JJF(鲁) 111-2021 热源至供热管网热计量装置热量表在线校准规范

1、 山东省地方计量技术规范JJF（鲁）1112021热源至供热管网热计量装置在线校准规范Online Calibration Specification of Heat Metering Device from Heat Sourceto Heating Network20211204发布20211210实施 JJF(鲁)111-2021热源至供热管网热计量装置在线校准规范JJF（鲁）111-2021Online Calibration Specification of HeatMetering Device from Heat Source to Heating Network JJF(鲁)1

2、11-2021 JJF(鲁)111-2021目录引言.1范围 .12引用文件.13术语和定义.14概述 .24.1工作原理.24.2热量计算.25计量特性.36校准条件.46.1环境条件.46.2校准介质条件.56.3测量标准与设备.57校准项目和校准方法.57.1标准流量计.57.2流量传感器.77.3配对温度传感器和计算器组合.88校准结果的表达.119复校时间间隔.11附录 A校准证书原始记录格式.错误！未定义书签。附录 B校准证书内页.12附录 C热源至供热管网热计量装置热在线校准不确定度评定实例.14I JJF(鲁)111-2021引 言本规范依据国家计量技术规范 JJF1071-2

3、010国家计量校准规范编写规则,并参考 JJG 225热能表、JJF 1001通用计量术语及定义、JJF 1004流量计量名词术语及定义、GB/T 32224热量表、CJJ/T 55供热术语标准及DL/T 904火力发电厂技术经济指标计算方法，结合我国热源至次网组合式热计量装置的技术水平和行业现状编制。本规范的主要技术指标与上述标准基本等效。本规范是首次制定。II JJF(鲁)111-2021热源至供热管网热计量装置在线校准规范1范围本校准规范适用于以热水为介质的，口径大于 400mm的热源至供热管网热计量装置的在线校准。2引用文件JJG 225热能表JJF 1001通用计量术语及定义JJF

4、1004流量计量名词术语及定义GB/T 32224热量表CJJ/T 55供热术语标准DL/T 904火力发电厂技术经济指标计算方法凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于该规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3术语和定义3.1标准流量计 Master flowmeter通过流量标准装置进行量值传递的、具有良好重复性及稳定性的流量计，通常为超声流量计。3.2补水流量传感器 Make up water flow sensor计量热力管网补给水的流量仪表，通常为电磁或超声流量计。3.3供水流量传感器 Supply water flow sensor计量热力管网

5、输出热水量的流量仪表，通常为电磁或超声流量计。3.4回水流量传感器 Return water flow sensor计量热力管网回水热水量的流量仪表，通常为电磁或超声流量计。3.5标准流量计流量稳定性 Master flowmeter flow stability在线校准热计量装置前后，使用热水流量标准装置校准标准流量计的两次相对示值误差之差。3.6热计量装置 Heat metering device1 JJF(鲁)111-2021在供热系统，计量热交换系统吸收或释放热量的计量设备。4概述4.1工作原理热源至供热管网热计量装置主要由供水流量传感器、回水流量传感器、补水流量传感器、配对温度传感器

6、和计算器组成。其中，供水流量传感器测量并给出供热管网供水端的热水体积（或质量），回水流量传感器测量并给出供热管网回水端的热水体积（或质量），补水流量传感器测量并给出补水端的热水体积（或质量），配对温度传感器给出供热管网供水端、回水端及补水端水介质的温度，计算器将输入的流量和温度信号计算为热源与供热管网热交换系统释放的热量值。4.2热量计算4.2.1公式热水流经安装在热源至供热管网间的热计量装置时，根据流量传感器给出的流量和温度传感器给出的供回水、补水温度信号，以及热水流经的时间，通过计算器计算并显示供热管网所释放的热量。供热管网释放的热量按公式（1）、（2）、（3）、（4）计算：Q Qg Qh

7、 Qb（1）2 JJF(鲁)111-2021Qg Qh Qb 1 qgm hg d 1g qgv hg d（2）0O1 qhm hh d 1h qhv hh d（3）O 01 qbm hb d 1b qbv hb d（4）O 0式中：Q供热管网释放的热量，kJ；Qg供热管网供水的热量，kJ；Qh供热管网回水的热量，kJ；Qb供热管网补水的热量，kJ；qgm供热管网供水端水的质量流量，kg/h；qgv供热管网供水端的水的体积流量，m/h；3qhm供热管网回水端的水的质量流量，kg/h；qhv供热管网回水端的水的体积流量，m/h；3qbm供热管网补水端的水的质量流量，kg/h；qbv供热管网补水端

