熱能表在計(jì)量檢定中的常見問題及處理方法

姚素娜 / 臨沂市計(jì)量檢定所

熱能表在計(jì)量檢定中的常見問題及處理方法

姚素娜 / 臨沂市計(jì)量檢定所

0 引言

在傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中用戶處于被動(dòng)狀態(tài)，室內(nèi)溫度由供熱單位控制，用戶對(duì)用熱個(gè)性化和提高舒適性的要求越來越迫切。實(shí)行供熱分戶計(jì)量是滿足用戶需求和節(jié)能減排的重要舉措。因此，熱能表計(jì)量準(zhǔn)確與否成為供熱方、用熱方、生產(chǎn)單位、技術(shù)研制單位、產(chǎn)品檢測(cè)監(jiān)督部門共同關(guān)注的焦點(diǎn)。為了確保熱能表的正常運(yùn)行和計(jì)量可靠，必須定期對(duì)其進(jìn)行計(jì)量檢定。熱能表在計(jì)量檢定中出現(xiàn)的種種問題嚴(yán)重影響了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和熱能表后期的正常使用。所以，有必要對(duì)熱能表計(jì)量檢定的常見問題及處理方法進(jìn)行研究，為熱能表的檢定和正常使用提供保障。

1 熱能表的種類

目前，常見的熱能表是采暖分戶計(jì)量用的小口徑戶用熱能表，主要分為機(jī)械式熱能表和超聲波式熱能表兩類。其中戶用機(jī)械式熱能表一般采用旋翼式多流束表，也就是水在表內(nèi)從多個(gè)方向推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，表內(nèi)磨損相對(duì)較小，熱能表使用壽命長。但由于是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，此類表對(duì)水質(zhì)要求較高。超聲波式熱能表是在超聲波式流量傳感器的基礎(chǔ)上加上溫度傳感器，由流體流量和供、回水溫度差計(jì)算出向用戶提供的熱能。超聲波式熱能表流量測(cè)量的準(zhǔn)確度不受被測(cè)流體溫度、壓力、密度等參數(shù)的影響，對(duì)流經(jīng)熱能表的介質(zhì)無特殊要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械式熱能表將逐漸被超聲波式熱能表所取代，超聲波式熱能表將朝著智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展[1]。

2 機(jī)械式熱能表在計(jì)量檢定中的常見問題及處理方法

2.1 安裝不當(dāng)影響靈敏度

機(jī)械式熱能表對(duì)安裝要求較高，其絕大多數(shù)是水平安裝，所以水平安裝的熱能表檢定時(shí)應(yīng)安裝在水平管道上，表體不能傾斜，水流方向與熱能表要求方向一致，熱能表前后直管段的長度應(yīng)符合檢定規(guī)程JJG 225-2001《熱能表》的要求。直管段長度不夠容易造成水流不穩(wěn)定和漩渦等現(xiàn)象，從而影響計(jì)量的準(zhǔn)確性[2]。

2.2 溫度控制不當(dāng)引起阻塞

在檢定機(jī)械式熱能表過程中，水介質(zhì)直接接觸到熱能表內(nèi)部的葉輪部件，檢定人員應(yīng)該看清熱能表銘牌上標(biāo)注的溫度類型。因?yàn)闊崮鼙碛懈邷匦蜔崮鼙?，最高允許溫度150 ℃；常溫型熱能表，最高允許溫度95 ℃；冷水表，測(cè)量范圍2～30 ℃。要根據(jù)熱能表的溫度類型確定供、回水的最高溫度、最低溫度；最小溫差、最大溫差及最可能的運(yùn)行溫差。熱能表的最高允許溫度必須高于供水管或回水管所能達(dá)到的最高溫度，以免高溫引起管道阻塞造成計(jì)量不準(zhǔn)確[1]。

2.3 水質(zhì)引起結(jié)垢或腐蝕造成計(jì)量不準(zhǔn)確

由于我國供暖水質(zhì)的制約，熱能表在使用中其可動(dòng)部件葉輪極易造成其本身及測(cè)量腔體結(jié)垢，甚至堵塞，尤其水質(zhì)差時(shí)更為嚴(yán)重，因此計(jì)量的可靠性和穩(wěn)定性相對(duì)較低；可動(dòng)部件葉輪軸芯在較長時(shí)間或較高流速運(yùn)行后極易磨損，水質(zhì)帶有腐蝕性時(shí)尤為突出。水質(zhì)不佳引起的堵塞或腐蝕都會(huì)引起熱能表的計(jì)量數(shù)據(jù)失真。熱能表計(jì)量檢定過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)運(yùn)行水質(zhì)情況進(jìn)行大致了解，針對(duì)不同情況考量計(jì)量數(shù)據(jù)誤差的不確定度，必要時(shí)采取除垢等措施后再重新進(jìn)行檢定[3]。

2.4 流速控制不當(dāng)造成計(jì)量無效

在計(jì)量檢定過程中，檢定人員應(yīng)合理確定檢定流量的大小。管道實(shí)際應(yīng)用的最小流量必須大于熱能表的最小允許流量；管道實(shí)際應(yīng)用的最大流量必須小于熱能表的最大允許流量，以保證檢定流量在熱能表的測(cè)量范圍之內(nèi)，以此既能獲得有效的計(jì)量數(shù)據(jù)，又不會(huì)對(duì)熱能表造成損壞。

