熱電偶自動(dòng)檢定技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用

陳 林

（柳州化工股份有限公司，廣西 柳州 545002）

熱電偶自動(dòng)檢定技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用

陳 林

（柳州化工股份有限公司，廣西 柳州 545002）

某特大型化工企業(yè)引進(jìn)了一套自動(dòng)檢定系統(tǒng)用于對(duì)熱電偶進(jìn)行自動(dòng)檢定，文章敘述了該單位新投用的一套熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)的整體構(gòu)造，硬件構(gòu)成、軟件性能，熱電偶自動(dòng)檢定技術(shù)在本單位的應(yīng)用以及使用中遇到的問(wèn)題和解決方法。

熱電偶；自動(dòng)檢定技術(shù)；數(shù)字多用表；低電勢(shì)掃描器/控制器；檢定爐

1 概述

我公司是特大型化工企業(yè)，以煤氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氨，生產(chǎn)過(guò)程需要的化工設(shè)備如氣化爐、變換爐、合成塔等都需要進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控。廉金屬熱電偶（K型）是我公司主要測(cè)溫元件之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我公司有這類(lèi)型測(cè)溫?zé)犭娕?00多支，依照國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程，熱電偶必需周期檢定，檢定周期通常為6個(gè)月。以往我公司計(jì)量檢定人員手工操作計(jì)量檢定裝置，過(guò)程十分繁瑣復(fù)雜，效率低，尤其是靠人工讀數(shù)這一環(huán)節(jié)，誤差難免，導(dǎo)致檢定結(jié)果不可靠，因此引進(jìn)一套先進(jìn)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置很有必要。通過(guò)立項(xiàng)獲得批準(zhǔn)后，我們引進(jìn)了某公司生產(chǎn)的一套自動(dòng)檢定系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)檢定系統(tǒng)）用于對(duì)熱電偶進(jìn)行自動(dòng)檢定。

2 檢定系統(tǒng)簡(jiǎn)介

整個(gè)檢定系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和檢定軟件組成。

2.1 硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)包括熱電偶檢定爐1臺(tái)，低電勢(shì)掃描器/控制器1臺(tái)，熱電偶接線臺(tái)1臺(tái)，6位半數(shù)字多用表（KEITHLEY2000）1臺(tái)，計(jì)算機(jī)1套，打印機(jī)1臺(tái)，儀表集成柜1臺(tái)，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶（S型）1支，參考端溫度傳感器1支。

2.2 檢定軟件

檢定軟件具備以下主要功能：

2.2.1 檢定軟件在計(jì)算機(jī)WindowsXP操作系統(tǒng)下運(yùn)行，執(zhí)行《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》（JJG351-1996），采用雙極法（參考端溫度補(bǔ)償）檢定熱電偶。

2.2.2 按設(shè)定溫度點(diǎn)檢定順序，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制檢定爐由低溫向高溫逐點(diǎn)升溫檢定，當(dāng)爐溫升到檢定點(diǎn)溫度，爐溫偏離檢定點(diǎn)溫度不超過(guò)±5℃，爐溫變化小于0.2℃/min時(shí)，自標(biāo)準(zhǔn)熱電偶開(kāi)始，依次掃描、讀取各被檢熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)并進(jìn)行存儲(chǔ)，共讀取4個(gè)循環(huán)后結(jié)束取數(shù)，進(jìn)入下一點(diǎn)檢定點(diǎn)，直到最高溫度點(diǎn)檢定結(jié)束。

2.2.3 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算熱電偶示值誤差，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)判別結(jié)果，自動(dòng)生成檢定記錄表、檢定證書(shū)（合格）、檢定結(jié)果通知書(shū)（不合格），并以文件形式保存在硬盤(pán)上，同時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可隨時(shí)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、打印。

2.2.4 恒溫設(shè)備控溫過(guò)程自動(dòng)繪制溫度曲線，可同時(shí)選擇觀察功率曲線、功率速率曲線。

2.2.5 具有模擬運(yùn)行、掉電保護(hù)、自診斷等功能。

2.3 檢定系統(tǒng)工作原理

檢定系統(tǒng)的主要組成如圖1所示，計(jì)算機(jī)是這套系統(tǒng)的核心，執(zhí)行檢定軟件指令，通過(guò)RS-232串行通訊技術(shù)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)檢定，包括升溫過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。

圖1 檢定系統(tǒng)組成框圖

3 檢定實(shí)例

下面以廉金屬熱電偶（K型）檢定為例，敘述檢定過(guò)程。

3.1 熱電偶裝爐

3.1.1 對(duì)被檢熱電偶外觀進(jìn)行檢查，看是否符合要求。

3.1.2 用游標(biāo)卡尺測(cè)量熱電偶電極直徑，記錄此數(shù)值作為軟件設(shè)定檢定溫度點(diǎn)的依據(jù)。

3.1.3 將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶套上石英管，與套好絕緣瓷珠的被檢熱電偶用細(xì)鎳鉻絲捆扎同一截面，裝入檢定爐內(nèi)最高溫區(qū)中心，熱電偶束與檢定爐軸線相同。