8、的水的体积流量，m/h；3g供热管网供水端的水的密度，kg/mh供热管网回水端的水的密度，kg/mb供热管网补水端的水的密度，kg/m3；3；3；hg供热管网供水温度下的水的焓值，kJ/kg；hh供热管网回水温度下的水的焓值，kJ/kg；hb供热管网补水温度下的水的焓值，kJ/kg； 时间，h。注：由供需双方决定供热管网补水的热量Qb是否加入热量计算公式。4.2.2密度和焓的取值公式（2）、公式（3）和公式（4）中的密度和焓值应按附录 A选取。当温度为非整数时，密度和焓值应进行插值修正。5计量特性流量传感器的最大允许误差（见表 1）3 JJF(鲁)111-2021表1流量传感器的最大允许误差准

9、确度等级最大允许误差qp 1 0.01%但不超过5%但不超过5%1级qq p 2 0.02%2级3级qq p 3 0.05 %但不超过5%q式中：qp 常用流量，m3/h；q 使用范围内的流量，m3/h；(1)配对温度传感器和计算器组合温差的最大允许误差：(0.04min 0.01)（5）式中：min 温差下限，K； 使用范围内的温差，K。(2)配对温度传感器和计算器组合热量的最大允许误差： 1 4 min %（6）注：以上指标不用于合格判据，仅供参照。6校准条件6.1环境条件一般校准大气条件：温度：（-2540）；相对湿度：（1595）%；大气压力：（80106）kPa。4 JJF(鲁)11

10、1-20216.2校准介质条件实验室校准过程中，热水介质温度波动不超过 2C。恒温槽的温度变化不应超过 0.02C/h。瞬时流量波动不超过 0.5%。6.3测量标准与设备6.3.1热水流量标准装置热水流量标准装置用作被校流量计的溯源标准，热水流量标准装置与被校热计量装置的口径比应不小于 1/3，并具有有效期内的溯源证书。热水流量标准装置的测量不确定度应不大于被校流量传感器最大允许误差绝对值的 1/5。6.3.2标准流量计标准流量计不作为溯源标准使用，只能作为热水流量标准装置与被校热计量装置之间的量值传递设备使用，标准流量计流量稳定性应小于被校流量计最大允许误差绝对值的 1/2，标准流量计重复性

11、应不大于被校流量计最大允许误差绝对值的 1/5。（测量标准设备顺序调整）6.3.3配对温度传感器测量装置温度传感器测量装置的典型设备包含有：至少两支标准铂电阻温度计，其阻值应与被检温度计阻值相对应；至少两台便携式恒温槽（测量范围 495，温度波动性0.04/10min。）；电测仪表（与二等标准铂电阻温度传感器配套使用，扩展不确定度：0.01,k=2）。温度传感器测量装置的测量不确定度应不大于被测热计量装置温度传感器最大允许误差绝对值的 1/3。7校准项目和校准方法在线校准热计量装置前需进行标准流量计流量稳定性测量，在线校准热计量装置时按分量法分别校准各组成部分的流量示值误差、配对温度传感器温差

12、误差和计算器示值误差。7.1标准流量计在线校准热计量装置前后，应使用热水流量标准装置对标准流量计进行校准，校准结果及稳定性应计入测量结果的不确定度计算。5 JJF(鲁)111-20217.1.1校准点的选择在线校准热水流量传感器的被测管径与标准流量计的校准管径之比应小于 3，校准水温为(505)。若不能确认现场被校准热计量装置流量传感器的运行情况，标准流量计的校准管径为热水流量标准装置的最大管径，标准流量计的被测流量点为： qmax、0.7qmax、0.4qmax、0.25qmax、0.1qmax和 qmin，qmax和 qmin为热水流量标准装置最大管径下的最大和

