基于熱工儀器儀表計量校準與自動化分析

蔣忠

（湖州市檢驗檢測中心，浙江 湖州 313000）

熱工儀器儀表負責對設備溫度、壓力、流量等各種物理量進行監測，可以了解到溫度、壓力、流量、液位等各種物理量的變化，一旦監測到物理參數超過限定數值，則可能造成生產安全事故，危害到機械設備和人員安全。由于熱工儀器儀表工作環境環境比較惡劣，受到作業環境、人員操作不規范等因素的影響，可能導致熱工儀器儀表計量不準確，影響到熱工儀器儀表正常的工作性能。因此，需要定期對熱工儀器儀表進行計量校準，確保熱工儀器儀表性能正常。依靠傳統分量檢定法和總量檢定法等檢定方法需要耗費大力人力、物力，且檢定存在的一定的誤差，無法確保計量準確性。通過大力發展自動化計量檢定技術，可以實現檢定工作自動完成，減少計量檢定人員的工作強度。

一、熱工儀器儀表計量檢定方法

熱工儀器儀表包括壓力表、壓力變送器、壓力校驗儀、熱工信號校驗儀、溫度計、熱電偶、壓力表、液位計、溫度校驗裝置等儀器儀表。這些儀器儀表設備精密性高、測試精度比較高，可以完成溫度、壓力、流量、液位等復雜環境的校驗工作，并對設備的各種信號進行測量，同時做好記錄參照工作，可以及時發現設備參數變化，確保熱工設備處于正常的工作范圍[1]。常見的熱工儀器儀表計量檢定工作有分量檢定法、總量檢定法等。

（一）分量檢定法

分量檢定法是將熱工儀器儀表作為檢定對象，測量儀器儀表的溫度、計算器、流量傳感器等元件，通過對這三個元件進行檢定，判斷熱工儀器儀表是否存在誤差。通過分散檢測，單一檢測不同的元件，采用綜合的方式，對檢定的熱工儀器儀表裝置的性能進行綜合分析，并根據熱工儀器儀表運行過程中存在的問題進行分析。分量檢定法并不是簡單檢定主要元件的過程，而是在檢定過程中，需要采用精細化的檢定方法，按照檢定流程和步驟進行，以免操作不當，可能影響到整個檢定結果。根據熱工儀器儀表生產制作工藝的差異，熱工儀器儀表在分量檢定過程中，可能存在不同的差異。檢定人員必須根據熱工儀器儀表的運行階段，運行周期分別進行檢定，以免因為工作狀態的差異，導致檢定數量的偏差，影響到后期計量檢定結果的不準確[2]。此外，在檢定過程中，必須嚴格按照熱工儀器儀表的工作原理、設備構造等情況進行調整，確保計量結果的精確性。

（二）總量檢定方法

總量檢定法是對熱工儀器儀表進行全面的檢定，綜合性比較強，可以全面反應熱工儀器儀表的性能，是計量檢定工作常用的一種方法。將熱工儀器儀表運行參數的總量進行檢定，包括熱工儀器儀表的出廠參數、運行數據，通過總量檢定方法對熱工儀器儀表運行數據進行測定，并對比熱工儀器儀表的原始數據和運行狀態，從而綜合判斷出熱工儀器儀表的運行情況，這種檢定方法具有效率高，檢測成本低的特點。具體操作方法如下：第一步通過標準化計量檢定裝置確定熱工儀器儀表的溫度、流量、質量等單位指標，最終確定標準熱量值。第二步根據標準熱量值和實際熱量值進行對比，發現兩者之間的實際差異，從而判斷出熱工儀器儀表存在的問題[3]。總量檢定方法與分量檢定方法相比，不需要分開檢定熱工儀器儀表內部元件，可以確保自身元件的檢定誤差，提高檢定效率。由于總量檢定方法涉及到整個儀器儀表的性能，對檢定技術要求比較高，在檢定過程中需要測定熱工儀器儀表運行狀態和標準數據之間的差異，得到標準數據后才能檢測熱工儀器儀表，運行數據和標準數據存在一定的差異。在使用過程中，測量人員需要考慮到差值，這樣可以降低檢定誤差。

