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SC AD A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SC AD A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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
设备组成多, 体积大, 不适合现场在线校准。
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。
摘要：本文研究CST4001温度校准系统的主要组成及工作原理, 并应用于实际工作, 总结了使用CST4001温度校准系统的优缺点, 并提出了相应的弥补措施。
关键词：温度,仪表,校准
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