热能表在计量检定中的常见问题及处理方法

姚素娜 / 临沂市计量检定所

热能表在计量检定中的常见问题及处理方法

姚素娜 / 临沂市计量检定所

0 引言

在传统供热系统中用户处于被动状态，室内温度由供热单位控制，用户对用热个性化和提高舒适性的要求越来越迫切。实行供热分户计量是满足用户需求和节能减排的重要举措。因此，热能表计量准确与否成为供热方、用热方、生产单位、技术研制单位、产品检测监督部门共同关注的焦点。为了确保热能表的正常运行和计量可靠，必须定期对其进行计量检定。热能表在计量检定中出现的种种问题严重影响了检测结果的准确性和热能表后期的正常使用。所以，有必要对热能表计量检定的常见问题及处理方法进行研究，为热能表的检定和正常使用提供保障。

1 热能表的种类

目前，常见的热能表是采暖分户计量用的小口径户用热能表，主要分为机械式热能表和超声波式热能表两类。其中户用机械式热能表一般采用旋翼式多流束表，也就是水在表内从多个方向推动叶轮转动，表内磨损相对较小，热能表使用寿命长。但由于是机械运动，此类表对水质要求较高。超声波式热能表是在超声波式流量传感器的基础上加上温度传感器，由流体流量和供、回水温度差计算出向用户提供的热能。超声波式热能表流量测量的准确度不受被测流体温度、压力、密度等参数的影响，对流经热能表的介质无特殊要求。随着科学技术的发展和社会的不断进步，机械式热能表将逐渐被超声波式热能表所取代，超声波式热能表将朝着智能化、数字化的方向发展[1]。

2 机械式热能表在计量检定中的常见问题及处理方法

2.1 安装不当影响灵敏度

机械式热能表对安装要求较高，其绝大多数是水平安装，所以水平安装的热能表检定时应安装在水平管道上，表体不能倾斜，水流方向与热能表要求方向一致，热能表前后直管段的长度应符合检定规程JJG 225-2001《热能表》的要求。直管段长度不够容易造成水流不稳定和漩涡等现象，从而影响计量的准确性[2]。

2.2 温度控制不当引起阻塞

在检定机械式热能表过程中，水介质直接接触到热能表内部的叶轮部件，检定人员应该看清热能表铭牌上标注的温度类型。因为热能表有高温型热能表，最高允许温度150 ℃；常温型热能表，最高允许温度95 ℃；冷水表，测量范围2～30 ℃。要根据热能表的温度类型确定供、回水的最高温度、最低温度；最小温差、最大温差及最可能的运行温差。热能表的最高允许温度必须高于供水管或回水管所能达到的最高温度，以免高温引起管道阻塞造成计量不准确[1]。

2.3 水质引起结垢或腐蚀造成计量不准确

由于我国供暖水质的制约，热能表在使用中其可动部件叶轮极易造成其本身及测量腔体结垢，甚至堵塞，尤其水质差时更为严重，因此计量的可靠性和稳定性相对较低；可动部件叶轮轴芯在较长时间或较高流速运行后极易磨损，水质带有腐蚀性时尤为突出。水质不佳引起的堵塞或腐蚀都会引起热能表的计量数据失真。热能表计量检定过程中，工作人员应当对运行水质情况进行大致了解，针对不同情况考量计量数据误差的不确定度，必要时采取除垢等措施后再重新进行检定[3]。

2.4 流速控制不当造成计量无效

在计量检定过程中，检定人员应合理确定检定流量的大小。管道实际应用的最小流量必须大于热能表的最小允许流量；管道实际应用的最大流量必须小于热能表的最大允许流量，以保证检定流量在热能表的测量范围之内，以此既能获得有效的计量数据，又不会对热能表造成损坏。

3 超声波式热能表在计量检定中的常见问题及处理方法

3.1 检定中水质气泡与杂质带入的影响

在超声波式热能表计量检定过程中，循环水中不得有气泡。因为超声波在水中的传播速度为1 500 m/s左右，而在空气中的传播速度约为330 m/s，根据超声波在水中及空气中的传播速度，气泡会导致接近于5倍的计量误差，可见气泡对超声波热能表的流量测量干扰非常大。计量检定用设备虽然用的是纯净水，但在检测循环下很难避免气泡产生，所以工作人员必须重视这一问题，在检定之前必须排除管道和各个阀门中的空气。

对于检定介质中的杂质问题，检定人员通常认为超声波热能表不怕堵、不怕水中杂质，因为它接近于直管状态，水中杂质对腔体没有影响，这个无可非议。但是水中的杂质会使超声波的入射角发生偏移，影响超声换能器所发生的超声波，从而导致计量不准确。所以在检定超声波热能表时，同样应该严格保证水质的纯净度，以避免杂质引入的测量误差。

3.2 检定中兼顾软硬件匹配问题

在检定过程中发现，同一批次的超声波式热能表在相同的预运行条件下出现某些表不计量的现象，重复运行仍然如此，流量和温度数据显示均无刷新。出现这种现象应考虑该批次表具的质量问题，着重寻找其软件程序设计的原因。如某批次热能表的产品程序设定为：检定状态3 s刷新一次，使用状态3 min刷新一次，空管状态40 min刷新一次。在换能器性能不佳的情况下，波形从发送端失真，出现信号衰减，程序因此不做相应判断而认定为无信号，控制进入空管状态，此时即使管道中有流量流过热能表也不进行计量，使得在预运行中出现大量热能表不计量问题。故障虽然出现在部分表具上，但应该考虑是软硬件不匹配引起的，属于设计缺陷。因此正常运行的表具作合格判定应慎重[1]。

3.3 做好静电的防护

热能表是在干热环境中运行的精密仪表，对静电很敏感。由于热水在管道中流动，水流与管道发生了单方向相对位移，形成了非常容易产生静电的条件。特别是现在大多选用金属与塑料材料的复合管，更易于强静电的产生。超声波热能表不像机械热能表基表中有个叶轮在不停旋转，有着搅拌混合的作用（这种方向的改变，可以将一部分正负电荷相互抵消）。因此，超声波热能表比机械式热能表更加容易带静电，而且是更强的静电，轻者数据受到破坏（其中最容易受到损坏的是 Flash，特别是在数据写入时的升压过程中），重者会烧坏低功耗单片机。因此计量检定人员应重视静电防护。

4 结语

随着经济的快速发展，能源危机问题凸显，供热计量及收费改革的推行势不可挡，这就对热能表的计量检定工作提出了更高的要求。所以，相关部门应当对热能表检定常见问题和处理方法引起足够重视，通过相应的解决措施提高热能表的使用性能。机械式热能表与超声波式热能表的工作原理、构造机制不同，常见问题也不同，其计量检定应结合热能表自身的工作特性进行。

[1]纪建英，张务铎，朱江.热能表[M].北京：中国质检出版社.2014.

[2]王超英.热能表检定中不可忽视的几个问题[J].中国计量，2008，（6）：109.

[3]张务铎，李毅，吕呈龙，等.热能表产品使用三年后质量情况探讨[J].中国计量，2016（8）：36-37.