基于热工仪器仪表计量校准与自动化分析

蒋忠

（湖州市检验检测中心，浙江 湖州 313000）

热工仪器仪表负责对设备温度、压力、流量等各种物理量进行监测，可以了解到温度、压力、流量、液位等各种物理量的变化，一旦监测到物理参数超过限定数值，则可能造成生产安全事故，危害到机械设备和人员安全。由于热工仪器仪表工作环境环境比较恶劣，受到作业环境、人员操作不规范等因素的影响，可能导致热工仪器仪表计量不准确，影响到热工仪器仪表正常的工作性能。因此，需要定期对热工仪器仪表进行计量校准，确保热工仪器仪表性能正常。依靠传统分量检定法和总量检定法等检定方法需要耗费大力人力、物力，且检定存在的一定的误差，无法确保计量准确性。通过大力发展自动化计量检定技术，可以实现检定工作自动完成，减少计量检定人员的工作强度。

一、热工仪器仪表计量检定方法

热工仪器仪表包括压力表、压力变送器、压力校验仪、热工信号校验仪、温度计、热电偶、压力表、液位计、温度校验装置等仪器仪表。这些仪器仪表设备精密性高、测试精度比较高，可以完成温度、压力、流量、液位等复杂环境的校验工作，并对设备的各种信号进行测量，同时做好记录参照工作，可以及时发现设备参数变化，确保热工设备处于正常的工作范围[1]。常见的热工仪器仪表计量检定工作有分量检定法、总量检定法等。

（一）分量检定法

分量检定法是将热工仪器仪表作为检定对象，测量仪器仪表的温度、计算器、流量传感器等元件，通过对这三个元件进行检定，判断热工仪器仪表是否存在误差。通过分散检测，单一检测不同的元件，采用综合的方式，对检定的热工仪器仪表装置的性能进行综合分析，并根据热工仪器仪表运行过程中存在的问题进行分析。分量检定法并不是简单检定主要元件的过程，而是在检定过程中，需要采用精细化的检定方法，按照检定流程和步骤进行，以免操作不当，可能影响到整个检定结果。根据热工仪器仪表生产制作工艺的差异，热工仪器仪表在分量检定过程中，可能存在不同的差异。检定人员必须根据热工仪器仪表的运行阶段，运行周期分别进行检定，以免因为工作状态的差异，导致检定数量的偏差，影响到后期计量检定结果的不准确[2]。此外，在检定过程中，必须严格按照热工仪器仪表的工作原理、设备构造等情况进行调整，确保计量结果的精确性。

（二）总量检定方法

总量检定法是对热工仪器仪表进行全面的检定，综合性比较强，可以全面反应热工仪器仪表的性能，是计量检定工作常用的一种方法。将热工仪器仪表运行参数的总量进行检定，包括热工仪器仪表的出厂参数、运行数据，通过总量检定方法对热工仪器仪表运行数据进行测定，并对比热工仪器仪表的原始数据和运行状态，从而综合判断出热工仪器仪表的运行情况，这种检定方法具有效率高，检测成本低的特点。具体操作方法如下：第一步通过标准化计量检定装置确定热工仪器仪表的温度、流量、质量等单位指标，最终确定标准热量值。第二步根据标准热量值和实际热量值进行对比，发现两者之间的实际差异，从而判断出热工仪器仪表存在的问题[3]。总量检定方法与分量检定方法相比，不需要分开检定热工仪器仪表内部元件，可以确保自身元件的检定误差，提高检定效率。由于总量检定方法涉及到整个仪器仪表的性能，对检定技术要求比较高，在检定过程中需要测定热工仪器仪表运行状态和标准数据之间的差异，得到标准数据后才能检测热工仪器仪表，运行数据和标准数据存在一定的差异。在使用过程中，测量人员需要考虑到差值，这样可以降低检定误差。

二、热工仪器仪表计量校准存在的问题

热工仪器仪表计量检定过程中，由于检定缺乏规范性和标准性，从而导致后期检定过程中存在一定的差异，影响到最终检定结果。以热量表检定为例，采用总量检定法检定时，需要在三个温度点和三个流量的热量值进行误差判断。循环水温度在50 摄氏度范围浮动5 摄氏度属于正常范围，流量稳定性一般控制在1%。由于热量表的生产厂家不同，有的热量表在计量检定过程中，需要对进水流量温度补偿，需要将进水温度探头放入到50 摄氏度水槽中，让进水温度探头和循环水的温度保持一致。其次，还要根据热量表的出厂参数设置热量表合理设置检测点，以免检测点设置不合理，影响到检定结果。如果检定参数设置不合理，也会影响到检定结果。此外，检定时间也会影响到检定结果，热量表的数据每4 秒刷新一次，检定时间不同，得到的数据也会出现一定的差异。在检定过程中，如果检定人员不遵守检定流程和操作规范，也容易导致检定结果误差。如果热量表检定的时候，没有按照要求对进水温度探头进行温度补偿[4]。在检定过程中，必须根据检定方法和检定对象选择相应的检定时间，以免影响到检定结果。

