李寧+李宏偉+馬軍+喬曉燕

摘 要：熱量表作為民用四表（熱量表、燃氣表、水表、電能表）的一份子，是國家質檢總局強制管理的計量器具，必須定期定點地由法定或授權的計量檢定機構檢定，確保熱能計量單位制的統(tǒng)一和量值準確可靠[1]。廣泛用于供熱計量和建筑計量，其產品質量和技術涉及民生，貿易結算、供熱改革、節(jié)能降耗、環(huán)境保護等等，關乎熱計量部門、供熱企業(yè)、老百姓的切身利益，事關國家發(fā)展的基礎。文章結合工作實際從熱量表檢定裝置工作原理、特點、故障排除、問題與建議等要素進行研究探討，提出新的建議和技術改進，淺談了熱量表檢定裝置的發(fā)展方向，為熱量表量值準確，可靠運行，服務民生工作提供有力保障。

關鍵詞：熱量表；檢定裝置；研究；探討

中圖分類號：TQ420.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0172-04

1 熱量表檢定裝置現狀

1.1 產業(yè)現狀

在國家供熱計量改革全面推進和節(jié)能減排政策的綜合影響下，近幾年來北方供熱體制改革工作的不斷推進，國內熱量表行業(yè)發(fā)展非常迅速，熱量表年銷售量從2010年的270萬塊左右達到現在的500萬塊左右。

目前主要生產熱量表檢定裝置的省市分別在：天津、山東、江蘇、河南、北京、丹東、哈爾濱等，熱量表檢定裝置從原理上分為質量法和標準表法結合、純質量法、純標準表法。

1.2 技術現狀

隨著房地產市場對熱量表使用量逐年增大，市場需求前景樂觀。根據我們對檢定行業(yè)這幾年工作的了解，很多生產企業(yè)不能結合自身的技術實力，甚至還有根本不懂流量裝置的原理和特點，就開始自己設計制造各種類型的熱量表檢定裝置，為了獲取利益，就急功近利的生產。目前在市場上銷售的熱量表檢定裝置在規(guī)格、型號、性能及質量等方面不能完全滿足檢定規(guī)程的要求，裝置整體檢定驗收缺乏有效的標準規(guī)范，裝置整體保溫做的不到位，管道水溫熱損耗比較大，導致加熱時間過長影響檢定效率和增加檢定成本。裝置配套的電子天平、流量計、溫度鉑電阻質量因市場經濟的影響參差不齊，檢定裝置精度低、穩(wěn)定性差、使用操作繁瑣等。有采用PLC、組態(tài)王、C語言及單片機來實現自動控制，但自動化程度都不高，不是專業(yè)人員幾乎無法操作，有的甚至需要幾個人同時操作才能正常進行檢定工作，這是目前大多數計量檢定部門在熱量表檢定過程中不能科學、準確、高效地開展檢定工作的關鍵，直接影響廣大熱量表生產企業(yè)的發(fā)展和熱量表行業(yè)的技術進步。

2 熱量表檢定裝置系統(tǒng)結構簡介

2.1 熱量表

用于測量及顯示熱交換回路中載熱液體所釋放的熱量的計量器具，熱量表用法定計量單位顯示熱量。

熱量表檢定的工作原理是：將配對溫度傳感器分別安裝在熱交換回路的入口和出口的管道上，將流量傳感器安裝在入口或出口管上，流量傳感器發(fā)出流量信號，配對溫度傳感器給出入口和出口的溫度信號，計算器采集流量信號和溫度信號，經過計算，顯示出載熱液體從入口至出口所釋放的熱量[2]。

2.2 熱量表檢定裝置系統(tǒng)結構簡介

用于檢定熱量表計量性能和技術參數的標準計量器具和輔助設備的總體，主要由熱水流量檢測系統(tǒng)、溫差檢測系統(tǒng)、計算器檢測系統(tǒng)等三個部分組成。

