制冷空調產品測試系統中溫度測量方法探討

陳 玲， 鄭慶偉， 夏 玲， 王福寶， 林建泉， 王顯峰

（合肥通用機械研究院，安徽合肥 230088）

0 引言

隨著科技的進步和人民生活水平的提高，制冷空調產品得到了飛速的發展，制冷空調產品的測試也發揮著越來越重要的作用。在制冷空調產品測試試驗系統中，溫度往往是直接參與制冷空調產品的性能計算的，是影響測試結果的一個關鍵指標，因此對溫度測量的準確性要求非常高。

根據標準GB/T 17758-2010《單元式空氣調節機》[4]第6.1.4條、第A.2.7條和GB/T 10870-2001《容積式和離心式冷水（熱泵）機組性能試驗方法》[5]第A.1條的規定，結合制冷空調試驗系統的工程實踐，測溫元件使用電阻溫度計和熱電偶，測溫裝置使用空氣溫濕度取樣裝置和溫度壓力取樣段，在制冷空調試驗系統中能得到準確、穩定、可靠的溫度測量。

1 在制冷空調試驗系統中的測溫元件

采集溫度信號的方法有很多，在制冷空調試驗系統中主要應用測溫元件的是電阻溫度計（常用鉑電阻）和熱電偶補償導線。

1.1 鉑電阻

鉑這種金屬本身在空氣中化學性質不活潑，不易被氧化污染，從而獲得穩定的電阻-溫度特性，鉑電阻在1300℃以下可以長期使用，重復性好，對溫度變化敏感，且測溫區域寬，使用壽命長，測量準確度等級最高，穩定性最好，廣泛運用于精密測量各種溫度參數[1]。常用的鉑電阻根據測量精度的不同分A、B兩個等級，在制冷空調試驗中，一般使用長度在50～250mm的A級鉑電阻。溫度采集原理如圖1所示。

1.2 熱電偶補償導線

熱電偶是一種感溫元件，熱電偶的電信號需要補償導線來進行傳遞，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠離電源，從而使參比端溫度穩定。一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導線代替。由于其測量范圍寬，性能比較穩定，使用方便，在工業測溫中得到了廣泛的應用。制冷空調試驗中較多使用的銅-康銅熱電偶，分度號T，測量范圍-200～350℃，T型熱電偶具有線性度好、靈敏度較高、穩定性和均勻性較好，價格便宜等優點。

1.3 測溫元件的標定

測溫元件在工程施工中由于與許多電氣元件配合使用或者施工工藝等因素，其準確度和穩定性會受到一定的影響，而測溫元件的標定工作則能有效的判定測溫元件精度是否滿足其標稱的進度等級，保證其準確性，檢測其穩定性。

標定是指使用標準的計量儀器對所使用儀器的準確度（精度）進行檢測是否符合標準，一般大多用于精密度較高的儀器。在溫度的標定中，使用到的標定設備有恒溫槽、高精度鉑電阻以及相關配套設備[2]。標定原理如圖2所示。

將待標定鉑電阻和高精度鉑電阻放入恒溫槽中同一高度，將恒溫槽設定-10℃，待溫度穩定后，分別讀取數據采集器和標定裝置配套的采集設備上的數據并記錄。同樣方法去標定并記錄測量范圍內的其他溫度點，然后整理數據，生成二次曲線，如果二次曲線基本接近一次曲線，則說明被標定的鉑電阻的線性度很好。熱電偶可用同樣方法標定。

2 在制冷空調試驗系統中的測溫裝置

在制冷空調試驗系統中，不僅測溫元件精度對溫度測量的準確度有影響，測溫裝置和溫度測點的選取位置也很重要[3]。

2.1 空氣溫濕度取樣裝置

空氣取樣裝置包括取樣風機、取樣耙、取樣管、干濕球溫度傳感器，上述部件共同組合完成均勻采集被測機器進、出口空氣狀態，如圖3所示。

2.1.1 取樣耙

在制冷空調試驗系統中測試室內機時通常采用A型取樣耙，對于掛壁機采用C型取樣耙；測試室外機時通常采用B型取樣耙，取樣耙的結構參見日本標準TP 01-94。環境間內的取樣耙應按照GB/T 17758中的規定放置在被試機進風口的上游，取樣耙上采集管的孔應對著氣流方向；保持取樣耙和取樣盒之間的連接軟管要進行保溫，同時保持順暢、減少打彎，以保證流經濕球溫度計處的空氣流速在5m/s左右；并且不要接觸地坪，以減少地坪溫度對取樣溫度的影響。

2.1.2 取樣盒

取樣盒是測定空氣溫濕度的核心部件，其外型如圖4所示，取樣盒前段安裝了蜂窩芯件，保證取樣盒中空氣的均勻度 ，末端安裝了小功率的風機使得流經濕球紗布的風速在5m/s左右，建議每個試驗工況均更換濕球紗布和純凈水（導電率為0～2×10-4s/m），以保證濕球溫度測量的準確性。

濕球紗布安裝示意如圖5所示，更換濕球紗布前應用清水洗手，再將濕球紗布可靠的固定在鉑電阻上，紗布與鉑電阻應緊密聯結，不應有氣泡并潤濕濕球紗布后插入取樣盒中。

2.2 溫度壓力取樣段

目前常用的水側溫度壓力取樣段是外型如圖6所示。通常溫度壓力取樣段安裝在被試機水側進出、口處并盡量減少取樣段與被試機水換熱器接口之間的管件以減少漏熱和壓力損失。安裝溫度壓力取樣段時應辨別好安裝方向，確保水流方向逆著鉑電阻的插入方向的。對于水溫測量方式為套管式的取樣段（即鉑電阻是插在取樣段中銅質套管中的），試驗開始之前應向套管中注入熱敏油等比熱容較小的油質流體，以確保水溫測量準確。取樣段和取樣段與被試機之間的連接管件需要采用厚度不小于15mm的橡塑保溫材料保溫。

3 確保溫度測量準確性

在制冷空調試驗系統中，常常存在很多問題，導致溫度測量誤差，直接影響到最終的測量結果。對此要采取一定措施，保證溫度測量的準確性。以鉑電阻為例，要定期檢查所有影響接觸電阻的端子，避免因為氣溫變化端子熱脹冷縮引起的端子接觸不良、螺絲松動、電阻變大等誤差；定期清除鉑電阻表面的污垢層；套管中加入或更換導熱介質；每年對鉑電阻進行標定。

4 結語

本文對制冷空調試驗系統中溫度測量元件和溫度測量裝置的介紹和分析，以及對于保證溫度測量準確性的討論，對于提高測試系統的可靠性和準確性具有重要的意義。

：

[1]林錦實.檢測技術及儀表[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]鄭傳經，黃承洪，等.制冷空調試驗裝置中傳感器的標定[J]，制冷與空調，2006，6（1）：98～100.

[3]畢斌海.流體管道溫度測量產生誤差的原因分析及處理[J].研究與分析，2007，35（7）：52～53.

[4]GB/T 17758-2010，單元式空氣調節機[S].北京：中國標準出版社，2010.

[5]GB/T 10870-2001，容積式和離心式冷水（熱泵）機組性能試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2010.

[6]張秀平，等.具有蜂窩件的溫濕度取樣裝置[P].專利號：ZL200620125441.5，2007.

[7]樊海彬，宋有強，等.大型冷（熱）水機組性能試驗方法的研究[J].制冷與空調，2010，24（6）：52～57.