浅谈恒温槽的日常自校准和维护保养

于亮

摘要：定期对恒温槽进行温度均匀性和温度波动度测试、定期更换介质、定期更换磁钢、石墨碳刷等一磨损件等，保证恒温槽的计量性能。

关键词：均匀性;波动度;最大误差;垂直误差

恒温槽是检定玻璃液体温度计、热电阻、热电偶、温度变送器等温度类计量器具必不可少的设备之一。恒温槽的性能直接影响到检定质量，不同种类的计量器具的检定对恒温槽的温场要求也是不同的。

一、检定普通温度计对恒温槽的要求：

二、检定工业铂、铜热电阻、热电偶、温度变送器等对恒温槽的要求：

注：工作区域：被检计量器具感温件所能触及的最大范围;

最大误差：工作区域内不同深度任意两点间的最大温差;

垂直温差：工作区域的最上端和最下端任意两点间的最大温差;

水平温差：工作区域的同一水平面上任意两点间的最大温差。

为了保证恒温槽温场的准确度符合工作要求，应对恒温槽定期进行检测、校准。温度均匀性和温度波动性的测定是在恒温槽工作区域的工作范围上限和下限两个温度点进行，也可以根据需要抽测工作往年度范围内任意温度点。

（一）温度波动性测试

将恒温槽分别升温（或降温）到上限（或下限）温度，将测试用玻璃液体温度计（分度值为0.1℃），插入到工作区域内，待恒温槽温度稳定后，（温度计插入恒温槽中至少要稳定10min以后方可读数）以每分钟一次的均匀间隔读取温度示值10分钟，读取的温度值中，最大值与最小值之差即为恒温槽的温度波动度。下面是对一台（-30～20）℃的恒温槽在20℃恒温后进行温度波动性测试，数据（修正后）如下：

结果证明，该台恒温槽的温度波动性位0.02/℃.（10min）-1，符合要求。

（二）温度均匀性测试

标准水银温度计法：

（1、）将测试用2支温度计m和n的感温部分整体尽可能靠近地放置在工作区域内。待恒温槽稳定后，轮换读取两支温度计的示值各4次，取平均值后相减以得出2支温度计的系统差值

Δtmn=tm-tn

下面是对一台（-30～20）℃的恒温槽在20℃恒温后，将测试用玻璃液体温度计m和n的绑扎在一起，放入恒温槽工作区域内10分钟后读取数据（修正值）如下：

（2）再将温度计插到准备测量温度均匀度的恒温槽A点和B点中，（两只温度计的感温部分整体同在工作区域内，但尽可能距离远一点）。待温度稳定后，轮换读取两支温度计的示值各4次，取平均值后相减，再减去系统差值Δtmn，求得温差

ΔtAB=（tmA-tnB）-Δtmn

下面是对一台（-30～20）℃的恒温槽在20℃恒温后进行温度均匀测试，数据如下：

结果证明，結果证明，该台恒温槽的温度均匀性0.01℃，符合要求。

（三）恒温油槽的结构及工作原理

恒温油槽的工作室是一个柱状的加热筒，在加热桶上均匀分布着两组加热丝，这两组加热丝连接方式为并联。工作时，在加热圆筒内外都充满油。搅拌器装在加热筒的下部，搅拌叶片与磁钢固定在同一轴体上。串激电机装在槽体下部，电机轴的顶端装有磁钢，当电机转动时带动轴上的磁钢转动，并靠磁力带动搅拌装置的磁钢转动，从而使搅拌叶片转动。搅拌叶片的转动，使加热筒内的油自下而上流动，流向筒外又自上而下流动，如此循环往复。对筒内受加热丝加热的油进行搅拌，使油的温度均匀。由于油是绝缘介质因而加热丝可直接裸露在油中用220V加热。加热器采用两组并联，升温时同时加热，恒温时只一组加热，总的加热功率是4kW时，油槽的绝热层要能保证油温达到300℃时，油槽外壳的温度不超过60～70℃，这样不仅保证槽内温场的均匀稳定，还防止烫伤检定员。

（四）制冷恒温槽的结构与恒温原理

制冷恒温槽是用来检定0℃以下的温度计，它是将低温槽和恒温水槽合二为一的恒温槽。其工作原理为：在搅拌器的推动下，工作介质（5℃以下用酒精，5℃以上用蒸馏水）在混合区自上而下流动，先经加热器进行热交换，使工作介质达到某一合适温度，由搅拌器进行强迫搅动，使温度不均匀的介质充分混合，并推动介质从底部流出，再导流向上进入工作区。当槽温低于室温工作时，制冷机运行，它通过安装在槽体中的盘管蒸发器冷却介质，实现降温。恒温时，冷却和恒温两种功能同时作用，制冷机通过蒸发器所产生的冷量应保持恒定不变，它一部分补偿槽体的散热损失和搅拌发热，另一部分则由电加热器产生的热量予以平衡，从而使槽温保持恒定。所以，恒温槽主要是采用调节加热器发热量的大小来实现自动控温，而制冷机产出的冷量主要用于降温，恒温时要求它的大小应适度，过大会影响温度波动度和增加耗能。

（五）恒温槽的日常维护保养

（1）定期更换恒温槽内介质。各种油类，特别是花生油应选用脱脂花生油，在长时间的加热后，容易出现结焦、拉丝等现象。所以应定期更换介质油。作介质用的蒸馏水和酒精应该在每天检定工作结束后，从恒温槽内卸出，不能长时间的保留在加热桶内。特别是酒精，每次工作过程中，空气中的水蒸气都会不同程度地溶入，及时卸出可最大程度地防止酒精挥发。一般来说，连续工作时间长的恒温槽内的蒸馏水和酒精，一个月应该更换一次介质，否则会造成恒温槽恒温时间长或者恒温困难。

（2）每次工作前要检查恒温槽加热筒的介质，介质平面应与加热筒上边缘平齐，否则加热筒上连接的加热丝会裸露在空气出，出现干烧，发生冒烟或结焦现象。检定工作过程中，也要定时检查液面，因为加热筒内的介质一直处于运动状态，特别检定是100℃以上的点，介质一直处于沸腾状态，容易从溢流管溢出，所以要定时检查，及时补充介质。

（3）恒温油槽开始工作后，加热筒内的油缓慢加热，不要过早启动搅拌装置。因为温度较低时，黏度较大，搅拌困难。大约在70℃以上开使启动为宜。在工作温度较高时，油品黏度较小，容易发生“飞车”现象，发生“飞车”现象后，不要慌忙，应迅速关闭恒温槽电源，让油品冷却一段时间后，再启动恒温槽。

（4）定期更换电机连接件碳刷。因为活性炭硬度低，极易磨损，工作时间长了就会出现因为磨损严重，无法有效连接，造成搅拌叶片不工作。电机轴的顶端的磁钢也容易发生消磁，所以应该定期更换磁钢和碳刷，保证恒温槽正常的搅拌功能。

（5）定期做恒温槽加热恒温系统的PID整定，优化操作参数，提高工作效率。

（6）定期做温场的温度均匀性和波动度测试，保证温场达到相关要求，从而保证计量器具检定的不确定度在可控范围内。

总之，恒温槽作为温度类计量器具检定、校准不可缺少的设备之一，它的计量性能直接关系到温度类计量器具检定或校准不确定度的大小，定期做好恒温槽计量性能测试和日常维护保养，是每个计量检定人员重要的工作之一。