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中国热量表企业概况和若干问题和建议

  时间:2012-11-14  

中国城镇供热协会领导和供热企在推进我国建筑采暖收费制度改革、实现按热计量收费的有关工作中,希望技术委员会就当前国内热量表的研发、生产和使用情况作一介绍,为选用热量表作参考。受技术委员会的委托,在供热企业领导和热量表生产企业的支持下,作者撰写了这篇文章。

  一、简要的历史回顾

  中国热量表的自行研制开始于上世纪的90年代。当时已有欧洲的热表样表进入中国,1990年有关单位作为国家“七·五”科技攻关课题,研究仿制。1992年国家技术监督局和国际法制计量组织中国秘书处翻译出版了OIML—R75国际建议—〈热能表〉。尽管如此,相当一部分单位和个人是“闭门造车”式的研究;甚至“仿制”也是在对有关产品的国际标准并不了解的情况下进行的。

  1997—2000年,欧洲〈热量表〉标准(EN-1434)逐渐被一些企业单位所了解和重视,包括中国科学院、清华大学、航天部、兵器部等直属的科研院所、高等学校, 先后都以多种形式,积极参与到热计量仪表装置的研制开发工作中来;或者在深入研究的基础上与企业合作,或者自己投资开发。一些军工企业也将“热量表”作为“军转民”的重点项目。中国热能表的研制开发真正走上了正轨。“世纪之交”也成为中国热能表技术发展的历史转折点。

2000年2月18日,建设部发布了“76号令”—〈民用建筑节能管理规定〉,明确了“鼓励发展分户热量计量技术与装置”和“推行温度调节和户用热量计量装置”,吹响了供热计量改革的号角;也进一步激励了中国热计量仪器仪表产业的热情。在此期间,在建设部主持的关于〈热量表〉国家行业标准的编制工作过程中,对国内开发、生产热量表的企业单位起到了启发和帮助的作用。一些盲目追求低成本,急功近利,不了解国际标准就“闭门造车” 的中小民办企业,有的知难而退,有的停产整顿。仍在继续开发生产热量表的企业单位,其设计大都已明确要以国际标准,或即将颁布的国家标准为依据了。与此同时,即使是一些技术条件差的中小民办企业,也纷纷主动寻求高水平的技术支持、合作。热量表生产企业努力使自己开发生产的热量表的技术性能向国际和国家标准靠拢,是这一阶段的特点。

  继建设部2001年2月5日发布的规定于6月1日起实施的<热量表>标准(CJ128-2000)之后;2001年12月4日,国家质量监督检验检疫总局发布了“中华人民共和国国家计量检定规程(JJG225-2001)-热能表”,并规定2002年3月1日起实施。中国的热量表从法制概念上建立了关于生产标准和技术检定的完善的质量保证和监督的体系。这两个国家标准和规程,都是以最新的国际标准为参考和依据的,完全与我国进入“WTO”后的宏观政策相符合。无论是建立于上一世纪九十年代的早期热表生产企业,还是在新世纪赶潮流而上的新热表企业 ,都必须面对、并经受这一新的考验。作为新世纪热量表企业的特点是:许多认真负责的企业领导,在投资时,都更自觉地把建立、改进、完善热量表的检定系统设备,放在比组织生产更重要的地位上了。

  二. 中国热量表企业概况

  中国现在生产、经营热量表的企业已超过了63家(2002年6月不完全统计)。地区分布包括:北京、上海、天津、山东、辽宁、河北、江苏、浙江、广东、吉林、黑龙江、陕西、甘肃、宁夏、内蒙、深圳等16个省、市、自治区。分布比较集中的北京、天津、山东三地超过了32家,约占总数的50%。这些企业中与国外的热量表专业公司合资、合作或作为经营代理的大约有15家,大约占总数的24%,中国的热表生产企业大部分是民办中小企业,大约占70%。

  以热量表为主要产品,投资规模最大的是沈阳航发热计量技术有限公司。他们开发生产的航发捷德热计量表是国家科技型中小企业科技创新基金项目、国防科工委军转民项目和中国航空工业第一集团公司重点发展民品项目。2002年被建设部确定为“建设总科技成果转化指南项目”。

