熱電偶自動檢定技術在企業的應用

摘要：某特大型化工企業引進了一套自動檢定系統用于對熱電偶進行自動檢定，文章敘述了該單位新投用的一套熱電偶自動檢定系統的整體構造，硬件構成、軟件性能，熱電偶自動檢定技術在本單位的應用以及使用中遇到的問題和解決方法。

關鍵詞：熱電偶；自動檢定技術；數字多用表；低電勢掃描器/控制器；檢定爐 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2017）07-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.025

1 概述

我公司是特大型化工企業，以煤氣化技術生產合成氨，生產過程需要的化工設備如氣化爐、變換爐、合成塔等都需要進行實時溫度監控。廉金屬熱電偶（K型）是我公司主要測溫元件之一，據統計，我公司有這類型測溫熱電偶500多支，依照國家計量檢定規程，熱電偶必需周期檢定，檢定周期通常為6個月。以往我公司計量檢定人員手工操作計量檢定裝置，過程十分繁瑣復雜，效率低，尤其是靠人工讀數這一環節，誤差難免，導致檢定結果不可靠，因此引進一套先進的計量標準裝置很有必要。通過立項獲得批準后，我們引進了某公司生產的一套自動檢定系統（以下簡稱檢定系統）用于對熱電偶進行自動檢定。

2 檢定系統簡介

整個檢定系統由硬件系統和檢定軟件組成。

2.1 硬件系統

硬件系統包括熱電偶檢定爐1臺，低電勢掃描

器/控制器1臺，熱電偶接線臺1臺，6位半數字多用表（KEITHLEY2000）1臺，計算機1套，打印機1臺，儀表集成柜1臺，二等標準鉑銠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 檢定軟件在計算機WindowsXP操作系統下運行，執行《工作用廉金屬熱電偶檢定規程》（JJG351-1996），采用雙極法（參考端溫度補償）檢定熱電偶。

2.2.2 按設定溫度點檢定順序，計算機自動控制檢定爐由低溫向高溫逐點升溫檢定，當爐溫升到檢定點溫度，爐溫偏離檢定點溫度不超過±5℃，爐溫變化小于0.2℃/min時，自標準熱電偶開始，依次掃描、讀取各被檢熱電偶的熱電動勢并進行存儲，共讀取4個循環后結束取數，進入下一點檢定點，直到最高溫度點檢定結束。

2.2.3 根據采集的數據自動計算熱電偶示值誤差，依據標準自動判別結果，自動生成檢定記錄表、檢定證書（合格）、檢定結果通知書（不合格），并以文件形式保存

在硬盤上，同時存入數據庫，可隨時查詢、統計、打印。

2.2.4 恒溫設備控溫過程自動繪制溫度曲線，可同時選擇觀察功率曲線、功率速率曲線。

2.2.5 具有模擬運行、掉電保護、自診斷等功能。

2.3 檢定系統工作原理

檢定系統的主要組成如圖1所示，計算機是這套系統的核心，執行檢定軟件指令，通過RS-232串行通訊技術對外圍設備進行過程控制，實現整個系統的自動檢定，包括升溫過程控制、數據采集、數據處理等環節。

3 檢定實例

下面以廉金屬熱電偶（K型）檢定為例，敘述檢定過程。

3.1 熱電偶裝爐

3.1.1 對被檢熱電偶外觀進行檢查，看是否符合要求。

3.1.2 用游標卡尺測量熱電偶電極直徑，記錄此數值作為軟件設定檢定溫度點的依據。

3.1.3 將標準熱電偶套上石英管，與套好絕緣瓷珠的被檢熱電偶用細鎳鉻絲捆扎同一截面，裝入檢定爐內最高溫區中心，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 將標準熱電偶、被檢熱電偶的引線與熱電偶接線臺連接，注意正負極一一對應。

3.2 啟動檢定系統

3.2.1 打開檢定系統電源，啟動計算機，雙擊熱電偶自動檢定程序快捷方式，進入熱電偶檢定信息盤：點擊“工作用熱電偶”，“功能選擇：檢定”、“運行方式：實際運行”、“被檢偶分度號：K”、“級別：II級”、“電極直徑3.2mm”，確定；“檢定點數目：4”確定；“被檢支數：6”及被檢偶信息填寫，確定。

3.2.2 按下工具欄“啟動”按鈕，程序進入自動檢定。

3.2.3 控制器控制檢定爐溫度按設定溫度升溫，順序是400℃、600℃、800℃、1000℃，計算機自動判斷檢定爐的溫度偏差和變化率符合條件后，即對該爐熱電偶進行掃描測量記錄，自動進入下一溫度點。

3.2.4 當檢定完所有設定點后，系統自動終止檢定爐加溫，程序自動生成檢定記錄表、檢定證書（合格）、檢定結果通知書（不合格）。

3.2.5 打印檢定記錄表、檢定結果。注意待檢定爐溫降到室溫后方可取出標準電偶、被檢電偶。

4 熱電偶檢定過程常見問題及解決辦法

4.1 新的鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）檢定不合格

檢定工作當中遇到過新購買回來的K型廉金屬熱電偶，經檢定后被判為不合格，經分析可能是生產廠家沒有將制作熱電偶所用的偶絲全部進行退火造成。解決辦法是經過退火程序后再進行檢定就可以了。

4.2 熱電偶程序啟動后參考端溫度顯示“0.00”或提示“參考端異常”

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

4.3 檢定時，爐溫長時間無法穩定到規定的指標

解決辦法：（1）檢查檢定軟件里檢定爐溫控PID參數是否被改動；（2）如果此時數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，找出故障點并作處理。

5 結語

這套熱電偶自動檢定系統通過近1～2年的使用，我們認為該系統自動化程度高，縮短了熱電偶檢定時間，準確性得以較大的提升，尤為突出的技術亮點是采用了參考端溫度傳感器測量補償法，使得操作更簡便，解決了以往企業檢定熱電偶工作效率低、檢定人員工作量大的問題。尤其是檢定軟件還具有對檢定爐溫場進行自動測試功能，具有多項溫度儀表檢定項目拓展模塊及接口，這些功能使得檢定人員在檢定、測試和項目拓展等環節變得更加簡單，深得企業計量檢定人員的認可。

參考文獻

[1] 國家計量檢定規程：工作用廉金屬熱電偶檢定規程（JJG351-1996）[S].

[2] 譚兮，朱永祥.工業熱電偶自動檢定系統[J].湖南科技學院學報，2007，（9）.

作者簡介：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：化工儀表及自動化、計量管理。

（責任編輯：黃銀芳）