热功率比较法检定热量表可行性探讨及方法推荐

高莉

济宁市计量测试所 山东济宁 272000

1 热量表的检定方式和检定方法

国家计量检定规程、行业标准中规定的热量表的检定方法有总量检定和分量检定两种。总量检定是对热量表的热量值直接进行检定的方法；将组成热量表的流量传感器、温度传感器和积算仪的参数视为热量的分量，按照分量或分量组合分别检定的方法就是分量检定法。

热量表的分量或分量组合检定方便制造厂分别检定热量表的各个分量，检定合格后再进行组装，提高制造厂的生产效率，便于分析各分量的具体精度。在产品开发、产品升级和型式评价过程中，当整体精度达不到要求时，可以分析热量表的哪个部件存在问题。但其测试周期长、成本高，不适合量产热量表出厂时的精度测试和法定计量检定机构的首次强制检定。对于不能拆卸的整体式热量表，这种检测方法无法实现。所以在交易交接过程中测量结果不直观，对供热方或用户方没有直观的参考意义。

总量检定法是热量表各部分的精度不涉及检测过程，而是测量热量表的整体误差。测试结果包括各传感器的测量误差及其相互影响。测量效率高，结果直观，更接近热量表的实际运行情况。由于其明显的优势，第一次法定计量机构强制检定一般采用总量检测法。

2 热功率比较法检测原理及可行性分析

2.1 原理

综合以上两种方法的特点，结合现有热量表及热量表检测装置的技术现状，笔者提出了一种总量检定法基础上的改进方法：热功率比较法。其具体原理为：将总量检定方法中，被检热量表与热量表检测装置的累积热量的比较转换为对瞬时热功率的比较，在检定过程中，避免了时间参量对检测结果的影响[1]。

其理论依据为：热量相对误差Ei计算公式为

在一次检定过程中，热量表和热量表检测装置的计量保持同步，式（1）右边分子分母分别除以检测时间t，根据功率的定义，可得式（2）

从上述变换过程可以看出，热量相对误差计算过程由累积热量Q这一有关时间的参数直接转换为与测量时间无关的参数瞬时热功率P。

2.2 可行性分析

（1）中讨论了热功率比较法原理上的可行性，本部分分析该方法在实际应用中的可行性。热量的计算公式为

式中：Q——释放的热量，J或kW·h；

q——流经热量表中载热液体的质量流量，kg/s；

Δh——热交换回路中入口温度与出口温度对应的载热液体的比焓值差，kJ/kg；

t1、t2——起始、结束时间，s。

在热量表检定系统中，Δt取值足够小，得以保证在Δt范围内，qv、ρ、Δh可视为常数，热量表及热量表检测装置中热量的计算公式由连续函数式（3）变为离散函数：

则其瞬时热功率计算公式为

从式（6）、式（7）可看出，热功率比较法的影响参数同样是瞬时流量qm（或qv、密度ρ）与焓差Δh。采用该方法，无需增加额外的测量。事实上，现在许多热量表厂商已在其产品中增加了热功率测量、显示功能[2]。

标准表法热量表检测装置采用热功率比较法检测时，待流量、温度稳定后，直接从热量表和测量软件中读取被测热量表和标准装置的热功率，可实现动态检测，减少了静态读数法在流量阶跃阶段的测量误差，且在一批热量表检测过程中，除去夹卸热量表的装、拆阶段，减少装置表前、表后阀门的开闭动作，只需流量调节阀对检测流量进行调整，大大减少了阀门反复开闭对装置的影响，提高了装置的使用寿命。质量法热量表检测装置综合累积流量qm与测量时间t得出平均热功率Pc，对被测热量表的瞬时热功率进行采样得到平均热功率Pd，按照式（2）可得到测量误差。采用该检测方法，理论上只需满足天平的最小秤量值，热量表显示分辨力引入的不确定度影响可以忽略。

质量法热量表检测装置，被检表取样时间一般也为1min，最短检测时间取决于天平的最小秤量，一般天平量程的20%～80%为其最佳称量范围，对配置10kg天平的热量表检测装置，称量2kg耗时2.4min，省时3.6min。可见，热功率比较法在热量表首次检定及质量检验过程中，在保证准确度的前提下，大大缩短了检测用时，提高了工作效率[3]。

3 结语

由以上分析可知，现有的热量表或热量表检测装置可以在没有附加测量参数的情况下实现热功率的测量。实现热功率测量功能的热量表或热量表检测装置具有热功率的实时显示，热功率比较法可以实现热量表的动态检测，适应当前实际流量测量的发展趋势。

热功率比较法的检测方法综合了总量检测的优点，在总量检测的基础上通过对计算公式的变换，减少了时间参数在总量检测方法中的参与。在保证测量精度的基础上，大大提高了热量表的检测效率，有效地实现了热量表的批量检测，为热量表生产厂家和计量检定部门提供一种方便快捷的检测方法。因此，在标准和规程的修订过程中，增加热量表和热量表检测装置的热功率显示功能，从而为提高热量表产品质量和政府计量行政部门的有效监管提供保障。