用能单位能源计量器具的选配

一、能源计量器具的选配依据

       对能源计量器具的选配首先要符合国家法律、法规和标准的要求。目前，能源计量器具的选配标准有GB17167-2006 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》、GB/T17471-1998 《锅炉热网系统能源监测与计量仪表配备原则》、GB/T20901-2007 《石油石化行业能源计量器具配备和管理要求》、GB/T20902-2007 《有色金属冶炼企业能源计量器具配备和管理要求》、GB/T21367-2008 《化工企业能源计量器具配备和管理要求》、GB/T21368-2008 《钢铁企业能源计量器具配备和管理要求》、GB/T21369-2008《火力发电企业能源计量器具配备和管理要求》、GB/T24851-2010《建筑材料行业能源计量器具配备和管理要求》、GB/T29453-2012《煤炭企业能源计量器具配备和管理要求》等。
    

二、能源计量器具的选配原则

       1.满足实际需求原则
       用能单位要坚持按被测能源对象的实际需求选配测量器具，如:能源的种类、结构、技术性能参数；能源进出用能单位、进出主要次级用能单位和主要用能设备或用能单元的耗能计量参数；购入储存、加工转换、输运分配、生产(主要、辅助生产)过程、运输、采暖(空调)、照明、生活、排放、自用与外销等计量参数。
       2.综合考虑的原则
       选配时既要考虑器具的先进性又不盲目追求高技术指标，还要注意经济实用，以达到“满足预期使用要求的目的”。选配决策时，应综合考虑用能单位的规模、产品类型或服务对象、技术指标、工艺流程等特点。满足预期使用要求具体表现为:(1)有一定的先进性；(2)使用可靠；(3)维修、备品储存费用尽可能少；(4)溯源方便；(5)平衡风险、成本和效果。因此，选配时需从测量、技术、经济特性等方面综合考虑。
       (1)计量特性
       明确能源计量器具的计量特性:①能源计量器具应具有预期使用要求的计量特性， 包括准确度、稳定性、测量范围、分辨力和灵敏度等，保证测量结果可靠是首要条件；②能源计量器具应能实现量值传递和量值溯源要求。计量器具的检定或校准必须符合现行有效检定规程或校准技术规范的要求；③计量检定或校准方法要科学、合理、可行、简便；④具有合理的检定周期(或确认间隔)；⑤能对测量结果进行评价。
       (2)技术特性
       明确能源计量器具的通用结构特性， 必须达到以下目的:①能源计量器具的计量特性在使用中保持不变； ②测量结果可靠，简单明确；③使用方便、操作简单可靠；④运输、拆卸、组装、安装方便，并易于检定或校准装置连接和装配在一起；⑤在使用保存期间，易于防护、防损坏、防污染， 抗干扰性能良好；⑥所需专用辅助设备(安装、读数、记录、电源等) 少；⑦对环境、操作人员的要求要合适， 不苛刻；⑧特别要注意使用计算机软件的计量器具不能出现欺诈行为；⑨方便进行数据采集。
       (3)经济特性
       ①能源计量器具购置费用少。在保证测量准确度等级和功能的前提下，应尽量避免采用高准确度等级、价格昂贵的测量器具，如当技术指标和准确度等级指标相同的情况下，首选国内产品；②操作、维护、保护费用少；③能够调整、使用寿命长；④利用率高；⑤使用时所需场地小； ⑥需要操作人员少；⑦易于溯源。
       (4)其他综合影响因素
       ①计量器具应有CMA (中华人民共和国制造、修理计量器具许可证英文缩写)标志，同时要求供应商提供质量证明文件(如型式批准证书、产品合格证、质量体系认证证明等)。进口的测量器具应符合《中华人民共和国进出口监督管理办法》的规定要求。《中华人民共和国进出口监督管理办法》规定，凡进口或外商在中国境内销售《中华人民共和国进出口计量器具型式审查目录》附录中的计量器具， 必须办理型式批准手续， 型式批准包括计量法制审查和定型鉴定。
       ②生产厂商必须提供制造该计量器具设备的企业标准。
       ③部分类型(如专用测试设备) 没有检定规程或校准规范，应首先解决量值溯源和校准方法等问题。如签订技术协定时，必须明确验收时的校准方法。
        ④新科技、新技术需要确定相应的技术规范和标准。
       总之，测量器具选配在综合考虑风险、成本、利润、利益的基础上， 对诸多因素进行技术论证、评审和裁决活动。其中最关键的是计量特性的选择，特别是测量结果不确定度是保证测量结果准确可靠的首要条件。
    

