使用和研究實踐表明：直接采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器，存在一系列需要解決的問題。根據(jù)對熱量表流量傳感器的研究體會，我們發(fā)現(xiàn)小口徑機械式熱水表作為熱量表流量傳感器時存在的主要問題有：量程問題，冷熱水流量系數(shù)差異問題，降低始動流量和提高小流量情況下精度問題，磁傳方式存在的磁干擾問題，高溫失步問題，以及對我國供暖系統(tǒng)水質(zhì)的適應性問題。根據(jù)研究和分析結(jié)果我們對上述問題作了初步分析，提出一些解決方案與業(yè)內(nèi)同行研討，以期研制出了熱量表相適應的流量傳感器，共同提高我國熱量表的研制水平。

1 熱量表流量傳感器的量程問題

1.1 熱量表流量傳感器的測量范圍

     建設部熱量表行業(yè)標準CJ128-2000中第4.3.3條規(guī)定：“熱量表的常用流量應符合GB/778.3冷水水表的要求，常用流量與最小流量之比應為10、25、50或100。公稱直徑≤40mm的熱量表，其常用流量與最小流量之比必須采用50或100。”
某廠（目前熱量表廠家普遍采用該廠熱水表）不同口徑熱水表的流量范圍如表1所示：

示值誤差在分界流量（含）至最大流量之間為2%，在分界流量至最小流量之間為5%。同時規(guī)定：各級流量傳感器誤差限最大不應超過5%。

以目前使用廣泛的DN20 熱量表為例，其測量誤差曲線如圖1所示。

1.2 建筑采暖系統(tǒng)的流量設計范圍

     根據(jù)有關資料，我國北方城市節(jié)能和非節(jié)能建筑采暖系統(tǒng)的流量設計范圍如表2和表3所示。
根據(jù)實際使用情況的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，當用戶實現(xiàn)分室調(diào)節(jié)后，工作流量將降到設計流量的50%。

1.3 分析結(jié)論及改進措施

     根據(jù)以上數(shù)據(jù)，直接采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器，可以得出以下幾點結(jié)論：

a. 熱水表的常用流量太大，在建筑采暖系統(tǒng)設計流量的10倍以上；

b. 大部分熱量表將工作在分界流量以下，口徑在DN 20以上的熱量表甚至工作在最小流量附近；

c. 熱量表的流量傳感器大部分時間將工作在高誤差區(qū)，如果工作在最小流量以下，實際測量誤差將超過

CJ128-2000標準2%～5%的要求；

d. 未經(jīng)改造的熱水表不適合直接作為熱量表的流量傳感器使用；

e. 將熱水表作為熱量表的流量傳感器時需要解決的問題是：降低常用流量，使之接近建筑采暖系統(tǒng)的設計流量范圍；提高流量傳感器的靈敏度，降低始動流量，進一步降低最小流量使之達到目前常用流量的1/100的要求；采取有效措施，提高分界流量以下測量范圍的計量準確度。我們在研制HM－1型熱量表的過程中采取了一系列技術措施，解決上述存在的問題。包括：采取去掉原熱水表齒輪技術機構，降低葉輪阻力（根據(jù)實驗數(shù)據(jù)：去掉原熱水表齒輪計數(shù)機構后阻力可降低30％左右），達到提高靈敏度，降低始動流量，進一步降低最小流量使之達到目前常用流量的1/100的目的；采取對流量傳感器逐個標定和動態(tài)測量修正措施，實現(xiàn)一表一系數(shù)，有效提高分界流量以下測量范圍的計量準確度。設計新的流量傳感器，降低常用流量，使之接近建筑采暖系統(tǒng)的設計流量范圍，為了降低系統(tǒng)壓損，可采取變口徑措施，這些應該是目前繼續(xù)重點解決的技術問題。

2. 冷熱水流量系數(shù)差異問題

     眾所周知，旋翼式機械式磁傳熱水表流量系數(shù)KV與設計、制造精度和生產(chǎn)調(diào)試有關，在熱水表整個流量范圍內(nèi)，其示值誤差是隨流量（流速）變化而變化的，見圖1。研究結(jié)果表明，流量系數(shù)KV還隨水溫的變化而變化，特別是在分界流量以下的小流量區(qū)，其變化更為顯著。不難理解，由于水溫升高，水的密度減小，其粘稠度降低，葉輪阻力減小；水溫升高，殼體和葉輪均會發(fā)生膨脹，由于他們的制造材料不同，膨脹系數(shù)不同，會造成殼體內(nèi)腔和葉輪之間的間隙發(fā)生變化，計算結(jié)果表明這種變化對流量系數(shù)KV的影響是不可忽略的，另外，水溫升高，葉輪與軸承的阻力也會發(fā)生變化。上述因素的綜合影響造成流量系數(shù)KV隨水溫變化而變化，對于不同的熱水表，其變化規(guī)律將不同，表4是某廠熱水表在85℃和常溫下流量系數(shù)KV的變化情況。

