圖1 Pt100鉑熱電阻引線燒毀位置
圖2 Pt100鉑熱電阻引線燒斷截面圖
1、背景及主要事故經(jīng)過(guò)
1.1 現(xiàn)場(chǎng)所使用顯示控制儀主要性能參數(shù)
采用昌暉YR-GNC804X01-020-08-HHLL-N-T智能顯示控制儀，顯示控制儀主要技術(shù)參數(shù)：
①雙屏LED顯示，顯示被測(cè)量值、設(shè)定參數(shù)。
②0.2%精度
③高可靠性、高穩(wěn)定性、抗干擾能力強(qiáng)
④4個(gè)報(bào)警輸出(可組態(tài))+1路4-20mA變送輸出
⑤輸入信號(hào)變化率報(bào)警及記錄+上電報(bào)警鎖定+斷線處理
⑥交流/直流220V供電
1.2 Pt100鉑熱電阻主要性能參數(shù)
本案例所使用的三線制Pt100鉑熱電阻，測(cè)量鉑電阻的電路采用是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的1個(gè)橋臂電阻，將導(dǎo)線1根接到電橋的電源端，其余2根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，通常情況，將一個(gè)基準(zhǔn)電壓加在Pt100回路上，測(cè)量Pt100上的電壓信號(hào)(mV)，阻值變化時(shí)電壓信號(hào)自然也變化，再經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大后輸入A/D芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)程序再將電壓信號(hào)換算成電阻值。
鉑熱電阻主要特點(diǎn)
①使用外繞整體燒結(jié)鉑電阻元件，提高產(chǎn)品抗震性能和可靠性
②采用激光焊接技術(shù)，防止在強(qiáng)烈震動(dòng)的場(chǎng)合下焊點(diǎn)松動(dòng)或脫落，有效地提高了傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
③活動(dòng)卡套連接方式，安裝時(shí)導(dǎo)線不會(huì)跟著探頭旋轉(zhuǎn)，拆卸也比較方便，并且可以調(diào)整探頭的插入深度。
④鋼絲鎧裝保護(hù)裝置，有效地承受剛性材料和柔性材料結(jié)合點(diǎn)的載荷，防止尾部導(dǎo)線在頻繁擺動(dòng)時(shí)導(dǎo)線斷裂。
⑤傳感器與鋼絲鎧裝之間采用特殊聚合物絕緣，杜絕了瓦與瓦之間產(chǎn)生軸電流。
⑥傳感器尾部加裝鎖緊裝置，防止導(dǎo)線在鋼絲鎧裝中因頻繁擺動(dòng)而引起外護(hù)套破損。
⑦歐美封裝工藝，有效地提高產(chǎn)品耐高溫、抗腐蝕和長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性等特點(diǎn)。
⑧特質(zhì)耐油耐高溫屏蔽導(dǎo)線，外套及絕緣層采用特殊聚合物制作而成。
⑨銅鍍銀的線芯具有良好的導(dǎo)電性能，每百米的阻值小于0.02Ω。
2、燒毀故障產(chǎn)生的原因分析
2.1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)Pt100鉑熱電阻引線燒毀現(xiàn)象分析
此次燒毀的原因可能是由于測(cè)溫電阻引線綁扎不合理，其固定位置位于邊緣較鋒利的鐵塊處。從燒斷處看，雖未發(fā)現(xiàn)綁扎扎帶，但扎帶有可能已經(jīng)斷落，因塑料材質(zhì)扎帶的耐油、耐溫性能比較差，在溫度較高場(chǎng)所，耐油性能會(huì)大大降低，使用壽命縮短，在較高溫度的油中長(zhǎng)時(shí)間浸泡后，會(huì)出現(xiàn)變硬、變脆而斷裂。此次燒毀，極有可能是在扎帶斷裂后發(fā)生。
又因機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油槽內(nèi)部油質(zhì)也高速循環(huán)，由于測(cè)溫電阻引線松動(dòng)，所以在油的循環(huán)作用下，測(cè)溫電阻引線在油槽內(nèi)部產(chǎn)生擺動(dòng)，時(shí)間長(zhǎng)久后，Pt100鉑熱電阻引線與金屬鐵塊長(zhǎng)期磨損導(dǎo)致鋼凱護(hù)套磨穿后，接而又磨穿引線導(dǎo)體絕緣層，造成短路。因顯示控制儀在監(jiān)控運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)Pt100鉑熱電阻提供10V左右直流測(cè)量電壓，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，因震動(dòng)，使導(dǎo)線與金屬固件長(zhǎng)期頻繁接觸形成電火花，最終燒斷帶鋼凱的引線。
2.2 從鋼凱護(hù)套燒毀及顏色變化推斷
隨著各廠家對(duì)Pt100電阻質(zhì)量的升級(jí)，以避免引線在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種斷線，各廠商紛紛對(duì)引線增加了鋼凱護(hù)套(如圖3所示)，同時(shí)為了避免溫度信號(hào)在傳輸過(guò)程中的干擾，均在引線內(nèi)增加了銅絲屏蔽層。在本案例中導(dǎo)體被磨穿發(fā)生短路接地后，使鋼凱護(hù)套及銅絲屏蔽層形成了牢固的導(dǎo)體，而不能及時(shí)將較細(xì)的導(dǎo)體燒斷(若不帶鋼凱護(hù)套及銅絲屏蔽層的引線，會(huì)及時(shí)將導(dǎo)線燒斷)，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，因震動(dòng)和循環(huán)油的沖擊，使鋼凱護(hù)套及銅絲屏蔽層形成的牢固的導(dǎo)體，長(zhǎng)時(shí)間頻繁接觸放電，形成電火花，產(chǎn)生了較高的溫度。從鋼凱護(hù)套燒毀及顏色變化可推斷故障時(shí)造成的溫度極高。
圖3 Pt100鉑熱電阻引線燒斷位置分解后內(nèi)外部燒毀情況
3、此類故障可能產(chǎn)生的后果及相關(guān)處置措施
