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【摘 要】 本文介绍了现场校准热量表的方法，分析了不确定度的来源，不确定度分量和大小，最后得出了现场校准热量的不确定度Urel=0.72%，k=2的结论，以满足企业的要求。
【关键词】 热量 现场校准 不确定度
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.05.012
供热按热量收费已经计入我国《节约能源法》中，而大口径热水热量测量系统是我国企业用来计量热量的主要计量器具，广泛用于热电厂、供暖企业与用热企业之间进行能源计量。用热企业为了达到节能减排目的，急需对热量仪表进行检定校准。
本方法采用便携式超声波流量计（准确度等级为0.5级）为流量测量标准器，便携式水槽（不确定度U=0.004℃）为温度测量标准器，对一台DN400的热量测量系统进行校准，比较其热量测量的相对示值误差。热量测量方法为焓差法，采用总量法计算热量并评定其不确定度。
该系统管道外径为420mm，壁厚10mm，无衬里，流量传感器为Siemens电磁流量计，流量点为1100m3/h，流速为2.43m/s，进水管温度为70℃，出口温度为40℃。累计流量单位为m3，分辨力为0.01m3，温度和温差的分辨力为0.01℃。
1 数学模型
热量准确度由下式表示：
[E][=Q示-Q标Q标×100%]
式中：[Q示]——被测热量表热量，kWh;[Q标]——标准装置计量热量，kWh。
不确定度传播律为：
[uE][=c12u2E+c22u2示+c32u2标]
不确定度来源及灵敏系数为：
[c1=1];[c2=?E?Q示=1Q标];[c3=?E?Q标=Q示Q2标]
2 热量的标准不确定度的评定
2.1 测量重复性引入的不确定度[uE]
在设定的温度、温差和流量下使被测系统正常工作，比较显示值与标准值，从而得到误差。被测DN400的热量表，流量点为1100m3/h，测量时间100s，累计流量为30.20m3，热量表显示热量平均值为1045.938kWh，热量标准平均值为1048.157kWh，测量结果如下：
2.2 引入的标准不确定度
主要来源为被检表的分辨力，被检表的分辨力为0.001kWh，按均匀分布，则：[u示=0.0012×3=0.00289]kWh
2.3 引入的标准不确定度
（1）数学模型：[Q标=ρ×Δh×V]
（2）不确定度来源及灵敏系数
密度[ρ]引入的不确定度[u标1]，灵敏系数[c4=Δh×V];
焓差[Δh]引入的不确定度[u标2]，灵敏系数[c5=ρ×V];
标准体积V引入的不确定度[μ标3]，灵敏系数[c6=ρ×Δh]。
（3）不确定度传播率
[u标][=c42u2标1+c52u2标2+c62u2标3]
2.3.1 密度引入的不确定度[u标1]
按绝对值估计，温度相差2℃.密度最大误差为0.1%，按均匀分布，则：
[u标1=0.1%2×3×977.98]=0.28kJ/kg?m3
2.3.2 焓差引入的不确定度[u标2]
温度相差2℃.焓差最大误差为0.64%，按均匀分布，则：[u标2=0.64%2×3×125.41]=0.23kJ/kg
2.3.3 标准体积引入的不确定度[u标3]
由标准流量计带来的不确定度为0.355%。
2.3.4 [Q标]引入的标准不确定度[u标]
[u标=（3762.3×0.28）2+（29310×0.23）2+（0.00355×122125）2] =1.9kWh
3 不确定度分量汇总
由于[Q示]引入的标准不确定度主要来源于分辨力，与重复性引入的不确定度相比较小，只取重复性引入的不确定度，[Q标]引入的标准不确定度由多个分量组成，近似为正态分布，所以不确定度汇总后见下表：
4 合成标准不确定度
[Uc=0.3122+0.19]=0.36%
5 扩展不确定度
按正态分布估计，取k=2，则[Urel=0.36%×2=][0.72%]，k=2。
6 结论
通过以上分析，在该流量点和温差点下，热量测量系统的热量误差应不超过±3.42%，现场校准热量测量系统的不确定度满足要求，所以该校准方法可行，为用热企业的热量溯源提供了依据。
作者简介
