熱量表檢定方式及檢定結果影響因素研究

趙振華

（太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030000）

集中供熱是我國北方地區(qū)跨過寒冬的關鍵手段，這也是國民對供熱系統越來越關注的重要原因。在過去幾年，供熱系統主要是以建筑面積為標準來進行費用收取的，隨著時代的發(fā)展和技術的更新，此種收費方式的不合理性也逐步顯露?，F階段，越來越多的城市已經將熱能當作一種可以計量的商品來進行出售，其中用于計量熱能的儀表便是熱量表。熱量表準確的熱能供應不僅關乎居民取暖費用的收取和繳納，更是關乎整個供熱系統的工作效率，因此加大對熱量表檢定力度，提高熱量表的準確性是供熱公司發(fā)展的必然路徑。

1 熱量表

1.1 熱量表概述

熱量表是測量熱量的一種計量工具，該種工具在實際熱量的測量過程中主要是對管路當中載熱介質所釋放的熱量進行測量。根據熱量表的結構可以將其分為組合式熱量表和一體式熱量表，前者是配備獨立的流量傳感器、溫度傳感器和計算機等；后者是將流量傳感器、溫度傳感器、計算機等集成為一體的形式。在實際的工作過程中，工作人員將熱量表的溫度傳感器安裝在供熱管路的入口和出口處，將流量傳感器安裝在入口或出口的地方，經過傳感器各項數據的收集，之后經過溫度差以及流量的綜合計算，能夠顯示出載熱介質在入口和出口之間所釋放的熱量值。

1.2 熱量表的分類

1.2.1 機械式熱量表

機械式熱量表是最傳統的一種熱量表，目前常見的機械式熱量表有葉輪式熱量表，該種熱量表的實際工作過程主要是依靠測定葉輪的轉速以及其中介質的流量來計算熱量值。根據葉輪式熱量表的內部結構還可以將其奉為單流束葉輪式熱量表和多流束葉輪式熱量表。其中單流束的熱量表在實際的應用過程中，由于水流沖擊力較大，并且沖擊力分布不均勻，因此葉輪的使用壽命較短，而多流束熱量表相較壽命較長。除此之外，根據葉輪的形式不同也可以將熱量表分為螺翼式葉輪流量表和旋翼式葉輪流量表。通常情況下，管徑在φ15～φ40 mm 之內的供熱管路所選用的熱量表為旋翼式熱量表，管徑在φ50～φ300 mm 之間的供熱管路所選用的熱量表為螺翼式熱量表。相比較其他類型的熱量表而言，機械式熱量表的初始投資較低，但對其中內部軸承要求較高，并且對載熱介質的純凈度有較高的要求，如果其中含有大量的雜質將會導致葉輪卡頓，進而影響到熱量表的正常運行。

1.2.2 超聲波熱量表

超聲波熱量表是當前熱力系統當中應用較為先進的熱能檢測儀器，該種儀器在實際的應用過程中主要利用超聲波發(fā)送和接收裝置來查看超聲波在載熱介質當中順流和逆流的傳播時間差，進而計算出熱能。根據超聲波的聲波反射原理可以得知，可以直接將其分為直射式超聲波熱量表和反射式超聲波熱量表，前者主要應用在大口徑供熱管路當中的熱能測量，后者主要應用在小口徑管路當中的熱能測量。相比較傳統機械式熱量表，超聲波熱量表并無機械葉輪轉動，不會產生機械磨損，后期維護成本較低，但前期投入相對較高。

1.2.3 電磁式熱量表

在熱交換系統當中，測量載熱介質釋放出的熱量主要應用的是電磁式熱量表，該種熱量表主要依靠高精度電磁流量計進行介質流量測量，并且在電磁式熱量表當中集成了高精度的鉑金電阻對載熱介質進行溫度測量，因此電磁式熱量表具有更高的測量性能?，F如今，一體式電磁式熱量表是當前市場中最常見的電磁式熱量表，其測量進度較高，應用可靠性和穩(wěn)定性有極大的提升，但相比較超聲波熱量表和機械式熱量表，該種熱量表的價格更高。

