1 计量检定室的温、湿度最佳调节之必要性
温度对一些项目的检定影响很大,例如标准电阻(纯铜):温度每变化1℃,阻值变化0.41%;长度检定,室温每变化1℃,其变化量δl＝laδt(l以m为单位)(a钢＝11.5×10－6／℃),即1m长的钢质长度量具长度变化11.5μm。室温变化所引起的量值变化量与允差同数量级，必须使温度调节在允许使用的范围内。目前我国采用20℃为测量标准温度,本所根据检测计量器具种类和准确度规定温度允许范围为20℃±1℃。
恒温室除了控制温度外还需控制湿度。潮湿对于计量检测设备有极大的危害:一是计量器具的金属部分容易造成氧化腐蚀而生锈,轻者影响准确度,严重的造成计量器具的损坏甚至报废;二是光学仪器的镜面部分长霉点,维修处理极为困难,通常会造成报废的严重后果;三是电气元件绝缘强度降低,影响使用寿命或造成仪器故障。当然,过分干燥也会损坏某些电子元件并使人感到不适。因此恒温恒湿是计量检定室的基本要求。除了空调设备的选择、恒温室的选点和室内设计以外,室温调节方法方式就要考虑周详。然而,现在使用的lh48型恒温机温度偏差和温度波动度未能符合检定要求,而且耗电较大,每年耗电约4.7万kwh,电费5万多元。所以有必要寻求对恒温恒湿和节能运行的最佳调节方式。
2 现有恒温机温、湿度的调节方法及不足
在lh48空气调节机的操作盘上,设有电加热器的指令开关,分别控制2×10.8kw和1×14.4kw电加热器,其中一组10.8kw的电加热为自动的。当冷冻机温度低于所要求温度时,可按控制仪表的指示通过主令开关自动介入,冷冻机机体上设有功能调节手柄,分别指向2、4、6缸,是制冷量的33%、66%和100%,可根据季节或所需温度和湿度分别调节。
由于设备元件经多年使用后,线路元件逐渐老化,外接电阻变值,铂电阻腐蚀损坏,温度指示调节仪不稳定,自动功能失效,人工操作往往使室内温度偏差过大,难以保证20℃±1℃的恒温要求,给检定工作带来影响;另外从节能方面来看,也存在许多弊端和不足。因为当温度降低到标准温度以下时,再进行加热,才能达到所要求的温度,所以必须不停地制冷,然后再介入电加热器。有时须介入两挡电加热器(10.8kw＋14.4kw),特别是在春秋两季尤甚,用热量去平衡冷量,白白耗去许多能量,用电成本高。因此,必须寻求更好的解决方法。
3 恒温机经技术改进达到自动的最佳调节
经反复摸索、试验,现利用0～50℃电接点温度计和sy706晶体管继电器组合联接,如图1示;晶体管的常开触头控制加热器的交流接触器线圈5c;晶体管的常闭触头控制sj-14时间继电器线圈,由sj-14时间继电器常开触头控制压缩机电机的交流接触器线圈2c。加热或制冷均通过指令开关实行。如图2、图3。
图1 接线图
图2 加热开头图
图3 制冷开关图
电接点温度计ts的水银探头垂直插入空调器的回风口中,插孔应用海棉保护,以防撞坏水银探头。电接点温度计显示恒温室回风温度。原理是当温度达到整定温度时,输出一个信号,送给晶体管继电器sy,使常开触头吸合,常闭触头断开。当温度低于20℃-1℃时,通过指令开关ls指向加热,这时sy常开触头闭合,5c线圈得电,电加热器开始工作,直到温度升到20℃+1℃时,sy常开触头断开,5c线圈断电,电加热器停止工作;当温度高于20℃+1℃时,指令开关ls指向冷,sy常闭触头使时间继电器sj线圈得电,sj常开触头延时1～2min闭合,2c线圈得电,冷冻机压缩机开始工作,当温度低于20℃-1℃时,sy常闭触头断开,sj和2c线圈断电,压缩机停止工作。一般来说,环境温度低于20℃时,适用于加热;温度高于20℃时,适用于制冷。具体操作时,还要凭经验来处理,例如当室外温度在17℃～18℃时,由于来源于室内的热负荷,使室内的温度自然上升到20℃+1℃,此时只作通风即可。有时也因为室内的热负荷过大,如进入人员较多,或清洁卫生时带进的水份等,也要提前介入制冷。压缩机的能量调节手柄的使用:当环境温度在18℃～25℃时,使用2缸;环境温度在26℃～30℃时,使用4缸:环境温度在31℃～37℃时,使用6缸。
电接点温度计和晶体管继电器是采用随机备品(原是作为加湿器设置而闲置的),另需购置一只时间继电器,投资费用很少,只花费70元。
由于在试验时发现,当温度刚刚升到20℃时,会出现控制压缩机的交流接触器时接时不接的临界状态,产生打呱啦板现象。这对于压缩机来说,短时间开停是不允许的,容易损坏电器元件和制冷系统。后来在线路中串接一个时间继电器,问题就解决了。使控制压缩机的交流接触器在接到讯号以后,延时1～2min接通,既有效地避开临界线,保证交流接触器的可靠接触,又使恒温室温波动度符合要求。如图4所示。
图4 温度波动图
(0～1)为延时启动点;(1～2)为温度惯性点,开机后,温度短时继续上升;(3)为达到整定温度停机;(3～4)为温度惯性点,停机时,温度短时会继续下降。
实现最佳调节方式以后,一是恒温效果可靠,精度更高,较好地克服过去温度忽高忽低、检定员无法工作的现象。通过技术室和热工室有关人员对温度测试认定,改进后室内温度达到了20℃±0.3℃,完全满足了计量检定对温度偏差和波动度的要求。二是在节能效果方面,原来的制冷设备的耗电量每年为47040kwh,电费5.2万元,占全所全年的电费总额10万元的51.7%。自从改进线路以后,实现了最佳自动调节,不管加热还是制冷,只须一种方式运行即达到标准温度,改变过去一边制冷同时加热才能达到标准温度,减少一组10.8kw电加热器的投入,压缩机有效制冷时间减为(60～80)%,预计用电量可减为25200kwh,折电费2.8万元,全年节约电费将达2.4万元,比原来电费可减少53.6%。三是由于自控能力提高,大大减轻了人力操作的繁琐复杂的操作方法,从而实现了事半功倍的效果。
4 结束语
计量检定室要求温、湿度十分严格,恒温室温度调节应符合国家关于测量标准对温度、湿度的要求,保证计量检定器具的安全性和可靠性。在现有空调设备条件下,运用新技术新材料,对恒温机进行技术改造,实现了最佳调节。恒温效果好,节能显著,值得推广应用。■
作者单位：刘仲池(广州铁路(集团)公司中心计量所 广州 510080)