刘洋，流体机械及工程专业研究生，现于辽宁省计量科学研究院从事流量计量工作，主要检定各种流量计、质量流量计、电磁流量计、涡街流量计等。
（责任编辑：张晓明）
【关键词】 热量 现场校准 不确定度
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.05.012
供热按热量收费已经计入我国《节约能源法》中，而大口径热水热量测量系统是我国企业用来计量热量的主要计量器具，广泛用于热电厂、供暖企业与用热企业之间进行能源计量。用热企业为了达到节能减排目的，急需对热量仪表进行检定校准。
本方法采用便携式超声波流量计（准确度等级为0.5级）为流量测量标准器，便携式水槽（不确定度U=0.004℃）为温度测量标准器，对一台DN400的热量测量系统进行校准，比较其热量测量的相对示值误差。热量测量方法为焓差法，采用总量法计算热量并评定其不确定度。
该系统管道外径为420mm，壁厚10mm，无衬里，流量传感器为Siemens电磁流量计，流量点为1100m3/h，流速为2.43m/s，进水管温度为70℃，出口温度为40℃。累计流量单位为m3，分辨力为0.01m3，温度和温差的分辨力为0.01℃。
1 数学模型
热量准确度由下式表示：
[E][=Q示-Q标Q标×100%]
式中：[Q示]——被测热量表热量，kWh;[Q标]——标准装置计量热量，kWh。
不确定度传播律为：
[uE][=c12u2E+c22u2示+c32u2标]
不确定度来源及灵敏系数为：
[c1=1];[c2=?E?Q示=1Q标];[c3=?E?Q标=Q示Q2标]
2 热量的标准不确定度的评定
2.1 测量重复性引入的不确定度[uE]
在设定的温度、温差和流量下使被测系统正常工作，比较显示值与标准值，从而得到误差。被测DN400的热量表，流量点为1100m3/h，测量时间100s，累计流量为30.20m3，热量表显示热量平均值为1045.938kWh，热量标准平均值为1048.157kWh，测量结果如下：
2.2 引入的标准不确定度
主要来源为被检表的分辨力，被检表的分辨力为0.001kWh，按均匀分布，则：[u示=0.0012×3=0.00289]kWh
2.3 引入的标准不确定度
（1）数学模型：[Q标=ρ×Δh×V]
（2）不确定度来源及灵敏系数
密度[ρ]引入的不确定度[u标1]，灵敏系数[c4=Δh×V];
焓差[Δh]引入的不确定度[u标2]，灵敏系数[c5=ρ×V];
标准体积V引入的不确定度[μ标3]，灵敏系数[c6=ρ×Δh]。
（3）不确定度传播率
[u标][=c42u2标1+c52u2标2+c62u2标3]
2.3.1 密度引入的不确定度[u标1]
按绝对值估计，温度相差2℃.密度最大误差为0.1%，按均匀分布，则：
[u标1=0.1%2×3×977.98]=0.28kJ/kg?m3
2.3.2 焓差引入的不确定度[u标2]
温度相差2℃.焓差最大误差为0.64%，按均匀分布，则：[u标2=0.64%2×3×125.41]=0.23kJ/kg
2.3.3 标准体积引入的不确定度[u标3]
由标准流量计带来的不确定度为0.355%。
2.3.4 [Q标]引入的标准不确定度[u标]
[u标=（3762.3×0.28）2+（29310×0.23）2+（0.00355×122125）2] =1.9kWh
3 不确定度分量汇总
由于[Q示]引入的标准不确定度主要来源于分辨力，与重复性引入的不确定度相比较小，只取重复性引入的不确定度，[Q标]引入的标准不确定度由多个分量组成，近似为正态分布，所以不确定度汇总后见下表：
4 合成标准不确定度
[Uc=0.3122+0.19]=0.36%
5 扩展不确定度
按正态分布估计，取k=2，则[Urel=0.36%×2=][0.72%]，k=2。
6 结论
通过以上分析，在该流量点和温差点下，热量测量系统的热量误差应不超过±3.42%，现场校准热量测量系统的不确定度满足要求，所以该校准方法可行，为用热企业的热量溯源提供了依据。
作者简介
刘洋，流体机械及工程专业研究生，现于辽宁省计量科学研究院从事流量计量工作，主要检定各种流量计、质量流量计、电磁流量计、涡街流量计等。
（责任编辑：张晓明）