2 熱量表檢定方式

2.1 外觀檢測

外觀檢測是熱量表檢定過程中最基礎的檢查手段，通常采用目測的方式觀察熱量表外觀是否出現損壞、玻璃有無裂縫、內部是否包含有灰塵等。除此之外，在檢查過程中還需要對熱量表的銘牌信息、殼體的防水性能、安裝位置信息、顯示內容等進行檢查，在確保外觀無任何損壞后進行下一步檢查。

2.2 運行檢查

運行檢查時熱量表檢定過程中最重要的內容。在檢驗過程中，首先需要將熱量表安裝在熱量標準裝置上，之后打開檢測裝置，在通水幾分鐘后查看熱量表是否正常運行，在關閉水流后查看熱量表是否停止。

2.3 密封性檢查

良好的密封性是熱量表正常運行的關鍵，在對熱量表密封性進行檢驗時，需要將其安裝在熱量檢定標準裝置上，在其中通入（60±10）℃的熱水，通水時間持續(xù)5 min 以上，并且通水壓力調節(jié)為該熱量表的公稱壓力，之后關閉閥門。經過10 min 后，熱量并無泄露、滲漏等問題的發(fā)生，則表面熱量表密封性檢查合格。

2.4 熱量表顯示數值檢定

在對熱量表顯示數值進行檢定之前，檢定工作人員需要明確熱量表的精度等級，目前市面上常見的有1 級表、2 級表、3 級表三個等級。在不同應用條件下不同精度的熱量表誤差要求也有所不同。因此，熱量表的精度等級并不是一個固定的數值，因此需要確定熱量表的精度。

2.4.1 一體式熱量表的計量精度

一體式熱量表是將所有的模塊集成在熱量表內部當中，因此計量誤差也沒有邏輯上的判斷，其精度需要由標準裝置統一給出。

1 級表最大允許相對誤差：

2 級表最大允許誤差：

3 級表最大允許誤差：

式中，E 代表最大允許相對誤差；Δθmin代表最小允許溫差；Δθ 代表溫差，即熱交換回路當中載熱介質入口和出口的溫度差；qp代表常用流量，即熱量表在測量范圍內所允許可以連續(xù)運行的最大流量；q代表流量。

2.4.2 組合式熱量表的計量精度

如上文所述，組合式熱量表意主要是有流量傳感器、溫度傳感器以及計算器所構成的，因此其精度是由三部分共同構成。

（1）流量傳感器誤差。

1 級表流量傳感器誤差：

2 級表流量傳感器誤差：

3 級表流量傳感器誤差：

（2）溫度傳感器誤差。

在實際的應用過程中，溫度傳感器是熱量統計最關鍵的部分，因此其溫差誤差應當滿足Eθ=±（0.5+3＊Δθmin/Δθ）%，單個溫度傳感器的誤差應當滿足Eθ=±（0.03+0.05＊|θ|）℃。

（3）計算器誤差。

計算器誤差應當滿足

2.5 總量檢定

總量檢定是對熱量表的總體反應數值進行檢定。此項檢定工作應當在JJG225-2001《熱能表檢定規(guī)程》的標準下進行。在實際的檢定過程中，檢定工作人員需要在（50±5）℃的水溫下，保持水流流量進行熱量檢測，通常檢測次數為三次，以三次數據的平均結果來判定熱量表顯示數值是否合格，如果檢測的平均誤差數值不超過最大允許誤差，且其中兩組數據誤差沒有超過最大允許誤差，則表面熱量表合格。

2.6 分量檢定

分量檢定是對熱量表的各個部分進行檢定，通過對每一部件的誤差檢定來計算整體誤差，以此來判斷熱量表的測量性能。此項檢定需要在JJG225-2001《熱能表檢定規(guī)程》的標準下進行。在檢定溫度傳感器時，需要將熱量表的溫度傳感器插入到恒溫水槽當中，通常情況下溫度傳感器需要浸沒在水批評面下300 mm 處，并且在其中保持15 min，檢定過程中溫度傳感器的溫度變化應當保持在0.1 ℃以內。而流量檢定主要是在溫度為（50±5）℃下進行的，將流量傳感器置于管路當中，每個流量點需要檢定以此，如果第一次檢定誤差大于最大允許誤差，可以做第二次，最總以三次誤差平均值來判定流量傳感器的誤差。計算器檢定在每一個檢定點最少檢定兩次。

