文/謝敬田
利用原有熱電偶檢定系統(tǒng)進(jìn)行升級改造,實(shí)現(xiàn)了熱電阻檢定的智能化——熱工檢定系統(tǒng)是熱工計(jì)量領(lǐng)域比較常用的設(shè)備,由于場地限制及接線復(fù)雜等原因,原有熱工檢定系統(tǒng)只能開展熱電偶一個(gè)項(xiàng)目,本文對熱工檢定系統(tǒng)進(jìn)行了改造升級,完美解決了場地限制及線路復(fù)雜等問題,并編寫了熱電阻檢定系統(tǒng)軟件,使其采集能夠按照熱電阻檢定規(guī)程的要求采集數(shù)據(jù),計(jì)算結(jié)果,實(shí)現(xiàn)熱電阻檢定的智能化,將原本只能開展熱電偶檢定的系統(tǒng)增加了熱電阻檢定功能。
熱電阻是由一個(gè)或者多個(gè)感溫電阻元件組成的,帶引線、保護(hù)管和接線端子的測溫儀器。為確保鉑熱電阻在使用中的測量值準(zhǔn)確可靠,新制造和使用中的鉑熱電阻需要進(jìn)行檢定。檢定方式一般分為兩種:使用熱電阻自動檢定系統(tǒng)和傳統(tǒng)人工讀取數(shù)據(jù)并計(jì)算的方式。
熱電阻的檢定是采集被檢熱電阻值和標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的電阻值,然后轉(zhuǎn)換成溫度,計(jì)算檢定點(diǎn)的誤差。很多計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)跟我們一樣,采用人工抄寫電阻值,然后輸入用Excel編寫好的計(jì)算方法,對其數(shù)據(jù)處理,得到檢定結(jié)果。這種方式雖然減少了人工計(jì)算的繁瑣,但人為記錄數(shù)據(jù)很容易出錯(cuò),一旦出錯(cuò)會給客戶帶來極大的麻煩,而且在計(jì)算過程中對數(shù)據(jù)的取舍也會對結(jié)果有影響。采用計(jì)算機(jī)智能化熱電阻檢定系統(tǒng),可以更客觀、高效的完成熱電阻檢定工作。本實(shí)驗(yàn)室原有的智能熱工檢定系統(tǒng)只有熱電偶檢定功能。
2017年本實(shí)驗(yàn)室采購了泰安磐然測控技術(shù)有限公司的智能熱工儀表檢定系統(tǒng)(以下簡稱熱工檢定系統(tǒng)),包括2個(gè)熱電偶檢定爐,1個(gè)接線臺,1臺電腦,1個(gè)控制柜(1個(gè)七位半數(shù)字多+1個(gè)低電勢掃描器+2個(gè)爐溫控制表)。如圖1所示,能夠?qū)崿F(xiàn)熱電偶的檢定功能。
圖1 原熱工檢定系統(tǒng)
隨著計(jì)量工作的不斷開展,本實(shí)驗(yàn)室的熱電阻檢定數(shù)量不斷增加,企業(yè)對檢定結(jié)果的重視程度也不斷提高,之前靠人工記錄數(shù)據(jù),然后輸入用Excel編寫好的計(jì)算公式,對其數(shù)據(jù)處理,得到檢定結(jié)果的傳統(tǒng)方法,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足熱電阻的檢定要求,而重新購買一套熱工檢定系統(tǒng)的成本太高,場地占用也太大。于是我們想到了對原有智能熱工檢定系統(tǒng)進(jìn)行升級改造,增加熱電阻檢定所用的恒溫裝置,利用原有智能熱工檢定系統(tǒng)的數(shù)字多用表、溫度掃描開關(guān)、接線臺、重新布線以及編寫熱電阻數(shù)據(jù)采集計(jì)算軟件,在原有功能的基礎(chǔ)上增加熱電阻檢定功能,從而實(shí)現(xiàn)熱電阻檢定的智能化。
由于之前該系統(tǒng)已經(jīng)靠墻占滿了1#實(shí)驗(yàn)室的一側(cè),想在同側(cè)增加3個(gè)不同溫度段的恒溫槽已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn),而如果把恒溫槽放置到1#實(shí)驗(yàn)室的另一側(cè),線路的布置就要穿過整間實(shí)驗(yàn)室,會阻礙人員的通行,也具有安全隱患,而且線路過長會增加被檢熱電阻之外引入的阻值,最終影響熱電阻的測量結(jié)果。
于是想到了將熱電阻檢定設(shè)備布置在隔壁2#實(shí)驗(yàn)室,這樣原來熱電偶的檢定設(shè)備就不需要移動,只需把3個(gè)恒溫槽放置在2#實(shí)驗(yàn)室靠墻的位置,然后在墻體上打孔,將測試線引到隔壁2#實(shí)驗(yàn)室,這樣既避免了線路在實(shí)驗(yàn)室里橫穿影響工作人員的通行,又減小了引線阻值造成測量結(jié)果偏差。
