【关键词】检定装置,技术参数,应用
【论文摘要】本文简述了采用标准表法进行设计的热量表检定装置的原理，介绍了结构特点、技术参数及有关测试及应用的情况。
我国供热计量收费改革自建设部第76号令《民用建筑节能管理规定》颁布实施以来，国内外各生产热量表厂家纷纷关注这个新兴产业的发展，国内近几年来涌现出各类热量表。2001年6月国家最新颁布了《热量表》城镇建设行业标准CJ128-2000。2002年3月国家质量监督检验检疫总局颁布了JJG225-2001《热能表国家计量检定规程》，使热量表的设计规范、技术要求及质量保证有了依据。99年8月国务院办公厅国发[1999]72号文明确要求热量表安装前应进行首次强制检定政策的出台，在这种情况下，实际测试中热量表的计量性能用什么装置检定成为大家关注的热点。生产厂家、供热部门、计量部门急需一套检定热量表准确度高、效率高、可靠性强的装置，对此不少厂家及计量部门都在进行着有益的探索。
我公司在国内是研制生产热量表比较早比较成熟的企业之一，为了保证热量表的质量，2000年9月申报了“热量表检定装置”（以下简称为装置）的实用新型专利，并于2001年9月被授权，专利号为：（ZL 00 2 5476.5）。2001年4月份我们向天津市技术监督局提出申请，由北京市计量测试所对我公司研制生产的装置进行定型鉴定。经过近半年多的测试工作，于2001年8月该所签发了《计量器具新产品定型鉴定结果通知书》，9月份由天津市技术监督局颁发了该装置的《计量器具型式批准证书》（CPA证）及《制造计量器具许可证》（CMC证）。
为了提高该装置的设计水平及今后批量生产的工艺水平，我们向国家质量监督检验检疫总局科技司申报了科技成果鉴定，以中国计量科学研究院专家为主组成的专家组于2001年9月对该装置进行科技成果鉴定。专家组一致认为，作为我们生产制造企业即非计量检定机构，能重视热量表的计量性能的检定工作，在短期内投入大量的人力物力研制该装置，给予了充分地肯定，并认真负责地对我公司第一台样机提出极其宝贵的意见。专家组认为：“该装置的研制生产的科技成果填补了国内在热量表整体检定装置中采取标准表法的空白，为国内热量表检定装置的研究和发展做出了积极贡献”。现就该装置的特点介绍如下：
一．该装置的结构及工作原理
依据热量表的行业标准及检定规程，装置的设计原理采用标准表法。该装置的结构由热水管路系统、标准流量计、温度传感器、压力传感器、恒温槽、加热循环水箱、工控机及控制电路、控制台、夹表器、安全系统等组成。加热循环水箱采用PID系统控制温度，当水箱内热水达到设定的水温后，开启泵将热水送入试验管道，经过标准流量计、直管段及被测表组返回到水箱；将标准二等铂电阻和被测表组的温度传感器同时分别置于两个恒温槽中。恒温槽内的热水温度范围为4-95℃，恒温槽采用智能化恒温控制器。流量温度系统稳定后，开始检定。计算机采集流量、温度、压力信号，根据公式（1）进行积分，计算出检定时间段内的标准热量值。检定时间段内的被测表热量值采用小键盘人工控制，可与计算机数据采集同步。通过标准热量值与被测表的热量值进行比较、计算，实现对被检表的准确度检定。
Q= q Δhdt…………………………………………… (1)
式中： Q -- 释放的热量，kJ；
q --流经标准流量计载热液体的质量流量，kg/s；
Δh--热交换回路中入口的恒温槽溫度与出口的恒温槽溫度对应温度下的载热液体的比焓值差，kJ/kg；
t--时间，s。
计算机控制部分，通过对流量、温度、压力等数据的采集和处理，实现密度计算、比焓差计算、热量积分、热量的误差计算，温度、流量、压力的调整及控制，热量表检定中的各种数据可备份查询及打印。
因为整个系统是在热水管路下工作，所以循环水路与电器部分完全隔离；加有报警装置，管路温度上限报警，加热水箱上下限水位报警等；为保护被测表温度传感器即铂电阻及电缆，设计了防护套管，使其放入恒温槽中不易损坏。
二.该装置的主要技术参数
装置的准确度：3级。装置的扩展不确定度（k=2）应小于等于被检热量表的最大允许误差的1/5。被检3级热量表的最大允许误差应符合行业标准CJ128-2000 5.3.2条的规定.
