热量表检定方式及检定结果影响因素研究

赵振华

（太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030000）

集中供热是我国北方地区跨过寒冬的关键手段，这也是国民对供热系统越来越关注的重要原因。在过去几年，供热系统主要是以建筑面积为标准来进行费用收取的，随着时代的发展和技术的更新，此种收费方式的不合理性也逐步显露。现阶段，越来越多的城市已经将热能当作一种可以计量的商品来进行出售，其中用于计量热能的仪表便是热量表。热量表准确的热能供应不仅关乎居民取暖费用的收取和缴纳，更是关乎整个供热系统的工作效率，因此加大对热量表检定力度，提高热量表的准确性是供热公司发展的必然路径。

1 热量表

1.1 热量表概述

热量表是测量热量的一种计量工具，该种工具在实际热量的测量过程中主要是对管路当中载热介质所释放的热量进行测量。根据热量表的结构可以将其分为组合式热量表和一体式热量表，前者是配备独立的流量传感器、温度传感器和计算机等；后者是将流量传感器、温度传感器、计算机等集成为一体的形式。在实际的工作过程中，工作人员将热量表的温度传感器安装在供热管路的入口和出口处，将流量传感器安装在入口或出口的地方，经过传感器各项数据的收集，之后经过温度差以及流量的综合计算，能够显示出载热介质在入口和出口之间所释放的热量值。

1.2 热量表的分类

1.2.1 机械式热量表

机械式热量表是最传统的一种热量表，目前常见的机械式热量表有叶轮式热量表，该种热量表的实际工作过程主要是依靠测定叶轮的转速以及其中介质的流量来计算热量值。根据叶轮式热量表的内部结构还可以将其奉为单流束叶轮式热量表和多流束叶轮式热量表。其中单流束的热量表在实际的应用过程中，由于水流冲击力较大，并且冲击力分布不均匀，因此叶轮的使用寿命较短，而多流束热量表相较寿命较长。除此之外，根据叶轮的形式不同也可以将热量表分为螺翼式叶轮流量表和旋翼式叶轮流量表。通常情况下，管径在φ15～φ40 mm 之内的供热管路所选用的热量表为旋翼式热量表，管径在φ50～φ300 mm 之间的供热管路所选用的热量表为螺翼式热量表。相比较其他类型的热量表而言，机械式热量表的初始投资较低，但对其中内部轴承要求较高，并且对载热介质的纯净度有较高的要求，如果其中含有大量的杂质将会导致叶轮卡顿，进而影响到热量表的正常运行。

1.2.2 超声波热量表

超声波热量表是当前热力系统当中应用较为先进的热能检测仪器，该种仪器在实际的应用过程中主要利用超声波发送和接收装置来查看超声波在载热介质当中顺流和逆流的传播时间差，进而计算出热能。根据超声波的声波反射原理可以得知，可以直接将其分为直射式超声波热量表和反射式超声波热量表，前者主要应用在大口径供热管路当中的热能测量，后者主要应用在小口径管路当中的热能测量。相比较传统机械式热量表，超声波热量表并无机械叶轮转动，不会产生机械磨损，后期维护成本较低，但前期投入相对较高。

1.2.3 电磁式热量表

在热交换系统当中，测量载热介质释放出的热量主要应用的是电磁式热量表，该种热量表主要依靠高精度电磁流量计进行介质流量测量，并且在电磁式热量表当中集成了高精度的铂金电阻对载热介质进行温度测量，因此电磁式热量表具有更高的测量性能。现如今，一体式电磁式热量表是当前市场中最常见的电磁式热量表，其测量进度较高，应用可靠性和稳定性有极大的提升，但相比较超声波热量表和机械式热量表，该种热量表的价格更高。

2 热量表检定方式

2.1 外观检测

外观检测是热量表检定过程中最基础的检查手段，通常采用目测的方式观察热量表外观是否出现损坏、玻璃有无裂缝、内部是否包含有灰尘等。除此之外，在检查过程中还需要对热量表的铭牌信息、壳体的防水性能、安装位置信息、显示内容等进行检查，在确保外观无任何损坏后进行下一步检查。

2.2 运行检查

运行检查时热量表检定过程中最重要的内容。在检验过程中，首先需要将热量表安装在热量标准装置上，之后打开检测装置，在通水几分钟后查看热量表是否正常运行，在关闭水流后查看热量表是否停止。

2.3 密封性检查

良好的密封性是热量表正常运行的关键，在对热量表密封性进行检验时，需要将其安装在热量检定标准装置上，在其中通入（60±10）℃的热水，通水时间持续5 min 以上，并且通水压力调节为该热量表的公称压力，之后关闭阀门。经过10 min 后，热量并无泄露、渗漏等问题的发生，则表面热量表密封性检查合格。

2.4 热量表显示数值检定

在对热量表显示数值进行检定之前，检定工作人员需要明确热量表的精度等级，目前市面上常见的有1 级表、2 级表、3 级表三个等级。在不同应用条件下不同精度的热量表误差要求也有所不同。因此，热量表的精度等级并不是一个固定的数值，因此需要确定热量表的精度。

2.4.1 一体式热量表的计量精度

一体式热量表是将所有的模块集成在热量表内部当中，因此计量误差也没有逻辑上的判断，其精度需要由标准装置统一给出。

1 级表最大允许相对误差：

2 级表最大允许误差：

3 级表最大允许误差：

式中，E 代表最大允许相对误差；Δθmin代表最小允许温差；Δθ 代表温差，即热交换回路当中载热介质入口和出口的温度差；qp代表常用流量，即热量表在测量范围内所允许可以连续运行的最大流量；q代表流量。

