為了達到節能降耗的目的,我國針對供熱節能采暖采取了一系列措施,包括采用新一代保溫材料,試用和比較不同形式的供熱采暖設備等。但由于集中供暖是目前我國城鎮供暖的主要形式,因此供熱收費體制改革和熱網的科學化管理就成為關注的焦點。而這兩項工作的技術關鍵是溫度、流量的計量、調控、和壓力的監測,正是熱工計量的范疇。
我國自2000年起實施城市供熱體系改革,供熱部門按照誰受益誰付費的原則,在供熱系統中推行熱計量收費改革。凡是新建的建筑必須設計、安裝、使用熱計量設施,到2010年,要對全部供暖系統進行熱計量。大批熱能表將投入實際使用,熱能表作為與老百姓生活密切相關的計量器具,已經被國家質量監督檢驗檢疫總局納入首次強制檢定范圍。
但必須看到由于我國集中供熱歷史較短,熱量計量也剛剛起步。熱能表的使用遠未普及,對熱能表的檢測和定型試驗也是剛開始起步。所以,無論是熱能表本身還是熱能表的檢測在我國的應用和發展還處于初期階段,有很多技術問題尚未得到解決,一些觀念尚不清晰,需要研究和討論。本文僅就熱能表檢測的現狀、發展和部分具體技術問題提出幾點個人看法。
一、熱能表檢測的現狀
為了解決熱能表的檢測問題,建設部于2000年頒布了CJ128熱量表行業標準,使我國的熱能表檢測工作有了依據的文件標準。但是由于在該標準中涉及檢測的內容較少,為了適應國內熱能表的發展及對熱能表檢測的需要,國家質檢總局于2001年頒布了熱能表國家檢定規程,該規程的主要依據是國際建議OIML75。因為規程頒布時相應的實驗基礎設施較為薄弱,部分操作程序沒有進行充分的實驗積累,在執行中存在一定問題,因此去年國家質檢總局接受全國流量容量計量技術委員會的申請對該規程進行修訂,目前該規程的征求意見稿已經基本完成,將于明年進行審定。為了對所使用的檢測設備進行規范,同時開始了熱能表檢定裝置國家規范的制訂工作。為考察熱能表檢定裝置量值統一狀況,由十余個省計量院參加的全國省級技術機構熱能表檢定裝置的量值比對工作正在進行當中。
二、熱能量值溯源體系
如下圖所示,熱能的量值是由流量量值和溫度(溫差)量值按已有數學模型計算得到的。因此,熱能表的檢測需要有流量計量標準裝置和溫度(溫差)計量標準裝置以及必要的電測儀表。
三、熱水流量裝置的計量性能要求
1、水溫; 熱水流量計量準確是熱能表量值正確的前提,因此,需有符合要求的熱水裝置。熱能表在不同水溫下,給出的流量值可能是有偏差的,因此熱能表檢測要在熱水上進行,如果只在冷水上進行檢定是不符合規程要求的。日常檢定應在(50±5)℃的水溫下進行檢定,型式實驗應在(505)℃、(855)℃的水溫下進行。
2、標準器形式; 標準器的形式分為原始法即稱重的方法和標準流量計的方法。由于金屬量器受熱膨脹、水體積會隨溫度變化、量器中的水溫較難穩定等原因,在熱水流量裝置中不采用容積方法。標準流量計法中第一個問題是標準流量計的選擇。我們認為電磁流量計是一個較好的方案,因為從原理上它在冷熱水上計量性能的差異較小。但部分電磁流量計的長期穩定性較差,因此需對其進行長期穩定性考核。我們認為由于軸承受溫度影響會產生形變等原因,渦輪流量計不適于做標準表使用,其他流量計是否適用由生產廠家的使用說明書及檢測報告決定。