3.1.4 熱電偶束四周用高溫石棉堵好。

3.1.5 將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶、被檢熱電偶的引線與熱電偶接線臺(tái)連接，注意正負(fù)極一一對(duì)應(yīng)。

3.2 啟動(dòng)檢定系統(tǒng)

3.2.1 打開(kāi)檢定系統(tǒng)電源，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，雙擊熱電偶自動(dòng)檢定程序快捷方式，進(jìn)入熱電偶檢定信息盤(pán)：點(diǎn)擊“工作用熱電偶”，“功能選擇：檢定”、“運(yùn)行方式：實(shí)際運(yùn)行”、“被檢偶分度號(hào)：K”、“級(jí)別：II級(jí)”、“電極直徑3.2mm”，確定；“檢定點(diǎn)數(shù)目：4”確定；“被檢支數(shù)：6”及被檢偶信息填寫(xiě)，確定。

3.2.2 按下工具欄“啟動(dòng)”按鈕，程序進(jìn)入自動(dòng)檢定。

3.2.3 控制器控制檢定爐溫度按設(shè)定溫度升溫，順序是400℃、600℃、800℃、1000℃，計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷檢定爐的溫度偏差和變化率符合條件后，即對(duì)該爐熱電偶進(jìn)行掃描測(cè)量記錄，自動(dòng)進(jìn)入下一溫度點(diǎn)。

3.2.4 當(dāng)檢定完所有設(shè)定點(diǎn)后，系統(tǒng)自動(dòng)終止檢定爐加溫，程序自動(dòng)生成檢定記錄表、檢定證書(shū)（合格）、檢定結(jié)果通知書(shū)（不合格）。

3.2.5 打印檢定記錄表、檢定結(jié)果。注意待檢定爐溫降到室溫后方可取出標(biāo)準(zhǔn)電偶、被檢電偶。

4 熱電偶檢定過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法

4.1 新的鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）檢定不合格

檢定工作當(dāng)中遇到過(guò)新購(gòu)買(mǎi)回來(lái)的K型廉金屬熱電偶，經(jīng)檢定后被判為不合格，經(jīng)分析可能是生產(chǎn)廠家沒(méi)有將制作熱電偶所用的偶絲全部進(jìn)行退火造成。解決辦法是經(jīng)過(guò)退火程序后再進(jìn)行檢定就可以了。

4.2 熱電偶程序啟動(dòng)后參考端溫度顯示“0.00”或提示“參考端異?！?/p>

解決辦法：（1）這種情況一般是數(shù)字多用表送檢回裝后出現(xiàn)的，檢查數(shù)字多用表的通訊設(shè)置是否正確，前置后置鍵位置是否設(shè)置正確，與掃描器的連線是否正確，作相應(yīng)處理即可；（2）也可以用程序界面菜單欄“工具”下拉項(xiàng)“掃描器通訊測(cè)試”和“數(shù)字表通訊測(cè)試”來(lái)查找問(wèn)題所在。

4.3 檢定時(shí)，爐溫長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法穩(wěn)定到規(guī)定的指標(biāo)

解決辦法：（1）檢查檢定軟件里檢定爐溫控PID參數(shù)是否被改動(dòng)；（2）如果此時(shí)數(shù)字多用表顯示的毫伏值跳躍，多半是有干擾，檢查檢定爐外殼接地是否良好；（3）檢查接線回路之間是否相碰；（4）也有可能是檢定爐電源回路接觸不良所造成，找出故障點(diǎn)并作處理。

5 結(jié)語(yǔ)

這套熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)通過(guò)近1～2年的使用，我們認(rèn)為該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，縮短了熱電偶檢定時(shí)間，準(zhǔn)確性得以較大的提升，尤為突出的技術(shù)亮點(diǎn)是采用了參考端溫度傳感器測(cè)量補(bǔ)償法，使得操作更簡(jiǎn)便，解決了以往企業(yè)檢定熱電偶工作效率低、檢定人員工作量大的問(wèn)題。尤其是檢定軟件還具有對(duì)檢定爐溫場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試功能，具有多項(xiàng)溫度儀表檢定項(xiàng)目拓展模塊及接口，這些功能使得檢定人員在檢定、測(cè)試和項(xiàng)目拓展等環(huán)節(jié)變得更加簡(jiǎn)單，深得企業(yè)計(jì)量檢定人員的認(rèn)可。

[1]國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程：工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程（JJG351-1996）[S].

[2]譚兮，朱永祥．工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)[J]．湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（9）.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）

TP393

1009-2374（2017）07-0052-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.025

陳林（1964-），男，廣西柳州人，柳州化工股份有限公司工程師，研究方向：化工儀表及自動(dòng)化、計(jì)量管理。

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