2.4.2 组合式热量表的计量精度

如上文所述，组合式热量表意主要是有流量传感器、温度传感器以及计算器所构成的，因此其精度是由三部分共同构成。

（1）流量传感器误差。

1 级表流量传感器误差：

2 级表流量传感器误差：

3 级表流量传感器误差：

（2）温度传感器误差。

在实际的应用过程中，温度传感器是热量统计最关键的部分，因此其温差误差应当满足Eθ=±（0.5+3＊Δθmin/Δθ）%，单个温度传感器的误差应当满足Eθ=±（0.03+0.05＊|θ|）℃。

（3）计算器误差。

计算器误差应当满足

2.5 总量检定

总量检定是对热量表的总体反应数值进行检定。此项检定工作应当在JJG225-2001《热能表检定规程》的标准下进行。在实际的检定过程中，检定工作人员需要在（50±5）℃的水温下，保持水流流量进行热量检测，通常检测次数为三次，以三次数据的平均结果来判定热量表显示数值是否合格，如果检测的平均误差数值不超过最大允许误差，且其中两组数据误差没有超过最大允许误差，则表面热量表合格。

2.6 分量检定

分量检定是对热量表的各个部分进行检定，通过对每一部件的误差检定来计算整体误差，以此来判断热量表的测量性能。此项检定需要在JJG225-2001《热能表检定规程》的标准下进行。在检定温度传感器时，需要将热量表的温度传感器插入到恒温水槽当中，通常情况下温度传感器需要浸没在水批评面下300 mm 处，并且在其中保持15 min，检定过程中温度传感器的温度变化应当保持在0.1 ℃以内。而流量检定主要是在温度为（50±5）℃下进行的，将流量传感器置于管路当中，每个流量点需要检定以此，如果第一次检定误差大于最大允许误差，可以做第二次，最总以三次误差平均值来判定流量传感器的误差。计算器检定在每一个检定点最少检定两次。

2.7 重复性

重复性检定条件，测量流量点qp，测量次数为3 次。

重复性：

式中：vdj、vcj代表流量点qp处流量传感器第j次检定到的介质流量与约定真值（j=1、2、3）。

2.8 检定周期

通常情况下，热量表的检定周期在三年以内。在检定通过后相关部门需要签发检定合格证书，对于检定不合格的热量表，相关部门需要签发不合格通知书，并且指明不合格点。

3 热量表检定结果影响因素研究

3.1 流量传感器检定结果影响因素

3.1.1 扰流因素

在对热量表进行检定时，其安装位置对其检定结果有一定的影响，并且该种因素所产生的误差值会对热量表的测量性能产生直接的影响。因此，在实际的检定过程中，需要选取合适的直管来进行匹配检定，避免因管内介质流速不均匀导致出现旋涡等畸变影响到测量结果。除此之外，如果热量表密封情况不良也会产生扰流情况，因此在检定前需要对热量表的密封性进行检查，避免密封圈因长期使用出现老化、变形等情况。对于管段式热量表而言，在检定之前需要检查热量表管段内部是否存在有异物和污垢，如果其中出现异物需要进行清理，避免异物对水流产生影响，进而导致测定结果不准确。

3.1.2 管道内含有大量空气

由于热量表检定标准装置结构、管路布局较为复杂，在排气过程中容易出现疏漏，导致其中含有部分气体。因此在检定之前，检定工作人员需要严格检查管道内部是否含有空气，避免其中存在有未排尽的空气对测定结果产生影响。

3.1.3 水温的影响

水温差异会对超声波热量计检定结果产生影响。不同的水温下声波传输速度有所不同，通常在热量计检定过程中水温控制在（50±5）℃下进行的，如果水温发生较大的变化，会影响到声波传输时间，进而导致最终检定结果发生偏差。

3.2 温度传感器检定结果影响因素

现阶段，我国在热量计温度传感器检定过程中主要采用恒温槽、电阻测量设备标准铂电阻温度计等部件构成，在实际的检定过程中，恒温槽为温度传感器提供恒温环境，铂电阻与电阻测量设备测量载热介质温度为（Ts1、Ts2），将此温度与被测温度传感器测得的温度（Tu1、Tu2）比较，进而通过计算得出误差值。在此过程中，如果恒温槽温度发生较大的变化，会对测量结果产生极大的影响。因此在检定过程中工作人员需要保持外界温度不会发生较大变化，其中恒温槽内部温度需要恒定，在检测过程中温差不可超过0.1 ℃。

3.3 计算器检定结果影响因素

在热量表当中，计算器检定装置主要有标准电阻、信号发生器等部件构成。在实际的工作过程中，用电阻箱模拟计算器输入的供水稳定和回水温度，信号发生器模拟流量信号。通过供水、回水温度差和流量信号计算出热量值，因此其测量结果与温度传感器、流量传感器所传输的信号有关。检定工作人员在对其检定过程中需要确保传感器的信号输出频率在计算器检定范围之内，以此种方式提高计算机检定结果精确度。

4 结束语

综上所述，热量表是供热系统当中最重要的仪表设备，其检测精准度与用户的供热费用有着直接的联系。因此，在热量表应用之前和应用过程中需要进行检定，为了提高检定结果的准确性，相关工作人员需要严格按照国家检定部门所颁发的检定流程进行，在检定过程中还需要加强对检定结果影响因素的管控，避免其对检定结果产生影响，以此来提高检定质量，从而确保热量表的精准工作。