13、最小流量。每个流量点的测量次数应不少于 3次。7.1.2校准过程在线校准热计量装置前校准标准流量计。在线校准热计量装置前，将标准流量计安装于热水流量标准装置，并检查安装条件是否符合标准流量计的安装要求。通水使其平稳地运行一段时间，并观察确认管路中气泡已排除；按照 7.1.1的要求，将流量调整至规定值，到达稳定后，同时记录热水流量标准装置和被测标准流量计的初始值；运行一定时间后，同时记录热水流量标准装置和被测标准流量计的最终值。(1)标准流量计相对示值误差单次测量的相对示值误差为：(V f )ij (Vs)(E f )ij ij 100%（6）(Vs)ij式中：(Ef

14、)ij 第 i点第 j次测量时被测标准流量计的相对示值误差，%；(Vf)ij 第 i点第 j次测量时被测标准流量计的累积流量，m；3(Vs)ij 第 i点第 j次测量时热水流量标准装置的累积流量，m。3各流量点的相对示值误差为：(E f )i 1 (E f )ijn（7）nj1标准流量计的相对示值误差为各流量点相对示值误差值中绝对值为最大的流量点的相对示值误差 Ef。E f (E f )imax（8）6 JJF(鲁)111-2021(2)标准流量计重复性各流量点的重复性为：n2(E f )ij (E f )i )n 1j1(s f )i （9）（10）标准流量计的重复性为：s f (s f )

15、imax在线校准热计量装置后，再次校准标准流量计。在线校准热计量装置后，按照 的过程重新测量并计算标准流量计的相对示值误差与重复性。标准流量计流量稳定性在线校准热计量装置前后，使用热水流量标准装置校准标准流量计的相对示值误差，两次测得值之差的 1/2作为标准流量计引入的偏移量不确定度 uB1。标准流量计两次流量校准的最大重复性作为标准流量计重复性引入的不确定度 uB2。同时标准流量计流量稳定性、重复性均应符合 5.2条要求，否则本次校准无效。7.2流量传感器7.2.1校准点的选择根据实际情况在系统实际流量下测量，并在校准证书上标注：流量定点使用。流量点

16、的测量次数应不少于 3次。7.2.2测量过程将标准流量计按安装要求与流量传感器串联安装于试验管路。待流量示值稳定后，同时记录标准流量计和被测流量传感器的流量初始值。运行一定时间后，同时记录标准流量计和被测流量传感器的流量最终值。(1)流量示值误差流量的示值误差(Eq)ij为：(Vh)ij (V f )(Eq)ij ij 100%（11）(V f )ij式中：7 JJF(鲁)111-2021(Eq)ij 第 i点第 j次测量时供水流量的相对示值误差，%；(Vh)ij 第 i点第 j次测量时供水流量传感器的累积流量，m；3(Vf)ij 第 i点第 j次测量时标准流量计的累积流量，m。3各流量点的相

17、对示值误差为：(Eq)i 1n(Eq)ij（12）（13）nj1供水流量传感器的相对示值误差为：Eq (Eq)imax(2)流量重复性各流量点的重复性为：n2(Eq )ij (Eq )i )n 1j1(sq )i （14）（15）供水流量传感器的重复性为：sq (sq)imax7.3配对温度传感器和计算器组合7.3.1校准点的选择配对温度传感器的温差值测量配对温度传感器 50和 85的温度值。温度传感器温差的误差测试应在同一恒温槽中进行，对温度传感器测试时不应带保护套管，温度传感器在测试时，浸入深度不应小于其总长的 90%。单铂电阻模式定值电阻温度显示值之差应小于 0.15K。双

18、铂电阻模式返回边温度传感器应处于同一环境温度下，该环境温度应不低于测量温度下限。配对温度传感器和计算器组合的热量值在低温端温度为 50，高温端温度为 85的温差条件下，检定配对温度传感器和计算器组合的热量值，输入的流量信号应不超过计算器可接收的流量上限。注:流量信号可以是模拟信号，也可以由流量装置实流给出，或是热计量表检定模式的自模拟信号。8 JJF(鲁)111-20217.3.2测量过程配对温度传感器的温差值的测量过程将配对温度传感器放在同一个恒温槽内进行，按 的要求控制其温度，恒温槽温度偏离不大于 0.2。待热平衡后，记录标准温度计温度值 c和被检