3、紅外接口讀出裝置; 由于熱能表的顯示分辨率很低,進行流量檢定時有較大難度,而目前歐洲的大部分熱能表都配有紅外接口,可以提供檢測時使用的高分辨率數據,因此,建議下階段在國家標準中對熱能表的紅外接口提出要求,并在檢定裝置上配備紅外接口讀出裝置。
四、溫度標準裝置的計量性能要求
1、 準確度要求
單支溫度傳感器溫度誤差應滿足:在0℃時為:±0.30℃;配對溫度傳感器的溫差誤差應滿足: 在溫差下限Δθmin為3℃時為:±0.1℃。由此可以看出配對溫度傳感器的溫差的誤差要求相對其單支溫度傳感器更為嚴格。所以稱之為配對溫度傳感器。
2、測量方式
常規的配對溫度傳感器的溫差檢定方法是用兩組恒溫槽、兩組標準鉑電阻及一組或兩組電測設備來模擬實際使用狀態的情況,從而得到傳感器的溫度及溫差的計量性能。為了減小溫差測量誤差,建議使用一套電測設備。裝置的不確定度應由兩組標準器的不確定度進行合成。為保證測量準確度,建議經常性的對標準鉑電阻溫度計的水三相點進行測量。如能保證在每次實驗之前均測量鉑電阻溫度計的水三相點,也可使用質量穩定的高精度工業鉑電阻替代標準鉑電阻溫度計。由鉑電阻溫度計的特性可以知道最大的溫差誤差會出現在溫度測量的上限或下限,因此建議在溫度測量范圍的上限處及下限處進行溫度傳感器的溫差檢定。
由于在進行溫差測量時對溫度標準器要求較高,為了能更容易的實現測量,減小標準器不確定度對測量的影響,也可將兩傳感器同時放入同一恒溫槽中,在同一溫度下進行測試,通過三個溫度點的檢定值擬合出曲線,用曲線來判定其溫差是否滿足準確度要求。此時裝置的不確定度由一組標準器的不確定度進行合成,可以看到與常規方法相比裝置的不確定度大為減小,且當測量溫度差時可以不考慮標準鉑電阻和電測儀表的長期穩定性,或者說測量溫度差時可以只考慮恒溫槽水平溫場的不確定度。對第一種方法則必須考慮。因此,在進行配對溫度傳感器溫差測量時,這是一種值得推薦的方法。
3、電測設備:為了測量二等標準鉑電阻溫度計的電阻值,需配備電測設備。常用的電測設備為六位半數字電壓表,為了減小測量誤差,建議選用100Ω的標準鉑電阻溫度計。
五、積算儀的檢測
1、積算儀部件檢定
積算儀部件檢定時需使用數字電壓表、兩組標準電阻箱、脈沖發生器及計數器等標準設備。其中標準電阻箱用來模擬鉑電阻溫度計的輸出信號。規程上說“標準電阻箱的擴展不確定度應小于等于熱能表最大允許誤差的五分之一。”由于積算儀允許誤差小于0.5%,因此其溫度測量允許誤差應不大于0.5%即0.015℃,而對于PT1000其阻值與溫度的關系為:4Ω/℃。因此電阻值的測量誤差應優于0.06Ω。所以標準電阻箱的阻值準確度是不夠的,應選用計量性能好的數字電壓表進行電阻值的測量。
2、與溫度傳感器一起檢定的方法
如溫度傳感器與積算儀一起檢定,則不需配備標準電阻箱和測量電阻箱阻值的數字電壓表,但需使用兩臺恒溫槽以模擬溫度差。此時測量設備應滿足上述對溫度差的測量要求。
3、整體檢驗
所謂整體檢驗是指將熱能表安裝到熱水實驗裝置上,將兩溫度傳感器分別插入具有設定溫度的恒溫槽中,同時獲得流量、溫度、溫差等標準值并與被檢熱能表進行比較的方法。此時不需配備脈沖發生器、標準電阻箱和測量電阻箱阻值的數字電壓表。
4、數學模型的檢測
數學模型的檢驗是驗算積算儀計算結果的正確性。其標準值不需從標準器上讀入,而應該直接使用積算儀本身顯示的數值。
以上是我們對熱能表檢測的一些心得體會,有錯誤之處,敬請指正。