二、熱工儀器儀表計量校準存在的問題

熱工儀器儀表計量檢定過程中，由于檢定缺乏規范性和標準性，從而導致后期檢定過程中存在一定的差異，影響到最終檢定結果。以熱量表檢定為例，采用總量檢定法檢定時，需要在三個溫度點和三個流量的熱量值進行誤差判斷。循環水溫度在50 攝氏度范圍浮動5 攝氏度屬于正常范圍，流量穩定性一般控制在1%。由于熱量表的生產廠家不同，有的熱量表在計量檢定過程中，需要對進水流量溫度補償，需要將進水溫度探頭放入到50 攝氏度水槽中，讓進水溫度探頭和循環水的溫度保持一致。其次，還要根據熱量表的出廠參數設置熱量表合理設置檢測點，以免檢測點設置不合理，影響到檢定結果。如果檢定參數設置不合理，也會影響到檢定結果。此外，檢定時間也會影響到檢定結果，熱量表的數據每4 秒刷新一次，檢定時間不同，得到的數據也會出現一定的差異。在檢定過程中，如果檢定人員不遵守檢定流程和操作規范，也容易導致檢定結果誤差。如果熱量表檢定的時候，沒有按照要求對進水溫度探頭進行溫度補償[4]。在檢定過程中，必須根據檢定方法和檢定對象選擇相應的檢定時間，以免影響到檢定結果。

三、熱工儀器儀表計量自動化檢定技術

（一）熱工儀器儀表自動化檢定系統

傳統的熱工儀器儀表檢定過程中，需要檢定人員現場計量檢定，受到檢定環境、檢定人員的職業素養等因素的影響，導致計量檢定結果不準確。熱工儀器儀表計量自動化檢系統，可以實現自動化檢定，不需要檢定人員對檢定儀器設備進行操作，檢定結束后，顯示屏自動顯示檢定數據，從而減少熱工儀器儀表計量檢定的操作誤差，可以對檢定數據進行綜合評估，確保熱工儀器儀表計量結果的準確性。熱工儀器儀表計量自動化系統，可以實現對熱工儀器儀表的溫度、測控儀表、監測系統進行校準、調試，通過單片機或者微型處理器，通過輸出輸入電路和人機交互系統，可以將測量的數據輸入到電路系統，處理器直接將測量結果顯示在屏幕上。自動化檢定系統包括硬件設備和軟件，硬件部分包括高精度的數字萬用表、微電子計算機、顯示器、控制系統等部分，軟件部分主要是對硬件設備檢定數據進行分析，并將檢定結果進行分檔，為后期熱工儀器儀表計量檢定工作提供參考[5]。

（二）熱工儀器儀表自動化檢定系統流程

自動化檢定系統需要明確計量檢定過程中登記冊和登記簿相關內容，消除檢定過程的數值偏差，為后續檢定結果綜合評估和判斷奠定基礎。因此，在實施自動化檢定系統的時候，首先需要消除計量檢定登記冊和登記簿兩者之間的誤差，將正確的數據記錄下來，為后續結果分析提供參考。其次，要建立與自動化檢定系統相匹配的自動讀數系統，當自動檢定系統自動完成對登記簿數據的讀取，并將讀取數據傳輸到計算機進行存儲后，利用辦公軟件的函數模擬檢定結果，確保檢定數據的完整性、準確性和可靠性。根據對檢定數據進行分析，確保自動化檢定系統實際操作與數據分析相匹配。