以單位裝置為例，采用工控機為上位機，實現對系統(tǒng)單元的控制和管理，上位機、電磁流量計、變頻器與水泵組成水流量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在此基礎上，通過PCI數據采集卡實現對溫度、管道壓力和液位等數據采集與監(jiān)測；通過控制4個電動閥實現冷熱水切換。此外，采用Mbus總線對被測的6-12塊熱量表的溫度、溫差、瞬時流量、累積流量、熱量等數據進行監(jiān)測并反饋至工控機，實現熱量表的狀態(tài)及異常點監(jiān)測。

裝置主要由冷、熱水源系統(tǒng)、流量測量系統(tǒng)、管路及夾表系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及影像監(jiān)視系統(tǒng)等五個部分組成。

2.2.1 冷、熱水源系統(tǒng)

冷熱水源系統(tǒng)由熱水箱、冷水箱、熱水泵、冷水泵、變頻器、自動控溫儀表、加熱器、制冷機組等設備組成。

冷、熱水泵通過控制系統(tǒng)定時自動切換工作，切換時間間隔可以設定。出口流量波動應小于5%。冷水泵應能適應在20℃低溫運行要求，熱水泵應能適應在95℃高溫運行要求。

溫控水箱應用保溫材料包裹，安裝水位指示裝置，制冷采用制冷壓縮機、加熱采取電加熱方式。

2.2.2 流量測量系統(tǒng)

流量測量系統(tǒng)由電磁流量計、PCI數據采集卡和工控機等設備組成。系統(tǒng)主要用于管道流量測量，流量計應能在高、低溫交替下長時間運行（必要時使用兩臺流量計切換使用），準確度優(yōu)于0.5級。

2.2.3 管路及夾表器系統(tǒng)

管路及夾表系統(tǒng)包括管路循環(huán)系統(tǒng)、夾表裝置、工作臺架、止回閥、流量調節(jié)閥、轉換閥、開關閥等。整個管路為封閉設計，且用保溫材料包裹，減少冷、熱水與空氣的接觸面積從而避免冷水升溫和凝結水、熱水大量蒸發(fā)和降溫。

夾表器采用機械方式（具備物理鎖定功能），要求耐高溫，動作靈活，且保證長時間工作不松動。夾表器伸縮長度應能滿足不同長度的流量傳感器夾裝要求。工作臺架應便于裝卸熱量表，便于收集流出熱水，并安裝有安全防護措施。

2.2.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由工控機、變頻器、PCI數據采集板卡、二次儀表等組成?？刂葡到y(tǒng)根據預先設計的程序自動運行，自動控制試驗過程中的水泵啟動與停止、根據預設進行周期性流量和溫度的變化運行，調溫控制，液位顯示、流量調節(jié)，流量切換、溫度切換、參數設置，流量信號采樣、存儲、處理并繪制流量曲線圖等工作。

2.2.5 影像監(jiān)視系統(tǒng)

影像監(jiān)視系統(tǒng)主要用于全部檢定過程的監(jiān)視，監(jiān)視系統(tǒng)內存應能儲存1周內監(jiān)視記錄。

3 熱量表檢定裝置的工作原理和特點

3.1 質量法和標準表法結合裝置endprint

3.1.1 質量法和標準表法結合裝置可用于普通熱量表、IC卡熱量表、超聲波熱量表等多種形式的檢定和檢驗，可用于檢定熱水流量計，也可用于記錄檢定機構的監(jiān)督檢驗、委托檢驗、定型檢驗及熱量表的量值傳遞和溯源。

3.1.2 質量法和標準表法結合裝置的工作原理為，用泵將恒溫箱的水送入管道，經穩(wěn)壓罐進入試驗管路、被熱量表、調節(jié)閥、電磁流量計或電子秤（經換向器）、最后回到恒溫水箱。試驗時，選擇并調節(jié)某一流量和水溫，在流量和水溫穩(wěn)定后開始檢定，在一定時間內，將電子秤測得的稱重容器內注入的熱水的質量或由電磁流量計測的通過流量計的熱水的累積流量作為流量的標準值，并將此標準與同時通過被檢熱能表流量傳感器的熱水累計各流量進行比較，以確定被檢表的示值誤差。