3 超聲波式熱能表在計(jì)量檢定中的常見問題及處理方法

3.1 檢定中水質(zhì)氣泡與雜質(zhì)帶入的影響

在超聲波式熱能表計(jì)量檢定過程中，循環(huán)水中不得有氣泡。因?yàn)槌暡ㄔ谒械膫鞑ニ俣葹? 500 m/s左右，而在空氣中的傳播速度約為330 m/s，根據(jù)超聲波在水中及空氣中的傳播速度，氣泡會(huì)導(dǎo)致接近于5倍的計(jì)量誤差，可見氣泡對(duì)超聲波熱能表的流量測(cè)量干擾非常大。計(jì)量檢定用設(shè)備雖然用的是純凈水，但在檢測(cè)循環(huán)下很難避免氣泡產(chǎn)生，所以工作人員必須重視這一問題，在檢定之前必須排除管道和各個(gè)閥門中的空氣。

對(duì)于檢定介質(zhì)中的雜質(zhì)問題，檢定人員通常認(rèn)為超聲波熱能表不怕堵、不怕水中雜質(zhì)，因?yàn)樗咏谥惫軤顟B(tài)，水中雜質(zhì)對(duì)腔體沒有影響，這個(gè)無可非議。但是水中的雜質(zhì)會(huì)使超聲波的入射角發(fā)生偏移，影響超聲換能器所發(fā)生的超聲波，從而導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。所以在檢定超聲波熱能表時(shí)，同樣應(yīng)該嚴(yán)格保證水質(zhì)的純凈度，以避免雜質(zhì)引入的測(cè)量誤差。

3.2 檢定中兼顧軟硬件匹配問題

在檢定過程中發(fā)現(xiàn)，同一批次的超聲波式熱能表在相同的預(yù)運(yùn)行條件下出現(xiàn)某些表不計(jì)量的現(xiàn)象，重復(fù)運(yùn)行仍然如此，流量和溫度數(shù)據(jù)顯示均無刷新。出現(xiàn)這種現(xiàn)象應(yīng)考慮該批次表具的質(zhì)量問題，著重尋找其軟件程序設(shè)計(jì)的原因。如某批次熱能表的產(chǎn)品程序設(shè)定為：檢定狀態(tài)3 s刷新一次，使用狀態(tài)3 min刷新一次，空管狀態(tài)40 min刷新一次。在換能器性能不佳的情況下，波形從發(fā)送端失真，出現(xiàn)信號(hào)衰減，程序因此不做相應(yīng)判斷而認(rèn)定為無信號(hào)，控制進(jìn)入空管狀態(tài)，此時(shí)即使管道中有流量流過熱能表也不進(jìn)行計(jì)量，使得在預(yù)運(yùn)行中出現(xiàn)大量熱能表不計(jì)量問題。故障雖然出現(xiàn)在部分表具上，但應(yīng)該考慮是軟硬件不匹配引起的，屬于設(shè)計(jì)缺陷。因此正常運(yùn)行的表具作合格判定應(yīng)慎重[1]。

3.3 做好靜電的防護(hù)

熱能表是在干熱環(huán)境中運(yùn)行的精密儀表，對(duì)靜電很敏感。由于熱水在管道中流動(dòng)，水流與管道發(fā)生了單方向相對(duì)位移，形成了非常容易產(chǎn)生靜電的條件。特別是現(xiàn)在大多選用金屬與塑料材料的復(fù)合管，更易于強(qiáng)靜電的產(chǎn)生。超聲波熱能表不像機(jī)械熱能表基表中有個(gè)葉輪在不停旋轉(zhuǎn)，有著攪拌混合的作用（這種方向的改變，可以將一部分正負(fù)電荷相互抵消）。因此，超聲波熱能表比機(jī)械式熱能表更加容易帶靜電，而且是更強(qiáng)的靜電，輕者數(shù)據(jù)受到破壞（其中最容易受到損壞的是 Flash，特別是在數(shù)據(jù)寫入時(shí)的升壓過程中），重者會(huì)燒壞低功耗單片機(jī)。因此計(jì)量檢定人員應(yīng)重視靜電防護(hù)。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)問題凸顯，供熱計(jì)量及收費(fèi)改革的推行勢(shì)不可擋，這就對(duì)熱能表的計(jì)量檢定工作提出了更高的要求。所以，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對(duì)熱能表檢定常見問題和處理方法引起足夠重視，通過相應(yīng)的解決措施提高熱能表的使用性能。機(jī)械式熱能表與超聲波式熱能表的工作原理、構(gòu)造機(jī)制不同，常見問題也不同，其計(jì)量檢定應(yīng)結(jié)合熱能表自身的工作特性進(jìn)行。

[1]紀(jì)建英，張務(wù)鐸，朱江.熱能表[M].北京：中國質(zhì)檢出版社.2014.

[2]王超英.熱能表檢定中不可忽視的幾個(gè)問題[J].中國計(jì)量，2008，（6）：109.

[3]張務(wù)鐸，李毅，呂呈龍，等.熱能表產(chǎn)品使用三年后質(zhì)量情況探討[J].中國計(jì)量，2016（8）：36-37.