范笑男

（鞍山市計(jì)量監(jiān)督檢定所 114000）

分析感應(yīng)式機(jī)械熱能表與雙表計(jì)量法

范笑男

（鞍山市計(jì)量監(jiān)督檢定所 114000）

感應(yīng)式機(jī)械熱能表是一種新型的使用熱能表，該熱能表和傳統(tǒng)的電子式熱能表有很大的不同。機(jī)械式熱能表的成本相對較低，穩(wěn)定性較好，能夠更好地適應(yīng)外部環(huán)境的變化，是一種性價(jià)比較高的新式計(jì)量產(chǎn)品。而雙表計(jì)量法和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量法相比，雖然存在誤差，但誤差在允許范圍內(nèi)，是一種可以推廣的測量方法。

感應(yīng)式機(jī)械熱能表；雙表計(jì)量法

感應(yīng)式機(jī)械熱能表是一種新型的使用熱能表，該熱能表和傳統(tǒng)的電子式熱能表有很大的不同。電子式熱能表的制作成本較高，穩(wěn)定性較差，不能很好的適應(yīng)外部環(huán)境，在使用期間，要進(jìn)行必要的維護(hù)工作，這些缺點(diǎn)直接導(dǎo)致了電子式熱能表不能很好地進(jìn)行供暖計(jì)量的工作。而感應(yīng)式機(jī)械熱能表則基本克服了上述的缺點(diǎn)，對熱能表的發(fā)展提供了很大的幫助。本文通過對感應(yīng)式機(jī)械熱能表、雙標(biāo)計(jì)量法的計(jì)量原理進(jìn)行闡述，對熱量計(jì)算系數(shù)的計(jì)算過程進(jìn)行分析，對相關(guān)的流量值線性關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證，希望對感應(yīng)式機(jī)械熱能表的使用和推廣提供幫助。

1 感應(yīng)式機(jī)械熱能表的設(shè)計(jì)原理

感應(yīng)式機(jī)械熱能表的流體通道為兩條：①用來開展計(jì)量工作；②用來進(jìn)行必要的分流，兩者之間是并行的關(guān)系。計(jì)量通道中，設(shè)置有計(jì)量表，記錄器采用普通標(biāo)的表芯作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。四流量口的孔板設(shè)置在通道前，分別和計(jì)量通道以及分流通道相連接，負(fù)責(zé)計(jì)量和分流工作。感應(yīng)式機(jī)械熱能表和電子式熱能表很大的不通過就是采用了雙金屬片作為控制器，該控制器主要起到感溫分流的作用?？刂破鞑粌H包含雙金屬片，還有分配擋板。當(dāng)感應(yīng)式機(jī)械熱能表的進(jìn)口腔體內(nèi)的水溫發(fā)生改變的時(shí)候，控制器就會(huì)發(fā)揮作用，里面的雙金屬受到溫度變化而發(fā)生形態(tài)改變，促使分配擋板進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)分配擋板開始移動(dòng)的時(shí)候，孔板上的流量口也隨之產(chǎn)生變化，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)入的流體從計(jì)量和分流兩個(gè)角度的分配。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果腔體內(nèi)水溫降低的話，流量口的面積就會(huì)變小，計(jì)量通道中的水流就會(huì)減少，在計(jì)量表上顯示的數(shù)值也將會(huì)變小?？偨Y(jié)起來，腔體水溫越高，流量越大，計(jì)量表顯示的數(shù)值越高；反之亦然[1]。

2 雙表計(jì)量法的計(jì)量原理

雙表計(jì)量法的計(jì)量原理可以通過一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)來完成。在供熱設(shè)備上安裝兩塊機(jī)械式熱能表，安裝位置為供熱設(shè)備的進(jìn)出口位置。當(dāng)進(jìn)出口位置的溫度出現(xiàn)差異的時(shí)候，通過對機(jī)械式熱能表上的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，確定進(jìn)出口的流量值數(shù)額，計(jì)算出流量差，將流量差和表熱量系數(shù)相乘，從而計(jì)算出供熱設(shè)備的熱量。我們用Q表示供熱設(shè)備的熱值，單位為kW·h，K*為熱量計(jì)算系數(shù)，△V為流量值差。那么供熱設(shè)備消耗釋放的熱量為：