3.1.3 該裝置的特點，具有熱水流量穩(wěn)定、流量標準準確度高的特點，全部檢測過程由計算機自動控制，可準確記錄、存儲、打印每臺熱量表及流量計的多項數據，便于質量管理和跟蹤，同時具有高綜合性、高準確度、多種標準判定方法、出具檢定數據穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。

3.2 純標準表法檢定裝置

3.2.1 純標準表法檢定裝置可用于普通熱量表、IC卡熱量表、超聲波熱量表的檢定，也可以用于熱量表生產企業(yè)、計量檢定部門和供熱部門日常檢定工作。

3.2.2 純標準表法檢定裝置的工作原理為，將標準流量計與被檢表串聯(lián)在管路中，調節(jié)水泵將恒溫50℃的水注入管路，依次通過標準流量計和被檢表回水箱。將兩支二等標準鉑電阻溫度計和被檢熱量表的兩根溫度傳感器分別根據供、回水端分別放置到兩個對應溫度的恒溫槽中，以模擬供熱管路的供、回水溫度。由標準流量計獲取通過熱量表的標準流量值，由兩支二等標準鉑電阻溫度計得到供、回水溫度，按照熱力計算公式計算出檢定時間內消耗的標準熱量值。

3.2.3 該裝置全部檢測過程由計算機自動控制，可準確記錄、儲存、打印每只熱量表的數據記錄，有利于質量管理和跟蹤，同時具有操作簡便、直觀、結構合理、維護簡單、安全可靠、高工作效率等優(yōu)點。

3.3 純質量法檢定裝置

3.3.1 純質量法檢定裝置可用于普通熱量表、IC卡熱量表、超聲波熱量表的檢定，廣泛用于熱量表生產企業(yè)、計量檢定部門和供熱部門的日常檢定工作。

3.3.2 純質量法檢定裝置的工作原理為將被檢表串聯(lián)在管路中，用水泵把50℃的水從水箱輸入到被檢表管路及稱重容器中使水溫均衡。將兩支二等標準鉑電阻溫度計和被檢表的兩根溫度傳感器分別根據供、回水端放置到兩個對應的恒溫槽中，以模擬供熱管路的供、回水溫度。由電子天平獲取通過熱量表的標準體積，由兩支二等標準鉑電阻溫度計得到供回水溫度，按照熱力學公式算出檢定時間內消耗的標準熱量值。