三、能源计量器具计量特性的选配方法

       GB/T19022-2003 《测量管理体系测量过程和测量设备的要求》提出:“测量设备和测量过程都需要从产品要求导出规定的计量要求。要求可表示为最大允许误差、允许不确定度、测量范围、稳定性、分辨力、环境条件或操作者技能要求。”GB17167-2006也对能源计量器具的计量特性作了具体规定。
       1.最大允许误差极限的选择
       (1)计量器具的测量扩展(区间)不确定度U满足U≤U₀，则测量满足预期使用要求。式中:U₀———测量允许误差极限。
       (2)测量允许误差极限U₀的确定
       U₀=T/2Mcp
       式中:T———测定量值时的测量允许误差范围或受检参数允许变化范围(公差)；M_cp———检测能力指数。
       (3) 根据GB17167-2006 的规定配备了计量器具，就意味着所配计量器具满足测量准确度要求，即M_cp>1。
       (4)检测能力指数M_cp值分级的确定在量值传递过程中，为确保其量值的准确性，通常选择标准器的准确度为被检测量器具准确度的1/2～1/10。具体讲，在高准确度的量值传递中， 考虑到标准器制造的困难和经济性， 尚可取1/2；在一般准确度的量值传递中是取1/3～1/5；在低准确度的量值传递中是取1/5～1/10。在工程计量中M_cp一般取值1～5。
       (5)在实际使用中，可根据计量器具检验、监控和参数测量不同用途要求分别确定M_cp值。
       ①检验、监控用的计量器具M_cp值。
       根据检验、监控的特点，M_cp值取大一些为好。M_cp取值3～5，能力评价为足够，M_cp取值1.5～2， 能力评价为基本满足。
       ②参数测量用的计量器具M_cp值
       根据参数测量的特点， 要求U₀≤Δ_允(Δ_允为测量允许误差)，也就是M_cp≥1，即可认为计量器具满足要求，因此M_cp取值1.3～1.5，能力评价为足够，M_cp取值1.1～1.3，能力评价为基本满足。
       2.稳定性的选择
       稳定性的选择一般采用以下两种方式:
       (1)若有关的计量检定规程和计量器具技术规范对计量器具稳定性的要求和考核方法有明确规定，可按该规定执行。
       (2)若无明确规定，则购买方应根据预期使用要求，明确稳定性考核指标。其具体方法是:选一稳定的被测对象，用该计量器具进行n次(n≥10)测量，取其算术平均值Y作为该组的测量结果。每隔一段时间(大于1个月)观测1次，共观测m组(m≥4)。取m组测量结果中的最大值和最小值之差， 作为新购买计量器具在该时间段内的稳定性。一般情况下，计量器具的稳定性应小于该计量器具最大允许误差的绝对值或扩展不确定度计(k=2)。
       3.量程、分辨力、灵敏度、鉴别力阈指标的选择
       测量特性除以上最大允许误差、稳定性外，还要求满足量程、分辨力等方面的要求。
       (1)量程选择
       量程的选择主要根据使用要求的测量范围来选定。测量范围在量程的20%～80%之内为最佳。测量范围是指能满足误差在规定极限内的量值范围。量程是指标称范围上限值和下限值之差的模。
       (2)分辨力选择
       分辨力是指显示装置对其最小示值差的辨别能力。通常模拟式显示装置的分辨力是标尺分度值的1/2； 对于数字式显示装置的分辨力为末位数字的一个数码，对半数字式的显示装置的分辨力为末位数字的一个分度。
       (3)灵敏度选择
       灵敏度是测量器具中一个十分重要的测量特性，它是反映测量器具准确度的重要指标。灵敏度是反映测量器具被测量(输入)变化引起测量器具示值(输出)变化的程度。它用被观察变量的增量即响应(输出量)与相应被测量的增量即激励(输入量)之商来表示。如被测量变化很小，而引起的示值(输出量)改变很大，则该测量器具的灵敏度就高。
       灵敏度要适中，有时灵敏度并不是越高越好。为了方便读数，使示值处于稳定，还需要特别有意地降低灵敏度。
       (4)鉴别力[阈]的选择
       它是指当测量器具在某一示值给以一定的输入，这种激励变化缓慢从单方向逐步增加，当测量器具的输出产生有可觉察的响应变化时，此输入的激励变化称为鉴别力阈，也可简称鉴别力，同样可在反行程进行。
       灵敏度和鉴别力阈是相关的，灵敏度越高， 其鉴别力阈越小；灵敏度越低，其鉴别力阈越大。
       用能单位如果合理配备能源计量器具，能源管理部门和用能单位就能获得准确可靠的能源计量数据，对用能单位的能源利用状况也就能够进行科学的统计和分析，从而为用能单位的能源管理和节能工作提供可靠、准确的指导方向， 避免造成用能单位能源的浪费，增加生产成本。