淺談恒溫槽的日常自校準(zhǔn)和維護(hù)保養(yǎng)

于亮

摘要：定期對(duì)恒溫槽進(jìn)行溫度均勻性和溫度波動(dòng)度測(cè)試、定期更換介質(zhì)、定期更換磁鋼、石墨碳刷等一磨損件等，保證恒溫槽的計(jì)量性能。

關(guān)鍵詞：均勻性;波動(dòng)度;最大誤差;垂直誤差

恒溫槽是檢定玻璃液體溫度計(jì)、熱電阻、熱電偶、溫度變送器等溫度類計(jì)量器具必不可少的設(shè)備之一。恒溫槽的性能直接影響到檢定質(zhì)量，不同種類的計(jì)量器具的檢定對(duì)恒溫槽的溫場(chǎng)要求也是不同的。

一、檢定普通溫度計(jì)對(duì)恒溫槽的要求：

二、檢定工業(yè)鉑、銅熱電阻、熱電偶、溫度變送器等對(duì)恒溫槽的要求：

注：工作區(qū)域：被檢計(jì)量器具感溫件所能觸及的最大范圍;

最大誤差：工作區(qū)域內(nèi)不同深度任意兩點(diǎn)間的最大溫差;

垂直溫差：工作區(qū)域的最上端和最下端任意兩點(diǎn)間的最大溫差;

水平溫差：工作區(qū)域的同一水平面上任意兩點(diǎn)間的最大溫差。

為了保證恒溫槽溫場(chǎng)的準(zhǔn)確度符合工作要求，應(yīng)對(duì)恒溫槽定期進(jìn)行檢測(cè)、校準(zhǔn)。溫度均勻性和溫度波動(dòng)性的測(cè)定是在恒溫槽工作區(qū)域的工作范圍上限和下限兩個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行，也可以根據(jù)需要抽測(cè)工作往年度范圍內(nèi)任意溫度點(diǎn)。

（一）溫度波動(dòng)性測(cè)試

將恒溫槽分別升溫（或降溫）到上限（或下限）溫度，將測(cè)試用玻璃液體溫度計(jì)（分度值為0.1℃），插入到工作區(qū)域內(nèi)，待恒溫槽溫度穩(wěn)定后，（溫度計(jì)插入恒溫槽中至少要穩(wěn)定10min以后方可讀數(shù)）以每分鐘一次的均勻間隔讀取溫度示值10分鐘，讀取的溫度值中，最大值與最小值之差即為恒溫槽的溫度波動(dòng)度。下面是對(duì)一臺(tái)（-30～20）℃的恒溫槽在20℃恒溫后進(jìn)行溫度波動(dòng)性測(cè)試，數(shù)據(jù)（修正后）如下：

結(jié)果證明，該臺(tái)恒溫槽的溫度波動(dòng)性位0.02/℃.（10min）-1，符合要求。

（二）溫度均勻性測(cè)試

標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)法：

（1、）將測(cè)試用2支溫度計(jì)m和n的感溫部分整體盡可能靠近地放置在工作區(qū)域內(nèi)。待恒溫槽穩(wěn)定后，輪換讀取兩支溫度計(jì)的示值各4次，取平均值后相減以得出2支溫度計(jì)的系統(tǒng)差值

Δtmn=tm-tn

下面是對(duì)一臺(tái)（-30～20）℃的恒溫槽在20℃恒溫后，將測(cè)試用玻璃液體溫度計(jì)m和n的綁扎在一起，放入恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)10分鐘后讀取數(shù)據(jù)（修正值）如下：

（2）再將溫度計(jì)插到準(zhǔn)備測(cè)量溫度均勻度的恒溫槽A點(diǎn)和B點(diǎn)中，（兩只溫度計(jì)的感溫部分整體同在工作區(qū)域內(nèi)，但盡可能距離遠(yuǎn)一點(diǎn)）。待溫度穩(wěn)定后，輪換讀取兩支溫度計(jì)的示值各4次，取平均值后相減，再減去系統(tǒng)差值Δtmn，求得溫差

ΔtAB=（tmA-tnB）-Δtmn

下面是對(duì)一臺(tái)（-30～20）℃的恒溫槽在20℃恒溫后進(jìn)行溫度均勻測(cè)試，數(shù)據(jù)如下：

結(jié)果證明，結(jié)果證明，該臺(tái)恒溫槽的溫度均勻性0.01℃，符合要求。

（三）恒溫油槽的結(jié)構(gòu)及工作原理

恒溫油槽的工作室是一個(gè)柱狀的加熱筒，在加熱桶上均勻分布著兩組加熱絲，這兩組加熱絲連接方式為并聯(lián)。工作時(shí)，在加熱圓筒內(nèi)外都充滿油。攪拌器裝在加熱筒的下部，攪拌葉片與磁鋼固定在同一軸體上。串激電機(jī)裝在槽體下部，電機(jī)軸的頂端裝有磁鋼，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)軸上的磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，并靠磁力帶動(dòng)攪拌裝置的磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，使加熱筒內(nèi)的油自下而上流動(dòng)，流向筒外又自上而下流動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)。對(duì)筒內(nèi)受加熱絲加熱的油進(jìn)行攪拌，使油的溫度均勻。由于油是絕緣介質(zhì)因而加熱絲可直接裸露在油中用220V加熱。加熱器采用兩組并聯(lián)，升溫時(shí)同時(shí)加熱，恒溫時(shí)只一組加熱，總的加熱功率是4kW時(shí)，油槽的絕熱層要能保證油溫達(dá)到300℃時(shí)，油槽外殼的溫度不超過(guò)60～70℃，這樣不僅保證槽內(nèi)溫場(chǎng)的均勻穩(wěn)定，還防止?fàn)C傷檢定員。