  在过去几年里,据不完全的统计,开发生产、销售并应用的热量表累计超过5000套的国产热量表生产企业有:沈阳航发热计量技术有限公司,江苏环能工程有限公司,天津万华股份有限公司,延吉耐世康仪表有限公司等。

  三.中国热计量表的技术进步

  中国热量表的研发、生产中,一方面认真学习借鉴了国外成熟的先进技术,一方面针对中国国情做了大量自主开发的努力。

  (一)中国所有的热量表生产企业,在选用热量表的基本部件中,对精度至关重要的温度传感器,都给予了足够的重视。几乎都选用了符合国际和国家标准的Pt1000型配对铂薄膜电阻测温探头。大多数企业采用的是德国Jumo公司的产品。Jumo公司是欧洲热表的测温头的主要生产企业,他们的产品被包括丹佛斯、西门子、真兰、斯伦贝谢、荷德鲁美特等著名热表企业所采用,占有全欧洲60-70%的市场。Jumo公司已经在大连建立了热表测温探头的组装、检测和配对生产线。另外,台湾乾坤科技股份有限公司-华腾电子科技(苏州)有限公司也开始向中国热表生产厂提供台湾生产的、符合ENI1434要求的配对的铂电阻测温探头。

  (二)中国热表企业关于户用热量表流量计的选用,大致经历了用干式、磁传热水表代用 ——改进热水表结构,适合热量表水质和工况——改进流量数据远传技术——独立或合作开发专用热量表流量计这样一个过程。最早大批供应中国户用热量表流量计的是江苏连云港连利水表有限公司。这是一家拥有固定资产9000万元,中意合资专业从事水表研发和生产的企业。为适应热量表用流量计需要,他们正在强化基础工作,改进计量性能,今年还开始了无磁热水表的设计和试制。现在全国有20多家热表企业,使用“连利”的产品作为户用热量表的流量计,或流量计基表。沈阳航发热计量技术有限公司的热表流量计是自行设计制造的。他们针对热计量对流量计的特殊要求,在材质、结构方面进行了专门的设计,采用韦根传感器采集流量信号远传的流量计也已制成了样机。

  北京德宝泛华机电有限公司认真整理分析了几个试点工程的情况,取得最大热负荷和平均热负荷的综合数据,为热计量收费时进行热价评估和供热设备的选型提供了计算依据。特别指出了“从总体数据看,一般用户采暖管道的流量在0.3~0.5m3/h之间”。威海三实电器仪表有限公司产品推广应用总结的经验也认为:“对于面积为100m2左右的住房,以选择常用流量在0.6m3/h的流量计为最佳”。他们两家一致推荐在中国热表中选用DN15, Qp=0.6 m3/ h的流量计是有理由的,因为可以在供热常用的小流量条件下,保证户用表有更高的精度。同时,德宝泛华公司还提出:“DN15的热量表阻力是0.04MPa,如果整个系统均采用同一规格的热量表,将不会造成节流及压力失调现象”。

  在优选和改进流量计方面,许多企业取得了多方面的发展和改进。如江苏环能工程有限公司,也采用“韦根传感器替代了原机械式传感器”。杭州奔腾电子有限公司则选用了“可拆卸式切向叶轮流量传感器”,“由于通径的底部留用空隙,比水重的颗粒、铁屑等杂质能顺利通过,转动件不易被卡死”,“特别适用水质差的供暖系统”。丹东思凯电子发展有限责任公司则“借鉴国外经验,研制了全电子流量的传感器”,“无磨损,解决了使用寿命问题”,“已完成样机试验”。唐山汇中威顿仪表有限公司在原有大口径超声波流量计计量技术基础上,正在进一步研发的户用超声波流量计。

  (三)中国热量表企业几乎都是把热量积分计算器作为自主研发的主要工作。在积分计算模式上,大多数不采用欧洲流行的K系数法,而是采用了更适应现代技术发展和我国国情的热焓差值计算法。关于微处理器,经过几代的优选,目前多数采用美国TI公司的MSP430系列单片机。为了提高测温的精度,逐日微处理器技术有限公司研发设计了测温和A/D的专用IC ,弥补MSP430用于高精度测温时尚有的某些不足,虽然增加了一些成本,但对整个热量表的 精度和长期稳定、可靠性有了更好的保证。

