探析热能表计量检定特点及要点

探析热能表计量检定特点及要点

吴晓莹

海林市质量技术监督检验检测中心

摘要：热能表是通过精确检测供热系统瞬时进回水温差和流量、经积算仪积分计算并储存有关数据的机电一体化高科技产品，其研究领域涉及机械、电子、电气、流体力学、工程热物理、材料和控制学科等。本文针对其中的一些特点与关键点等共性问题进行总结，以提高热能表计量检定工作的质量与效率。

关键词：热能表；计量检定；特点

一、热能表检定装置的基本构成与检定方法

（一）热能表检定装置的基本构成

热能表的工作原理可以做如下描述：在热交换回路的出入口管路装设配对的温度传感器，供热管网的出口或入口设置流量传感器，当热能表处于工作状态时，流量传感器发送流量信号，而温度传感器则发出温度信号，计算器将这些信号采集起来，经过相应的计算显示出载热液体由入口到出口所释放出来的热量值。热能表检定装置的构成主要包括以下几个部分，即热水循环稳压系统、电磁流量计副标准器、二等标准铂热电阻温度计、电子秤主标准器、多用数字表，以及一些辅助配套设备，即标准电阻箱、低电势转换开关以及信号发生器等等。

（二）热能表的检定方法

相关规定对热能表的检定规程做了相应的要求，热能表的检定方法主要包括总量检定法、分量检定法以及分量组合检定法三种；检定条件为：利用恒温槽调节温差温度，模拟出温场条件，控温水箱内的水温控制在50度左右，误差控制在5度的范围；模拟流量测量条件，不同流量下对热能表进行计量检定。在检定流量传感器时，其误差值采用电子天平称量换算体积比较流经热能表流量传感器体积的方法，或者用标准表测量体积比较流经热能表流量传感器的体积的方法来确定；而配对温度传感器的误差值检定，则采用和二等标准铂电阻温度计比较热能表温度传感器示值的方法；检定计算器的计算误差的方法，以标准信号发生器与电阻箱为模拟信号，实际热量值由理论公式计算出，再将该值与计算器显示值加以比较；最后利用上述三项误差绝对值的算术和确定出热能表的计量性能。

二、热能表检定的方法与特点

（一）分体检定法

所谓的体检定法是利用分体检定的技术对热量表各组成部分的准确度进行检定，热量表相对误差限值E的计算公如下：

E=Ec+Et+Eq

上式中Ec为计算器的误差限；Et为配对温度传感器的误差限，而Eq代表流量传感器的误差限值。基于常用流量的条件下，热量表的准确度要控制在误差限范围内，并且不管热量表处于何种条件，其流量传感器的误差限均不能高于5%。相对而言，分体检定法操作简单，技术成熟，不过利用该方法检定热量表时，也存在一些问题：首先热量表的组成包括流量传感器、温度传感器以及计算器等几个部分，具有复合型的特点。其处于工作状态时这些部件要紧密的组合在一起安装在管路系统中，因此检感器的使用条件与检定条件是存在差异的，传感器置于不同的环境中会特性会出现变化，虽然有些热量表也采取了相应的措施，但是要将这些因素的影员全部消除，也是非常困难的。例如在使用热量表的过程中，通常不会设置绝热保护，如果金属套管插入供暖管路中，会增加温度测量导热误差，加大传感器惯性，再加上插入点偏离后会造成插入截面温度分布的不均匀，同样造成测温偏差。此外，如果插入式温度传感器的安装距离与流量传感器靠得比较近，管内流体流态恶化同样会影响到流量传感器的准确性。还有，利用脉冲发生器模拟流量信号、标准电阻模拟温度信号来检定计算器，这个过程中未检定计时脉冲，如果对累计热量进行计量，就会出现比较大的误差。最后，还要考虑到安装过程或者检定条件造成的系统性误差，这些误差在检定单项部件时或许不会出现，但是完成组装后再行检定就会产生，重复测量的方法也很难消除。