2.7 重復性

重復性檢定條件，測量流量點qp，測量次數為3 次。

重復性：

式中：vdj、vcj代表流量點qp處流量傳感器第j次檢定到的介質流量與約定真值（j=1、2、3）。

2.8 檢定周期

通常情況下，熱量表的檢定周期在三年以內。在檢定通過后相關部門需要簽發(fā)檢定合格證書，對于檢定不合格的熱量表，相關部門需要簽發(fā)不合格通知書，并且指明不合格點。

3 熱量表檢定結果影響因素研究

3.1 流量傳感器檢定結果影響因素

3.1.1 擾流因素

在對熱量表進行檢定時，其安裝位置對其檢定結果有一定的影響，并且該種因素所產生的誤差值會對熱量表的測量性能產生直接的影響。因此，在實際的檢定過程中，需要選取合適的直管來進行匹配檢定，避免因管內介質流速不均勻導致出現旋渦等畸變影響到測量結果。除此之外，如果熱量表密封情況不良也會產生擾流情況，因此在檢定前需要對熱量表的密封性進行檢查，避免密封圈因長期使用出現老化、變形等情況。對于管段式熱量表而言，在檢定之前需要檢查熱量表管段內部是否存在有異物和污垢，如果其中出現異物需要進行清理，避免異物對水流產生影響，進而導致測定結果不準確。

3.1.2 管道內含有大量空氣

由于熱量表檢定標準裝置結構、管路布局較為復雜，在排氣過程中容易出現疏漏，導致其中含有部分氣體。因此在檢定之前，檢定工作人員需要嚴格檢查管道內部是否含有空氣，避免其中存在有未排盡的空氣對測定結果產生影響。

3.1.3 水溫的影響

水溫差異會對超聲波熱量計檢定結果產生影響。不同的水溫下聲波傳輸速度有所不同，通常在熱量計檢定過程中水溫控制在（50±5）℃下進行的，如果水溫發(fā)生較大的變化，會影響到聲波傳輸時間，進而導致最終檢定結果發(fā)生偏差。

3.2 溫度傳感器檢定結果影響因素

現階段，我國在熱量計溫度傳感器檢定過程中主要采用恒溫槽、電阻測量設備標準鉑電阻溫度計等部件構成，在實際的檢定過程中，恒溫槽為溫度傳感器提供恒溫環(huán)境，鉑電阻與電阻測量設備測量載熱介質溫度為（Ts1、Ts2），將此溫度與被測溫度傳感器測得的溫度（Tu1、Tu2）比較，進而通過計算得出誤差值。在此過程中，如果恒溫槽溫度發(fā)生較大的變化，會對測量結果產生極大的影響。因此在檢定過程中工作人員需要保持外界溫度不會發(fā)生較大變化，其中恒溫槽內部溫度需要恒定，在檢測過程中溫差不可超過0.1 ℃。

3.3 計算器檢定結果影響因素

在熱量表當中，計算器檢定裝置主要有標準電阻、信號發(fā)生器等部件構成。在實際的工作過程中，用電阻箱模擬計算器輸入的供水穩(wěn)定和回水溫度，信號發(fā)生器模擬流量信號。通過供水、回水溫度差和流量信號計算出熱量值，因此其測量結果與溫度傳感器、流量傳感器所傳輸的信號有關。檢定工作人員在對其檢定過程中需要確保傳感器的信號輸出頻率在計算器檢定范圍之內，以此種方式提高計算機檢定結果精確度。

4 結束語

綜上所述，熱量表是供熱系統當中最重要的儀表設備，其檢測精準度與用戶的供熱費用有著直接的聯系。因此，在熱量表應用之前和應用過程中需要進行檢定，為了提高檢定結果的準確性，相關工作人員需要嚴格按照國家檢定部門所頒發(fā)的檢定流程進行，在檢定過程中還需要加強對檢定結果影響因素的管控，避免其對檢定結果產生影響，以此來提高檢定質量，從而確保熱量表的精準工作。