三、热工仪器仪表计量自动化检定技术

（一）热工仪器仪表自动化检定系统

传统的热工仪器仪表检定过程中，需要检定人员现场计量检定，受到检定环境、检定人员的职业素养等因素的影响，导致计量检定结果不准确。热工仪器仪表计量自动化检系统，可以实现自动化检定，不需要检定人员对检定仪器设备进行操作，检定结束后，显示屏自动显示检定数据，从而减少热工仪器仪表计量检定的操作误差，可以对检定数据进行综合评估，确保热工仪器仪表计量结果的准确性。热工仪器仪表计量自动化系统，可以实现对热工仪器仪表的温度、测控仪表、监测系统进行校准、调试，通过单片机或者微型处理器，通过输出输入电路和人机交互系统，可以将测量的数据输入到电路系统，处理器直接将测量结果显示在屏幕上。自动化检定系统包括硬件设备和软件，硬件部分包括高精度的数字万用表、微电子计算机、显示器、控制系统等部分，软件部分主要是对硬件设备检定数据进行分析，并将检定结果进行分档，为后期热工仪器仪表计量检定工作提供参考[5]。

（二）热工仪器仪表自动化检定系统流程

自动化检定系统需要明确计量检定过程中登记册和登记簿相关内容，消除检定过程的数值偏差，为后续检定结果综合评估和判断奠定基础。因此，在实施自动化检定系统的时候，首先需要消除计量检定登记册和登记簿两者之间的误差，将正确的数据记录下来，为后续结果分析提供参考。其次，要建立与自动化检定系统相匹配的自动读数系统，当自动检定系统自动完成对登记簿数据的读取，并将读取数据传输到计算机进行存储后，利用办公软件的函数模拟检定结果，确保检定数据的完整性、准确性和可靠性。根据对检定数据进行分析，确保自动化检定系统实际操作与数据分析相匹配。

（三）热工仪器仪表计量自动化检定系统的应用

计算机信息技术的发展，促进了热工仪器仪表计量自动化检定系统的发展。目前国家电网研发的电能计量自动化检定系统，可以实现自动化检定，检定效率超过90%，可以消除计量检定方法由于地域、管理和操作方面的误差，提高检定效率。电能计量自动化检定系统主要由单相电能表自动化检定系统、三相电能表自动化检定系统、低压电流互感器自动化检定系统、采集终端、智能存储系统等构成，通过计算机技术、控制技术、电力电子技术，可以实现计量检定系统自动采集检定仪器仪表的运行数据，按照电力计量装置检定操作流程和技术标准对电能计量工具进行检定，并自动收集、存储、分析被检定电力计量装置的各项数据，实现了计量检定工作的标准化作业。这种计量自动化检定系统的年检定数量超过1 亿只，大量节省了人力物力，降低了检定成本，提高了检定效率。

四、提高热工仪器仪表检定质量策略

热工仪器仪表检定质量直接影响到热工仪器仪表计量的准确性和真实性，由于热工仪器仪表的工作环境恶劣，仪器仪表容易受到工作环境的影响，从而导致计量不准确。因此，校验单位必须重视热工仪器仪表计量校验工作，不断完善热工仪器仪表计量检定工作制度，优化计量检定流程，确保计量检定工作符合技术规范和标准。

（一）建立健全热工仪器仪表检定制度

热工仪器仪表种类多，不同的热工仪器仪表的功能不同，由于热工仪器仪表的生产厂家不同，不同厂家的生产工艺的不同，校验方法业存在一定的差异，进一步增加了校验的难度。因此，校验结构必须进一步完善热工仪器仪表的计量检定制度，根据热工仪器仪表的工作环境、功能制定不同的校验流程和方法，明确热工仪器仪表的计量检定流程，将计量检定工作进一步细化，对每一个操作步骤进行量化，实现精细化管理，保证在计量检定工作中，校验人员有据可依，从而最大限度确保计量检定工作的质量。其次，建立计量检定工作的内外监督机制。校验单位内部必须对计量检定人员的工作进行定期考核，考核结果直接影响到绩效奖金，让计量检定人员从心理上重视计量校验工作，在工作中严格按照要求进行作业。同时，还要充分发挥外部监督力量对计量检定工作进行有效的监督。每一次计量检定工作结束后，校验单位让客户对计量检定工作进行评价，了解计量检定工作中存在的问题，客户评价作为计量检定人员绩效考核一部分，客户评价优劣与考核结果挂钩。

（二）提高计量检定人员的综合素质

计量检定人员的作为热工仪器仪表校验检定的实施者，计量检定人员的综合素质直接影响到校验结果。随着热工仪器仪表计量检定自动化、智能化发展，对计量检定人员提出了更高的要求，计量检定人员不仅需要掌握热工仪器仪表的工作原理、性质和功能，而且还要学习现代信息化技术、控制技术，才能更好地完成热工仪器仪表计量检定自动化发展需求。校验机构必须定期组织热工仪器仪表计量检定技术人员进行业务培训，让他们学习现代计量检定自动化技术，热工仪器仪表计量自动化系统的工作原理和操作方法，提高计量检定工作水平。其次，校验机构还要定期面向社会公开招聘、校园招聘等形式，吸收社会、学校优秀人才，让具备现代化计量检定技术的人才进入到企业，为企业的发展注入新鲜的血液，打破企业原有的计量检定人才队伍结构，不断提升计量检定工作质量。此外，计量检定人员在工作之余，还要不断学习热工仪器仪表计量检定自动化技术，现代化计量检定理论知识，不断提升自身的业务素质，满足现代化计量检定工作需求。

五、结语

热工仪器仪表在监测、测量过程中，受到环境因素、设备自身因素的影响，可能存在一定的误差，可能导致仪器故障，甚至仪器安全事故的发生。因此，需要定期对热工仪器仪表设备进行校验，消除仪器仪表计量检定过程的误差。计算机信息技术的发展，促进了热工仪器仪表计量检定技术的自动化、智能化发展，极大地提高了计量检定工作效率和工作质量。