19、热计量装置显示的进水口温度值d2，出水口温度值d1，补水口温度值d0。至少读数 3次，测量过程中恒温槽的温度变化应不大于 0.01。计算各温度点的组合温差误差 EE 1 (d (50) -d (50) jn（16）（17）（18）（19）1n20j1E 1 (d (85) -d (85) jn2n20j1E 1 (d (50) -d (50) jn3n21j1E 1 (d (85) -d (85) jn4n21j1E 1 (d (85) -d (50) (c(85) -c(50) jn（20）5n20j1E 1 (d (85) -d (50) (c(85) -c(50) jn（21）6n21j

20、1E E （i=16）max（22）i各温度点的组合温差重复性为：n2(E )ij (E )i)j1（23）(sE )i n 1配对温度传感器和计算器组合温差的重复性 imaxsE sE（24）注：相对于最小温差 2K热计量装置， E1,E2 ,E3,E4的绝对值应不大于 0.08K;相对于最小温差 3K热计量表， E1,E2 ,E3,E4的绝对值应不大于 0.12K。9 JJF(鲁)111-20配对温度传感器和计算器组合热量值测量过程(1)选择两个恒温槽，按 的要求控制其温度 ,恒温槽温度偏离不大于0.2。将进水温度传感器放入高温槽，回水温度传感器和补水温度传

21、感器放入低温槽。待热平衡后，记录高温槽和低温槽标准温度计的温度值 c和c。至少读数 310次，取读数的平均值 c1和 c0作为测量结果。测量过程中恒温槽的温度变化应不大于 0.01。输入流量信号，记录输入的累积体积流量值 Vd和热计量装置的热量值Qd。Qd Qg Qh Qb（25）(2)计算标准热量值 Qc焓差法：Qc Vd c (h1 h0)（26）式中：c热计量装置对应安装位置（进水口或出水口）标准温度下的水密度值；kg/m3h1、h0 分别为 c1与 c0对应的比焓值（可查附录 A）kJ/kg。热系数法：Qc Vd k( c1 c0 )（27）式中：k表对应安装位置（进水口或出水口）温差

22、的热系数；(3)计算热量误差 EQ第 j次测量时配对温度传感器和计算器组合的热量误差(EQ)j(Qd ) j (Qc)(EQ) j j 100%（28）（29）(Qc) j配对温度传感器和计算器组合的热量误差 EQEQ 1n(EQ) jnj1配对温度传感器和计算器组合的热量误差重复性10 JJF(鲁)111-2021n2(EQ) j (EQ)n 1j1sQ （30）8校准结果的表达校准完成后按照本规范给出校准结果，开具相应的校准证书。校准原始记录内页格式信息见附录 A。校准证书内页格式信息见附录 B。9复校时间间隔由于复校时间间隔的长短由仪器的使用情况、使用者和仪器本身质量等诸多因素决定，因此

23、送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。热源至供热管网热计量装置的在线复校周期建议不超过 12个月。11 JJF(鲁)111-2021附录 A校准证书原始记录格式委托单位：单位地址：证书号：编号：%RH仪器名称：制造者：型号/规格：校准依据：现场环境：标准器名称：标准流量计测量范围：证书号：证书号：有效期：不确定度或准确度等级：标准器名称：热水流量标准装置测量范围：有效期：不确定度或准确度等级：标准器名称：温度传感器测量装置测量范围：证书号：有效期：不确定度或准确度等级：校准：核验：校准地点：校准日期：一、外观检查：二、标准流量计流量稳定性2.1在线校准热计量装置前（时间：环境：示值误

24、差(%)%RH）测量点示值标准值平均示值误差重复性(m3/h)(m3)(m3)(%)(%)2.2在线校准热计量装置后（时间：环境：示值误差(%)%RH）测量点示值标准值平均示值误差重复性(m3/h)(m3)(m3)(%)(%)三、供水流量示值误差不确定度测量点示值标准值示值误差平均示值误差重复性Urel, k=2(m3/h)(m3)(m3)(%)(%)(%)(%)12 JJF(鲁)111-2021四、回水流量示值误差不确定度Urel, k=2(%)测量点示值标准值示值误差平均示值误差重复性(m3/h)(m3)(m3)(%)(%)(%)五、补水流量示值误差不确定度Urel, k=2(%)测量点示

