溫度變送器現場檢定經驗探析

于杰

（大慶油田天然氣分公司檢測中心，黑龍江 大慶 163000）

隨著溫度變送器應用范圍變得更加廣泛，檢定業務也變得繁重起來。對溫度變送器進行現場檢測定需要的儀器設備較多，攜帶起來十分不便，線路比較復雜，檢定數據較多，檢定結果會受到人為因素影響較大。

1 熱電阻溫度變送器

利用熱電阻元件測量溫度，是依據半導體電阻值會跟著溫度的改變而產生相應的變化。在溫度測量過程中，半導體數值的變化會通數據線輸入到監測系統當中，溫度測量現場與監測裝置相互之間的距離較遠，需要對導線電阻值進行修正。受到季節因素的影響，溫度采集數值修正的要求也有差異。這就對需要實現溫度數據遠傳和高精度測量提出了更高的要求，為了解決該問題，會把測量電阻和溫度變送器共同進行裝配，采用溫控儀表實現對溫度進行測量。測量儀表把熱電阻產生的阻值變化，轉變為標準的數據信號4～20mA或通訊信號，可以有效地防止由于通信線路過長而產生的測量誤差，可以有效地提高測量精度，從而為用戶使用帶來很大便利，具體結構如圖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，可以對熱電阻以及溫度變送器分別進行檢定，從而滿足現場使用精度要求，也可把熱電阻溫度變送器整體進行校準。可選用一支標準熱電阻元件，溫度測量量程0～100℃，再采用溫度變送器實現與熱電阻元件的匹配，再配置溫度為20～300℃的恒溫場和冰點槽，具體配置如圖2 所示。

圖1 溫度計結構示意圖

圖2 溫度變送器檢定實驗示意圖

對溫度變送器和熱電阻分別進行檢定，之后進行安全裝合后投入到溫度場內，之后把獲取到的測量值與二等標準水銀溫度計數值進行比較。然后，對熱電阻溫度變送器實現全面的校驗。把溫度測量儀表存入標準溫度場內，利用熱電阻元件來對溫度場具體溫度進行測量，變送器裝置會把電阻數值轉變為標準的電流信號，對輸出電流信號進行測量，換其轉換成相應的溫度值，并與二等標準水銀溫度計顯示的數值進行比較，從而檢定熱電阻以及溫度變送器，A 級的鉑熱電阻可測量20-100 度區間，誤差為±（0.15+0.002）。當溫度為0 時的電阻值為100.1 度，100 度時電阻值為138.71度，α 為0.00386，熱電阻檢定結果可以達到技術指標需求。0.5 級溫度變送器，可以測量0～100 度的溫度區間，誤差為±0.5%，溫度變送器檢定結果（表1）可以達到性能指標需求。把兩者組裝之后存放到標準溫度場內，把測量溫度與二等標準水銀溫度計進行比較（表2），溫度變送器檢定數據見表3，熱電阻溫度變送器檢定之后在標準溫度場與二等標準水銀溫度進行比較分析數據見表4 所示。

對上述數據進行分析可以看出，如果單對溫度變送器以及熱電阻進行檢定，組合裝配使用之后溫場測量和標準溫度有著較大的差別，進行全面校驗后測量數據和溫度場真實溫度較為相近，為熱電阻溫度變送器整體校準創造了前提，必須保證溫度變送器和熱電阻滿足儀表技術需求。

表1 檢定結果數據表

表2 溫度場兩種測量裝置對比表

表3 熱電阻溫度變送器檢定數據表

表4 測量結果數據對比表

（2）為了使校準結果達到很高的精度，需要在進行檢定時對溫度變送器、熱電阻和標準器等形成的誤差進行消除。對熱電阻誤差消除方面，需要使檢定的熱電阻達到要求的插入深度，如果深度值達不到要求，那么就會形成測量誤差。為了避免深度因素產生的誤差，需要把鉑電阻溫度變送器插入深度減去感溫元器件長度，使其達到以金屬保護管長度的15～20 倍，或者是非金屬保護管長度的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，插入深度和鎧裝電阻直徑比超過某數值時，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用的熱電阻元件會配有套管，保護管尺寸越小，則會達到理想的檢定結果，否則，檢定數據就會受到更大的影響。可以對溫度測量儀表的選型提供前提，也就是在同樣的性價比條件下，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，從保護管直徑而導致的誤差數值中可以發現，如果直徑尺寸越小，那么在檢定時就會形成更小的誤差。

從標準器選用對誤差的影響方面，在對熱電阻溫度變送器進行全面檢定，應該關注熱電阻溫度計保護管對數據采集造成的影響，盡量采用水浴溫度場。如果溫場裝置采用攜帶式爐體，需要在溫場套管中填入導熱硅脂，可以提高數據校驗效率和精度。除此之外，干式爐具備空氣浴特點，無法達到很高的精度，利用干式爐裝置作為標準溫場，需要標準溫度計校驗溫場實際溫度，對被檢定儀表輸出進行調整。如果需要檢定較多的溫度變送器，與檢定實驗室距離不遠，可應用熱電阻全自動檢定系玄參，可以達到很快的檢定速度，內置的處理器可以對數據進行快速處理，從而可以對數模轉換在內的誤差進行檢定。從溫度變送器部分影響誤差消除方面來看，在進行整體校驗以前，應該使電動溫度變送器輸出信號達到檢定規程的要求。

3 溫度變送器整體校驗要求

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，但引線電阻會帶來附加誤差。對精度測量要求較高時，需要有用四線制方式，可以避免內部引線電阻形成的誤差，也可以消除連接誤差。

當前，沒有頒布整體校驗熱電阻溫度變送器的檢定規范，為了保證溫度變送器可以按著規定進行檢定，應該編制檢定相關標準或規范，明確適用的目的和范圍，對校準條件和技術要求進行規定，對校準的具體項目、辦法和流程做出說明，并對如何實現校準和數據處理確定描述。在對熱電阻溫度變送器存在的故障進行檢查，應該對變送器部分和熱電阻部分進行系統、全面地檢查。如果存在故障，需要更換相應元件進行更換，或者重新進行裝配合后再進行調試，滿足使用要求后再次進行檢定。

4 結語

綜上所述，溫度變送器的檢定對于獲取到準確的溫度信號至關重要，檢定工作人員需要對熱電阻溫度變送器原理進行了解，制定出科學合理的溫度變送器檢定辦法，滿足整體校驗各項要求，從而為工業生產進行服務。