智能快速热量计

中国计量科学研究院与北京市热力集团有限责任公司发挥各自优势 共建我国首家热水热量计量实验室 由于国家质检总局和北京市政府的牵线搭桥，国内首个检测热量表的国家级实验室———国家热水热量计量实验室，有望2011年正式在北京市朝阳区左家庄供热厂投入运行。届时，不仅能解决供热计量中的热量表检测问题，还将推动我国供热计量改革的进程和热量计量技术的发展。 　　12月1日，国家热水热量实验室的合作双方———中国计量科学研究院(以下简称中国计量院)和北京市热力集团有限责任公司(以下简称北京热力集团)在京签订合作协议，宣布国内最高计量科学研究院与计量检测机构和全国最大的供热企业正式“联姻”，实现在热量计量方面的优势互补和资源共享。 　　依照协议，国家热水热量计量实验室标准装置的测量口径为DN15—DN400。其中，DN15—DN150为高准确度称重法装置，该装置主要承担型式实验室全部试验项目。DN50—DN400为标准法装置，该装置主要完成计量性能检定和校准。“这两个项目，前一个是走高精路线的，主要与国际研究接轨，并能对其他装置进行校验。后一个则主要是解决热量表等计量器具的检测问题，两个项目互为依托。”中国计量院相关负责人说。 　　据介绍，称重法装置的场地和基础由北京热力集团提供，除此之外的全部投资由中国计量院提供，科研成果归中国计量院所有。同时，中国计量院拥有其所有权和使用权，负责维护和技术改造，并承担装置运行电费、场地和基础租金等费用。该装置由中国计量院独立向国家质检总局申请授权。 　　标准法表装置设备、施工等相关资金由北京热力集团提供，中国计量院提供设计、设备选型、技术指导、人员培训等，由双方人员共同安装验收、装置运行调试、试验和校准、建立质量保证体系，科研成果也归双方共享。该装置的所有权归北京热力集团，但双方共同拥有使用权。中国计量院主要负责该装置的量值溯源、提出装置持续提升和技术改造的技术方案并在实施中提供技术支持，北京热力集团负责装置的日常使用、维护并承担相关费用。该装置由双方共同向国家质检总局申请授权。 　　据悉，北京热力集团将为实验室的建设提供热水源、稳压设备及热水储存和运输设备。实验室的建设将于2010年前完成土建施工及设备采购加工，2011年完成安装调试并进入长期运行阶段。

2013年8月22日，河南省计量科学研究院筹建的“河南省热量表检测中心”，在河南省计量院二基地举行揭牌仪式。国内外12家热量表生产企业、全省5家市级热力公司的代表及我院液体流量所、气体流量所、中心管理部，郑州热力总公司相关人员共计五十多人参加了揭牌仪式。 　　揭牌仪式隆重而简朴。仪式由院党委书记陈传岭主持，院长宋崇民致欢迎辞，河南省质量技术监督局计量处苏君处长受省局冯长宇副局长的委托，发表了讲话。苏君处长表示，希望我院围绕“构筑技术平台、服务热量表监管、引领产业创新、带动行业发展”的目标履行职能，全面落实“以人为本、科技创新”的科学发展观，充分发挥技术和资源优势，为热量表产业发展和产品质量监管提供有力的技术支撑和全方位技术服务。冯长宇副局长、宋崇民院长、郑州热力总公司张舒总经理、郭颖悟总工共同为河南省热量表检测中心揭牌。 　　河南省热量表检测中心由河南省质监局批准河南省计量科学研究院联合郑州市热力总公司承建，其职责是：研究热量表检测方法和技术，检定、校准各类热量表和热量计量器具，并向各级质检管理部门、住建厅、热量表用户提供热量表质量评价报告。 　　河南省热量表检测中心的建立，使河南省具备了满足国际标准R75、欧洲标准EN1434和国家建设部标准CJ128等所有标准的热量表检测能力，特别是加速磨损试验装置的建立，是国内首个具有热量表耐久性试验能力实验室。该中心的建立，标志着我院热量表计量检测能力迈上了一个新的台阶。