  (四)为适应中国相当大的地区范围有“冷热联供”——一套系统,冬天供暖,夏天供冷的需要,许多企业研发了既可以在冬天测量供热量,又可以在夏天测量供冷(吸热)量的热 量表。在将热量表用于中央空调计量方面,广州柏诚智能科技有限公司在深圳、广东、福建 、浙江、河北、湖南等多个省份有许多应用实践;在计费和节能两方面都得到了较好的反响 。

  (五)也许最具有中国特点的技术发展应该是IC卡热量表了。这在欧洲,在全世界其他国家也是没有先例的。早在1999年,大连天正热能自动化设备有限公司就开发了采用交流市电的、带锁闭阀的热量表。在中国,由于供热计量与解决收费难的问题密切相关,对这种可以预收费,并能控制关断的IC卡热量表有相当大的市场需求。现在,号称可以生产电池供电锁闭阀的IC卡热量表的企业,已占到整生产热量表企业的大约10%。鉴于这种表在历史上没有成熟的经验,在使用上存在一些需要慎重考虑的社会问题和技术问题;在质量保证上还没有建立完善可靠的检定体系,就目前的水平和状况,笔者持审慎的观点。尽管如此,中国科技人员在微功耗控制阀设计和技术上做出的发展与贡献、为解决这一整套相关技术创造性的努力、奋斗的精神,是难能可贵的。

  (六)我国现有集中供暖的住宅,大多数是采用单管系统。全部改为可安装一户一表、分户计量控制,几乎是不可能的。欧洲的经验是在每一个散热器上安装热分配表,可以适用单管串联或者双管并联的供暖系统,是一种在总表计量下按户分摊分配的、间接计量方法。热分配表不能直接给出热量值,要经过专业的服务公司进行计算才得出分配比例的结果。天津荣美科技发展有限公司研制开发了“RM-H 数字式智能型热表”,以散热器平均温度和室内温度为采集参数,按照函数关系计算出总的散热量,并能直接显示出标准单位的热量值,通过了试验、专家评估和地方鉴定。尽管还需要进一步规范数据采集条件,但毕竟在同时适用新、旧采暖系统的分户计量装置和技术上进行了新的有意义的探索和尝试。

  四.中国热量表还处于发展过渡阶段

  中国的热计量仪表产业是我国经济体制改革的产物。当历史已经进入新世纪的时候,中国的热量表,目前应该说还处于发展过渡的阶段,主要表现在三个方面。

  1,市场尚未形成规模

  众所周知,供热收费体制改革是大势所趋,作为潜在市场巨大的热计量仪表新兴产业前景美好。但就目前,几乎所有的热表企业领导,都因为市场未能达到预期的那样大而处于焦虑之中。以热量表为唯一产品的企业更压力沉重而有“骑虎难下”的感觉。尽管有的企业仅仅是以几十万或一两百万元的投资进入这一领域的,但显而易见,没有年产、销量一万套以 上户用表的规模,对任何一家热表企业来说,收回投资,取得经济效益,都是空谈。就全国来说,供热计量改革正处于试验试点阶段。地区和规模是在逐渐扩大,但是,因为国家关于供热计量收费的政策如何具体贯彻实施的条例尚未下达;对热量表计量技术的了解认识也还不够明确细致;购买热量表的“大户头”们尚在犹豫和等待。热量表的“高潮时期”,也许就全国来说在三年或五年之后才能到来。

  2,技术尚待改进提高

  笔者有机会看到出自全国许多地方或企业的“使用报告”和“试用、示范总结报告”。 所有的客观评价,在支持热量表企业民族化这一新生事物、肯定已取得的成绩的同时,都不同程度、多观察角度地反映出在“中国国情”下发现的问题。有些属于宏观的供热系统改造的问题,也包括热量表技术本身还不够完善。我们还无法坦然地宣称任何一家中国的热量表已经尽善尽美了。特别是长期使用的可靠性,有待时间去证明。

  3,品牌形象尚未树立

  与前两点有关 —— 中国的热量表还没有几家企业像中国的其它家电产品那样,树立起如 “海尔”、“长虹”、“美的”等等家喻户晓的优质品牌形象,让用户有足够的认可和信任。计划使用大量热量表的用户,现在还无法明确选择的意向;犹豫也在拖延着时间。我们认为:一方面,热量表需要一定的包含科普意义的宣传,使广大民众有更多的了解和判断的能力;另一方面,热量表生产企业本身也需要做出树立自己品牌形象的努力。

