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CST4001温度校准系统的研究与应用
发布时间：2017-09-01
1 系统需求分析
近几年来,随着管线自动化程度的提高,SCADA系统维护对输油生产中的重要性凸现,而在SCADA系统维护内容中,现场温度仪表如双金属温度计、热电阻、热电偶的校准又是一项基础不可忽视的工作,它的精确测量与控制直接影响到生产工艺与运行的安全性,近几年来仪表维护任务不断加重。
(1)按照公司的对 SCADA系统的维护规定,现场仪表每年需进行一次正常校准和一次抽检,在维护的数十条管线六十多个输油站的范围内,温度仪表数量多达五千支,然而尾长较长的温度仪表无法采用普通的便携式校准设备校准,校准范围受到限制,从而维护能力受到制约。
(2)每年都有新建管线的投产运行 ,新建管线工程SCADA系统所使用的温度仪表安装前都需校准。
(3)部分老管线由于运行时间长 ,现场温度仪表都已锈蚀或严重超差,无法正常工作,需通过改扩建工程进行更换。
(4)今后将增加库区的 SCADA系统的维护任务,温度仪表校准工作量大。长输管线分布地域广,点多线长。热电阻、热电偶的校准又是一项繁琐的工作,校准时间长,人员劳动强度大,而且原始数据量大,运算处理复杂,因此每年的仪表校准任务非常繁重,普通的校准设备及方法无法满足需求,迫切需要一种提供宽范围的有效温场,减少人工操作和人为误差、提高校准精度和校准效率校准系统。
2 CST4001温度校准系统
CST4001温度校准系统是集计算机、电子技术、温控仪表于一体的校准系统,系统硬件采用模块化结构,维护、更换方便,配套的温源可提供较宽范围的有效温场,校准范围广。
2 . 1 系统主要组成
CST4001温度校准系统是由管式检定炉、恒温油槽、恒温水槽、温控仪、多路扫描装置、电测仪表、标准器等组成。其中,管式检定炉是校准热电偶的专用设备,可提供(300～1200)℃均匀温场和稳定的温度;恒温油槽采用采用了双桶循环结构,可提供温度分布均匀的90～300℃温场;恒温水槽采用内置铂电阻控温传感器,可提供温度分布均匀的-5～105℃温场,并可供多种规格的仪表直接插入;恒温油槽、恒温水槽、管式炉与对应的温控仪连接,控制槽中温场;多路扫描装置用来循环扫描12个测量通道上的传感器信息;高精度K2000型数字多用表作为电测仪表是,具有直流电压、电流、2线/4线电阻、频率、周期等多种测量功能。
2 .2 工作原理
按照要求对待检仪表进行接线,组成系统后与计算机连接,在上位机上设定校准项目、校准条件及其他参数,启动系统进入工作状态,上位机将需控的温度写入温控仪,由温控仪控制恒温设备的温度场。在此过程中,系统监测温度场实际温度控制情况,当达到校准条件时,系统指挥多路扫描装置巡检各通道,通过电测仪表采集数据并上传到上位机。
2 .3 通讯的实现
温度校准系统通过计算机上PCI插槽安装多路串口卡,用串口线将电测仪表、多路扫描装置、管式检定炉及其温控仪、恒温油槽及其温控仪、恒温水槽及其温控仪5台设备连接到计算机,COM口依次给5台设备分配为COM1-COM5,实现计算机与这些设备的通讯。
3 校准软件的实现
针对CST4001校准系统的各个硬件设备,需要软件对各个设备的功能进行统一控制及管理,通过相应的参数设置后实现采集各温控仪的测量数据、控制整个校准过程、计算并记录结果和输出证书。
3 . 1 软件主要功能设计
基于CST4001校准系统的校准软件由系统管理、设置、校准、查询四大模块组成。
(1)系统管理模块主要对不同用户设置不同的权限。设置管理员、数据分析员和操作员,分别具有参数设置、数据维护、校准和出具证书等功能。
(2)设置模块主要分为标准器参数设置、数据控制、系统通讯设置、各校准项目控制参数的设置。
(3)校准模块是软件控制的核心 ,它主要分为待检仪表信息输入、设置校准点、选择标准器、记录数据、计算、输出结果等功能。
(4)查询模块主要实现对已保存过的仪表记录进行查找,并可与数据记录、校准功能进行切换。
3 .2 软件的数据计算
在校准过程中,软件需要对采集到的各温控仪的测量数据进行分析计算,依据校准规程判断结果,完成校准过程。按照校准规程,分别就不同的温度仪表依据不同的公式计算。
4 校准系统的应用
在实际工作中,CST4001校准系统主要被用于热电阻、热电偶温度仪表的校准。
4 .1 热电阻校准
热电阻是在0℃、100℃和必要时在t点校准,0℃点校准采用水槽温场,100℃点校准采用油槽温场。标准热电阻接多路扫描装置的通道1,待检热电阻接通道2-11。其校准流程如图1图2所示。
4 .2 热电偶校准
由于各条管线使用的热电偶主要是用于测量加热炉炉膛温度,工作温度都在300℃以上,油槽无法校准,必须采用管式炉提供温场校准。标准热电偶接多路扫描装置的通道1,待检热电偶接通道2-11,冷端补偿电阻接通道12。其校准流程如上图2所示。
5 结语
5.1 优点
(1)校准范围扩大。CST4001校准系统可对不同尾长的温度仪表进行校准,最长可校准尾长达1500mm的热电阻,900mm的热电偶,可完成SCADA维护中加热炉炉膛热电偶、地温热电阻、罐温热电阻和双金属温度计的校准工作,扩大了维护范围。
(2)校准精度高。温度场标准、温场稳定,采用分辨率为0.1uV的高精度数字多用表采集数据。
(3)快速校准、效率高。炉温控制精度高,升温速度快、控温时间短、恒温时间长,校准时间短,一般常规三个校准点,两小时左右即可完成整个校准工作,并且可同时校准1～10支仪表。
(4)标准化程度高 ,便于管理。校准点、校准过程、校准记录及结果均按规程、标准要求操作,校准结果可按照证书格式输出,并且可直接导入目前使用的SCADA系统管理软件,方便快捷,实用性强。
5.2 缺点
设备组成多,体积大,不适合现场在线校准。
5.3 措施
尾长较长的温度仪表采用替换校准的方式,在实验室对备用仪表进行校准后带至现场进行更换,替换回来的仪表在实验室再采用此校准系统进行校准。
摘自：中国计量测控网