本文简述了天然气能量计量的基本原理，同时介绍了两种不同原理的天然气热值测定方法，并对其进行了分析比较。 GB 12206-90给出了我国城市燃气热值的定义：每标准立方米（0℃，101.3KPa）干燃气完全燃烧时产生的热量。当此热量包括烟气中水蒸气凝结而散发的热量时，称为高位热值，反之称为低位热值。 纵观近年来的发展情况，我国天然气能量计量工业历经多年积累，不断取得进步，并逐渐与国际接轨，对整个天然气产业的发展做出了不小的贡献。 笔者将介绍两种天然气热值的测定方法：一种为使用热量计直接燃烧测定天然气的热值(简称直接法)，另一种为利用气体成分分析仪分析得到天然气组成数据，并由此计算其热值(简称间接法)。1、水流式热量计 水流式热量计是国内较为常见的一种直接法燃气热值测量设备，它主要由热量计主体、湿式流量计、皮膜调压器、钟罩水封式稳压器、燃气增湿器、空气增湿器及燃烧器等组成。 其测量热值的原理基于传统的燃烧样气法，用连续水流吸收燃气完全燃烧时产生的热量，根据达到稳定时的经过热量计的水量和水流温升计算出燃气的测试热值，再将测试过程中各种必须考虑的修正值换算至标准状况下的燃气热值。如此测得的燃气热值称为高位热值，也称为总热值或毛热值。高位热值减去其中冷凝水量的气化热值即该燃气的低位热值。 该类设备的缺点是需要进行庞杂的实验工作，这也是为什么它不被用于日常测量，而仅用于特殊需求中。水流式热量计 目前在天然气管道现场使用的热值测量设备，主要为气相色谱仪和红外分析仪，下面将分别对其工作原理及特性进行介绍。2、气相色谱仪 色谱仪利用色谱柱先将混合气体分离，然后依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。 通常采用的检测器有：热导检测器，火焰离子化检测器，氦离子化检测器，超声波检测器，光离子化检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器，电化学检测器，质谱检测器等。 由于气相色谱仪是以分离为基础的分析技术，所以它往往多用于实验室，需要高纯H2作为载气，且对操作仪器的人员要求较高。此外，气相色谱仪虽然分析精度高，但往往取样误差大。气相色谱分析原理3、红外分析仪 另一种测定热值的分析法是利用光谱测量。红外分析仪基于气体对红外光吸收的朗伯-比尔定律，一般由电调制红外光源、高灵敏度滤光片、微型红外传感器及局部恒温控制电路组成。使用几种已知热值的燃气的吸收光谱，可以对这种仪器进行校准。红外分析仪结构简单，操作方便，对操作人员的要求比较低。双光束红外分析原理 目前我国微型红外传感器技术已经颇为成熟，能够实现不同浓度混合气体的高精度测量。如国内自主研发的便携红外天然气热值分析仪Gasboard-3110P，采用先进的NDIR技术，测量精度达1%FS左右，可同时准确测量CH4和CnHm气体浓度，并自动计算、显示燃气热值。其便携式机身设计，既适用于工业现场测试，也满足于实验室气囊取样分析。值得一提的是，该仪器通过电池电量智能化管理，可避免仪器在低电量条件下工作。便携红外天然气热值分析仪Gasboard-3110P 由下图可见，四种短键烃的吸收光谱交叉干扰较多（3.3μm），一般仪器难以精确测量。Gasboard-3110P采用双光束红外方法，使乙烷、丙烷、丁烷对CH4的影响可以忽略，并通过添加一个CnHm传感器直接测量CnHm，从而实现同时准确测量CH4和CnHm气体浓度。四种短链烃的红外吸收光谱4、结语 随着国家标准GB/T 22723-2008《天然气能量的测定》的正式实施，我国天然气的计量方式开始由体积计量向能量计量转变。能量计量在一定程度上能消除体积计量时因计量参比条件不同而引起的价格争议，更能充分的体现出天然气作为燃料的真正使用价值，因此由流量计量方式向能量计量方式过渡是中国天然气计量发展的必然趋势。 在仪表选型迈向多元化的今天，如何准确有效的进行天然气计量，对整个天然气产业至关重要。通过探讨不同技术的燃气热值计量设备的在天然气服务体系中的适应性，可以看到，水流式热量计及气相色谱仪由于操作繁杂而难以广泛应用于日常管道测量；红外气体分析技术既可以在线连续测量，也可便携使用，并且相较于气相色谱分析法具有无耗材、使用成本低等优势，因而是天然气热值测量的优选方法。（来源：微信公众号@工业过程气体监测技术）