  五.关于热量表的选用

  (一)热计量总体技术方案

  最近,在世界银行的支持下,由建设部科技司主办,建设部建筑节能中心承办,在北京召开了“供热计量与收费技术方案及政策法规国际研讨会”。会议的中心报告是:《供热计量与收费的技术方案及政策法规报告——国际经验和中国供热计量收费系统示范工程的总结 》(以下简称《报告》)。在此《报告》中,归纳介绍了“世界范围内热计量的方案”:

  方案A:楼栋热表 整个楼栋的热耗由安装在热入口(即与二次网、热交换器或供整个 楼栋的锅炉的连接处)的一块热量表计量。整个建筑的热费根据热表计量的热耗付费,然后根据建筑面积分摊给每个住户。

  方案B:热分配表 除了计量整栋楼的热耗外(按方案A),户内每个散热器的散热量由蒸发式或电子式分配表计量。整个楼栋的热费在分摊给每个住户时,部分根据采暖面积,部分根据热分配表的读数进行分摊。

  方案C:热水流量表 每个住户散热器中的热水流量通过热水表进行计量。整栋楼的热费(按方案A )根据每户的热水流量进行分摊。这就意味着要求(或假定)楼栋内每户热入口的供水温度相同。

  方案D:户用热量表 每户住户的热耗通过一块热表进行计量,也就是楼栋热表(方案A)小型化。户用热表可以用来分摊每户的热费(如方案B),但更多的是依据供热合同而直接计算热费。

  在中国,就总体方案而言,对原有集中供暖建筑和2000年建设部76号令后的新建筑,需要区别对待。

  1.对于旧有的集中供暖建筑。最经济简单的是方案A——即采用楼栋总表计耗热量,然后根据建筑面积各户分摊收费。其次是方案B——即在楼栋总表计量的基础上,再部分根据采暖面积,部分根据热分配表的读数进行分摊。

  有关的认识问题是:

——不能认为:“只有每户一表才是供热计量”。如果基于这种片面认识,而强行对旧的建筑供暖系统从结构上进行分户计量控制双管并联的改造,可能带来的消极后果,不可轻视。

——采用热分配表是一种在总表计量下,按户分摊的办法之一。在一些中欧国家得到普 遍应用;在中国,特别是在天津的试点中,取得了经验。这一方案适用于单管串联的旧的集 中供热系统,而不是整个集中供热分户计量系统。

  2.2000年建设部发布76号令以后,设计新的集中供暖建筑已具备了一表一户,分户计量的条件,应采用方案D——即每户一块热量表,根据供热合同,直接计量收费。

  有关的认识问题是:

  ——建设部76号令(关于建筑节能及分户计量控制)的规定是正确合理的,代表了发展趋势。如前述《报告》指出的:“欧盟现在主张其成员国广泛地采用分户热计量。”“热计量的趋势和前景——户用热计量表的造价越来越便宜,并且不用打搅用户能得到结果(数据 ),因此更加容易接受。”

  ——认为在所有集中供暖建筑,包括新建筑中也一律推广使用热分配表是不适当的。 《报告》指出欧洲的经验是:在新建公寓中,户用热量表日益占据了市场,见方案D”。

  ——方案C不足取。采用热水流量计的方案,全世界唯一只有韩国采用。同时,中国水质差,流量计元件磨损等问题依然存在,因此,方案C不足取。

  (二)热表类型的选择

  1.关于楼栋总表的选择

  鉴于中国供暖系统的现状,包括水质和管道等系统硬件的基本情况,同时,因为各种可行的技术方案中,楼栋总表都是计量收费的主要依据,应特别重视。建议优先考虑采用超声波流量计等非机械式流量计的热量表。