（三）熱工儀器儀表計量自動化檢定系統的應用

計算機信息技術的發展，促進了熱工儀器儀表計量自動化檢定系統的發展。目前國家電網研發的電能計量自動化檢定系統，可以實現自動化檢定，檢定效率超過90%，可以消除計量檢定方法由于地域、管理和操作方面的誤差，提高檢定效率。電能計量自動化檢定系統主要由單相電能表自動化檢定系統、三相電能表自動化檢定系統、低壓電流互感器自動化檢定系統、采集終端、智能存儲系統等構成，通過計算機技術、控制技術、電力電子技術，可以實現計量檢定系統自動采集檢定儀器儀表的運行數據，按照電力計量裝置檢定操作流程和技術標準對電能計量工具進行檢定，并自動收集、存儲、分析被檢定電力計量裝置的各項數據，實現了計量檢定工作的標準化作業。這種計量自動化檢定系統的年檢定數量超過1 億只，大量節省了人力物力，降低了檢定成本，提高了檢定效率。

四、提高熱工儀器儀表檢定質量策略

熱工儀器儀表檢定質量直接影響到熱工儀器儀表計量的準確性和真實性，由于熱工儀器儀表的工作環境惡劣，儀器儀表容易受到工作環境的影響，從而導致計量不準確。因此，校驗單位必須重視熱工儀器儀表計量校驗工作，不斷完善熱工儀器儀表計量檢定工作制度，優化計量檢定流程，確保計量檢定工作符合技術規范和標準。

（一）建立健全熱工儀器儀表檢定制度

熱工儀器儀表種類多，不同的熱工儀器儀表的功能不同，由于熱工儀器儀表的生產廠家不同，不同廠家的生產工藝的不同，校驗方法業存在一定的差異，進一步增加了校驗的難度。因此，校驗結構必須進一步完善熱工儀器儀表的計量檢定制度，根據熱工儀器儀表的工作環境、功能制定不同的校驗流程和方法，明確熱工儀器儀表的計量檢定流程，將計量檢定工作進一步細化，對每一個操作步驟進行量化，實現精細化管理，保證在計量檢定工作中，校驗人員有據可依，從而最大限度確保計量檢定工作的質量。其次，建立計量檢定工作的內外監督機制。校驗單位內部必須對計量檢定人員的工作進行定期考核，考核結果直接影響到績效獎金，讓計量檢定人員從心理上重視計量校驗工作，在工作中嚴格按照要求進行作業。同時，還要充分發揮外部監督力量對計量檢定工作進行有效的監督。每一次計量檢定工作結束后，校驗單位讓客戶對計量檢定工作進行評價，了解計量檢定工作中存在的問題，客戶評價作為計量檢定人員績效考核一部分，客戶評價優劣與考核結果掛鉤。

（二）提高計量檢定人員的綜合素質

計量檢定人員的作為熱工儀器儀表校驗檢定的實施者，計量檢定人員的綜合素質直接影響到校驗結果。隨著熱工儀器儀表計量檢定自動化、智能化發展，對計量檢定人員提出了更高的要求，計量檢定人員不僅需要掌握熱工儀器儀表的工作原理、性質和功能，而且還要學習現代信息化技術、控制技術，才能更好地完成熱工儀器儀表計量檢定自動化發展需求。校驗機構必須定期組織熱工儀器儀表計量檢定技術人員進行業務培訓，讓他們學習現代計量檢定自動化技術，熱工儀器儀表計量自動化系統的工作原理和操作方法，提高計量檢定工作水平。其次，校驗機構還要定期面向社會公開招聘、校園招聘等形式，吸收社會、學校優秀人才，讓具備現代化計量檢定技術的人才進入到企業，為企業的發展注入新鮮的血液，打破企業原有的計量檢定人才隊伍結構，不斷提升計量檢定工作質量。此外，計量檢定人員在工作之余，還要不斷學習熱工儀器儀表計量檢定自動化技術，現代化計量檢定理論知識，不斷提升自身的業務素質，滿足現代化計量檢定工作需求。

五、結語

熱工儀器儀表在監測、測量過程中，受到環境因素、設備自身因素的影響，可能存在一定的誤差，可能導致儀器故障，甚至儀器安全事故的發生。因此，需要定期對熱工儀器儀表設備進行校驗，消除儀器儀表計量檢定過程的誤差。計算機信息技術的發展，促進了熱工儀器儀表計量檢定技術的自動化、智能化發展，極大地提高了計量檢定工作效率和工作質量。