25、值标准值示值误差平均示值误差重复性(m3/h)(m3)(m3)(%)(%)(%)六、温差示值误差平均示值不确定度 U ,relk=2配对温差实际温差示值误差重复性测量点误差(K)(K)(%)(%)(%)(%)七、计算器示值误差供水温度回水温度理论热量热量示值示值误差重复性不确定度温差流量K系数测量点U , k=2rel()()(K)(m3)(kWh/m/K)(GJ)(GJ)(%)(%)(%)13 JJF(鲁)111-2021附录 B校准证书内页一、校准条件1）校准介质2）介质温度二、校准结果1）外观检查2）标准流量计流量稳定性在线校准热计量装置前在线校准热计量装置后测量点示值误差重复性示值误差

26、重复性(m3/h)(%)(%)(%)(%)3）供水流量示值误差测量点：测量点：重复性(%)示值误差重复性不确定度示值误差不确定度序号表号(%)(%)(%)(%)(%)4）回水流量示值误差测量点：重复性(%)测量点：重复性(%)示值误差不确定度示值误差不确定度序号表号(%)(%)(%)(%)5）补水流量示值误差测量点：重复性(%)测量点：重复性(%)示值误差不确定度示值误差不确定度序号表号(%)(%)(%)(%)6）温差示值误差测量点：测量点：测量点：示值误差重复性不确定示值误重复不确定度(%)示值不确定度度差性误差重复性序号表号(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)7）热计量装置热量

27、示值误差测量点：测量点：序号表号示值误差重复性不确定度示值误差重复性不确定度14 JJF(鲁)111-2021(%)(%)(%)(%)(%)(%)15 JJF(鲁)111-2021附录 C热源至供热管网热计量装置在线校准不确定度评定实例C.1概述C.1.1热源至供热管网热计量装置的原理热源至供热管网热计量装置主要由供水流量传感器、回水流量传感器、补水流量传感器、配对温度传感器和计算器组成。其中，供水流量传感器测量并给出供热管网供水端的热水体积（或质量），回水流量传感器测量并给出供热管网回水端的热水体积（或质量），补水流量传感器测量并给出补水端的热水体积（或质量），配对温度传感器给出供热管网供水

28、端、回水端及补水端水介质的温度，计算器将输入的流量和温度信号计算为热源与供热管网热交换系统释放的热量值。C.1.2依据JJF（鲁）XXX-2021热源至供热管网热计量装置在线校准规范JJG1059.1-2012测量不确定度评定与表示C.1.3校准方法在满足现场校准条件下，将标准流量计依次串联接入现场热网供水管路、热网回水管路、补水管路对供水流量传感器、回水流量传感器、补水流量传感器进行在线校准；将温度传感器插入恒温槽，按校准点依次校准供水、回水以及补水温度传感器；输入定值流量，按测定温差校准计算器，通过比较示值和标准值，计算示值误差和重复性。C.2被测对象及测量标准被测热计量装置管道外径为 4

29、20mm，壁厚 10mm，无衬里，流量传感器为电磁流量计，流量点为 1100m3/h，流速为 2.43m/s，进水管温度为 85，出口温度为 50。累计流量单位为 m为 3。3 3，分辨力为 0.01m，温度和温差的分辨力为 0.01，最小温差标准流量计选用超声波流量计，准确度等级为 0.5级.热水流量标准装置，质量法流量范围为（0.11200）m /h，不确定度为 Urel=0.05%（k=2）。便携式恒温槽最大温场不超过 0.02，温度波动为0.005/15min。316 JJF(鲁)111-2021标准温度计的准确度优于 5mK。C.3不确定度分析C.3.1标准流量计流量稳定性C.3.1

30、.1数学模型Vh VfEq 100%（D-1）（D-2）VfC.3.1.2灵敏系数2c(Eq) c12u2(V ) c2h2u2(Vf )uE1；c2 Eq Vh；故：Vf 2式中：q c1 Vh VfVfu2c(Eq) （ 1）2u2(Vh) （VhVf 2）2u2(Vf )（D-3）VfC.3.1.3不确定度来源(1)流量标准装置引入的不确定度静态质量法热水流量标准装置流量范围为（ 0.11200）m /h，不确定度为3Urel=0.05%（k=2），则装置本身测量引入的不确定度分量为：Urelk0.05% 0.025%u1 2实验室环境温度在 1525之间，水温在 152，浮力修正系数取