3.1 可能產(chǎn)生的后果
3.1.1 可能引起火災(zāi)事故
從圖3中可以看出，帶鋼凱護(hù)套引線，有嚴(yán)重的發(fā)黑，近處呈紅銅色，并燒斷帶鋼凱護(hù)套引線，說(shuō)明故障時(shí)，具有較高溫度，因本廠所裝位置密閉，含氧量極低，幸而未能使燃點(diǎn)為240℃左右的透平油發(fā)生起火，否則會(huì)釀成更大的火災(zāi)事故。
3.1.2 導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)
導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)溫度跳變，甚至無(wú)溫度顯示，可導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)事故停運(yùn)。對(duì)于其他生產(chǎn)行業(yè)，可能導(dǎo)致工藝流程溫度控制標(biāo)準(zhǔn)的改變，造成半成品或成品質(zhì)量不符合要求，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。
3.2 相關(guān)處置措施
針對(duì)本案例現(xiàn)場(chǎng)安裝的實(shí)際情況，宜通過(guò)改進(jìn)在發(fā)電機(jī)油槽內(nèi)部對(duì)測(cè)溫電阻引線加固方式，棄用塑料扎帶，采用環(huán)氧樹(shù)脂膠的純棉布帶在與鐵塊固定處的測(cè)溫電阻引線處，先對(duì)鋼凱護(hù)套進(jìn)行包扎，或者采用較厚實(shí)的絕緣類套管加裝在綁扎處后固定，避免與金屬鋒利部位直接接觸摩擦，同時(shí)打磨安裝固件鋒利棱角，防止綁扎帶被磨斷。如引線處于潤(rùn)滑油中，同時(shí)在布線加固時(shí)，應(yīng)考慮到循環(huán)油不會(huì)再一次對(duì)測(cè)溫電阻引線產(chǎn)生拉力，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況考慮合理布線。相關(guān)行業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況，改進(jìn)對(duì)測(cè)溫電阻及引線的安裝固定方案。
同時(shí)在運(yùn)行管理過(guò)程中，對(duì)溫度傳感器顯示異常或斷線故障，要引起高度重視，一旦發(fā)現(xiàn)溫度顯示異常或斷線，應(yīng)及時(shí)查明原因，消除故障，特別是斷線故障，要及時(shí)拆除測(cè)溫電阻引線，避免故障溫度傳感器及引線長(zhǎng)時(shí)間帶電(因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)溫電阻測(cè)量工作原理，如果發(fā)生斷線，引線上就會(huì)存在10V左右直流電壓)，發(fā)生短路，產(chǎn)生電火花或異常高溫，釀成事故。
此外，筆者發(fā)現(xiàn)，智能顯示控制儀未設(shè)計(jì)短路過(guò)載保護(hù)，未對(duì)電阻短路故障時(shí)采取有效的保護(hù)措施。對(duì)于產(chǎn)品功能的改進(jìn)，可從兩方面進(jìn)行改造，一是溫控儀功能的完善，此項(xiàng)需要在采購(gòu)前對(duì)制造廠家提出具體要求，在裝置內(nèi)部增設(shè)出口線路短路保護(hù)，一旦發(fā)生接地故障，即斷開(kāi)測(cè)量電壓;二是可以在Pt100電阻引線前端增加熔斷保護(hù)措施，如果發(fā)生接地短路，自動(dòng)熔斷出口引線，防止在故障處長(zhǎng)期產(chǎn)生火花及異常高溫。
此項(xiàng)措施是筆者根據(jù)工作經(jīng)歷和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的初步設(shè)想，最終需要經(jīng)過(guò)生產(chǎn)廠家的具體可行性設(shè)計(jì)方案的檢驗(yàn)，才能從根本上杜絕此類事故發(fā)生。
3.3 問(wèn)題引發(fā)的思考
此次Pt100電阻引線燒毀現(xiàn)象在本案例中，雖未造成其他嚴(yán)重影響，但從燒毀現(xiàn)象來(lái)看，比較罕見(jiàn)，從可能引起的其他后果分析，可能引起火災(zāi)甚至爆炸，或其他嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，折射出對(duì)此類Pt100電阻引線罕見(jiàn)燒毀現(xiàn)象防范的意義重大。又因Pt100電阻廣泛運(yùn)用于各行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，對(duì)安全生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行起著較為關(guān)鍵作用，故借此文向廣大行業(yè)同仁分享此案例，以促進(jìn)各行業(yè)對(duì)Pt100電阻安裝使用的有效改進(jìn)，增強(qiáng)對(duì)Pt100電阻安裝使用的安全認(rèn)識(shí)，并推動(dòng)各相關(guān)廠商對(duì)溫度控制系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的升級(jí)改造，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)本質(zhì)安全，防止各類人身傷亡或經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，提供參考。
4、結(jié)語(yǔ)
本案例的Pt100鉑熱電阻引線燒毀事故現(xiàn)象實(shí)屬罕見(jiàn)，是一個(gè)比較特殊的案例。通過(guò)對(duì)此次Pt100電阻引線燒毀現(xiàn)象的處置，為今后不斷探索此類事故發(fā)生后妥善處理提供了可靠的參考依據(jù)和有效辦法。
作者：楊金柳(大唐廣西分公司沿渡河電業(yè)發(fā)展有限公司)
