热电偶自动检定技术在企业的应用

陈 林

（柳州化工股份有限公司，广西 柳州 545002）

热电偶自动检定技术在企业的应用

陈 林

（柳州化工股份有限公司，广西 柳州 545002）

某特大型化工企业引进了一套自动检定系统用于对热电偶进行自动检定，文章叙述了该单位新投用的一套热电偶自动检定系统的整体构造，硬件构成、软件性能，热电偶自动检定技术在本单位的应用以及使用中遇到的问题和解决方法。

热电偶；自动检定技术；数字多用表；低电势扫描器/控制器；检定炉

1 概述

我公司是特大型化工企业，以煤气化技术生产合成氨，生产过程需要的化工设备如气化炉、变换炉、合成塔等都需要进行实时温度监控。廉金属热电偶（K型）是我公司主要测温元件之一，据统计，我公司有这类型测温热电偶500多支，依照国家计量检定规程，热电偶必需周期检定，检定周期通常为6个月。以往我公司计量检定人员手工操作计量检定装置，过程十分繁琐复杂，效率低，尤其是靠人工读数这一环节，误差难免，导致检定结果不可靠，因此引进一套先进的计量标准装置很有必要。通过立项获得批准后，我们引进了某公司生产的一套自动检定系统（以下简称检定系统）用于对热电偶进行自动检定。

2 检定系统简介

整个检定系统由硬件系统和检定软件组成。

2.1 硬件系统

硬件系统包括热电偶检定炉1台，低电势扫描器/控制器1台，热电偶接线台1台，6位半数字多用表（KEITHLEY2000）1台，计算机1套，打印机1台，仪表集成柜1台，二等标准铂铑10-铂热电偶（S型）1支，参考端温度传感器1支。

2.2 检定软件

检定软件具备以下主要功能：

2.2.1 检定软件在计算机WindowsXP操作系统下运行，执行《工作用廉金属热电偶检定规程》（JJG351-1996），采用双极法（参考端温度补偿）检定热电偶。

2.2.2 按设定温度点检定顺序，计算机自动控制检定炉由低温向高温逐点升温检定，当炉温升到检定点温度，炉温偏离检定点温度不超过±5℃，炉温变化小于0.2℃/min时，自标准热电偶开始，依次扫描、读取各被检热电偶的热电动势并进行存储，共读取4个循环后结束取数，进入下一点检定点，直到最高温度点检定结束。

2.2.3 根据采集的数据自动计算热电偶示值误差，依据标准自动判别结果，自动生成检定记录表、检定证书（合格）、检定结果通知书（不合格），并以文件形式保存在硬盘上，同时存入数据库，可随时查询、统计、打印。

2.2.4 恒温设备控温过程自动绘制温度曲线，可同时选择观察功率曲线、功率速率曲线。

2.2.5 具有模拟运行、掉电保护、自诊断等功能。

2.3 检定系统工作原理

检定系统的主要组成如图1所示，计算机是这套系统的核心，执行检定软件指令，通过RS-232串行通讯技术对外围设备进行过程控制，实现整个系统的自动检定，包括升温过程控制、数据采集、数据处理等环节。

图1 检定系统组成框图

3 检定实例

下面以廉金属热电偶（K型）检定为例，叙述检定过程。

3.1 热电偶装炉

3.1.1 对被检热电偶外观进行检查，看是否符合要求。

3.1.2 用游标卡尺测量热电偶电极直径，记录此数值作为软件设定检定温度点的依据。

3.1.3 将标准热电偶套上石英管，与套好绝缘瓷珠的被检热电偶用细镍铬丝捆扎同一截面，装入检定炉内最高温区中心，热电偶束与检定炉轴线相同。

3.1.4 热电偶束四周用高温石棉堵好。

3.1.5 将标准热电偶、被检热电偶的引线与热电偶接线台连接，注意正负极一一对应。

3.2 启动检定系统

3.2.1 打开检定系统电源，启动计算机，双击热电偶自动检定程序快捷方式，进入热电偶检定信息盘：点击“工作用热电偶”，“功能选择：检定”、“运行方式：实际运行”、“被检偶分度号：K”、“级别：II级”、“电极直径3.2mm”，确定；“检定点数目：4”确定；“被检支数：6”及被检偶信息填写，确定。

3.2.2 按下工具栏“启动”按钮，程序进入自动检定。

3.2.3 控制器控制检定炉温度按设定温度升温，顺序是400℃、600℃、800℃、1000℃，计算机自动判断检定炉的温度偏差和变化率符合条件后，即对该炉热电偶进行扫描测量记录，自动进入下一温度点。

3.2.4 当检定完所有设定点后，系统自动终止检定炉加温，程序自动生成检定记录表、检定证书（合格）、检定结果通知书（不合格）。

3.2.5 打印检定记录表、检定结果。注意待检定炉温降到室温后方可取出标准电偶、被检电偶。

4 热电偶检定过程常见问题及解决办法

4.1 新的镍铬-镍硅热电偶（K型）检定不合格

检定工作当中遇到过新购买回来的K型廉金属热电偶，经检定后被判为不合格，经分析可能是生产厂家没有将制作热电偶所用的偶丝全部进行退火造成。解决办法是经过退火程序后再进行检定就可以了。

4.2 热电偶程序启动后参考端温度显示“0.00”或提示“参考端异常”

解决办法：（1）这种情况一般是数字多用表送检回装后出现的，检查数字多用表的通讯设置是否正确，前置后置键位置是否设置正确，与扫描器的连线是否正确，作相应处理即可；（2）也可以用程序界面菜单栏“工具”下拉项“扫描器通讯测试”和“数字表通讯测试”来查找问题所在。

4.3 检定时，炉温长时间无法稳定到规定的指标

解决办法：（1）检查检定软件里检定炉温控PID参数是否被改动；（2）如果此时数字多用表显示的毫伏值跳跃，多半是有干扰，检查检定炉外壳接地是否良好；（3）检查接线回路之间是否相碰；（4）也有可能是检定炉电源回路接触不良所造成，找出故障点并作处理。

5 结语

这套热电偶自动检定系统通过近1～2年的使用，我们认为该系统自动化程度高，缩短了热电偶检定时间，准确性得以较大的提升，尤为突出的技术亮点是采用了参考端温度传感器测量补偿法，使得操作更简便，解决了以往企业检定热电偶工作效率低、检定人员工作量大的问题。尤其是检定软件还具有对检定炉温场进行自动测试功能，具有多项温度仪表检定项目拓展模块及接口，这些功能使得检定人员在检定、测试和项目拓展等环节变得更加简单，深得企业计量检定人员的认可。

[1]国家计量检定规程：工作用廉金属热电偶检定规程（JJG351-1996）[S].

[2]谭兮，朱永祥．工业热电偶自动检定系统[J]．湖南科技学院学报，2007，（9）.

（责任编辑：黄银芳）

TP393

1009-2374（2017）07-0052-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.025

陈林（1964-），男，广西柳州人，柳州化工股份有限公司工程师，研究方向：化工仪表及自动化、计量管理。

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