淺談恒溫槽的日常自校準和維護保養

于亮

摘要：定期對恒溫槽進行溫度均勻性和溫度波動度測試、定期更換介質、定期更換磁鋼、石墨碳刷等一磨損件等，保證恒溫槽的計量性能。

關鍵詞：均勻性;波動度;最大誤差;垂直誤差

恒溫槽是檢定玻璃液體溫度計、熱電阻、熱電偶、溫度變送器等溫度類計量器具必不可少的設備之一。恒溫槽的性能直接影響到檢定質量，不同種類的計量器具的檢定對恒溫槽的溫場要求也是不同的。

一、檢定普通溫度計對恒溫槽的要求：

二、檢定工業鉑、銅熱電阻、熱電偶、溫度變送器等對恒溫槽的要求：

注：工作區域：被檢計量器具感溫件所能觸及的最大范圍;

最大誤差：工作區域內不同深度任意兩點間的最大溫差;

垂直溫差：工作區域的最上端和最下端任意兩點間的最大溫差;

水平溫差：工作區域的同一水平面上任意兩點間的最大溫差。

為了保證恒溫槽溫場的準確度符合工作要求，應對恒溫槽定期進行檢測、校準。溫度均勻性和溫度波動性的測定是在恒溫槽工作區域的工作范圍上限和下限兩個溫度點進行，也可以根據需要抽測工作往年度范圍內任意溫度點。

（一）溫度波動性測試

將恒溫槽分別升溫（或降溫）到上限（或下限）溫度，將測試用玻璃液體溫度計（分度值為0.1℃），插入到工作區域內，待恒溫槽溫度穩定后，（溫度計插入恒溫槽中至少要穩定10min以后方可讀數）以每分鐘一次的均勻間隔讀取溫度示值10分鐘，讀取的溫度值中，最大值與最小值之差即為恒溫槽的溫度波動度。下面是對一臺（-30～20）℃的恒溫槽在20℃恒溫后進行溫度波動性測試，數據（修正后）如下：

結果證明，該臺恒溫槽的溫度波動性位0.02/℃.（10min）-1，符合要求。

（二）溫度均勻性測試

標準水銀溫度計法：

（1、）將測試用2支溫度計m和n的感溫部分整體盡可能靠近地放置在工作區域內。待恒溫槽穩定后，輪換讀取兩支溫度計的示值各4次，取平均值后相減以得出2支溫度計的系統差值

Δtmn=tm-tn

下面是對一臺（-30～20）℃的恒溫槽在20℃恒溫后，將測試用玻璃液體溫度計m和n的綁扎在一起，放入恒溫槽工作區域內10分鐘后讀取數據（修正值）如下：

（2）再將溫度計插到準備測量溫度均勻度的恒溫槽A點和B點中，（兩只溫度計的感溫部分整體同在工作區域內，但盡可能距離遠一點）。待溫度穩定后，輪換讀取兩支溫度計的示值各4次，取平均值后相減，再減去系統差值Δtmn，求得溫差

ΔtAB=（tmA-tnB）-Δtmn

下面是對一臺（-30～20）℃的恒溫槽在20℃恒溫后進行溫度均勻測試，數據如下：

結果證明，結果證明，該臺恒溫槽的溫度均勻性0.01℃，符合要求。

（三）恒溫油槽的結構及工作原理

恒溫油槽的工作室是一個柱狀的加熱筒，在加熱桶上均勻分布著兩組加熱絲，這兩組加熱絲連接方式為并聯。工作時，在加熱圓筒內外都充滿油。攪拌器裝在加熱筒的下部，攪拌葉片與磁鋼固定在同一軸體上。串激電機裝在槽體下部，電機軸的頂端裝有磁鋼，當電機轉動時帶動軸上的磁鋼轉動，并靠磁力帶動攪拌裝置的磁鋼轉動，從而使攪拌葉片轉動。攪拌葉片的轉動，使加熱筒內的油自下而上流動，流向筒外又自上而下流動，如此循環往復。對筒內受加熱絲加熱的油進行攪拌，使油的溫度均勻。由于油是絕緣介質因而加熱絲可直接裸露在油中用220V加熱。加熱器采用兩組并聯，升溫時同時加熱，恒溫時只一組加熱，總的加熱功率是4kW時，油槽的絕熱層要能保證油溫達到300℃時，油槽外殼的溫度不超過60～70℃，這樣不僅保證槽內溫場的均勻穩定，還防止燙傷檢定員。