（四）制冷恒溫槽的結(jié)構(gòu)與恒溫原理

制冷恒溫槽是用來(lái)檢定0℃以下的溫度計(jì)，它是將低溫槽和恒溫水槽合二為一的恒溫槽。其工作原理為：在攪拌器的推動(dòng)下，工作介質(zhì)（5℃以下用酒精，5℃以上用蒸餾水）在混合區(qū)自上而下流動(dòng)，先經(jīng)加熱器進(jìn)行熱交換，使工作介質(zhì)達(dá)到某一合適溫度，由攪拌器進(jìn)行強(qiáng)迫攪動(dòng)，使溫度不均勻的介質(zhì)充分混合，并推動(dòng)介質(zhì)從底部流出，再導(dǎo)流向上進(jìn)入工作區(qū)。當(dāng)槽溫低于室溫工作時(shí)，制冷機(jī)運(yùn)行，它通過(guò)安裝在槽體中的盤管蒸發(fā)器冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降溫。恒溫時(shí)，冷卻和恒溫兩種功能同時(shí)作用，制冷機(jī)通過(guò)蒸發(fā)器所產(chǎn)生的冷量應(yīng)保持恒定不變，它一部分補(bǔ)償槽體的散熱損失和攪拌發(fā)熱，另一部分則由電加熱器產(chǎn)生的熱量予以平衡，從而使槽溫保持恒定。所以，恒溫槽主要是采用調(diào)節(jié)加熱器發(fā)熱量的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫，而制冷機(jī)產(chǎn)出的冷量主要用于降溫，恒溫時(shí)要求它的大小應(yīng)適度，過(guò)大會(huì)影響溫度波動(dòng)度和增加耗能。

（五）恒溫槽的日常維護(hù)保養(yǎng)

（1）定期更換恒溫槽內(nèi)介質(zhì)。各種油類，特別是花生油應(yīng)選用脫脂花生油，在長(zhǎng)時(shí)間的加熱后，容易出現(xiàn)結(jié)焦、拉絲等現(xiàn)象。所以應(yīng)定期更換介質(zhì)油。作介質(zhì)用的蒸餾水和酒精應(yīng)該在每天檢定工作結(jié)束后，從恒溫槽內(nèi)卸出，不能長(zhǎng)時(shí)間的保留在加熱桶內(nèi)。特別是酒精，每次工作過(guò)程中，空氣中的水蒸氣都會(huì)不同程度地溶入，及時(shí)卸出可最大程度地防止酒精揮發(fā)。一般來(lái)說(shuō)，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)的恒溫槽內(nèi)的蒸餾水和酒精，一個(gè)月應(yīng)該更換一次介質(zhì)，否則會(huì)造成恒溫槽恒溫時(shí)間長(zhǎng)或者恒溫困難。

（2）每次工作前要檢查恒溫槽加熱筒的介質(zhì)，介質(zhì)平面應(yīng)與加熱筒上邊緣平齊，否則加熱筒上連接的加熱絲會(huì)裸露在空氣出，出現(xiàn)干燒，發(fā)生冒煙或結(jié)焦現(xiàn)象。檢定工作過(guò)程中，也要定時(shí)檢查液面，因?yàn)榧訜嵬矁?nèi)的介質(zhì)一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，特別檢定是100℃以上的點(diǎn)，介質(zhì)一直處于沸騰狀態(tài)，容易從溢流管溢出，所以要定時(shí)檢查，及時(shí)補(bǔ)充介質(zhì)。

（3）恒溫油槽開始工作后，加熱筒內(nèi)的油緩慢加熱，不要過(guò)早啟動(dòng)攪拌裝置。因?yàn)闇囟容^低時(shí)，黏度較大，攪拌困難。大約在70℃以上開使啟動(dòng)為宜。在工作溫度較高時(shí)，油品黏度較小，容易發(fā)生“飛車”現(xiàn)象，發(fā)生“飛車”現(xiàn)象后，不要慌忙，應(yīng)迅速關(guān)閉恒溫槽電源，讓油品冷卻一段時(shí)間后，再啟動(dòng)恒溫槽。

（4）定期更換電機(jī)連接件碳刷。因?yàn)榛钚蕴坑捕鹊?，極易磨損，工作時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槟p嚴(yán)重，無(wú)法有效連接，造成攪拌葉片不工作。電機(jī)軸的頂端的磁鋼也容易發(fā)生消磁，所以應(yīng)該定期更換磁鋼和碳刷，保證恒溫槽正常的攪拌功能。

（5）定期做恒溫槽加熱恒溫系統(tǒng)的PID整定，優(yōu)化操作參數(shù)，提高工作效率。

（6）定期做溫場(chǎng)的溫度均勻性和波動(dòng)度測(cè)試，保證溫場(chǎng)達(dá)到相關(guān)要求，從而保證計(jì)量器具檢定的不確定度在可控范圍內(nèi)。

總之，恒溫槽作為溫度類計(jì)量器具檢定、校準(zhǔn)不可缺少的設(shè)備之一，它的計(jì)量性能直接關(guān)系到溫度類計(jì)量器具檢定或校準(zhǔn)不確定度的大小，定期做好恒溫槽計(jì)量性能測(cè)試和日常維護(hù)保養(yǎng)，是每個(gè)計(jì)量檢定人員重要的工作之一。