31、值为1.0010，误差不大于 0.00004，不确定度小于 0.0023%，考虑忽略。(2)水的密度引入的不确定度纯水的密度W可通过公式 D-4计算：W (tW ,PW ) (Wde K )(1Wt )(1WP )（D-4）WWW查表值 Wde的不确定度可忽略不计。因实际使用水存在不定程度的污染会引起水密度的变化，其修正系数 K取其W极限值 0.05%，则： u(K ) 0.05% 0.029%W3查表得水的热系数W在 50附近的值约为 0.0005-1。根据温度计的校准证书17 JJF(鲁)111-2021得到：t 0.18C，则： u(Wt ) 0.0005 0.18 5.2105WW3查

32、表得水的压缩系数为W 0.0005MPa1，因装置最大工作压力为 0.3MPa，可得出：u(WP ) 0.0005 0.3 8.7105W3水的密度引入的不确定度分量为：u2 2 u2(K ) u2( tW ) u2( ) 0.029%W PWWW(3)标准流量计在线校准热计量装置前，使用热水流量标准准装置校准标准流量计。在流量点为 1100m /h时，相对示值误差为 0.38%，重复性为 0.089%。3在线校准热计量装置后，再次使用热水流量标准准装置校准标准流量计。在流量点为 1100m /h时，相对示值误差为 0.45%，重复性为 0.093%。3C.3.1.3标准流量计测量结果的不确定

33、度在线校准热计量装置前后，使用热水流量标准装置校准标准流量计的相对示值误差，两次测得值之差的 1/2作为标准流量计引入的偏移量不确定度 uB1=0.035%。标准流量计两次流量校准的最大重复性作为标准流量计重复性引入的不确定度 uB2=0.093%。urel 2u12 u22 uB12 uB22 0.11%Urel k urel 0.22%，(k 2)C.3.2流量传感器测量结果的不确定度C.3.2.1数学模型Vh VfEq 100%（D-5）（D-6）VfC.3.2.2灵敏系数2c(Eq) c12u2(V ) c2h2u2(Vf )uE1；c2 Eq Vh；故：Vf 2式中：q c1 Vh

34、VfVf18 JJF(鲁)111-2021u2c(Eq) （ 1）2u2(Vh) （VhVf 2）2u2(Vf )（D-7）VfC.3.2.3不确定度来源标准流量计为便携式超声波流量计，采用对射方法进行测量，测得管道内液体的流速。其数学模型为：Q (D 2H )2Vdt4（D-8）式中： Q管道内的体积流量；D管道外径，由钢卷尺测量；H管道壁厚，由测厚仪进行测量；v液体流动的速度；t液体流过的时间。由标准流量计测量标准流量的不确定度为：u uus(Vf ) urD urH22 2 22（D-9）(1)标准流量计测量结果的不确定度其中 uus(D)为标准流量计测量结果的不确定度，由 D.3.1可

35、知uus 0.11%。(2)钢卷尺测量管道外径引入的不确定度由校准证书可知：在测量范围为（01）m，钢卷尺的最大允许误差为0.2mm；在测量范围为（05）m，钢卷尺的最大允许误差为0.5mm。被测热计量装置管道外径为 420mm，故钢卷尺测量管道外径引入的不确定度为：0.2u1 8.81054203.14 3(3)测厚仪测量管道壁厚引入的不确定度由校准证书可知：超声波测厚仪的测量不确定度为 U=0.01mm，k=2；被测热计量装置壁厚 10mm，故测厚仪测量管道壁厚引入的不确定度为：u2 0.01 0.05%10 2(4)被测电磁流量计3被测流量传感器为电磁流量计，流量点为 1100m /h，流速为 2.43m/s，相对示值误差为-0.78%，重复性为 u4=0.22%。19 JJF(鲁)111-2021D.3.2.4流量传感器测量结果的不确定度urel 2 u12 u22