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热量表检定装置技术简介

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热量表检定装置技术简介

发布日期:2021-08-16 作者: 点击:

1.概述

热能表检定装置可对口径为DN400-DN15各种类型速度式流量计、容积式流量计、质量流量计及热能表进行流量传感器、配对温度传器、计算器的分量检定、分量组合检定及总量检定,同时还配置有压损测量功能。装置具有多种被检表数据采集功能(红外接口、脉冲接口、RS232接口、RS485接口、电流、电压、频率、多媒体、人工输入),多种检定模式,双机冗余系统,脱离计算机装置仍能够进行检定工作。

热量表检定装置既可以用于热量表的检定,也可以用于各种速度式流量计、容积式流量计、质量流量计冷、热水的检定,是我公司的创新产品,申请了多项专利技术,完全拥有自主的知识产权。热量表检定装置采用了多项专利技术、科学的生产制造工艺、良好的材质,精度高,运行稳定可靠,生产及使用过程中节能、环保。本装置在借鉴国外先进技术的基础上,根据我国的具体使用情况面研制的具有自主知识产权的新一代热能表检定装置,也是目前国内创新性强、性价比优、功能全技术先进的热能表检定设备。

装置加热采用太阳能+电加热方式,节能、环保。

本装置主要设计依据符合国家计量检定规程的要求:

OTML R75-2002 Heat Meats

EN 1434-2006 Heat Meats

CJ/T 357-2010 热量表检定装置

JJG225-2010 热量表检定规程

CJ128-2007 热量表

JJG686-2006 热水表

JJG164-2000 液体流量标准装置

JJG643-2003 标准表法流量标准装置

JJG160-1992 标准铂电阻温度计

GB/T778.3-1996 冷水水表试验方法和检验设备

建设期间如遇标准的更新,将执行现行最新有效的标准



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2.主要技术参数

Ø 装置扩展测量不确定度:静态质量法U≤0.07%(k=2)

标准表法U≤0.3%(k=2)

Ø 流量稳定性:≤0.2%

Ø 流量范围:(0.04~2000)m³/h

Ø 加热方式:电加热+太阳能加热

Ø 上游和下游的温度差值:≤±0.5℃

Ø 装置水温:可加热到85℃以上

Ø 水箱温场均匀性:≤1℃

Ø 数据采集处理系统热量值计算不确定度:U≤0.01%(k=2)

Ø 温度测量范围:(4~95)℃

Ø 温度稳定性:试验管路水温波动:≤±0.3℃

Ø 配对温度变送器测量不确定度:≤±0.1℃(k=2)

Ø 可检表口径:DN(15~400)

Ø 可检表种类:热量表

Ø 稳压方式:变频器+稳压容器

Ø 装置公称压力:(0.3~0.6)MPa 连续可调

Ø 环境条件:

温度:(15~35)℃  

相对湿度:(15~85)%RH

大气压力:(86~106)kPa

Ø 数据采集系统接收信号型式:脉冲、电流、电压、频率、光电、RS485、多媒体、人工采集。

控制方式:在检定过程中,装置的控制方式为自动检定,除被检流量计需人工装夹,其余的检定工作均可在计算机上操作完成,可人工方式操作。


3.工作原理

热能表检定装置是由热水流量供给、控制、调节系统,操作台系统,气源供给系统,测量系统,计算机工作站及主控逻辑系统,配电系统等部分组成,由热水流量供给、控制、调节系统,操作台系统、测量系统检测出流经被检热能表的热水流量,由两个恒温槽分别模拟入口和出口环境温度,通过温度标准测量系统检测出入口和出口温度,被检表逻辑接口系统采集被检表的数据,由计算机主站或主控逻辑系统根据相关的热力学公式计算出标准热量值,通过标准热量值和被检热量表测出的热量值的热量值相比较,从而计算出被检表的误差


4.装置特点

★ 模块化结构设计

从机械结构到控制系统,全部采用模块化设计,可靠性高,维护简单,升级方便。用户可以自己量身定做功能。

★ 多功能

即可用于各种热量表检定(具有通信接口和不具有通信接口),也可用于各种流量计的检定(不具有脉冲输出的流量计,高分辨率脉冲输出的流量计,低分辨率脉冲输出的流量计(与高分辨率脉冲输出的流量计的检定模式是不一样的),具有通信接口的流量计)。