（四）制冷恒溫槽的結構與恒溫原理

制冷恒溫槽是用來檢定0℃以下的溫度計，它是將低溫槽和恒溫水槽合二為一的恒溫槽。其工作原理為：在攪拌器的推動下，工作介質（5℃以下用酒精，5℃以上用蒸餾水）在混合區自上而下流動，先經加熱器進行熱交換，使工作介質達到某一合適溫度，由攪拌器進行強迫攪動，使溫度不均勻的介質充分混合，并推動介質從底部流出，再導流向上進入工作區。當槽溫低于室溫工作時，制冷機運行，它通過安裝在槽體中的盤管蒸發器冷卻介質，實現降溫。恒溫時，冷卻和恒溫兩種功能同時作用，制冷機通過蒸發器所產生的冷量應保持恒定不變，它一部分補償槽體的散熱損失和攪拌發熱，另一部分則由電加熱器產生的熱量予以平衡，從而使槽溫保持恒定。所以，恒溫槽主要是采用調節加熱器發熱量的大小來實現自動控溫，而制冷機產出的冷量主要用于降溫，恒溫時要求它的大小應適度，過大會影響溫度波動度和增加耗能。

（五）恒溫槽的日常維護保養

（1）定期更換恒溫槽內介質。各種油類，特別是花生油應選用脫脂花生油，在長時間的加熱后，容易出現結焦、拉絲等現象。所以應定期更換介質油。作介質用的蒸餾水和酒精應該在每天檢定工作結束后，從恒溫槽內卸出，不能長時間的保留在加熱桶內。特別是酒精，每次工作過程中，空氣中的水蒸氣都會不同程度地溶入，及時卸出可最大程度地防止酒精揮發。一般來說，連續工作時間長的恒溫槽內的蒸餾水和酒精，一個月應該更換一次介質，否則會造成恒溫槽恒溫時間長或者恒溫困難。

（2）每次工作前要檢查恒溫槽加熱筒的介質，介質平面應與加熱筒上邊緣平齊，否則加熱筒上連接的加熱絲會裸露在空氣出，出現干燒，發生冒煙或結焦現象。檢定工作過程中，也要定時檢查液面，因為加熱筒內的介質一直處于運動狀態，特別檢定是100℃以上的點，介質一直處于沸騰狀態，容易從溢流管溢出，所以要定時檢查，及時補充介質。

（3）恒溫油槽開始工作后，加熱筒內的油緩慢加熱，不要過早啟動攪拌裝置。因為溫度較低時，黏度較大，攪拌困難。大約在70℃以上開使啟動為宜。在工作溫度較高時，油品黏度較小，容易發生“飛車”現象，發生“飛車”現象后，不要慌忙，應迅速關閉恒溫槽電源，讓油品冷卻一段時間后，再啟動恒溫槽。

（4）定期更換電機連接件碳刷。因為活性炭硬度低，極易磨損，工作時間長了就會出現因為磨損嚴重，無法有效連接，造成攪拌葉片不工作。電機軸的頂端的磁鋼也容易發生消磁，所以應該定期更換磁鋼和碳刷，保證恒溫槽正常的攪拌功能。

（5）定期做恒溫槽加熱恒溫系統的PID整定，優化操作參數，提高工作效率。

（6）定期做溫場的溫度均勻性和波動度測試，保證溫場達到相關要求，從而保證計量器具檢定的不確定度在可控范圍內。

總之，恒溫槽作為溫度類計量器具檢定、校準不可缺少的設備之一，它的計量性能直接關系到溫度類計量器具檢定或校準不確定度的大小，定期做好恒溫槽計量性能測試和日常維護保養，是每個計量檢定人員重要的工作之一。