制冷空调产品测试系统中温度测量方法探讨

2013-09-06郑庆伟王福宝林建泉王显峰

发电技术 2013年1期

陈玲，郑庆伟，夏玲，王福宝，林建泉，王显峰

（合肥通用机械研究院，安徽合肥 230088）

0 引言

随着科技的进步和人民生活水平的提高，制冷空调产品得到了飞速的发展，制冷空调产品的测试也发挥着越来越重要的作用。在制冷空调产品测试试验系统中，温度往往是直接参与制冷空调产品的性能计算的，是影响测试结果的一个关键指标，因此对温度测量的准确性要求非常高。

根据标准GB/T 17758-2010《单元式空气调节机》[4]第6.1.4条、第A.2.7条和GB/T 10870-2001《容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法》[5]第A.1条的规定，结合制冷空调试验系统的工程实践，测温元件使用电阻温度计和热电偶，测温装置使用空气温湿度取样装置和温度压力取样段，在制冷空调试验系统中能得到准确、稳定、可靠的温度测量。

1 在制冷空调试验系统中的测温元件

采集温度信号的方法有很多，在制冷空调试验系统中主要应用测温元件的是电阻温度计（常用铂电阻）和热电偶补偿导线。

1.1 铂电阻

铂这种金属本身在空气中化学性质不活泼，不易被氧化污染，从而获得稳定的电阻-温度特性，铂电阻在1300℃以下可以长期使用，重复性好，对温度变化敏感，且测温区域宽，使用寿命长，测量准确度等级最高，稳定性最好，广泛运用于精密测量各种温度参数[1]。常用的铂电阻根据测量精度的不同分A、B两个等级，在制冷空调试验中，一般使用长度在50～250mm的A级铂电阻。温度采集原理如图1所示。

1.2 热电偶补偿导线

热电偶是一种感温元件，热电偶的电信号需要补偿导线来进行传递，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。由于其测量范围宽，性能比较稳定，使用方便，在工业测温中得到了广泛的应用。制冷空调试验中较多使用的铜-康铜热电偶，分度号T，测量范围-200～350℃，T型热电偶具有线性度好、灵敏度较高、稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点。

1.3 测温元件的标定

测温元件在工程施工中由于与许多电气元件配合使用或者施工工艺等因素，其准确度和稳定性会受到一定的影响，而测温元件的标定工作则能有效的判定测温元件精度是否满足其标称的进度等级，保证其准确性，检测其稳定性。

标定是指使用标准的计量仪器对所使用仪器的准确度（精度）进行检测是否符合标准，一般大多用于精密度较高的仪器。在温度的标定中，使用到的标定设备有恒温槽、高精度铂电阻以及相关配套设备[2]。标定原理如图2所示。

将待标定铂电阻和高精度铂电阻放入恒温槽中同一高度，将恒温槽设定-10℃，待温度稳定后，分别读取数据采集器和标定装置配套的采集设备上的数据并记录。同样方法去标定并记录测量范围内的其他温度点，然后整理数据，生成二次曲线，如果二次曲线基本接近一次曲线，则说明被标定的铂电阻的线性度很好。热电偶可用同样方法标定。

2 在制冷空调试验系统中的测温装置

在制冷空调试验系统中，不仅测温元件精度对温度测量的准确度有影响，测温装置和温度测点的选取位置也很重要[3]。

2.1 空气温湿度取样装置

空气取样装置包括取样风机、取样耙、取样管、干湿球温度传感器，上述部件共同组合完成均匀采集被测机器进、出口空气状态，如图3所示。

2.1.1 取样耙

在制冷空调试验系统中测试室内机时通常采用A型取样耙，对于挂壁机采用C型取样耙；测试室外机时通常采用B型取样耙，取样耙的结构参见日本标准TP 01-94。环境间内的取样耙应按照GB/T 17758中的规定放置在被试机进风口的上游，取样耙上采集管的孔应对着气流方向；保持取样耙和取样盒之间的连接软管要进行保温，同时保持顺畅、减少打弯，以保证流经湿球温度计处的空气流速在5m/s左右；并且不要接触地坪，以减少地坪温度对取样温度的影响。

2.1.2 取样盒

取样盒是测定空气温湿度的核心部件，其外型如图4所示，取样盒前段安装了蜂窝芯件，保证取样盒中空气的均匀度，末端安装了小功率的风机使得流经湿球纱布的风速在5m/s左右，建议每个试验工况均更换湿球纱布和纯净水（导电率为0～2×10-4s/m），以保证湿球温度测量的准确性。

湿球纱布安装示意如图5所示，更换湿球纱布前应用清水洗手，再将湿球纱布可靠的固定在铂电阻上，纱布与铂电阻应紧密联结，不应有气泡并润湿湿球纱布后插入取样盒中。

2.2 温度压力取样段

目前常用的水侧温度压力取样段是外型如图6所示。通常温度压力取样段安装在被试机水侧进出、口处并尽量减少取样段与被试机水换热器接口之间的管件以减少漏热和压力损失。安装温度压力取样段时应辨别好安装方向，确保水流方向逆着铂电阻的插入方向的。对于水温测量方式为套管式的取样段（即铂电阻是插在取样段中铜质套管中的），试验开始之前应向套管中注入热敏油等比热容较小的油质流体，以确保水温测量准确。取样段和取样段与被试机之间的连接管件需要采用厚度不小于15mm的橡塑保温材料保温。

3 确保温度测量准确性

在制冷空调试验系统中，常常存在很多问题，导致温度测量误差，直接影响到最终的测量结果。对此要采取一定措施，保证温度测量的准确性。以铂电阻为例，要定期检查所有影响接触电阻的端子，避免因为气温变化端子热胀冷缩引起的端子接触不良、螺丝松动、电阻变大等误差；定期清除铂电阻表面的污垢层；套管中加入或更换导热介质；每年对铂电阻进行标定。