能源计量技术层面节能监测是政府对用能单位监督检查的手段,全国节能监测管理中心是原国家计委设立在中国计量科学研究院的机构,中国计量科学研究院是我国开展节能计量的最高技术机构
为了配合国家的节能工作,我们进一步加强了在线、动态和远程校准及检测技术的研究工作
例如,拟开展地环境污染动态在线检测与远程监控系统的研究,将系统地研究烟气和水污染的主要污染物及其在线动态检测方法,通过数据无线远程通讯或者网络系统,建立环境污染远程监控体系,从而可以真正做到实时监测,为环保执法行政部门提供强有力的技术保障手段
拟建立的高压电能在线动态计量及其溯源体系,将打破传统的电能计量方式,研究高压(1kV~30kV)电能在线动态计量方法,并建立相应的高压电能表检定装置,制定相关的检定校准规程
建立量值传递和溯源使系
保证量值的准确统一
5年来,中国计量科学研究院共完成科研成果近100项,有7个项目获得国家级奖励,如:获国家技术发明二等奖的“可倒置抗震高精度标准电池”,获国家科技进步二等奖的“模/数、数/模转换(CAD、DAC)静态测量标准”、“光电比较仪(或高温计)系统非线性测量装置的建立”、“建立光纤损耗/光纤长度和光纤时域反射计(OTDR)检定标准装置的研究”、“激光功率能量计量标准装置与新型激光测量仪器系列研究”等,这些项目为推动计量科学的进步有着重大的贡献
另有近20个项目获得省部级奖励,如:“电磁兼容计量研究:30~1000MHZ天线校准装置
功率吸收钳校准及骚扰功率测试系统”、“国家三项电能标准”
“建立太阳能电池光伏计量基标准”,“空间遥感器积分球辐射定标系统的系列研究与实施”等
许多科研成果广泛应用于高新技术领域,服务于国民经济和社会发展
如“模/数、数/模转换器静态特性测量标准”,解决了模/数、数/模性能的准确测量和量值统一
然而,目前为环境保护和节能技术的研究与开发,要求在各种不同条件下进行计量测量
为满足这些环保与节能的技术要求,计量测量正变得更加困难和更为更要,成为解决环保与节能难题的关键技术
下面以流量计量为例
对于高压天然气和液态烃(石油)的贸易来说,流量测量的作用已经公认非常重要
目前正在有各种新技术被开发出来以是执行这些流量测量任务,如精确和可靠的超声流量计和科氏力流量计,它们都采用非常高级的计算机软件
如:(l)用于废气全排量的流量计量,这既避免了有害气体含量控制的偏颇,亦避免了CO2总排量靠消耗燃料推算的不尽合理;(2)为用于车辆尾气排放量测量的流量测量技术
与用汽油机的汽车相比用柴油机的汽车在能量利用上将史有效,然而柴油机的尾气污染将史为严重
柴油机尾气中的悬浮颗粒物和氮氧化物(NOx)等的含量要比汽油机的尾气多
特别应指出的是,悬浮颗粒物被认定为是癌症的可疑诱因
如今大多数的政府机构一方面提倡使用柴油机的汽车,而另一方面则采取史加严格的控制尾气排放的手段
特别是将发动机的瞬时测试模式列为柴油机的新的型式批准内容
政府机构认为这个型式批准内容是实际城市交通必须保证的条件
为实现对汽车尾气排放生更严格的管理,由目前的稳态测试模式过渡成瞬时测试模式,这一标准的改变对流星计量提出了更高的要求
然而,要想测量汽车尾气的流量是十分困难的,原因有以下几个:(一)它是一种温度高达摄氏五百度以上的高温气体;(二)它是一种非常强烈的脉动流;(三)它是一种高湿气体,它的湿度大于百分之十五;(四)它是一种含尘的脏污气体;(五)要求进行的是快速响应的流量测量
(3)环保化学分析中的标准气生产中的流量测量;由于容易维护和维修便宜,大多数的环境监测仪表已由湿式改为干式
然而,为了比较干式仪表中被监测气体的密度,需要有各种标准气体
被监测气体的种类逐年递增,而它们的密度或浓度则逐年递减
因此,是通过用一种基本气体,如氮气来稀释组份气体的办法在仪表中生产各种标准气体
为了能产生低密度的各种标准气体要求组份气体有很小的流量
为了校准一个监测仪表的稀释系统,还要研发一个稀释基准
组份气体和基本气体的流量分别要为3mg/min至6mg/min和 3g/min至 6g/min
此系统的标准不确定度要为 0.35%至 0.4%
(4)脉动流流量测量的新基准;(5)极小气体流量的新基准;(6)氢(H2)作为新一代的清洁能源,目前正有许多新技术正在开发之中,比如燃料电池
为了要评价燃料电池的性能则需要有测量氢(H2)的新型流量计;各汽车制造厂目前都正在开发氢燃料的汽车,而作为基础设施同时也要求开发氢气的自动配售机
而为了在单位时间内能更加有效地添加氢燃料,有必要把氢气进一步压缩得比目前的天然气具有更高的程度
因此要求流量计能测量高达70Mpa 的H2流量,而同时该气体的密度却要比天然气小得多
预期的燃料电池将是未来的一种清洁能源
目前,在许多国家都正在研发各种各样的燃料电池
在研发燃料电池上仍有三个主要的有待突破的技术难点:①长期的可靠案性;②低成本和低价位:③高效率
由于效率的提高通常都是很微小的因此,对燃料电池性能的测试都要求是尽可能的高的高精度流量测量
由于精确地测量燃料电池输入的氢气流量是十分困难的,因此精确的性能测试就很难于实现
(7)核电厂的生产能力规模将进一步扩大,应用和发展核电技术将减少二氧化碳的排放量(它比火电厂排放的CO2要少得多)
随着核电生产能力的增加将提出一系列流量测量要求
由于核辐射污染,虽然许多人不支持建造新的核电站,但是用排放大量CO2的燃煤或燃天然气的火电站来取代所有现有的核电站也是不可行的
因此,人们普遍认为:将现有的核电站的生产能力和规模进一步扩大将是目前减少CO2排放量的一个有效的办法
通常,是通过检测给水流量来控制一个核电站的输出
目前,在人多数情况下是利用流量喷嘴来测量给水流量
由于流量喷嘴的个确定度约在2%左右,因此,由于安全原因,都将核电站的最大输出功率设定在低于设计最大输出功率2%处
如果用一个超声流量计取代喷嘴流量计,则能实现更准确的流量测量,通过试验可证明其不确定度可减小二分之一
这里有一个难题,那就是流量计的标定(校准)装置的问题
原因是该流量计工作在高雷诺数(Re约为1.4×107)区间
目前世界上尚无如此之大的水流量校准装置
计量和单位·国际单位制(SI)–包括SI单位和SI单位的倍数单位,其中SI单位又包括基本单位和导出单位
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