趙玉敏 許翠翠 張?zhí)炝?/p>

0 引言

熱量表的耐久性是影響其使用的重要因素，也是熱量表型式評(píng)價(jià)中的主要方面。按照J(rèn)JG 225—2001《熱量表》要求，熱量表在進(jìn)行型式評(píng)價(jià)過程中流量傳感器要進(jìn)行如下條件的耐久性試驗(yàn)：最大流量為qs并處于流量傳感器需要承受的載熱流體的溫度上限時(shí)，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為300h，耐久性試驗(yàn)結(jié)束后，在水溫(50±5) ℃下進(jìn)行示值誤差試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合各相應(yīng)流量點(diǎn)誤差要求。

高溫耐久性試驗(yàn)是基于如下原理：即受試品在規(guī)定溫度、規(guī)定流量和規(guī)定載熱液體作用下，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間磨損后，表現(xiàn)出的計(jì)量特性與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的計(jì)量特性是一致的。高溫磨損試驗(yàn)實(shí)際上是確保產(chǎn)品計(jì)量性能長(zhǎng)期穩(wěn)定的一個(gè)檢驗(yàn)方式，是對(duì)產(chǎn)品部件進(jìn)行老化程度確認(rèn)的一種有效手段。

高溫磨損是針對(duì)元器件、材料和工藝方法進(jìn)行的，檢驗(yàn)機(jī)械部件耐高溫特性，用于確定元器件、材料及生產(chǎn)工藝的磨損后的計(jì)量特性是否滿足要求。其目的不是暴露缺陷，而是確保熱量表在使用壽命周期內(nèi)，對(duì)持續(xù)高溫環(huán)境的適應(yīng)能力。

熱量表只有具備長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障地工作的性質(zhì)，才能夠順利完成其作為熱計(jì)量貿(mào)易結(jié)算的重要使命。

我院對(duì)于高溫耐久性試驗(yàn)領(lǐng)域里的探索一直在進(jìn)行，我們記錄熱量表使用前、使用后及耐久性試驗(yàn)后的計(jì)量性能數(shù)據(jù)，通過反復(fù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，分析了耐久性實(shí)驗(yàn)對(duì)熱量表計(jì)量性能的影響，明確耐久性試驗(yàn)的必要性。

1 實(shí)驗(yàn)室條件下熱量表的磨損實(shí)驗(yàn)

由于實(shí)驗(yàn)過程時(shí)間長(zhǎng)、溫度高和流量大等特點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)設(shè)備要求很高，所以目前型式評(píng)價(jià)的產(chǎn)品，尤其是系列產(chǎn)品，試驗(yàn)中只抽取一組規(guī)格進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)，無(wú)法按照要求進(jìn)行全規(guī)格磨損試驗(yàn)。

為了深入探索熱量表耐久性試驗(yàn)的特性，我們針對(duì)三只DN20口徑超聲波熱量表進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)水溫85℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間300小時(shí)。試驗(yàn)前后數(shù)據(jù)如表1 所示。表中qP為公稱流量；qi為最小流量。

表1 熱量表磨損實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

由磨損前后數(shù)據(jù)來看，誤差產(chǎn)生了變化，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)后各流量點(diǎn)數(shù)據(jù)一致性很好，經(jīng)分析判斷主要是機(jī)械部件加工時(shí)局部毛刺處理不好，大流量磨損起到拋光的作用，引起誤差變化，但是，機(jī)械部件沒有其它損壞。

2 磨損中出現(xiàn)部件高溫老化現(xiàn)象

下面是耐久性試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，DN20超聲波熱量表，介質(zhì)溫度90℃磨損32小時(shí)，部件損壞情況如圖1 所示。

圖1

該熱量表在檢測(cè)介質(zhì)為85℃高溫下運(yùn)行30小時(shí)后，進(jìn)行流量數(shù)據(jù)檢測(cè)，合格后，轉(zhuǎn)到檢測(cè)介質(zhì)為90℃的磨損臺(tái)子上進(jìn)行磨損，預(yù)運(yùn)行0.5小時(shí)左右，壓損瞬間驟升，由原來的18 kPa升到65kPa，出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象。

經(jīng)確認(rèn)，生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品計(jì)量性能一直穩(wěn)定，但該部件是外購(gòu)件，裝配前，沒有進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，導(dǎo)致該批次產(chǎn)品耐高溫性差，隨后產(chǎn)品立即招回。