  作者在一个实用的供热系统上,选用了德国西门子公司的ULTRAHEAT 2WR5型超声波热量表和丹麦丹佛斯公司的SONOCAL—3000型超声波热量表;完全按照技术要求规定安装;针对正常流量与小流量,正常供回水温差与小温差等几种不同的工况进行了测试。这两套超声波热量表,不仅在小流量情况下特性明显优于其它对比的传统非机械式流量计,而且它们两套测试的流量、温度、温差、热量值等数据相当一致,即使在比较苛刻的条件下,测得偏差也在可允许的范围之内。作为一个典型的试验,可以说明超声波流量计的确有较高的精度和很好的稳定性、可靠性。当然,超声波流量计热量表的价格也较高。

  德国真兰公司在中国福州采用德国的技术开发了与热量表配套使用的机械式流量计(DN 50-200)。他们认为:在供热系统中应选用垂直翼式流量计以适应流量变化大的要求。而且,他们还在开发适合于在较差水质中使用的机械式流量计。

  国内关于大流量的热量表的研发工作,包括超声波流量计、其它非机械式流量计,也有一些成功的例证,有待进一步总结和发展。

  2.关于户用热量表的选择

  将进入中国数以千万计平民百姓家庭的户用热量表,不能不特别考虑到价格上的可承受力。采用优选的机械式流量计并加装过滤器,将为大量用户选用。

  丹麦的卡姆鲁普公司率先将超声波流量计用于户用热量表。在过去的10年里,取得了非凡成绩。在中国黑龙江和威海的试验中,在准确性、适用性、稳定性和可靠性等方面都为热计量的实现提供了满意和有效的信息。在水质很差的情况下,仍避免了堵塞和损坏的现象。 同时据了解,他们在降低成本价格方面,也做了很大的努力。

  《报告》中阐述了以下的观点:“随着价格的下降,户用热表越来越普遍。例如在德国 ,每年大约销售40-50万只小口径表(0.6-2.5立方米),尽管超声波式热表的功能性和可靠性更强,可用十多年,但是随着热表的校正逐渐普遍后,表的更换频率就越高,为了获得更高的成本效益,一些厂家开发出了永久安装的户用热表,这种热表只需要更换表中计量元件”。这里所说的:“更换表中计量元件”应该指出的是机械式流量计中传动的叶轮等易磨损的部分零件(表芯)。

  (三)热量表产品的选购与使用

  1.选购热量表时三个基本原则建议

  作者认为:应该按照流量匹配,考察符合标准情况,和主要部件必须优选;是选购热量表时最基本的原则。

  1.1 按照流量匹配原则

  热量表的可测流量范围,是实用设计最主要的技术参数。在选购热量表时,不宜仅仅考虑安装方便,就简单地根据管道的口径配用对应口径的热量表,譬如中国目前建筑面积100 m2左右的住户,一般认为供热流量是:

  (3L/ m2·小时)×100 m2=0.3 m3/小时。

  这种情况下,即使供热管道管径为DN20mm或DN25mm,也要选用常用流量(额定流量)为 0.6 m3/小时(多数为DN15mm)的热量表才能保证计量的准确可靠。国内的许多使用报告都指出,这样选择才是科学合理的。而且,由此带来的压损问题,并不严重;在安装上只是要增加一对变径接头。

  楼栋用表的选择,同样可依此推论。

  1.2 符合国家标准原则

  目前中国的热量表生产企业达几十家之多。产品是否符合国家标准(CJ128-2000)?是否满足国家计量检定规程(JJG225-2001)的要求?建议有关单位在大批选购热量表产品之前,要委派专人考察该生产企业的检定系统设备装置和实际运作情况。客观地讲:一个热量表生产企业,他们的产品出厂检定系统——包括设备硬件和检定方法程序设计软件,是否科学 、完备;及运作实施是否认真、负责;可以基本反应出其产品的质量和可靠性程度。

  1.3 主要部件优选原则

  迄今为止,我国还没有一家生产热量表的企业,所有主要部件都是自己制造的。大部分企业其所生产的热量表的两个主要部件——测温探头对和流量计来自外购。务必要求外购件来源可靠,质量信誉有保证。因为温度是热计量的基础物理量,特别是测温头,应该是由专业生产厂提供;应保证是达到EN-1434标准的,铂薄膜电阻作敏感元件的,配对出厂的,热量表专用的测温探头。为追求低成本,在外购时采用廉价代用品做主要部件的热量表,万不可取。