E=±（4+4θmin/Δθ +0.05qp/q）% （2）
装置的不确定取堋溃?.4+0.4θmin/Δθ +0.005 qp/q）% （k=2） （3）
装置瞬时流量波动系数: ≤0.5%
计算器最大误差≤±（0.1+0.2 θmin/Δθ）%
标准流量传感器准确度:
Ef ≤0.5% (0.1m3/h 以上)
Ef ≤0.6% (0.1m3/h 以下)
流量范围: 0.03m3 /h--5m3 /h
标准温度传感器准确度: 二等铂电阻
温度测量范围: 4-95℃
最小温差: 3℃
被测表公称口径: DN15，DN20，DN25
三.样机实验的主要数据:
1.依据JJG225-2001检定规程中7.3.1总量检定法要求，在每一种情况下，选择给
定范围内的一温差,一流量点并在(50±5)℃的水温下进行检定。
1）Δθmin≤Δθ≤1.2Δθmin 和0.9qp≤q≤qp ;
2) 10≤Δθ≤20 和0.2 qp≤q≤0.22 qp;
3) Δθmax-5≤Δθ≤1.2Δθmax 和qi≤q≤1.1qi ;
对于3级热量表的检定装置的不确定度按公式（3）所示。
依据计量检定技术规范《测量不确定度评定与表示》JJF1059-1999，对于我公司生产的热量检定装置的合成不确定度见表一。
表一
温差(℃)流量（m3 /h）不确定度%
31.50.765%
200.30.457%
400.030.562%
2．计算器部分的误差见表二。
表二
温差(℃)流量（m3 /h） 误差%
31.5 0.48
20 0.3 0.04
40 0.03 0.03
3． 考核系统的装置工艺水平，并考虑测试流量系统的稳定性，采用装置瞬时流量波动系数δ=0.36%。
4． 考核该装置的计量重复性数据见表三。
管路水温50±1℃ 被测表：SYR-15G 规格:DN15 表三
流量
（m3 /h） 供水温度（℃） 回水温度（℃） 被测表热量（MJ） 标准热量（MJ） 相对误差
（%）
1.5 53 500.66380.6689-0.762
1.5 53 500.66270.6660-0.495
1.5 53 500.66180.6647-0.441
0.3 70 500.83190.81482.100
0.3 70 500.83240.81641.965
0.3 70 500.83210.81572.010
0.03 90 500.16110.1688-4.555
0.03 90 500.16220.1690-4.005
0.03 90 500.16150.1685-4.161
5． 该装置热量表检测记录报表见表四
型号:SYR-15G 规格:DN15 室温: 30℃ 相对湿度:65% 表四
表号 流量(m3 /h) 温差(℃) 标准热量(MJ) 被测热量(MJ) 相对误差(%)
110697 0.320.0820.200720.16-0.2014
110712 0.320.0820.173420.652.3625
110673 0.320.1020.173620.451.3704
110629 0.320.1019.358419.631.4027
110642 0.320.0729.169329.832.2792
110286 0.320.0716.102515.96-0.8853
四.装置的应用情况
该装置广泛应用于热量表的制造行业、计量检定机构及供热企业。同时适用于国内外在
使用功能上的普通式、卡式、通讯式的热量表。目前在结构上国家计量检定规程JJG225-2001《热能表》中规定了热量表分为组合式热量表和一体式热量表，一体式热量表又分为全部或部分不可分开的热量表，以上所有的各类热量表均有流量传感器、温度传感器和计算器组成。
为了适合热量表的结构特点，热量表的检定方法在检定规程中规定了总量检定和分量检定。查询欧洲标准EN1434-1997《热量表》及国际法制计量组织（OIML）的国际建议R75《热量表》对分体检定的技术要求、实现方法都有了准确的规定，而且一直沿用至今。即使是对一体热量表也分为两个部分：即流量检定部分，计算器和温度传感器检定部分，流量部分就是热水流量检定系统，测试点分别为qp ，0.2qp , qi 。我国引进热量表检定装置，无非是引进热水流量计检定装置。在国内配恒温槽，解决温度计量，而后依公式进行计算获得标准热量值，与被测表进行比较。总量检定的方法在EN1434-1997《热量表》和OIML的国际建议R75《热量表》中没有明确规定。到目前为止还没有总量检定的检定装置，我们为了适应热量表大力发展的局面及国内要求强检的政策需求，采用总量检定方法简单快捷、准确度高，仅以DN15普通热量表为例，采用该装置进行检定，符合检定规程7.3.1总量检定的要求。日单班检定热量表80只左右，每月2000余只，检定效率是分体检定所不可比的。对计量部门在对各种热量表进行检定过程中，操作人员不必将热量表进行分解，不必对各种热量表的技术细节进行了解，从而提高了检定效率。也不必要求生产厂家必须为测试而单独设计测试点，从而降低了热量表的成本。特别是在出厂检测时更能体现该装置的优越性。该装置在使用中也可以对热量表的三个部分分别进行测试，符合检定规程7.3.2分量检定的要求，并可针对总量检定中出现的问题分别对热水流量、温度传感器、计算器进行测试，找出原因，以便修正。该装置还可以作为热水流量计传感器的准确度的检定装置。在热量表材料强度实验中，可设定温度并在该温度最大流量下连续运转，对热量表所有部件进行耐加速实验。
在控制热量表质量的全过程中，该装置适合首次检定、后续检定、使用中检定、定型检定及样机试验的不同要求，使用总量检定更有其优越性。我国大部分生产厂家生产的热量表一体式热量表居多，对这样的表进行检定使用该装置是最佳的方法。
五.结论
以上介绍了热量表检定装置的基本情况，仅仅是一个初步探讨，目前尚没有全国或行业的标准，国际上也没有热量表检定装置的标准可参考。由于热量表计量的复杂性，对其相关量的研究尚不够充分，特别是装置的各不确定度分量之间进行合成的分析，还需要与同行广泛交流，深入探讨，使热量表检定装置的发展更规范，更符合国情，以适应热量表这个新兴产业的发展。