★ 多模式  

★ 检定仪表模式:流量计检定模式

热量表检定模式

★ 热量表检定方法模式:分量法

分量组合法

整体法

★ 标准流量计量器具模式:标准表法

  质量法

  标准表+质量法

★ 流量检定操作模式:启停操作模式

 换向器操作模式

 连续操作模式

★ 同步模式 :标准表同步

  被检表同步

★ 被检表数据采集模式:人工采集

脉冲

光电接口    

★ 热量计算模式:进水计算模式

回水计算模式

★ 现场总线:控制系统采用现场总线,可靠性高,实时响应速度快,灵活性好。

★ 多种接口方式:被检表接口逻辑系统有人工采集,RS232接口,光电接口,脉冲接口。

★ 两种同步模式,热量表与装置实时同步  每一个被检表都有一个单独的逻辑模块,从而实现每一块被检表都能与系统实时同步

★ 高检定效率:热量表(流量计)具有通信或脉冲输出功能时,采用标准表法或标准表+质量法,检定效率是其他热量表检定装置的1.5倍~2倍。

★ 嵌入式系统:主控逻辑系统、被检表接口逻辑系统、温度标准逻辑系统、质量标准逻辑系统、温度调节逻辑系统均采用嵌入式系统。功能强大,可靠性高。

★ 双机冗余系统:计算机+主控逻辑系统。脱离计算机,系统仍然能够可靠的工作。

★ 既可以手动测量也可以自动测量。

★ 流量供给系统采用变频器+稳压管模式,流量稳定性高。

★ 模块化铝合金框架,便于运输和组装。

 


5.检定方法

 5.1 热量表的检定方法模式

分量法

由热水流量检定装置、配对温度传感器检定装置、计算器检定装置组合而成,对被检表的流量计、配对温度传感器、计算器三部分分别单独检定的方法称为分量法;

分量组合法

由热水流量检定装置、带温度传感器的计算器检定装置组合而成,被检表的流量计单独检定,带温度传感器的计算器组合到一起检定的方法称为分量组合法。

整体法

被检表的流量计、配对温度传感器、计算器组合到一起的检定方法称为整体法。

我公司的热量表检定装置通过选择不同的模式,可以分别送实现以上三种方法

上述三种检定方法涉及到流量的检定、温度的检定和计算器的检定。

 

5.2 热量表流量安装模式

在热量表检定装置上,流量检定以标准计量器具分类,目前国内的制造商分为质量法或标准表法。奥地利和丹弗斯均采用标准表+质量法。我公司采用标准表+质量法或标准表法。

5.2.1标准表法

热量表检定装置流量检定只采用高精度的电磁流量计作为流量的标准。这种方法在上述三种检定装置中在流量检定方面主要有两个问题要很好的解决:1、流经电磁流量计的水质对计量精度的影响;2、时间同步问题,尤其是一次检测多块被检表时(从热量计算公式上分析,时间同步对检定精度影响非常大),时间同步对检定装置精度影响很大。如果采用高速脉冲电磁流量计,这种方法比较适合解决时间同步问题。


5.3 流量检定按标准计量器具分类模式

在热量表检定装置上,流量检定以标准计量器具分类,目前国内的制造商分为质量法或标准表法。奥地利和德国PTB均采用标准表+质量法。我公司采用标准表+质量法或标准表法。

5.3.1标准表法

热量表检定装置流量检定只采用高精度的电磁流量计作为流量的标准。这种方法在上述三种检定装置中在流量检定方面主要有两个问题要很好的解决:1、流经电磁流量计的水质对计量精度的影响;2、时间同步问题,尤其是一次检测多块被检表时(从热量计算公式上分析,时间同步对检定精度影响非常大),时间同步对检定装置精度影响很大。如果采用高速脉冲电磁流量计,这种方法比较适合解决时间同步问题。

5.3.2质量法

热量表检定装置流量检定采用电子秤作为流量的标准,在检定过程中,电磁流量计仅用于指示瞬时流量值,不参与流量标准的计量。这种方法在上述三种检定装置中在流量检定方面主要有两个问题要很好的解决:1、被检表的流量计计量的是流体的体积,电子秤计量的是流体的质量。这要求装置将电子秤计量的流体的质量在时间上与被检表同步的转换为流体的体积。在进行质量、体积转换过程中,还涉及到温度的采样,选取合适的采样周期非常重要;2、时间同步问题,尤其是一次检测多块被检表时(从热量计算公式上分析,时间同步对检定精度影响非常大),时间同步对检定装置精度影响很大。流量检定采用换向器的方式时,很难解决多块表的时间同步问题。每次检定完毕都需要将容器中的液体排空,检定效率比较低。

我公司的热量表检定装置采用标准表+质量法或标准表法

5.3.3标准表+质量法

热量表检定装置在流量检定过程中,电磁流量计和电子秤均参与流量标准的计量。高精度高速脉冲的电磁流量计作为流量的标准,电子秤校准电磁量计的每个脉冲。既解决了流经电磁流量计的水质对计量精度的影响,又能够解决多块被检表的时间同步问题。


5.4 流量检定按操作方法分类模式

5.4.1换向器法

采用换向器法,本系列装置采用气动转动闭式换向器,控制流量系统的检定,换向时间差小,没有压力波动。

5.4.2连续法

检定过程中不需要流量的启停或切换。从一个检定点到另外一检定点也不需要流量的启停。所有的信号同步都有控制系统自动的完成。这样减少了电磁阀或换向器的频繁的切换,大大提高了电磁阀或换向器的使用寿命。

