溫度變送器現(xiàn)場(chǎng)檢定經(jīng)驗(yàn)探析

于杰

（大慶油田天然氣分公司檢測(cè)中心，黑龍江 大慶 163000）

隨著溫度變送器應(yīng)用范圍變得更加廣泛，檢定業(yè)務(wù)也變得繁重起來。對(duì)溫度變送器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)定需要的儀器設(shè)備較多，攜帶起來十分不便，線路比較復(fù)雜，檢定數(shù)據(jù)較多，檢定結(jié)果會(huì)受到人為因素影響較大。

1 熱電阻溫度變送器

利用熱電阻元件測(cè)量溫度，是依據(jù)半導(dǎo)體電阻值會(huì)跟著溫度的改變而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在溫度測(cè)量過程中，半導(dǎo)體數(shù)值的變化會(huì)通數(shù)據(jù)線輸入到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，溫度測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)測(cè)裝置相互之間的距離較遠(yuǎn)，需要對(duì)導(dǎo)線電阻值進(jìn)行修正。受到季節(jié)因素的影響，溫度采集數(shù)值修正的要求也有差異。這就對(duì)需要實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和高精度測(cè)量提出了更高的要求，為了解決該問題，會(huì)把測(cè)量電阻和溫度變送器共同進(jìn)行裝配，采用溫控儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量?jī)x表把熱電阻產(chǎn)生的阻值變化，轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信號(hào)4～20mA或通訊信號(hào)，可以有效地防止由于通信線路過長(zhǎng)而產(chǎn)生的測(cè)量誤差，可以有效地提高測(cè)量精度，從而為用戶使用帶來很大便利，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2 溫度變送器檢定辦法

（1）熱電阻溫度變送器一種整體裝置，可以對(duì)熱電阻以及溫度變送器分別進(jìn)行檢定，從而滿足現(xiàn)場(chǎng)使用精度要求，也可把熱電阻溫度變送器整體進(jìn)行校準(zhǔn)?？蛇x用一支標(biāo)準(zhǔn)熱電阻元件，溫度測(cè)量量程0～100℃，再采用溫度變送器實(shí)現(xiàn)與熱電阻元件的匹配，再配置溫度為20～300℃的恒溫場(chǎng)和冰點(diǎn)槽，具體配置如圖2 所示。

圖1 溫度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 溫度變送器檢定實(shí)驗(yàn)示意圖

對(duì)溫度變送器和熱電阻分別進(jìn)行檢定，之后進(jìn)行安全裝合后投入到溫度場(chǎng)內(nèi)，之后把獲取到的測(cè)量值與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較。然后，對(duì)熱電阻溫度變送器實(shí)現(xiàn)全面的校驗(yàn)。把溫度測(cè)量?jī)x表存入標(biāo)準(zhǔn)溫度場(chǎng)內(nèi)，利用熱電阻元件來對(duì)溫度場(chǎng)具體溫度進(jìn)行測(cè)量，變送器裝置會(huì)把電阻數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，對(duì)輸出電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，換其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值，并與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)顯示的數(shù)值進(jìn)行比較，從而檢定熱電阻以及溫度變送器，A 級(jí)的鉑熱電阻可測(cè)量20-100 度區(qū)間，誤差為±（0.15+0.002）。當(dāng)溫度為0 時(shí)的電阻值為100.1 度，100 度時(shí)電阻值為138.71度，α 為0.00386，熱電阻檢定結(jié)果可以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)需求。0.5 級(jí)溫度變送器，可以測(cè)量0～100 度的溫度區(qū)間，誤差為±0.5%，溫度變送器檢定結(jié)果（表1）可以達(dá)到性能指標(biāo)需求。把兩者組裝之后存放到標(biāo)準(zhǔn)溫度場(chǎng)內(nèi)，把測(cè)量溫度與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行比較（表2），溫度變送器檢定數(shù)據(jù)見表3，熱電阻溫度變送器檢定之后在標(biāo)準(zhǔn)溫度場(chǎng)與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度進(jìn)行比較分析數(shù)據(jù)見表4 所示。

對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，如果單對(duì)溫度變送器以及熱電阻進(jìn)行檢定，組合裝配使用之后溫場(chǎng)測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)溫度有著較大的差別，進(jìn)行全面校驗(yàn)后測(cè)量數(shù)據(jù)和溫度場(chǎng)真實(shí)溫度較為相近，為熱電阻溫度變送器整體校準(zhǔn)創(chuàng)造了前提，必須保證溫度變送器和熱電阻滿足儀表技術(shù)需求。