熱電阻分兩線制、三線制、四線制,也就是一個(gè)熱電阻最多需要接四根引線,遠(yuǎn)接線臺具有11個(gè)通道(1個(gè)通道接標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì),10個(gè)通道接被檢熱電阻),于是我們購買了11組導(dǎo)線,每組導(dǎo)線包含4根引線,為了便于區(qū)別,4根引線分別采用棕、黑、藍(lán)、紫4個(gè)不同的顏色,每根引線的兩端分別安裝納子頭和夾子,以便于連接端子臺和被檢熱電阻。
系統(tǒng)接線方式也要進(jìn)行改造,原來接熱電偶的端子有兩排需要與檢熱電阻公用,增加了線路的復(fù)雜性,所以必須仔細(xì)檢查線路的連接避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況,而且一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必須防止另一個(gè)系統(tǒng)空置的接線發(fā)生短路或其他電信號干擾,一旦發(fā)生短路等情況,系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)將失效,改造后的系統(tǒng)如圖2所示。
圖2 改造后的熱工檢定系統(tǒng)
J J G 2 2 9—2010《工 業(yè) 鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中對熱電阻的檢定點(diǎn)要求是0℃和100℃必檢,其他溫度點(diǎn)是 在Δα不 符合要求的情況下檢定,所以0℃和100℃溫度點(diǎn)檢定的最多。雖然有的恒溫槽可以實(shí)現(xiàn)0℃和100℃甚至更高溫度的切換運(yùn)行,但一個(gè)槽子更換溫度需要很長的穩(wěn)定時(shí)間,所以我選擇用三個(gè)恒溫槽組合的方式提供熱電阻檢定的溫場,一個(gè)0℃恒溫槽只用來檢定0℃點(diǎn)、一個(gè)100℃恒溫槽只用來檢定100℃點(diǎn),一個(gè)(50~300)℃的油槽用來檢定其他溫度點(diǎn),將3個(gè)恒溫槽靠墻放置在2#實(shí)驗(yàn)室。這樣3個(gè)槽子溫度穩(wěn)定之后就不必再切換其他溫度,減小了溫度場的穩(wěn)定時(shí)間,大大提高了我們熱電阻檢定工作的效率。另外,這3個(gè)恒溫槽不是通過系統(tǒng)控制的,而是通過恒溫槽自身的控溫儀表來控制,這樣減小了系統(tǒng)的復(fù)雜程度,降低系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率,操作也比較簡單。
硬件安裝好之后,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也要進(jìn)行改造,我們聯(lián)系了設(shè)備廠家,提出我們的要求,進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行軟件改造,以使其能夠按照J(rèn)JG229-2010的要求采集熱電阻信號。為了防止與熱電偶檢定系統(tǒng)共用軟件而造成2個(gè)系統(tǒng)相互影響,熱電阻檢定系統(tǒng)單獨(dú)制作了一個(gè)獨(dú)立的采集軟件。經(jīng)過多次運(yùn)行驗(yàn)證,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,數(shù)據(jù)采集、能夠準(zhǔn)確計(jì)算得到熱電阻在各點(diǎn)的溫度誤差。
利用原有熱電偶檢定系統(tǒng)進(jìn)行升級改造,實(shí)現(xiàn)了熱電阻檢定的智能化。改造過程中除了購買的引線和接線端子外沒有新購其他設(shè)備,3個(gè)恒溫槽是實(shí)驗(yàn)室原本就有的設(shè)備,這次使其得到了充分利用。
另外,還有廠家制作軟件的費(fèi)用,這次的升級改造總花費(fèi)20 000元,實(shí)現(xiàn)了熱電阻檢定從人工記數(shù)計(jì)算的方法,到計(jì)算機(jī)自動采集計(jì)算數(shù)據(jù)的智能化改造,大大提高了檢定工作效率,又降低了檢定過程中人為因素的影響。 ●