（二）整体检定法

所谓整体检定法是在热量表处于工作状态时，对其所显示的累计热量值做出直接检定。这样看来，在热量表完成安装或者已经组装成整体时采用整体检定法，那么热量表中各种传感器对检定结果的影响就是不可避免的，此时就是主要针对综合精度做出检定，即基于工程应用的条件对热量表的实际精度做出检定。这种检定方法不但可以实现热量表的常规检定，还可以对热量表的误差性质做出判断，提高仪表改进方向的针对性，甚至给予相应的修正；而用利用整体检定法还可以根据供暖运行的工况对全年运行进行模拟检定，检定出累计热量的计量准确度。所以相对于分体检定法而言，整体检定法可以基于实际应用的角度对热量表的精度做出有效的评价，其检定结果也比较可靠。目前常用的整体检定法又包括热平衡法与比较法两种。

其实利用整体检定法对热量表的准确度进行检定，实质就是测量其内能的变化与漏热。利用热平衡法进行处理有两种方法，一种是利用高精度的测量仪器将这两部分的能力准确的测量出来，另外一种方法则是加强保温，并保证检定起始状态尽可能的接近停止状态，将这两部分能量在总能量投入中的份额尽可能的控制在最低水平，以提高检定工作的准确性。对于前者来说测量仪器的精度越高，则成本就越高，并且还不一定可以达到足够的准确；而后者需要进行漏热实验，过程复杂且准确度也低。

而比较法就是利用较高等级精度的标准器测量值对受检仪表进行检定，针对最终的检定结果对仪表的精度做出评价，在量值或者基准传递时多采用比较法。热量表检定装置是把标准流量计和受测热量表同时串联在管种中，两个恒温槽模拟出热管路中的进、出口温度，在设定好温度的两个恒温槽中分别放置两个标准温度计以及受测热量表温度传感器。在标准流量计中读取出标准流量值，而利用标准温度计可以读取出温度与温差值，再通过相关的热力学计算公式求出在检定时间内的标准热量值，最后该值与热量表实际测量的热量值做出对比，对受测热量表的准确度做出评价。

相对而言利用整体检定法侧重的是热量表的整体误差，无需关心到热量表每个部分的精度；相对于分体检定法而言，整体检定法可以得出直观的误差数值，检定工作的效率高；并且整体检定法的读数即为热量表的真实误差，如果保证检定台的准确度，则检定结果就可以得到保证。

三、对热能表检定方法的改进

要提高热能表检定方法的精度，可以建立一套自动检定系统，利用该系统可以对热能流量传感器的仪表系统进行修正，检定出误差特性。该系统包括四大部分，即数据采集模块、运行控制模块、以及环境控制模块与其它辅助设备等等。其中数据采集模块包括光电读写头以及通信接口，其主要作用就是将受检热能表所采集的相关参数、流量以及温度作为标准表的高精度电子秤以及标准铂电阻温度传感器的读数；运行控制模块的主要作用是参照仪表系数修正因子与误差特性的判定，对电磁阀门的开关动作进行控制，保证测式过程中的水在流经受检热能表时是定量的；而环境控制模块包括温度传感器与压力变送器，其主要作用是对水箱温度以及管道压力进行检测，保证热能计量检测系统的运作条件可以满足相关检定标准与规程。

结语

在供热计量过程中，热能表的检定工作有着重要的现实意义，热能表计量性能的好坏是由检定工作的科学性来决定的。现阶段，热能表检定的设备与手段基本上没有太大差异，总之，热能表的检定工作从开始至今还不到十年时间，而且其涉及到较多的专业知识，因此会存在不足之处，所以在日常工作中要认真总结检定方法的特点与关键点，从而有效的提升检定工作的准确性。

参考文献：

[1]王超英.热能表检定中不可忽视的几个问题[J].中国计量，2008（9）

[2]郑云林.热能表检定装置的改进与探讨[J].中国计量，2009（7）

[3]吴伟龙.热能表温度传感器的温度系数修正及其检定的自动化[J].中国计量，2010（6）