Q=K*·△V（1）

3 表熱量計(jì)算系數(shù)的計(jì)算

表熱量計(jì)算系數(shù)是新提出的一種固定數(shù)值系數(shù)，可以通過公式進(jìn)行推導(dǎo)[2]。推導(dǎo)過程如下：

通過前文我們可知，機(jī)械式熱能表的水溫和流經(jīng)的流量值之間具有典型的線性關(guān)系，所以：

式中：V1和V2分別為進(jìn)口和出口的流量值。T1和T2分別為熱水流經(jīng)前和流經(jīng)后的溫度，根據(jù)公式（1）和公式（5）可得：

從公式中可以看出，如果k是固定的，那么表熱量計(jì)算系數(shù)K*也是固定的，在實(shí)際測驗(yàn)中，如果水溫在20℃和70℃之間發(fā)生變化，那么熱系數(shù)k可以取到平均值，經(jīng)過計(jì)算平均值為1.144（正負(fù)誤差為±1.50%），所以可以計(jì)算出K*為80.08（kW·h/m3）。

4 流量值線性關(guān)系的驗(yàn)證

上文中認(rèn)定了流量值和溫度之間具有線性關(guān)系，下面對這種線性關(guān)系具體的試驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)所需要的裝置主要有兩種，分別是溫度計(jì)和熱水流量裝置。其中，溫度計(jì)的測量誤差要求小于0.01℃，熱水流量裝置測量的誤差在0.5%以內(nèi)。熱水流量裝置的作用對流量進(jìn)行檢測，通過設(shè)置一定的溫度和一定的水流沖擊，在機(jī)械式熱能表中顯示相關(guān)的流量值[3]。

實(shí)驗(yàn)程序如下：按照事先設(shè)計(jì)的水溫要求設(shè)定好恒溫水箱中的水溫，當(dāng)運(yùn)行穩(wěn)定后，控制水流通過機(jī)械式熱能表，最終流向工作電子稱，確認(rèn)相應(yīng)的實(shí)際流量值和機(jī)械式熱能表顯示的數(shù)值，分別用V標(biāo)和V示表示。當(dāng)流量為1.5m3/H時(shí)，在不同的溫度條件下，兩塊計(jì)量表所顯示流量數(shù)值分別為表1。

表1 進(jìn)口表和出口表在不同溫度下的流量示意表

圖1為相應(yīng)的曲線圖。

圖1 流量和溫度變化之間的關(guān)系圖

通過表1和圖1可以看出，當(dāng)溫度值發(fā)生改變的時(shí)候，流量值也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，兩者具有比較標(biāo)準(zhǔn)的線性關(guān)系。這為熱能的計(jì)算提供了足夠的理論支持。

下面對熱能值的計(jì)算進(jìn)行推導(dǎo)。在進(jìn)行熱能值計(jì)算的時(shí)候，假設(shè)進(jìn)口表的溫度為50℃，出口表位置的溫度為20℃。根據(jù)公式（1）可得：

式中：Q示為根據(jù)公式（1）計(jì)算的熱能值。而根據(jù)檢定規(guī)程可以計(jì)算出理論的熱能值：

通過計(jì)算，兩者的誤差為：

通過計(jì)算表明，采用當(dāng)前方法計(jì)算的熱能與標(biāo)準(zhǔn)之間存在一定的誤差，但誤差較小，在容許的誤差之內(nèi)。

5 結(jié)束語

和傳統(tǒng)的電子式熱能表相比，機(jī)械式熱能表的成本相對較低，穩(wěn)定性較好，能夠更好地適應(yīng)外部環(huán)境的變化，是一種性價(jià)比較高的新式計(jì)量產(chǎn)品。而雙表計(jì)量法和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量法相比，雖然存在誤差，但誤差在允許范圍內(nèi)，是一種可以推廣的測量方法。

[1]宋旸，李唯源.使用中熱能表的現(xiàn)場檢測方法論證[J].硅谷，2015，03：103～104.

[2]高明，卜占成，劉辰魁，宋榮榮.熱能表檢定裝置相關(guān)問題探討[J].供熱制冷，2012，02：28+30+32.

[3]柴廣惠.熱能表檢測中的幾點(diǎn)看法[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2012，06：12.

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2016-1-5