表1 檢定結(jié)果數(shù)據(jù)表

表2 溫度場(chǎng)兩種測(cè)量裝置對(duì)比表

表3 熱電阻溫度變送器檢定數(shù)據(jù)表

表4 測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比表

（2）為了使校準(zhǔn)結(jié)果達(dá)到很高的精度，需要在進(jìn)行檢定時(shí)對(duì)溫度變送器、熱電阻和標(biāo)準(zhǔn)器等形成的誤差進(jìn)行消除。對(duì)熱電阻誤差消除方面，需要使檢定的熱電阻達(dá)到要求的插入深度，如果深度值達(dá)不到要求，那么就會(huì)形成測(cè)量誤差。為了避免深度因素產(chǎn)生的誤差，需要把鉑電阻溫度變送器插入深度減去感溫元器件長(zhǎng)度，使其達(dá)到以金屬保護(hù)管長(zhǎng)度的15～20 倍，或者是非金屬保護(hù)管長(zhǎng)度的10～15 倍。比如，把直徑尺寸為6mm 鉑感溫電阻投入80℃的空氣浴內(nèi)，插入深度和鎧裝電阻直徑比超過某數(shù)值時(shí)，可以有效地減少插入深度帶來的誤差。熱電阻溫度變送器應(yīng)用的熱電阻元件會(huì)配有套管，保護(hù)管尺寸越小，則會(huì)達(dá)到理想的檢定結(jié)果，否則，檢定數(shù)據(jù)就會(huì)受到更大的影響?？梢詫?duì)溫度測(cè)量?jī)x表的選型提供前提，也就是在同樣的性價(jià)比條件下，熱電阻溫度變送器套管不可以過粗。比如，檢定三只直徑尺寸分別為6、8 和12mm 熱電阻溫度變送器，從保護(hù)管直徑而導(dǎo)致的誤差數(shù)值中可以發(fā)現(xiàn)，如果直徑尺寸越小，那么在檢定時(shí)就會(huì)形成更小的誤差。

從標(biāo)準(zhǔn)器選用對(duì)誤差的影響方面，在對(duì)熱電阻溫度變送器進(jìn)行全面檢定，應(yīng)該關(guān)注熱電阻溫度計(jì)保護(hù)管對(duì)數(shù)據(jù)采集造成的影響，盡量采用水浴溫度場(chǎng)。如果溫場(chǎng)裝置采用攜帶式爐體，需要在溫場(chǎng)套管中填入導(dǎo)熱硅脂，可以提高數(shù)據(jù)校驗(yàn)效率和精度。除此之外，干式爐具備空氣浴特點(diǎn)，無法達(dá)到很高的精度，利用干式爐裝置作為標(biāo)準(zhǔn)溫場(chǎng)，需要標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)校驗(yàn)溫場(chǎng)實(shí)際溫度，對(duì)被檢定儀表輸出進(jìn)行調(diào)整。如果需要檢定較多的溫度變送器，與檢定實(shí)驗(yàn)室距離不遠(yuǎn)，可應(yīng)用熱電阻全自動(dòng)檢定系玄參，可以達(dá)到很快的檢定速度，內(nèi)置的處理器可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，從而可以對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換在內(nèi)的誤差進(jìn)行檢定。從溫度變送器部分影響誤差消除方面來看，在進(jìn)行整體校驗(yàn)以前，應(yīng)該使電動(dòng)溫度變送器輸出信號(hào)達(dá)到檢定規(guī)程的要求。

3 溫度變送器整體校驗(yàn)要求

鉑電阻與變送器接線方式有二線制、三線制和四線制。二線制電阻配線較為便捷，但引線電阻會(huì)帶來附加誤差。對(duì)精度測(cè)量要求較高時(shí)，需要有用四線制方式，可以避免內(nèi)部引線電阻形成的誤差，也可以消除連接誤差。

當(dāng)前，沒有頒布整體校驗(yàn)熱電阻溫度變送器的檢定規(guī)范，為了保證溫度變送器可以按著規(guī)定進(jìn)行檢定，應(yīng)該編制檢定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，明確適用的目的和范圍，對(duì)校準(zhǔn)條件和技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)定，對(duì)校準(zhǔn)的具體項(xiàng)目、辦法和流程做出說明，并對(duì)如何實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理確定描述。在對(duì)熱電阻溫度變送器存在的故障進(jìn)行檢查，應(yīng)該對(duì)變送器部分和熱電阻部分進(jìn)行系統(tǒng)、全面地檢查。如果存在故障，需要更換相應(yīng)元件進(jìn)行更換，或者重新進(jìn)行裝配合后再進(jìn)行調(diào)試，滿足使用要求后再次進(jìn)行檢定。

4 結(jié)語

綜上所述，溫度變送器的檢定對(duì)于獲取到準(zhǔn)確的溫度信號(hào)至關(guān)重要，檢定工作人員需要對(duì)熱電阻溫度變送器原理進(jìn)行了解，制定出科學(xué)合理的溫度變送器檢定辦法，滿足整體校驗(yàn)各項(xiàng)要求，從而為工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行服務(wù)。