熱量表分量組合檢定方法及常見問題分析

林夕慶

【摘要】文章介紹了熱量表分量組合的檢定方法，并對檢定過程中存在的常見問題進行分析，以便計量檢測人員更好地開展熱量表的檢定工作，提高熱量表檢定結(jié)果的準確度，確保熱量貿(mào)易結(jié)算的公平合理。

【關(guān)鍵詞】熱量表;分量組合;流量傳感器;溫度傳感器;示值誤差

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.006

Combined Verification Method of Heat Meter Components and Analysis of Common Problems

LIN Xi-qing

（Weihai Institute of Product Quality Standards and Metrology，Weihai 264210，China）

Abstract：This paper introduces the verification method of component combination of heat meter，and analyzes the common problems existing in the verification process，so as to better carry out the verification of heat meter，improve the accuracy of verification results of heat meter，and ensure the fairness and rationality of heat trade settlement.

Key words：heat meter;component combination;flow sensor;temperature sensor;indication error

1熱量表概述

1.1熱量表的定義和工作原理

熱量表是用于測量熱交換回路中載熱液體所釋放的熱量的計量器具。熱量表分為組合式熱量表和一體式熱量表兩種，其工作原理是將配對溫度傳感器分別安裝在熱交換回路的人口和出口的管道上，將流量傳感器安裝在入口管或出口管上;流量傳感器發(fā)出流量信號，配對溫度傳感器給出入口和出口的溫度信號;計算器采集流量信號和溫度信號，經(jīng)過計算，顯示出載熱液體從入口到出口所釋放的熱量值。

1.2熱量表檢定方法分類

熱量表的檢定方法分為總量檢定和分量檢定。對熱量表的熱量值直接進行檢定的方法稱為總量檢定;將組成熱量表的流量傳感器的參數(shù)、溫度傳感器的參數(shù)和積算儀的參數(shù)視為熱量表的分量，按照分量或分量組合分別檢定的方法稱為分量檢定。

2熱量表分量組合檢定方法的介紹

針對目前市場上應(yīng)用的熱量表，我們在日常的檢定過程中采用的都是分量組合的檢定方法，即分為流量傳感器示值誤差的檢定，配對溫度傳感器和計算器組合示值誤差的檢定兩個部分。

下面我們以一臺DN32的超聲波式熱量表為例，簡單介紹一下熱量表的分量組合檢定方法。熱量表基本信息如下：準確度等級：2級;安裝位置：人口;流量范圍0.12～12m³/h;額定流量：6 m³/h;溫度范圍3～95℃;溫差范圍3～60℃;實驗室環(huán)境溫度：20℃。

2.1流量傳感器示值誤差的檢定方法

1）首先將檢定用水加熱到（50±5）t，在檢定過程中要保持溫度恒定。

2）將熱量表按水流方向安裝到熱量表檢定裝置上，保證熱量表供水端的溫度傳感器正確插在熱量表的測溫孔中，并能正確讀數(shù)。

3）通水運行一段時間，將檢定裝置管道和閥門中的空氣排放干凈，保證管道中無氣泡。

4）將流量調(diào)節(jié)到流量檢測點，穩(wěn)定運行10 min。將熱量表調(diào)到流量檢定狀態(tài)，啟動換向器開始檢定，記錄電子秤的初始值和終值，流量傳感器的流量體積的初始值和終值以及水溫。

分別在q_i≤q≤1.1q_i，q_i為最小流量;0.1q_p≤q≤0.11q_p，q_p為額定流量;0.9q_p≤q≤1.0q_p流量范圍內(nèi)各選擇一個流量點進行測量，計算流量傳感器的示值誤差。結(jié)果見表1。

5）在0.9q_p≤q≤1.0q_p流量范圍內(nèi)選擇一個流量點連續(xù)測量三次，計算流量傳感器示值誤差的重復性，結(jié)果見表2。

2.2配對溫度傳感器和計算器示值誤差的組合檢定方法

1）恒溫槽設(shè)置為檢定溫度，將兩只溫度傳感器分別插入兩個恒溫槽內(nèi)，浸沒深度為30mm，穩(wěn)定10min。

配對溫度傳感器應(yīng)在溫度不同的兩個恒溫槽中，在下列溫差范圍內(nèi)選一溫差點進行檢定：Δθ_min≤Δθ≤1.2Δθ_min;10℃≤Δθ≤20℃，其中一個溫度取45～55℃;（Δθ_max- 5℃）≤Δθ≤Δθ_max，其中高溫端溫度應(yīng)在（Δθ_max-5℃）～θ_max范圍內(nèi)。每個檢定點測量兩次，取平均值。