3.3.3 該裝置全部檢測過程由計算機自動采集完成，可完整的保存記錄、打印數據、檢測過程快捷、氣動開啟閥門反應快、數據處理比較直觀、工作效率高等優(yōu)點。

3.4 檢定熱量及誤差計算

根據公式（1），熱量表檢定裝置計算出檢定時間段內的標準熱量值。通過標準熱量值與被檢表的熱量值進行比較計算。根據公式（2）實現對被檢表的準確度檢定[3]。

公式中：Q-是系統(tǒng)釋放或吸收的熱量；qm-流經熱量表的水的質量流量；△h-在熱交換系統(tǒng)進口和出口溫度下水的焓值差；t-時間

公式中：Ei-熱量相對誤差；Qdi-是第i點熱量表指示值；Qei-是第i點檢定的約定真值。

以DN20熱量表為例，相對誤差在E=±4.85%范圍內，為合格表，見表1。

4 裝置維護和故障排除

4.1 裝置維護

（1）設立專人專職負責裝置的維護和保養(yǎng)工作，其他人員未經允許不能擅自使用裝置，以避免發(fā)生意外。（2）制定該裝置的操作規(guī)程，并對使用者進行技能培訓，操作時應嚴格按要求進行，以免發(fā)生意外和損壞裝置。（3）嚴格按照操作規(guī)程進行操作，注意安全，不得私自拆改防護裝置。各儀器、儀表參數均已正確設定，不得擅自改動。如確需更改可參考相關的使用說明書。（4）為了保障標準電磁流量計的正常工作，應保證水質清潔。（5）水箱定期需換水一次，如裝置頻繁使用則應適當縮短換水周期。換水過程中，嚴禁開啟加熱器電源，避免因加熱器裸露而燒毀。（6）裝置需要搬遷和挪動時，應與制造單位聯(lián)系，由制造單位提供解決方案。（7）操作耐久性試驗裝置系統(tǒng)軟件時，應嚴格按照系統(tǒng)操作規(guī)程執(zhí)行。（8）應對裝置進行定期檢查，主要包括以下幾個方面：a.管路系統(tǒng)是否出現滴漏等現象。b.水箱里的水是否清潔，水量是否適宜。c.水箱里的加熱器工作是否正常。d.航空插頭、電氣接線是否有松動脫落的情況。e.控制柜面板儀表顯示是否正常，儀表指示是否在正確范圍內。f.整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常。

4.2 故障排除

4.2.1 水泵工作異常，水泵不工作

檢查變頻器是否已通電工作；檢查水泵是否通電（已按過變頻器控制盤上的“RUN”鍵）；檢查水泵運轉方向與泵體箭頭所標方向一致；檢查水泵內是否含有其他氣體，旋轉水泵中部的排氣螺栓，放出泵內殘存的氣體，直到有水噴出，再擰緊螺栓，開機運轉；檢查水泵進水管的閥門是否關閉；檢查水泵內部軸承是否松動。

4.2.2 測試管路漏水

檢查測試管中各個橡膠密封圈是否脫落或變質損壞，如需要則進行安裝及更換；檢查被檢表與直管段是否吻合；檢查氣泵內的氣壓是否達到正常值；檢查氣動夾表器是否工作正常并已夾緊被檢表管路。

4.2.3 恒溫槽溫度不穩(wěn)定

檢查恒溫槽的攪拌開關是否在工作狀態(tài)；檢查恒溫槽的水位是否在正常位置；檢查恒溫槽本身溫度傳感器是否連接正常，線路是否脫落。

4.2.4 按下“水箱加熱”按鈕后加熱器不工作

檢查加熱器的插頭是否連接可靠；檢查漏電保護是否掉閘，如果確定是掉閘，并且合閘后仍然掉閘，則應檢查連接加人氣的相關線路，是否短路；通過觀察電流表確認加熱絲是否工作，如果短路及時進行更換。endprint

4.2.5 夾表器不工作

檢查是否已按下“空壓機”按鈕；檢查氣泵上的電源開關是否在接通位置；檢查氣泵輸出球閥是否在打開狀態(tài)；檢查測試操作臺左側的夾表氣壓調節(jié)閥是否打開的過小，導致夾表器壓力不足；檢查氣缸是否漏氣，如果漏氣更換氣缸內部密封圈；檢查兩位四通電磁閥是否正常，如果磨損進行更換。

4.2.6 變頻器輸出達到上限值Hz

檢查是否有流量計反饋信號；檢查管路閥門是否關閉；檢查管道是否堵塞；檢查被檢表閥門是否關閉；檢查信號盒內繼電器是否連接可靠。

4.2.7 計算器的流量設置不起作用

觀察變頻器顯示面板是否有反應，如果有，則檢查水泵連線是否正常以及水泵電源是否打開；如果變頻器顯示面板沒有反應則說明可能是計算機通信中斷，檢查變頻器到計算機的RS-458通訊線是否脫落以及變頻器的參數是否誤改，可利用變頻器說明書對應設定參數進行檢查，慎重改動。

4.2.8 溫度顯示儀表報警

檢查溫度采集儀表背部測溫鉑電阻接線是否牢固；斷電檢查溫度控制儀表背部接線端子接線是否松動。

4.2.9 液位顯示儀表報警

檢查水箱液位是否過高（超過0.65米）；檢查水箱液位是否過低（低于0.30米）；斷電檢查液位顯示儀表背部接線端子接線是否松動。

4.2.10 壓力顯示儀表報警

檢查遠傳壓力表上的航空插頭是否插接牢固（斷電檢查）；檢查管道流量通路是否有閥門關閉；檢查被檢表是否帶有閥門且閥門已關閉；檢查被檢表自帶的過濾網上或管道內是否有異物堵塞；斷電檢查壓力顯示儀表后背接線端子接線是否松動。