表4-1 冷水流量系數(shù)

表4 冷熱水流量系數(shù)變化情況

     在我國，熱水表生產(chǎn)廠均沒有熱水流量標準試驗裝置，出廠檢驗是在冷水裝置上進行的，幾乎沒有考慮溫度對流量系數(shù)的影響，這就是此類水表在高溫情況下準確度降低的主要原因，由此在業(yè)內(nèi)形成了一種普遍共識；直接采用熱水表作為熱量表流量傳感器，在進行樣機型式檢驗時必須經(jīng)過仔細挑選才能通過，這是很不正常的。我們認為：產(chǎn)品出廠檢驗在冷水裝置上進行，必須對設計的產(chǎn)品進行冷熱水對比試驗，找到該產(chǎn)品的冷熱水流量系數(shù)KV之間的變化規(guī)律，對在冷水裝置上檢測出的流量系數(shù)進行必要的修正，這樣才
能滿足熱量表對熱水表的要求。

3. 磁傳方式存在的磁干擾問題，失步問題

    目前國內(nèi)研制的熱量表流量傳感器普遍采用磁傳方式將葉輪轉(zhuǎn)動信號傳出，由于在葉輪上安裝了磁性材料，不可避免會受到磁場影響。CJ128-2000標準第6.11.3條規(guī)定：熱量表正常工作條件下，將流量傳感器、計算器殼體和顯示器放在磁場強度為100kA/m的環(huán)境下，監(jiān)測期間顯示各項示值不能發(fā)生間斷和突然加、減現(xiàn)象。試驗表明：國內(nèi)生產(chǎn)的熱水表雖然有的采取了防磁措施，有的可以滿足上述要求，但在更強磁場（如釹鐵硼強磁鐵）的附近，將普遍出現(xiàn)葉輪擺動，磁傳失效的現(xiàn)象，無法滿足標準的要求。在對熱水表進行改進，作為熱量表流量傳感器時，必須徹底解決這一問題。對此，我們對葉輪盒采取了磁屏蔽和強磁檢測雙重措施，較好地解決了磁干擾問題。

     研究實踐還表明：大多數(shù)磁傳熱水表普遍存在著高溫失步現(xiàn)象，也就是說在高溫情況下（如水溫在85℃以上時）存在著丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，測量準確度明顯降低并超差，當溫度下降時又恢復到原來的準確度。分析原因，這是葉輪上安裝的磁性材料隨著溫度升高而降低造成的。為此，我們選取溫度特性較好的磁性材料，成功地解決了該問題。

     當然要徹底解決磁傳方式存在的磁干擾問題，最有效的方法是取消磁傳方式，采用更先進的信號拾取傳感器，由于技術原因，這方面國內(nèi)與國外存在著較大的差距，我們正在深入開展研究，可望在近期解決。

4. 對我國供暖系統(tǒng)水質(zhì)的適應性問題

      我國供暖采取系統(tǒng)水質(zhì)差是普遍存在的問題，熱量表是否要適應較差水質(zhì)，一直在業(yè)內(nèi)存在著爭論。我們認為：在呼吁有關部門改善水質(zhì)的同時，研制熱量表必須考慮對不同水質(zhì)的適應性，不能因為水質(zhì)差就拒絕安裝熱量表。實際應用試驗表明：供熱采暖系統(tǒng)水中的雜質(zhì)主要是管道中殘留的泥土、雜物、沙礫、黑紅色的鐵銹。針對這一實際情況，我們采取加裝特制濾網(wǎng)和磁濾器的措施有效濾除上述雜質(zhì)，延長熱量表的使用時間。當然，濾網(wǎng)和磁濾器要便于清洗或更換是設計時必須考慮的問題，在水質(zhì)問題沒有得到徹底解決的情況下，做到每個采暖季清理一次是可行的。