2）將熱量表設(shè)置為模擬熱量檢定狀態(tài)，然后開始進行檢定。分別讀取兩只標準箱電阻溫度計示值，檢定前后模擬流量的初始值和終值，以及模擬熱量的初始值和終值。根據(jù)模擬流量示值和兩個標準箱電阻溫度計示值所對應(yīng)的焓差，計算熱量表的標準熱量值，然后和熱量表顯示的熱量值比較，計算示值誤差（見表3）。

因為檢定過程是在恒溫槽中進行，溫度保持恒定，所以熱量標準值計算公式可以簡化為：

Q=m×Δh=ρ×V×Δh

式中，Q——計算的標準熱量值，kJ/kg;

ρ——水的密度，取供水溫度下水的密度，kg/m³;

Δh——人口溫度和出口溫度對應(yīng)的水的比焓差，kJ/kg。

3檢定過程中常見問題分析及注意事項

1）超聲波熱量表檢定前，檢定裝置管道和閥門中的空氣未排放干凈，有氣泡。

超聲波在水中的傳播速度約為1500m/s，而在空氣中的傳播速度約為340m/s，這將導致接近5倍的計量誤差，可見氣泡對超聲波熱量表的流量測量的干擾是非常大的。所以超聲波熱量表在檢定前，一定要將裝置管道和閥門中的空氣排放干凈，不得有氣泡存在。

2）熱量表檢定裝置的溫度傳感器安裝在水箱中，在計算流量傳感器每個檢定點的體積約定真值的時候，熱水的密度采用了水箱溫度下的熱水密度值。

實際上，在檢測流量傳感器每個流量點的示值誤差的過程中，特別是檢測最小流量點時，由于管道沒有保溫或保溫措施不到位，流經(jīng)流量傳感器的熱水溫度是低于水箱熱水溫度的。如果在計算的過程中統(tǒng)一采用水箱溫度下水的密度值，會導致該流量點流量傳感器示值誤差的計算結(jié)果出現(xiàn)偏差。

3）在計算流量傳感器標準體積時直接用電子秤的數(shù)值進行計算，未進行浮力修正。

在計算流量傳感器標準體積時要進行浮力修正，用電子秤檢定熱量表流量傳感器示值誤差過程中的浮力修正系數(shù)為：

式中，C——浮力修正系數(shù);

ρ_i——檢定時載熱液體的密度，kg/m³;

ρ_a——空氣的密度，kg/m³;

ρ_b——所用祛碼的密度，kg/m³。

4）超聲波熱量表在檢定過程中，對應(yīng)的溫度傳感器未正確插入到熱量表的測溫孔中，導致計算結(jié)果出現(xiàn)重大誤差。

這是因為超聲波在不同溫度的水中的傳播速度是不同的，我們將人口的溫度傳感器放置于空氣中重新進行測量，前后兩次測量結(jié)果見表4。

由表4可見溫度傳感器未正確插入測溫孔時的測量結(jié)果和正確插入測溫孔時的測量結(jié)果之間差別是非常大的，所以檢定過程中一定要將對應(yīng)的溫度傳感器正確插入熱量表的測溫孔中。對于表體無測溫孔的熱量表，可將溫度傳感器置于與檢定熱水溫度一致的恒溫槽中，否則超聲波熱量表流量傳感器示值誤差的測量結(jié)果是不準確的，這會直接影響熱量表合格與否的判定。

4結(jié)語

隨著我國大力倡導節(jié)能減排，熱計量得到不斷普及。熱量表的計量檢定工作也逐漸受到社會各界的廣泛關(guān)注。廣大計量工作者要不斷提高熱量表檢定結(jié)果的準確度，確保熱量貿(mào)易結(jié)算結(jié)果的公平、合理，保護廣大消費者的合法權(quán)益。

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