4.2.11 鼠標或鍵盤操作失靈

檢查鼠標或鍵盤與計算機的聯(lián)接插口是否插接可靠；檢查鼠標滾輪或鍵盤按鍵等處是否有臟物、鍵盤是否粘連。

4.3 清洗

只能使用中性試劑來清洗裝置的水箱、管路系統(tǒng)、操作臺等，不能使用侵蝕性物質，如：鹽酸（稀鹽酸），或研磨性介質。

5 熱量表檢定裝置存在的問題和提升的方面

5.1 熱量表檢定裝置存在的問題

5.1.1 檢定覆蓋面有限

我們使用的熱量表檢定裝置日常檢定工作中數量不足，不能完全滿足當前熱量表的檢定工作。目前我國省級計量院所建立的熱量表檢定裝置有十幾家，都在長江以北的地區(qū)，配備的裝置數量和檢定項目都不能滿足當前熱量表市場的發(fā)展，尤其是大口徑熱量表。

5.1.2 國內標準不夠完善

由于目前國家、行業(yè)性標準中的參數、范圍較大、標準滯后，加之熱量表及裝置生產的企業(yè)經濟、技術實力不盡相同，考慮到生產成本因素，導致生產的產品質量水平、可靠程度略有不同。國家標準不夠相對應配套的檢定規(guī)程或國家標準還不夠嚴密與完善，迫使現在的裝置生產和檢定可靠性、穩(wěn)定性、準確性不高。熱量表的檢定裝置從宏觀上看基本可以完成熱量表檢定工作，但實際整體水平和技術指標從微觀上看并不符合社會發(fā)展。與國外標準數相比，國內標準數為4個，歐洲標準數為9個，國內標準與國外標準里的指標技術相差很大。

5.1.3 企業(yè)主體意識不夠

目前的熱量表市場前景良好，一些企業(yè)產業(yè)發(fā)展方式落后，產業(yè)化、規(guī)?；?、信息化、標準化程度不高，管理水平較低，技術停滯不前，不能持續(xù)保持獲證時的生產條件和質量安全管理制度。企業(yè)主體質量責任意識淡薄，誠信意識，先天不足，不注重核心技術，太過重視營銷。在生產過程中為了控制成本，追求利潤，在不影響產品使用情況下，能省材料盡量省，能用一般的配件就不會用好的，并不考慮產品使用壽命及精密度，極大影響了產品的質量水平。

5.1.4 檢定技術水平不足

熱量表檢定裝置的技術水平發(fā)展緩慢，省級機構所建立的熱量表檢定裝置型號一般都是DN15-DN25或DN15-DN50。所用的標準器有電子天平、電磁流量計、質量流量計等。我省DN80以上的熱量表的檢定采用分體檢定法，流量傳感器部分都是在冷水的條件下檢定的，熱水和冷水在溫度和密度上相差很大，流量傳感器元件和被檢介質接觸受到水溫的變化不同測量誤差也不同，對目前的檢定數據造成很多不確定的因素，給諸多的大口徑熱量表檢定帶來了很大的不便。

5.2 熱量表檢定裝置需要提升的方面

5.2.1 進一步完善標準體系

國外對該裝置的生產有嚴格的標準，國家及計量部門應加快完善熱量表及裝置的標準體系，建立統(tǒng)一嚴密的熱量表檢定裝置標準，不斷監(jiān)督檢查計量標準的執(zhí)行情況。建立標準應用情況的跟蹤反饋制度，不斷修訂完善標準，以提高標準的適宜性、有效性和先進性。在標準體系運行中都要遵循PDCA循環(huán)原理：P（Plan）——計劃；D（Do）——執(zhí)行；C（Check）——檢查；A（Act）——行動，以保障整個標準體系的時效性、規(guī)范性、科學性、合理性，逐步與國際標準接軌。

