一 概述
在熱量測量技術發展史上,熱量校驗技術與設備和熱量儀表兩大主題是研究的中心。它們好比車子的兩輪,鳥的雙翼,不可分離,密切相關,共同前進。目前阻礙測量技術前進的恐怕是熱量校驗技術與設備的滯后,它有主客觀的原因。主觀方面是人們重視還不夠,措施不夠得力;客觀方面是要建設校驗設備需耗費巨大的人力物力,亦非一時之功。
熱量儀表校驗的目的是確定實際使用時儀表的特性,但是一般校驗又只能在特定條件下(即參考條件亦稱參比條件)校驗,這就出現以下幾個問題:1)校驗介質物理性質(物性)對儀表特性的影響;2)流體流動特性對儀表特性的影響;3)熱量量值的溯源性和一致性。只有解決了這幾個問題才能使實驗室校驗得到的儀表特性轉變為現場的儀表特性。
二 校驗的目的和方法
(一)校驗的目的
(1)儀表開發研制的試驗
儀表開發研制一般要經過若干階段,從模型、樣機到正式產品。這時試驗的目的是找出儀表特性的數學模型,確定儀表的靜態特性和動態特性,確定需要采用的測量器具和測量方法。這些都要進行試驗和探索,它為制訂產品的技術文件打下基礎,這些試驗可稱為計量研究。
(2)儀表產品出廠及使用中的校驗
儀表產品出廠及使用中的校驗,無論校驗設備或校驗方法都在技術文件(標準或檢定規程)中詳細規定了,這種校驗可稱為標準化測量。一般校驗項目僅限于主要特性等少數項目,如準確度、重復性及壓力損失等。
(二)熱量校驗的方法
熱量校驗的方法由直接測量流量和溫差測量組成。
(1)本裝置采用直接測量流量法
直接測量法就是將被測量與同種類的標準量進行比較的測量方法。儀表在流量校驗裝置(亦稱流量標準裝置)上進行校驗,裝置上有流量標準(標準量)可以進行比較。目前大多數流量計都是用這種方法進行檢驗,如容積式、電磁式、渦輪式、渦街式、超聲、質量流量計等。這種方法亦稱實流校驗,濕式校驗等。
(2)溫差檢驗方法
本裝置采用雙溫區恒溫水浴槽及標準鉑電阻,對溫度傳感器Pt1000或Pt500進行檢驗。
U系列熱量表檢定裝置特點如下:
| U20(DU20~DN25) | U40(DU15~DN40) | U300(DU50~DN300) | |||
| 流量范圍 | 0~7m3/h | 0~18m3/h | 0~500m3/h | ||
| 流量調節方式 | 手動調節閥 | 手動調節閥 | 手動調節閥 | ||
| 壓力范圍 | 800kPa | 800kPa | 800kPa | ||
| 壓力調節方式 | 高精度壓力變送器PID調節(壓力波動±1.0kPa) | ||||
| 流量穩定度 | <±2.0%(相對管道500kPa壓力) | ||||
| 穩定時間 | ≤0.5min | ||||
| 溫度范圍 | 0~95℃ | ||||
| 溫度均勻度 | ±1.0℃ | ||||
| 保溫方式 | 保溫棉 | 保溫棉 | 伴熱帶+保溫棉 | ||
| 工作介質 | 水(比重1) | ||||
| 使用環境溫度 | 10~40℃ | ||||
| 使用環境溫度 | ≤80% | ||||
| 夾表方式 | 雙氣缸氣動夾表器 | 雙氣缸氣動夾表器 | 雙氣缸氣動夾表器+螺栓連接 | ||
| 穩重容器排水方式 | 手動蝶閥 | 手動蝶閥 | 快速氣動閥 | ||
| 換向器 | 氣動二位三通無擾動快排閥(IS) | 氣動二位三通無擾動快排閥(IS) | DN300氣動快排換向閥(IS) | ||
| 標定方式 | 標準表法+稱重法 | 標準表法+稱重法 | 標準表法+稱重法 | ||
| 工作區尺寸(mm) | 2200×700×1050(密閉式) | 2200×700×1050(密閉式) | 4000×1000×950(密閉式) | ||
| 外形尺寸(mm) | 4400×2000×2040 | 4400×2000×2140 | 30000×5000×2000 | ||
| 加熱水箱 | 500L,內外膽304不銹鋼,保溫 | 500L,內外膽304不銹鋼,保溫 | 30000,內外膽304不銹鋼,保溫 | ||