5.4.3三通切换法

对于没有通信功能的热量表或没有脉冲输出的流量计只能采用三通切换法(等效启停法)。


5.5温度检定

采用两个恒温槽模拟热交换回路的入口温度和出口温度,两只二等铂电阻温标+六位半万用表+现场总线接口转换模块,检测两个恒温槽的温度,作为被检表的温度标准。通过设定适合的采样周期达到热量计算公式离散函数的要求。

5.6计算器检定

通过信号发生器模拟流量,高精度电阻箱模拟温度传感器,按照给定的流量和温度检定计算器的误差。


5.7时间同步模式

时间同步是指被检表与检定装置同时开始计算热量(或流量)并进行累计,经过相等的一段时间同时终止,在相同的起始时刻和终止时刻内,比较被检表和检定装置的累计热量(或流量)。

 5.7.1热量表检定过程中时间同步

被检表热量计算模式有两种:

5.7.1.1计算器定时触发采样

计算器按照采样时间定期采集流量计的累计流量、入口温度传感器的温度和出口温度传感器的温度,根据热量计算公式,计算出采样周期内的热量,将该热量值累计加到总的累积热量值上。在这个过程中, 由于热量表功耗的限制,热量表计算器采集流量、温度的周期不同的制造商是不一样的。1S,2S,5S,30S,60S,120S,300S,600S等等。校验装置与被检表的热量计算起始时刻与经过一段时间后的终止时刻需要同步。当一次检定多块被检表时,每块被检表的采样时刻是不同的,而且由于被检表时钟的差异,采样周期也存在差异,这需要校验装置分别与每块被检表的热量计算起始时刻与经过一段时间后的终止时刻同步。

 5.7.1.2流量脉冲触发采样

流量计输出脉冲触发计算器采集流量计的累计流量、入口温度传感器的温度和出口温度传感器的温度,根据热量计算公式,计算出采样周期内的热量,将该热量值累计加到总的累积热量值上。在这个过程中,由于流量计的分辨率不同、瞬时流速不同,采样周期也不同。当一次检定多块被检表时,每块被检表的流量计脉冲输出时刻是不同的,而且由于被检表流量计的差异,在相同的瞬时流量条件下,输出脉冲的周期也存在差异,这需要校验装置分别与每块被检表的热量计算起始时刻与经过一段时间后的终止时刻同步。

5.7.2流量计检定过程中时间同步问题

流量计的检定同热量表的检定过程一样,同样存在时间同步的问题。

热量表检定装置通过现场总线及模块化管理和测量技术,实现了检定装置与所有类型热量表和流量计的时间同步问题。

 

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6、装置功能

1.压损测量(选配)

压损测量是用来测量被检热量表压力损失。它主要由电容型差压变送器和数字显示仪组成。差送变压器(精度为0.25等级)检测出被检表的压损信号,数字显示仪将此信号以数字方式显示出来,压损测量准确可靠。

2、热量表准确度的检测

根据国家热量表检定规程的规定,热量表的检定方法有总量检定法和分量检定法。

总量检定法是指将热量表安装到热水流量标准检定装置上,将两支温度传感器分别插入具有设定温度的恒温槽中,同时获得流量、温度、温差等信号并计算标准热量值,再与被检热量表进行比较的方法。

分量检定法就是将组成热量表的流量传感器、配对温度传感器、计算器三个分量,按照分量或分量组合分别检定的方法。

检定分为定型检定、样机试验、出厂检定、首次检定、周期检定及使用中检定。但根据检定规程的规定,定型检定及样机试验应使用分量检定法。分量检定方法的具体选用要根据情况而定。

出厂检定

对于出厂检定,效率是关键 ,为了提高生产效率,采用分量检定和总两检定相结合的方法是一个良好的途径。为了提高成品率,防止返工现象,在组装成品之前,先对热量表的三个组成部分一流量传感器、温度传感器、计算器按分量检定法分别进行鉴定,在各部分符合误差要求的情况下在进行产品组装,这样可防止由于使用了不合格的部件而组装成的热量表不合格需要返工的现象。对于组装的成品,由于各部分不可拆卸,所以要用总量法检定作为出场之前的质量把关。这是不需要对每个流量点都进行检定,只需要抽检一个流量点即可。这种方法既保证了产品的质量,有大大提高了生产效率。

首次鉴定

对于首次检定,主要是针对计量部门进行热量表安装前的首检。由于热量表的各部分组装完成且不可拆卸,为了提高检定效率,采用总量检定法比较好。

对于后续的周期检定和使用中的检定,可以用总量检定法,若有问题,可以在使用分量法找出问题的根源。

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