  2.流量计前必须安装过滤器

  无论是户用表,楼用表,还包括管道系统用表,建议一律在技术要求规定的流量计前直管段前方进水处,安装过滤器。过滤器应能在不影响供热的情况下,方便地清除滤网前积存的污垢、杂质,包括铁屑、铁渣。为保证热量表90%的正常运作,增加不到1/10(过滤器)的投资,不仅是值得的,而且是必不可少的。

  需说明:即使是使用了上述过滤器,不意味着所有问题就都解决了。微小颗粒可能穿过滤网;而且物理的方法,解决不了水中化学成分(可溶性矿物质等)会在通过过滤器后,仍在流量计的某些部件上结晶、积垢的问题。甚至发生过在户用超声波热量表安置在管道中的反射器上结晶、积垢而导致堵塞的问题。作者仅在此提请注意。

  3.新建筑要先冲管,后装表

  应该要求每一只热量表(大口径的超声波型除外),配备相同安装尺寸的“替用空管” 。新建筑完工后、正式供热前,在供热系统进行管道冲洗时,在热量表的工位上先安装此替用空管。系统冲洗完成后,再正式安装热量表。忽略这一简单过程,而造成热量表尚未使用 ,已经损坏,造成巨大损失的教训,并不罕见,值得吸取。

  4.带锁闭阀的IC卡热量表——技术可靠性与系统可用性

  本文前面提到过作者的审慎观点。建议选购这种表时,一方面要认真考核所购产品在技术质量上的可靠性;另一方面还需因地制宜地研讨本身系统的可用性——对于或者长期处于锁闭状态(管内存水),或者是频繁的启动开、关状态,等等;对完全可能会出现的极端情况将会产生的后果,要有明确的预见和恰当的应对措施。

  六.提请中国热表行业关注的若干问题和建议

  1,当前,在符合国家标准的前提下,把产品的质量稳定和可靠性放在第一位,是中国热表行业最值得关注的问题。

  热量表作为一种民用电器计量仪表,在通过型式试验,取得制造计量器具许可证以后,批量生产的出厂检定内容是有限的。真正的考验是在用户安装、使用的若干时间之后。因此就表的性能而言,稳定性、可靠性,某种意义上说比精度更为重要。或许可以这样说:那些 在三年或五年之后,其产品仍在可靠、正常工作着的热表生产企业,将是中国热计量仪表行业的真正成功者。热量表企业领导是否应当深思:为了保证五年之后的可靠稳定,我们现在该做什么?能做什么?已经做了什么?

  2,中国的热量表企业要向供热的专家学习,向外国的公司学习,向相关的行业系统学习。

  中国的热表企业绝大部分“出身”于电器仪表行业。并且许多是“单打一”的只是作热量表。而我们的欧洲同行多数是能设计、制造全套供热系统设备,装置;甚至整个现代智能化建筑从设计到全部技术设备配套提供的综合科技公司。中国的热表企业由于不了解采暖供热,不了解系统仪器设备和相关技术,很有一些公司在热量表设计试制时就走了弯路,损失巨大。我们建议中国的热量表企业要向供热的专家学习,向外国的公司学习,向相关的行业系统学习。丰富自己的专业系统的和外围的有关知识,明智和有远见地领导自己的企业发展 。

  3,处理好技术贮备和产品贮备二者之间的关系。

  不言而喻,在市场 ——合同不明确的情况下,大量积压产品是不明智的;在技术不成熟的情况下,大批生产更是危险的。在产品的可靠性上现在多做一份努力,就是将来在大市场到来时多占一个份额。这方面一些先行企业已有“前车之鉴”。我们建议中国的热量表企业处理好技术贮备和产品贮备二者之间的关系;特别是在产品的可靠性上,既向外国同行学 习,也投入研发的力量,针对中国的国情,取得独到的技术发展和水平提高。为规模生产发 展打好技术基础。

  4,与国外公司合资、合作,在中国的土地上走同共发展的路。

  中国的热计量仪表作为一个新兴的产业,不仅需要外国的先进技术,更需要外国的科学管理,特别是产品质量保证体系。另一方面,中国国情的特殊性,又不能照抄照搬、全盘仿制外国的产品;而需要作适合国情的调改和研发。因此,笔者认为与外国技术先进的公司采取适当方式的合作,也许是中国热计量仪表产业的一条希望之路。

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