超声波热量表的流量误差变化研究

蔡 勤 刘敦利 黄湘来

新疆计量测试研究院（新疆 乌鲁木齐 830011）

随着国家节能减排工作的开展和热量计量的推广，家用热量表已同水表、燃气表一样，成为商品房建设必须安装的重要计量仪表之一。而超声波热量表以其功能齐全、体积较小、安装便捷、价格适中等特点深受广大客户青睐。近年来，新疆计量院接收检定的家用热量表几乎都是超声波热量表[1]。目前，按照现行的热量表国家检定规程，热量表实行首次检定（有效期为3 年）、到期复查的检定方式[2]。然而，热量表在漫长的有效期内其误差变化如何却无法得知。特别是在新疆等供暖周期长、供热量大的地区，热量表工作时间长、流量波动大[1,3]，同时，受水质的影响，水中杂质、污垢的沉积等，超声波热量表的计量性能很难得到很好的保证。热量表的误差变化主要分为流量误差和温度误差，这里主要研究和分析其流量误差的变化。

1 实验条件与方法

为了研究在用超声波热量表的流量误差变化，选取了乌鲁木齐市某小区安装的准确度为2 级的500 块超声波热量表进行了相关实验。热量表的主要技术指标见表1。

具体实验方法：对500 块热量表进行首次检定，合格后安装使用；然后从中抽样6 块热量表每年拆卸并检定，检定完毕后恢复安装使用，共进行2 次；第3 年，把500 块热量表全部拆卸并进行复检。由此得到6 块热量表的4 次连续检定数据和其他494 块热量表首检和复检的检定数据。分析6 块热量表的检定数据，研究其流量误差变化；同时，结合其他494 块热量表的检定数据，研究复检结果中合格的热量表整体流量误差变化情况。

2 实验结果分析

对抽样的6 块热量表的逐年检定数据进行分析统计（表2）。从表2 中数据可以看出，基本上每块热量表的每个检定点的流量误差绝对值都是逐年增大的，表明了热量表的流量误差随使用时间的增长而逐年增大。根据检定规程[2]，所有热量表3 个检定点qi（最小流量）、qt（分界流量）、qp（最大流量）的最大允许误差分别为±4%、±2.2%、±2.02%。所以，根据检定数据，在第3 次检定中，样本2 的qp检定点误差为2.28%，超过最大允许误差，在第4 次检定中，样本2 的qp检定点（2.56%）和样本6 的qt检定点（2.44%）均出现超差。从这一结果分析，这6 块热量表在使用第2 年以后的不合格率为16.7%，在使用第3 年以后的不合格率为33.3%。

表1 热量表的主要技术指标

表2 6 个样本不同检定点的误差 单位：%

针对500 块热量表的复检结果，对比每一块表的每一个检定点的首检数据和复检数据，统计得出，在全部的1 500 个检定点中，误差绝对值增大的检定点有1 422 个，占全部检定点的94.8%，误差绝对值减小的占4.8%，误差不变的占0.4%，误差超差的占8.4%，即从单个流量点分析，热量表的不合格率为8.4%。综合考虑热量表的检定结果，其不合格率为10.5%，其中包括了流量超差、物理损坏、功能缺陷等情况。同时，对比这首检和复检的1 500 个检定点数据，其中全部为正值误差的检定点有1 230 个，占82%，说明流量计量结果比实际流量快的热量表占绝大多数；这些正值误差的检定点中，误差增大的有1 226 个，占99.7%，说明了随着热量表的使用，误差绝大部分为正方向变化，即热量表越走越快。

从以上2 个方面的实验结果可以得出：第一，热量表的流量误差随着使用年限的增加会逐渐增大，在使用后的第3 年至少有超过8%的热量表流量误差超差，对热量计量工作造成很大的损失；第二，热量表在使用中流量误差基本呈现正方向变化，热量表流量误差为正值的情况占绝大多数，这种变化对用户带来逐渐增大的经济损失。

同时，对比抽样逐年检定的结果和整体复检的结果，前者的不合格率要明显高于后者，但两者同样都比较高，因此超声波热量表的计量准确度问题要给予足够的关注，热量表的定期复检显得十分必要和重要。

3 实验结论与建议

根据以上的实验结果可以看出，超声波流量计的流量误差随着使用年限的增长基本上呈现逐年增大的趋势，分析其原因，主要可能有3 个方面：首先，新疆的水质偏碱，长期的高温运转会使得管道内产生大量的污垢，从而改变了介质的成分，影响了超声波在介质中的传播速度，导致误差逐渐增大；其次，根据长时间的观测研究，在正常的运转过程中，热量表的瞬时流量基本处于最小流量到分界流量的范围内，流量值偏小，不能有效的冲击和清洗管道，反而有利于污垢的附着，对热量表传感器的灵敏度和信号强度产生影响，从而影响热量表的计量准确度；再次，新疆地区供暖周期长，每年都达半年以上，且一直保持24h 运行，在高温循环水的长时间冲击下，热量表传感器会加速老化，也会对其误差产生较大的影响。

针对以上可能导致热量表流量误差逐渐变大的原因，这里提出3 条建议。

（1）为了保证热量表的传感器灵敏性，建议每年把热量表拆卸清洗，或者用高压水对其进行一定程度的循环冲洗。

（2）循环水中添加少量能够中和水质的酸性物质，从而减少污垢的产生和沉积，也有利于热量的传输和利用。

（3）由于全国气候的差异性，热量表在不同地区使用的频率和周期也呈现出较大的差异，因此，检定周期也有必要作一定程度的调整。

热量表的周期检定是一项艰巨的工程，特别是对于新疆等供热面积大的区域，需要政府相关部门、计量部门用户等多方的共同参与和实施。无论是从用户角度考虑还是国家节能减排工作的大局出发，准确的计量结果对热量计量都具有重要意义。

[1]张宋强,郑云林.新疆地区供热计量装置现状及关注的问题[J].中国计量,2012（4）：36-37.

[2]JJG 225-2001 热量表检定规程[S].

[3]罗洪平.热量表检定的现状和发展[J].仪器仪表标准化与计量,2011（4）：15-16.