3 熱量表使用一個(gè)供暖季后計(jì)量性能檢測(cè)

熱量表的實(shí)際應(yīng)用是檢驗(yàn)產(chǎn)品計(jì)量可靠性的有效途徑，也是變相進(jìn)行耐久性試驗(yàn)的一種方式。為此，我們標(biāo)記了實(shí)際應(yīng)用的部分產(chǎn)品，進(jìn)行實(shí)際的耐久性試驗(yàn)跟蹤分析。

2010年冬天，濟(jì)南市首次啟動(dòng)了大規(guī)模的熱計(jì)量試點(diǎn)，對(duì)100萬(wàn)平方米的居民住宅和200萬(wàn)平方米的公共建筑進(jìn)行了熱計(jì)量。我單位利用這個(gè)契機(jī)，篩選10只數(shù)據(jù)穩(wěn)定性很好的熱量表，進(jìn)行跟蹤：實(shí)驗(yàn)運(yùn)行流量在0.7qp,時(shí)間50天×12小時(shí)/天=600小時(shí),使用水溫最高62℃，最低39℃,一個(gè)供暖季下來，我們對(duì)使用后的熱量表進(jìn)行了跟蹤檢驗(yàn)，并和使用前進(jìn)行對(duì)比。 詳見表2、表3 、表4。

表2 安裝前,水溫50℃檢測(cè)數(shù)據(jù)

續(xù)表

表3 使用后,水溫50℃檢測(cè)數(shù)據(jù)

表4 使用前和使用后誤差變化量

一個(gè)供暖季下來，10只表的合格率為50%，小流量偏差大，其它各點(diǎn)誤差變化量也不一致，編號(hào)為2010010的熱量表機(jī)械部件出現(xiàn)了損壞現(xiàn)象。

4 按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行高溫磨損試驗(yàn)的必要性

隨著我院熱量表國(guó)家型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)室計(jì)量檢測(cè)能力的提升，我院目前已經(jīng)擁有DN15-DN50磨損試驗(yàn)裝置三套，DN50-DN200磨損試驗(yàn)裝置一套，可覆蓋DN15-DN200口徑熱量表的高溫磨損試驗(yàn)，裝置最高試驗(yàn)溫度可達(dá)95℃。熱量表高溫磨損試驗(yàn)全面啟動(dòng)，目前各種試驗(yàn)正在進(jìn)行中，隨著高溫磨損后的數(shù)據(jù)不斷被測(cè)試出來，我們也將通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)記錄逐漸摸索出熱量表高溫領(lǐng)域里出現(xiàn)的各種問題。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過目前大量的試驗(yàn)可以看出，熱量表高溫下是否具有可靠性不是通過單純的高溫檢測(cè)就可以發(fā)現(xiàn)的，更不是計(jì)量部門的首檢和企業(yè)的出廠檢驗(yàn)所能實(shí)現(xiàn)的；而供熱計(jì)量本身又對(duì)熱量表的長(zhǎng)期可靠性提出了非?？量痰囊?，熱量表必須具備較高的品質(zhì)，才能確保熱量表的長(zhǎng)期可靠使用。

從目前看，熱量表在設(shè)計(jì)、加工、安裝和使用各個(gè)環(huán)節(jié)都缺乏嚴(yán)格的高溫耐久性把關(guān)措施，嚴(yán)重影響了熱量表長(zhǎng)期可靠性的實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品型式評(píng)價(jià)過程中的高溫磨損試驗(yàn)，成為驗(yàn)證熱量表可靠性的有力保證，我們呼吁政府監(jiān)管部門在受理熱量表的行政許可時(shí)，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的耐久性試驗(yàn)給予特別關(guān)注，即熱量表在型式評(píng)價(jià)過程中必須進(jìn)行高溫耐久性試驗(yàn)。

[1] 山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG(魯)65—2008熱量表標(biāo)準(zhǔn)裝置[S].2008

[2] OIML R75.1—2002 Heat meters Part 1: General requirements

[3] EN 1434.1—2007 Heat meters Part 1: General requirements

[4] EN 1434.4—2007 Heat meters Part 4: Pattern approval tests

[5] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG 225-2001 熱量表.2001

[6] 王雪寒.應(yīng)用信息化技術(shù)提高計(jì)量管理水平.計(jì)量技術(shù), 2010(1)