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熱量�
閱讀�4175�(shí)間:2016-09-02 14:08:23

熱量表,是計(jì)算熱量的儀�。熱量表的工作原理:將一對溫�1傳感器分別安裝在通過載熱流體的上行管和下行管�,流量計(jì)安裝在流體入口或回流管上(流量計(jì)安裝的位置不同,最終的測量�(jié)果也不同�,流量計(jì)�(fā)出與流量成正比的脈沖信號(hào),一對溫度傳感器給出表示溫度高低的模擬信�(hào),而積算儀采集來自流量和溫度傳感器的信�(hào),利用計(jì)算公式算出熱交換系統(tǒng)獲得的熱��

熱量�(jì)�

    我國北方冬季要供�,為了節(jié)約能�,減少煙塵,大多�(shù)地區(qū)已通過熱網(wǎng)集中供熱。但是熱能作為一種商品來出售,當(dāng)然要收費(fèi)�??墒悄壳�?yàn)榫用窦依镞€沒安裝熱量表,只好暫且按建筑面積收費(fèi)。但是按建筑面積收供熱費(fèi)顯然是不合理�,應(yīng)該按照用戶實(shí)際用的熱能來�(jì)算。自�(dòng)累計(jì)熱量的儀器并不是沒有,只不過�(jià)格較高,還未�(jìn)入家�,現(xiàn)在已�(jīng)用于供熱總管上了�
    我們在談及�(jì)量熱能時(shí),首先必須知道如何計(jì)算熱�?從物理課本中我們學(xué)過熱量的單位是“焦”,符號(hào)是J。但是工程上常用的單位是“千卡”即“大卡�,符�(hào)是kcal。換算關(guān)系是1kcal=4186.8J。每一千卡的熱量相�(dāng)于一千克的水溫度下降1℃所放出的熱�。由此我們知道了要計(jì)算用戶使用的熱能�(shù),必須測量�(jìn)入用戶和流出用戶的水的溫度差,這一部分的溫度降低是由于用戶的消�(fèi)�(dǎo)致的。但這并不足�,我們還必須知道在此過程有多少水在放熱,因此必須測得此時(shí)刻的熱水的瞬�(shí)流量,然后把它和溫度差相乘,就可以得到這一�(shí)刻熱水釋放熱量的千卡�(shù)(也就是用戶消費(fèi)的熱量)。再用自�(dòng)累加的方法隨�(shí)把用戶的消費(fèi)熱量加在一起,累計(jì)滿一�(gè)月就是當(dāng)月消�(fèi)的熱量總�(shù)�

分類

    種類劃分
    熱能表按照熱表流�(jì)�(jié)�(gòu)和原理不同,可分為機(jī)械式(其中包括:渦輪�、孔板式、渦街式�、電磁式、超聲波式等種類�
    1、機(jī)械式熱量�
    �(jī)械表分為單流束和多流束兩�,單流束表的性能是水在表�(nèi)從一�(gè)方向單股推動(dòng)葉輪�(zhuǎn)�(dòng)的表為單流束�。不足之外表的磨損大,使用年限短。多流束表的性能是水在表�(nèi)從多�(gè)方向推動(dòng)葉輪�(zhuǎn)�(dòng)的表為多流束表。該表相對磨損小,使用年限長。葉輪分為兩種形式:螺翼式和旋翼式。一般小口徑DN15-DN40戶用表使用旋翼式。大口徑的工藝表DN50-DN300使用螺翼式。機(jī)械表的質(zhì)量保證期一般是2��
    2、超聲波式熱量表采用超聲波式流量�(jì)的熱量表的統(tǒng)稱。它是利用超聲波在流�(dòng)的流體中傳播�(shí),順?biāo)鱾鞑ニ俣扰c逆水流傳 播速度差計(jì)算流體的流�,從而計(jì)算出流體流量。對介質(zhì)無特殊要求;流量測量的準(zhǔn)確度不受被測流體溫度、壓力、密度等參數(shù)的影�。超聲波熱量表有兩種形式,一種是直射式也叫對射式,工作原理是:超聲波換能器直接發(fā)射和接收信號(hào)確定流量。另一種是反射式也叫對流式,工作原理是超聲波換能器通過反射板平面的反射速度確定流量�
    3、電磁式熱量�
    采用電磁式流量計(jì)的熱量表的統(tǒng)稱。由于成本極�,需要外加電源等原因,所以很少有熱量表采用這種流量�(jì)。目�,國�(nèi)有些熱量表生�(chǎn)企業(yè)利用用戶對熱能表的結(jié)�(gòu)和原理不十分了解的情�,將一般機(jī)械熱表當(dāng)做電磁式熱量表介紹給用戶。此種現(xiàn)象需要警��
    �(jié)�(gòu)劃分
    根據(jù)熱量表總體結(jié)�(gòu)與設(shè)�(jì)原理的不�,熱量表可分�
    1、整體式熱量�
    指熱量表的三�(gè)組成部分中(積算�、流量計(jì)、溫度傳感器�,有兩�(gè)以上的部分在理論上(而不是在形式上)是不可分割的�(jié)合在一�。比�,機(jī)械式熱量表當(dāng)中的�(biāo)�(zhǔn)�(jī)芯式(無磁電子式)熱量表的積算器和流量計(jì)是不能任意互換的,檢定時(shí)也只能對其�(jìn)行整體測�
    2、組合式熱量�
    組成熱量表的三�(gè)部分可以分離開來,并在同型號(hào)的產(chǎn)品中可以互相替換,檢定時(shí)可以對各部件�(jìn)行分體檢��
    3、緊湊式熱量�
    在型式檢定或出廠�(biāo)定過程中可以看作組合式熱量表,但在標(biāo)定完成后,其組成部分必須按整體式熱量表來處理�
    功能劃分
    熱量表按使用功能可分為:單用于采暖分戶計(jì)量的熱量�,和可用于空�(diào)系統(tǒng)的(冷)熱量�。(冷)熱量表與熱量表在�(jié)�(gòu)和原理上是一樣的。主要區(qū)別在傳感器的信號(hào)采集和運(yùn)算方式上,也就是�,兩種表的區(qū)別是程序軟件的不��
    1、(冷)熱量表的冷熱�(jì)量轉(zhuǎn)�,是由程序軟件完成的。當(dāng)供水溫度高于回水溫度�(shí),為供熱狀�(tài),熱量表�(jì)量的是供熱量;當(dāng)供水溫度低于回水溫度�(shí),是制冷狀�(tài),熱量表自動(dòng)�(zhuǎn)換為�(jì)量制冷量�
    2、由于空�(diào)系統(tǒng)的供回水�(shè)�(jì)溫差和實(shí)際溫差都很小,因此,(冷)量表的程序采樣和計(jì)算公式的參數(shù)也比單用途熱表的區(qū)域大�
    功率劃分
    1、戶用熱量表:口徑DN�40mm�
    2、工�(yè)用熱量表:口徑DN>40mm