5.2.2 加強日常監(jiān)督檢查

質量不僅是企業(yè)和產業(yè)核心競爭力的體現，也是一個國家文明程度的體現，對于生產熱量表及裝置的企業(yè)，政府相關部門加大檢查力度，嚴把生產許可和市場準入關，對不符合條件的生產企業(yè)嚴格執(zhí)法，加大處罰，甚至給予取締。嚴格監(jiān)督企業(yè)按照CJ128-2007《熱量表》、CJ357-2010《熱量表檢定裝置》、JJF1434-2013《熱量表制造計量器具許可必備條件》進行生產，加大宣傳培訓力度，把企業(yè)從“要我做”的理念轉化為“我要做”，提升企業(yè)的質量責任意識，確保熱量表及檢定裝置質量可靠。

5.2.3 提升產品的質量水平

落實企業(yè)主要負責人對質量安全負首要責任，企業(yè)要建立健全質量管理體系，加強全員、全過程、全方位的質量管理，做到嚴格按標準組織生產經營，嚴格質量控制、質量檢驗和計量檢測。熱量表裝置質量存在的問題主要表現在使用中的長期可靠性方面。對于熱量表存在的長期可靠性方面問題，已經引起了管理部門、計量技術機構、行業(yè)協(xié)會和生產企業(yè)的高度重視，創(chuàng)新思路模式，監(jiān)督企業(yè)生產出可靠的大口徑、小口徑裝置。目前，我國熱量表行業(yè)標準CJ128-2007和型式評價大綱對熱量表的耐久性試驗要求是：介質溫度為tmx-5、流量為qmax時，使流量傳感器連續(xù)運行300h后，檢測流量傳感器的準確度應符合標準規(guī)定。而歐洲標準對熱量表的耐久性試驗執(zhí)行一套完整的方案，要求完成持續(xù)2400h的耐久性試驗，對熱量表檢定裝置的生產標準極其嚴格。

5.2.4 共同遵循標準化方法

各部門、企業(yè)、個人為了達到良好的目的，都要遵循標準化方法：都是為在一定的范圍內獲得最佳秩序，對實際的或潛在的問題制定共同的和重復使用的規(guī)則的標準化活動[4]。簡而言之都是制定標準、實施標準、監(jiān)督標準的行為過程。為了獲得良好的經濟、社會、生態(tài)利益，協(xié)調社會生產的各個組成部分，確立共同遵循的準則，合理利用現有資源，實現政府部門、經營管理者、老百姓的利益最大化和秩序化，提升產品和服務質量及國際競爭力水平，進而走上可持續(xù)發(fā)展之路的目標。

6 熱量表檢定裝置對整個社會的意義

隨著國家經濟發(fā)展進入新常態(tài)，集中供熱成為社會福利性消費，尤其是當前環(huán)境的承受能力越來越弱，生態(tài)環(huán)境對經濟增長的壓力越來越大，節(jié)能減排的任務越來越重，國家推行粗放式經營向精細式管理轉變的需求越來越迫切。供熱體制的改革和不斷深入，分戶計量成為節(jié)能減排的關鍵突破點，是成功典型的例子。熱量表的結算方式相比起按面積結算，受到越來越多的老百姓青睞，而最終保障熱量表準確可靠的最后一關來源于熱量表檢定裝置的準確可靠。

結合目前熱量表檢定裝置的實際情況應增加數據處理自動化、智能出具熱量表檢定證書、電磁流量計作為標準表、恒溫槽增加鉑電阻保護套、保溫系統(tǒng)采用雙層保溫設計、自動夾表等功能，提高檢定部門的檢定效率，有效的發(fā)揮熱量表檢定裝置的優(yōu)勢，消除企業(yè)因產品質量問題帶來的直接和間接損失，確保企業(yè)的標準化生產，提高企業(yè)出廠檢驗的效率和質量，確保供暖季讓廣大的供熱企業(yè)及老百姓放心，不斷推動熱計量科學事業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻：

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[4]劉曉東.企業(yè)參與國際標準化活動工作指南[M].北京：中國標準出版社，2006：1.endprint