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CST4001溫度校準系統的研究與應用
發布時間：2017-09-01
1 系統需求分析
近幾年來,隨著管線自動化程度的提高,SCADA系統維護對輸油生產中的重要性凸現,而在SCADA系統維護內容中,現場溫度儀表如雙金屬溫度計、熱電阻、熱電偶的校準又是一項基礎不可忽視的工作,它的精確測量與控制直接影響到生產工藝與運行的安全性,近幾年來儀表維護任務不斷加重。
(1)按照公司的對 SCADA系統的維護規定,現場儀表每年需進行一次正常校準和一次抽檢,在維護的數十條管線六十多個輸油站的范圍內,溫度儀表數量多達五千支,然而尾長較長的溫度儀表無法采用普通的便攜式校準設備校準,校準范圍受到限制,從而維護能力受到制約。
(2)每年都有新建管線的投產運行 ,新建管線工程SCADA系統所使用的溫度儀表安裝前都需校準。
(3)部分老管線由于運行時間長 ,現場溫度儀表都已銹蝕或嚴重超差,無法正常工作,需通過改擴建工程進行更換。
(4)今后將增加庫區的 SCADA系統的維護任務,溫度儀表校準工作量大。長輸管線分布地域廣,點多線長。熱電阻、熱電偶的校準又是一項繁瑣的工作,校準時間長,人員勞動強度大,而且原始數據量大,運算處理復雜,因此每年的儀表校準任務非常繁重,普通的校準設備及方法無法滿足需求,迫切需要一種提供寬范圍的有效溫場,減少人工操作和人為誤差、提高校準精度和校準效率校準系統。
2 CST4001溫度校準系統
CST4001溫度校準系統是集計算機、電子技術、溫控儀表于一體的校準系統,系統硬件采用模塊化結構,維護、更換方便,配套的溫源可提供較寬范圍的有效溫場,校準范圍廣。
2 . 1 系統主要組成
CST4001溫度校準系統是由管式檢定爐、恒溫油槽、恒溫水槽、溫控儀、多路掃描裝置、電測儀表、標準器等組成。其中,管式檢定爐是校準熱電偶的專用設備,可提供(300～1200)℃均勻溫場和穩定的溫度;恒溫油槽采用采用了雙桶循環結構,可提供溫度分布均勻的90～300℃溫場;恒溫水槽采用內置鉑電阻控溫傳感器,可提供溫度分布均勻的-5～105℃溫場,并可供多種規格的儀表直接插入;恒溫油槽、恒溫水槽、管式爐與對應的溫控儀連接,控制槽中溫場;多路掃描裝置用來循環掃描12個測量通道上的傳感器信息;高精度K2000型數字多用表作為電測儀表是,具有直流電壓、電流、2線/4線電阻、頻率、周期等多種測量功能。
2 .2 工作原理
按照要求對待檢儀表進行接線,組成系統后與計算機連接,在上位機上設定校準項目、校準條件及其他參數,啟動系統進入工作狀態,上位機將需控的溫度寫入溫控儀,由溫控儀控制恒溫設備的溫度場。在此過程中,系統監測溫度場實際溫度控制情況,當達到校準條件時,系統指揮多路掃描裝置巡檢各通道,通過電測儀表采集數據并上傳到上位機。
2 .3 通訊的實現
溫度校準系統通過計算機上PCI插槽安裝多路串口卡,用串口線將電測儀表、多路掃描裝置、管式檢定爐及其溫控儀、恒溫油槽及其溫控儀、恒溫水槽及其溫控儀5臺設備連接到計算機,COM口依次給5臺設備分配為COM1-COM5,實現計算機與這些設備的通訊。
3 校準軟件的實現
針對CST4001校準系統的各個硬件設備,需要軟件對各個設備的功能進行統一控制及管理,通過相應的參數設置后實現采集各溫控儀的測量數據、控制整個校準過程、計算并記錄結果和輸出證書。
3 . 1 軟件主要功能設計
基于CST4001校準系統的校準軟件由系統管理、設置、校準、查詢四大模塊組成。
(1)系統管理模塊主要對不同用戶設置不同的權限。設置管理員、數據分析員和操作員,分別具有參數設置、數據維護、校準和出具證書等功能。
(2)設置模塊主要分為標準器參數設置、數據控制、系統通訊設置、各校準項目控制參數的設置。
(3)校準模塊是軟件控制的核心 ,它主要分為待檢儀表信息輸入、設置校準點、選擇標準器、記錄數據、計算、輸出結果等功能。
(4)查詢模塊主要實現對已保存過的儀表記錄進行查找,并可與數據記錄、校準功能進行切換。
3 .2 軟件的數據計算
在校準過程中,軟件需要對采集到的各溫控儀的測量數據進行分析計算,依據校準規程判斷結果,完成校準過程。按照校準規程,分別就不同的溫度儀表依據不同的公式計算。
4 校準系統的應用
在實際工作中,CST4001校準系統主要被用于熱電阻、熱電偶溫度儀表的校準。
4 .1 熱電阻校準
熱電阻是在0℃、100℃和必要時在t點校準,0℃點校準采用水槽溫場,100℃點校準采用油槽溫場。標準熱電阻接多路掃描裝置的通道1,待檢熱電阻接通道2-11。其校準流程如圖1圖2所示。
4 .2 熱電偶校準
由于各條管線使用的熱電偶主要是用于測量加熱爐爐膛溫度,工作溫度都在300℃以上,油槽無法校準,必須采用管式爐提供溫場校準。標準熱電偶接多路掃描裝置的通道1,待檢熱電偶接通道2-11,冷端補償電阻接通道12。其校準流程如上圖2所示。
5 結語
5.1 優點
(1)校準范圍擴大。CST4001校準系統可對不同尾長的溫度儀表進行校準,最長可校準尾長達1500mm的熱電阻,900mm的熱電偶,可完成SCADA維護中加熱爐爐膛熱電偶、地溫熱電阻、罐溫熱電阻和雙金屬溫度計的校準工作,擴大了維護范圍。
(2)校準精度高。溫度場標準、溫場穩定,采用分辨率為0.1uV的高精度數字多用表采集數據。
(3)快速校準、效率高。爐溫控制精度高,升溫速度快、控溫時間短、恒溫時間長,校準時間短,一般常規三個校準點,兩小時左右即可完成整個校準工作,并且可同時校準1～10支儀表。
(4)標準化程度高 ,便于管理。校準點、校準過程、校準記錄及結果均按規程、標準要求操作,校準結果可按照證書格式輸出,并且可直接導入目前使用的SCADA系統管理軟件,方便快捷,實用性強。
5.2 缺點
設備組成多,體積大,不適合現場在線校準。
5.3 措施
尾長較長的溫度儀表采用替換校準的方式,在實驗室對備用儀表進行校準后帶至現場進行更換,替換回來的儀表在實驗室再采用此校準系統進行校準。
摘自：中國計量測控網
