段已经逐渐使用铑、镍和锰等稀有材料制作热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍等。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数，优点是测量精度高，性能稳定。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到DCS或PLC控制系统模块并通过上位机显示温度或者在其它二次仪表上显示温度。
2.3 热电偶
在温度测量仪表中，热电偶也是非常常见的测温仪器，它可以直接测量温度，将温度信号转化为热电动势信号，基于二次仪表，直接转换成为被测介质的温度。因为需求不同，各种热电偶的外形也各不相同，然而它们的基本构造却大致相同，基本都是由接线盒、热电极和绝缘套保护管等三个主要部分构成，常常和电子调节器、显示仪表及记录仪表一起配套使用。在有两种不同的半导体或导体A或B构成的一个回路时，它的两端会相互连接起来，只要确保两个结点的温度不同，一端的温度是T0，称作参考端（也可以称为自由端）或冷端，另一端称为T，称为热端或工作端，回路中将会产生一个电动势，这个电动势的大小、方向和两个接点的温度及导体的材料息息相关。我们通常将这种现象称为“热电效应”现象，两种导体构成的回路称之为“热电偶”，将这两种导体称为“热电极”，将产生的电动势称为“热电动势”。一般而言，热电动势由两个主要部分组成，它们分别是单一导体的温差电动势和两种导体的接触电动势。
将两种不同材质的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图1所示。当A和B的两个节点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因此在回路中便产生一定大小的电压，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一原理工作的。优点有测量精度高，与被测介质直接接触，不受中间介质影响。测量范围广，-50～1600℃无间断测量。结构简单，使用方便。热电偶的型号也比较多，各型号热电偶的测温范围也不尽相同，目前氧化铝厂的焙烧车间的焙烧炉使用得最多的是S型和K型热电偶来测量炉内各点温度。
3 温度测量仪表典型故障分析
笔者所工作的氧化铝厂中，测量温度的仪表设备主要为热电阻、双金属温度计和热电偶等，在实际的运用中，双金属温度计主要是进行就地显示，热电阻和热电偶主要用于数据采集和自动控制系统等。
3.1 外部原因引起的故障
在温度测量仪表典型故障中，外部原因产生的故障非常常见，产生的故障会对仪器的正常使用产生影响，导致仪器测量的温度出现偏差或者不准。通过分析我厂仪表设备的使用情况，外部原因主要的表现就是防雨措施没有落到实处、保温措施没有做或者没有做到实处，还有就是连接测温仪表接头的导线和空气自然发生严重氧化也会对测量产生影响。上述外部原因都会造成温度测量仪表发生故障，如若不及时采取解决措施，就会影响仪器的正常使用。 3.2 安装造成的故障
在氧化铝厂的温度类仪表中，因为安装原因造成的设备故障现象也非常普遍，主要分为以下三种情况：①在安装端面热电阻时，因为接触不良会导致温度出现波动情况，例如在我们厂用到的热电阻中有些是端面热电阻，因为热电阻和底座没有拧到位，或者因为前端弹簧失去作用，导致热电阻和被接触面紧固接触造成热电阻受外界干扰而产生晃动现象，导致仪器的温度产生波动，影响仪器的正常使用；②安装温度计时需要考虑不同的工况应采取不同的安装方式和测点，例如在氧化铝厂焙烧车间焙烧炉主炉P04中部测量温度时，往往需要在P04中部三个位置安装三支热电偶温度进行共同测量，并通过PLC控制系统取两支温度测量的平均值作为炉子中部温度，因为三支热电偶测量出来的温度由于工况或测点环境的原因测出的温度是不一样的，如果不装三支而只装一支如出故障，不但P04中部温度没有显示，也没有很好体现炉内实际温度；③插入深度不够，这也是导致温度测量不准的重要原因之一，比如氧化铝厂蒸发车间的蒸发系统刚投产时一至六效过料管上的温度测量的热电阻因施工单位做热电阻的底座长短不太一样，统一规格型号的热电阻插入时导致部分热电阻插入长度不够，造成热电阻接触不到位，因传热方式主要依靠料浆通过保护套管对热电阻进行热传递，如果接触不到位一般会造成温度测量偏低。
3.3 接线错误及导线故障
在氧化铝厂的温度类仪表中，因为接线错误及导线故障导致温度测量儀表发生故障主要分为以下几种情况：热电偶的型号和热电偶补偿导线型号不一致，会导致温度的显示值差别很大，甚至会超过测量的量程；热电偶正负极错误一般温度示值与实际值相差一固定值；热电阻ABC三相接错导致温度示值错误；导线绝缘不好会造成温度测量出现超量程或上位机出现红底；信号回路接地导致内部潮湿接壳，通常都会导致温度偏低。电缆屏蔽系统仪表或DCS柜内接地不良，或者多点接地，这种类型的故障极易导致电荷在信号线上积累，导致温度示值发生波动。
4 结 语
总而言之，温度类仪表在氧化铝厂的正常运行中具有非常重要的作用。为了确保氧化铝厂温度类仪表的正常使用和运行，必须保证设备维修人员具有精湛的技术和丰富的经验，对温度类仪表的工作原理和理论基础有深入的了解，除此之外，还可以依据仪器实际运行状况，及时采取措施，排除仪器的故障，确保氧化铝厂生产工作的顺利进行。
参考文献
[1]杨 琦，李来时.基于软测量技术在线分析仪表在氧化铝溶出生产过程控制中的应用[J].轻金属，2017（12）：48～51.
[2]文欣荣.氧化铝生产过程液位测量的方法研究[J].计算技术与自动化，2012，31（04）：65～67.
[3]张红亮，陈湘涛，邹 忠.我国氧化铝工业自动控制及信息系统的研究进展[J].冶金自动化，2006（03）：1～7+21.
[4]梁满兵.温控仪表现场计量时的误差分析[J].广州化工，2009，37（07）：127～129.
收稿日期：2018-5-4
作者简介：梁剑明（1984-），男，助理工程师，大专，主要在氧化铝厂从事工业仪表及自动化维护、检修、安装及调试方面工作。