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、背景及主要事故經過
1.1 現場所使用顯示控制儀主要性能參數
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參數：
①雙屏LED顯示，顯示被測量值、設定參數。
②0.2%精度
③高可靠性、高穩定性、抗干擾能力強
④4個報警輸出(可組態)+1路4-20mA變送輸出
⑤輸入信號變化率報警及記錄+上電報警鎖定+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
本案例所使用的三線制Pt100鉑熱電阻，測量鉑電阻的電路采用是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的1個橋臂電阻，將導線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，將一個基準電壓加在Pt100回路上，測量Pt100上的電壓信號(mV)，阻值變化時電壓信號自然也變化，再經過運放放大后輸入A/D芯片進行A/D轉換，經過程序再將電壓信號換算成電阻值。
鉑熱電阻主要特點
①使用外繞整體燒結鉑電阻元件，提高產品抗震性能和可靠性
②采用激光焊接技術，防止在強烈震動的場合下焊點松動或脫落，有效地提高了傳感器的長期穩定性。
③活動卡套連接方式，安裝時導線不會跟著探頭旋轉，拆卸也比較方便，并且可以調整探頭的插入深度。
④鋼絲鎧裝保護裝置，有效地承受剛性材料和柔性材料結合點的載荷，防止尾部導線在頻繁擺動時導線斷裂。
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生軸電流。
⑥傳感器尾部加裝鎖緊裝置，防止導線在鋼絲鎧裝中因頻繁擺動而引起外護套破損。
⑦歐美封裝工藝，有效地提高產品耐高溫、抗腐蝕和長期工作的穩定性等特點。
⑧特質耐油耐高溫屏蔽導線，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電性能，每百米的阻值小于0.02Ω。
2、燒毀故障產生的原因分析
2.1 根據現場Pt100鉑熱電阻引線燒毀現象分析
此次燒毀的原因可能是由于測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，雖未發現綁扎扎帶，但扎帶有可能已經斷落，因塑料材質扎帶的耐油、耐溫性能比較差，在溫度較高場所，耐油性能會大大降低，使用壽命縮短，在較高溫度的油中長時間浸泡后，會出現變硬、變脆而斷裂。此次燒毀，極有可能是在扎帶斷裂后發生。
又因機組高速運轉時，油槽內部油質也高速循環，由于測溫電阻引線松動，所以在油的循環作用下，測溫電阻引線在油槽內部產生擺動，時間長久后，Pt100鉑熱電阻引線與金屬鐵塊長期磨損導致鋼凱護套磨穿后，接而又磨穿引線導體絕緣層，造成短路。因顯示控制儀在監控運行過程中，對Pt100鉑熱電阻提供10V左右直流測量電壓，在機組運行過程中，因震動，使導線與金屬固件長期頻繁接觸形成電火花，最終燒斷帶鋼凱的引線。
2.2 從鋼凱護套燒毀及顏色變化推斷
隨著各廠家對Pt100電阻質量的升級，以避免引線在設備運行過程中出現的各種斷線，各廠商紛紛對引線增加了鋼凱護套(如圖3所示)，同時為了避免溫度信號在傳輸過程中的干擾，均在引線內增加了銅絲屏蔽層。在本案例中導體被磨穿發生短路接地后，使鋼凱護套及銅絲屏蔽層形成了牢固的導體，而不能及時將較細的導體燒斷(若不帶鋼凱護套及銅絲屏蔽層的引線，會及時將導線燒斷)，在機組運行過程中，因震動和循環油的沖擊，使鋼凱護套及銅絲屏蔽層形成的牢固的導體，長時間頻繁接觸放電，形成電火花，產生了較高的溫度。從鋼凱護套燒毀及顏色變化可推斷故障時造成的溫度極高。
圖3 Pt100鉑熱電阻引線燒斷位置分解后內外部燒毀情況
3、此類故障可能產生的后果及相關處置措施
3.1 可能產生的后果
3.1.1 可能引起火災事故
從圖3中可以看出，帶鋼凱護套引線，有嚴重的發黑，近處呈紅銅色，并燒斷帶鋼凱護套引線，說明故障時，具有較高溫度，因本廠所裝位置密閉，含氧量極低，幸而未能使燃點為240℃左右的透平油發生起火，否則會釀成更大的火災事故。
3.1.2 導致設備停運
導致設備運行過程中會出現溫度跳變，甚至無溫度顯示，可導致設備在運行過程中出現事故停運。對于其他生產行業，可能導致工藝流程溫度控制標準的改變，造成半成品或成品質量不符合要求，造成一定的經濟損失。
3.2 相關處置措施
針對本案例現場安裝的實際情況，宜通過改進在發電機油槽內部對測溫電阻引線加固方式，棄用塑料扎帶，采用環氧樹脂膠的純棉布帶在與鐵塊固定處的測溫電阻引線處，先對鋼凱護套進行包扎，或者采用較厚實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，同時打磨安裝固件鋒利棱角，防止綁扎帶被磨斷。如引線處于潤滑油中，同時在布線加固時，應考慮到循環油不會再一次對測溫電阻引線產生拉力，同時根據實際情況考慮合理布線。相關行業可以根據實際情況，改進對測溫電阻及引線的安裝固定方案。
同時在運行管理過程中，對溫度傳感器顯示異常或斷線故障，要引起高度重視，一旦發現溫度顯示異常或斷線，應及時查明原因，消除故障，特別是斷線故障，要及時拆除測溫電阻引線，避免故障溫度傳感器及引線長時間帶電(因為根據測溫電阻測量工作原理，如果發生斷線，引線上就會存在10V左右直流電壓)，發生短路，產生電火花或異常高溫，釀成事故。
此外，筆者發現，智能顯示控制儀未設計短路過載保護，未對電阻短路故障時采取有效的保護措施。對于產品功能的改進，可從兩方面進行改造，一是溫控儀功能的完善，此項需要在采購前對制造廠家提出具體要求，在裝置內部增設出口線路短路保護，一旦發生接地故障，即斷開測量電壓;二是可以在Pt100電阻引線前端增加熔斷保護措施，如果發生接地短路，自動熔斷出口引線，防止在故障處長期產生火花及異常高溫。
此項措施是筆者根據工作經歷和實踐經驗得出的初步設想，最終需要經過生產廠家的具體可行性設計方案的檢驗，才能從根本上杜絕此類事故發生。
3.3 問題引發的思考
此次Pt100電阻引線燒毀現象在本案例中，雖未造成其他嚴重影響，但從燒毀現象來看，比較罕見，從可能引起的其他后果分析，可能引起火災甚至爆炸，或其他嚴重經濟損失，折射出對此類Pt100電阻引線罕見燒毀現象防范的意義重大。又因Pt100電阻廣泛運用于各行業自動化控制系統中，對安全生產穩定運行起著較為關鍵作用，故借此文向廣大行業同仁分享此案例，以促進各行業對Pt100電阻安裝使用的有效改進，增強對Pt100電阻安裝使用的安全認識，并推動各相關廠商對溫度控制系統安全設計和產品的升級改造，為實現生產本質安全，防止各類人身傷亡或經濟財產損失，提供參考。
4、結語
本案例的Pt100鉑熱電阻引線燒毀事故現象實屬罕見，是一個比較特殊的案例。通過對此次Pt100電阻引線燒毀現象的處置，為今后不斷探索此類事故發生后妥善處理提供了可靠的參考依據和有效辦法。
作者：楊金柳(大唐廣西分公司沿渡河電業發展有限公司)