| 穩重水箱 | 150L,內外膽304不銹鋼,保溫 | 150L,內外膽304不銹鋼,保溫 | 5T,內不銹鋼 | ||
| 制熱方式 | 電熱帶外加熱 | 電熱帶外加熱 | 電熱棒內加熱 | ||
| 制熱功率 | 2.0kW×3 | 2.0kW×3 | 10.0kW×9 | ||
| 變頻泵功率 | 3.0kW | 7.5kW | 147.5kW | ||
| 凈重 | 約800kg | 約900kg | 約10t | ||
| 總功率 | 10 kW | 14.5kW | 250 kW | ||
| 電源 | 380V/50Hz | 380V/50Hz | 380V/50Hz | ||
| 主管道及材料 | DN40 304不銹鋼 | DN40 304不銹鋼 | DN300碳鋼 | ||
| 儀表臺外殼材料 | 碳鋼冷板,電噴 | ||||
三 熱量校驗裝置
校驗裝置的功用
一臺熱量表從開始研制到投入使用需要確定儀表特性等許多情況,這些大都要靠試驗來求得。校驗裝置應滿足這些試驗要求。影響流量計特性大致有三個方面:1)儀表本身參數,包括幾何尺寸,機械和電氣特性等;2)流體流動特性,如管道內流速分布、流動旋渦、湍流度、脈動情況等;3)流體性質和工作狀態,包括熱力學性質(溫度、壓力、密度等),介質性質(粘度、表面張力等)及其他物理性質(聲、光、電學性質)。為了滿足第一方面特性的試驗,需要各種機械、電氣測試設備及儀器。
如介質熱力學性質(密度、壓縮系數)及等熵指數對熱量的特性有很大影響,采用水(H2O)作為試驗介質,便于變化所需要的特性范圍。因為水(H2O)在中等壓力、常溫條件下壓縮系數及等熵指數的變化,與現實供熱工藝一致,技術經濟性好。
流體流動特性的影響與儀表工作原理有關,管道內流速分布畸變與旋轉流對同一臺熱量表可能起相反的作用,而不同熱量表對流速分布畸變與旋轉流的反應亦不一樣。因此建立特定流動特性的試驗裝置是迫切需要的。
熱量校驗裝置的功用大致有:1)進行熱量表特性試驗,研究熱量表在實驗室條件下和現場條件下靜態和動態特性,確定熱量表準確度、測量范圍、適應的工作狀態、穩定性、可靠性及使用期限等技術指標,使熱量表可定型生產,它是熱量表生產的主要檢驗設備;2)對熱量表在現場使用中由于介質性質及流動特性不同而引起的特性變化進行研究,找出修正方法;3)作為熱量單位量值統一與傳遞的標準設備,它稱為熱量單位量值復制系統,使各部門的熱量量值保持準確和一致。
校驗裝置的類型
校驗裝置的種類繁多,至今沒有公認的分類原則,熱量表檢驗裝置的核心是熱水流量的校驗。
熱水流量校驗裝置如下圖所示。它代表不可壓縮流體(液體),是發展歷史最悠久,設計及工藝最完善的一種流量校驗裝置,是用于復制流量單位量值的標準裝置。裝置各部分都進行過深入的理論分析和實驗研究,積累了很豐富的技術資料。世界各國皆建有最高一級精確度的水流量標準裝置用于統一和傳遞本國的流量量值。
國際標準化組織(ISO)頒布ISO 4185(1980)《封閉管道中液體流量測量——稱量法》,ISO 8316(1987)《封閉管道中液體流量測量——容積法》和ISO 9368—1(1990)《封閉管道中液體流量測量——稱量法裝置校驗程序:第一部分靜態稱量法》。標準內容包括裝置工作原理、各主要組成部分、試驗方法程序、不確定度的評定方法等,它是液體流量標準裝置當代科學技術的總結。
我國亦頒布有水流量標準裝置檢定規程:JJG 164—86《靜態容積法水流量標準裝置檢定規程》、JJG 217—89《動態液體流量標準裝置試行檢定規程》、JJG 585—89《高壓水表檢定規程》和JJG 686—90《熱水表試行檢定規程》等。水流量校驗裝置在日常生活活動中占有主要的地位,液體流量計出廠校驗就在這種裝置上進行。
關于熱量表校驗裝置歐洲制定了EN1431標準,我國也出版了CJ128—2007 《熱量表》標準和JJG225—2001檢驗規程。