器件

    傳感�
    1、溫度傳感器是采集水的溫度并�(fā)出溫度信�(hào)的部�。它一般采用熱電阻材料,材料的電阻值隨溫度的變化而變�。熱量表采用的是Pt1000配對溫度傳感�,配對誤差﹤0.1℃。一根有紅色�(biāo)�,安裝在�(jìn)水口,一根有�(lán)色標(biāo)�,安裝在出水�。Pt為鉑的分子式,其具有溫度系數(shù)大及在一定溫度范圍內(nèi)溫度系數(shù)是一常數(shù)的特�(diǎn)。R0=1000,即0℃時(shí),溫度傳感器的電阻為1000Ω�
    2、流量計(jì)(基表):采集水的流量并�(fā)出流量信�(hào)的部件。熱量表采用韋根型流量計(jì)�
    熱量表中常用的溫度傳感器,是由鉑絲繞成的電阻,溫度越高它的阻值越�,電阻的大小可以通過�(dǎo)線傳到很�(yuǎn)的地方去測量,根�(jù)鉑電阻的變化我們就可以得到溫度的變�。當(dāng)然溫度傳感器并不是這一�,也可以采用其它種的傳感器�
    熱量表流量傳感器常用的有孔板差壓�、旋渦式、渦輪式�。渦輪式流量傳感器是一�(gè)小水輪發(fā)電機(jī),和水力�(fā)電用的水輪發(fā)電機(jī)是一�(gè)道理。只不過非常小巧而簡�,僅僅是由管道里的一�(gè)葉輪和管外的線圈所�(gòu)�。葉輪上有一小塊磁鐵,當(dāng)葉輪被水沖動(dòng)而旋�(zhuǎn)�(shí),線圈切割磁力線就會(huì)�(fā)出交流信�(hào)�。管道里的水流量越大,當(dāng)然葉輪轉(zhuǎn)得越�,發(fā)出的交流頻率就越�。用頻率來代表流量,這樣就容易傳到別處去�,所以這才稱得上是傳感��
    由溫度傳感器測量的溫度信�(hào)和流量傳感器測量的流量信�(hào)最終都送到微處理機(jī)�,由它的軟件來完成相�、相�、累加等�(yùn)算。把�(jié)果用�(shù)字顯示在儀表的窗口�,甚至可以�(jìn)一步通過�(wǎng)�(luò)送到銀�,自�(dòng)從你的戶頭里把供暖費(fèi)扣掉,既省心又省��
    �(dāng)前國�(nèi)的IC卡熱量表大都采用磁鋼�(zhuǎn)�(dòng),雙干簧管接收脈沖計(jì)�(shù)。現(xiàn)在又開始逐步采用韋根元件�
    韋根元件�(yōu)�(diǎn)�1. �(chǎn)生脈沖耗電為零�
    2. 在脈沖重�(fù)頻率0~10KHz范圍輸出脈沖幅度與寬度恒�,與被測物體�(zhuǎn)�(dòng)(移�(dòng))速度無關(guān),適合超低速檢��
    3. 無機(jī)械可�(dòng)部分,無觸點(diǎn),固�(tài)封裝,環(huán)境耐受性好
    4. 工作溫度范圍寬(-196℃~+300℃)
    積分儀
    采集溫度傳感器所�(fā)出的溫度信號(hào),流量計(jì)所�(fā)出的流量信號(hào),�(jìn)行熱量計(jì)算、存�(chǔ)和顯示的部件。目前多�(shù)熱量表積算儀的核心單片機(jī)采用集成單片�(jī),性能�(qiáng)�,穩(wěn)定可�,超低功�,能適應(yīng)惡劣供熱�(huán)境要�,也多采用漢字和�(shù)字字符顯示各測量參數(shù),參�(shù)可循�(huán)顯示,清�、直觀,參�(shù)顯示分辨率高,極大地滿足了計(jì)量檢定顯示要��

�(jì)量檢�

    �(jì)量精�
    熱量表共分為三�(gè)精度等級(jí),即:一�(jí)�、二�(jí)表和三級(jí)�。首先需要說明的是熱量表的精度等�(jí)不能用一�(gè)固定的誤差數(shù)字來描述,比�2%�5%等等,因?yàn)榧幢阃痪�?jí)的熱量表,隨著工作條件不同,對它的誤差要求也是不同的�
    1、整體式熱量表的�(jì)量精�
    由于整體式熱量表的各�(jì)量部件在邏輯上是不可分割�,所以它的精度必須由�(biāo)�(zhǔn)裝置一次性給�,它的誤差極限分別由下述公式給出�
    一�(jí)表:E=(示�-�(biāo)�(zhǔn)值)/�(biāo)�(zhǔn)�*100%
    二級(jí)表:E=(示�-�(biāo)�(zhǔn)值)/�(biāo)�(zhǔn)�*100%
    三級(jí)表:E=(示�-�(biāo)�(zhǔn)值)/�(biāo)�(zhǔn)�*100%
    其中:E——相對誤差極��%
    Δtmin——最小溫�,℃�
    Δt——使用范圍內(nèi)的溫�,℃�
    qp——常用流量,m³/h�
    q——使用范圍內(nèi)的流量,m³/h�
    2、分體式熱量表的�(jì)量精�
    分體式熱量表的計(jì)量精度是由組成熱量表的三�(gè)部分:流量計(jì)、溫度傳感器和積算器各自的計(jì)量精度共同決定的,其誤差極限是上述三�(gè)部件各自誤差的算�(shù)和(也就是值的和)�
    在分體式熱量表中,由于流量計(jì)精度分為三�(gè)�(jí)�,所以導(dǎo)致分體式熱量表的�(jì)量精度也分為三�(gè)�(jí)別�
    檢測方法
    熱量表的檢定從原則上來說,應(yīng)�(dāng)盡可能模擬實(shí)際工作的狀�(tài)來�(jìn)�。但是熱量表的實(shí)際狀�(tài)是由流量和溫差二�(gè)參數(shù)的任意組合而確定的,很難模擬所有的�(shí)際狀�(tài),所�,通常用下面的方法�(jìn)行檢��
    1、整體檢定法
    整體式熱量表用整體檢測方法�(jìn)行檢�,具體做法是由標(biāo)�(zhǔn)的檢定裝置分別設(shè)定一�(gè)流量和溫差,熱量的標(biāo)�(zhǔn)值由�(biāo)�(zhǔn)裝置直接給出,把被檢熱量表的熱量示值與�(biāo)�(zhǔn)裝置的標(biāo)�(zhǔn)值�(jìn)行比�,即可得到被檢熱量表的誤�。只有這種檢定方法對于熱量表才是真正意義上的檢�,但是,這種方法對于檢定裝置的要求是極高�,目前國�(nèi)尚無這種檢定裝置�
    2、分體檢定法
    分體檢定法就是用不同的裝置對熱量表的三�(gè)組成部分,流量計(jì)、溫度傳感器和積算器分別�(jìn)行檢�,在得到三�(gè)部分的誤差后,它們的算術(shù)和即�(rèn)為是熱量表的整體誤差,而且不再�(chǎn)生新的誤差。具體做法是�
    流量傳感器的檢定:就是只檢測流量�(jì)在流量計(jì)量方面的性能,其性質(zhì)就如同檢測一塊水�,不過對于熱量表的流量計(jì),還要檢測其在不同溫度的熱水狀�(tài)下的�(jì)量特性。一般的做法�,根�(jù)被檢流量�(jì)的額定流量Qn在標(biāo)�(zhǔn)裝置上設(shè)定不同的流量�(diǎn)(流速)和不同的溫度條件,來綜合考察被檢流量�(jì)的誤�。流量點(diǎn)的設(shè)定如下:
    出廠檢驗(yàn)分三�(diǎn)�1.1qmin�0.1qp,qp
    型式檢驗(yàn)分六�(diǎn): 1.1qmin�0.1qp�0.3 qp�0.5 qp,qp�0.9 qp�
    以上流量�(diǎn)分別在常溫,55+/-5��85+/-5℃的條件下各測量一遍�
    所得到的測量結(jié)果按下式�(jì)算誤差:
    E=(示�-�(biāo)�(zhǔn)值)/�(biāo)�(zhǔn)�*100%
    其中�(biāo)�(zhǔn)裝置通常采用容積�,稱量法和標(biāo)�(zhǔn)表法三種。容積法受溫度的變化和介�(zhì)的氣化影響較�,所以很少采�。目前流行的做法是把稱重法和�(biāo)�(zhǔn)表法�(jié)合使�,即用標(biāo)�(zhǔn)表來保證操作的自�(dòng)化,用稱重來保證精度�
    溫度傳感器的檢定:如果某些整體表的溫度傳感器和積算器是固定在一起的,那么將把溫度傳感器的誤差和積處器的誤差是加在一起的,否�,就地溫度傳感器�(jìn)行單�(dú)檢定。其做法�,把溫度傳感器放入恒溫裝置中,在不同的溫度點(diǎn)�,考察其所示溫度與�(biāo)�(zhǔn)溫度的誤�。需要注意的是,對于溫度傳感器不光要�(jìn)行單支檢�,更重要的是還要檢測其配對誤��
    積算器的檢定:由于積算器的設(shè)�(jì)原理各不相同,所以針對其各自的原理使用相�(yīng)的檢定方�。具體做法是,通過模擬裝置把溫差信�(hào)和流量信�(hào)輸入積算器,然后考察其計(jì)算結(jié)果與理論�(jié)果的誤差�
    3、關(guān)于首次檢定:
    做為�(jì)量器�,熱量表在安裝使用前必須由國家有�(guān)部門�(jìn)行安裝前的首次檢�。首次檢定與生產(chǎn)檢定或型式檢定在檢測方法上是有區(qū)別的,因?yàn)槭状螜z定的熱量表是做為商品�(jìn)行的使用前的檢定,其檢定方法不能對產(chǎn)品本身產(chǎn)生影響甚至損壞,這樣就意味著,不能用分體檢定的方法對其�(jìn)行檢�。這樣就需要熱量表在使用狀�(tài)下也能輸出很高的�(shù)�(jù)精度,而這對于干簧管和霍爾原理的熱量表來說是不能�(shí)�(xiàn)�,因?yàn)樗鼈兊牧髁繑?shù)�(jù)最小只能是1�。也就是�,這樣的熱量表不能對其�(jìn)行首次檢�,從而也無法保證其質(zhì)量標(biāo)�(zhǔn)�

�(shè)�(jì)

    首先要把溫度差測�,這就需要兩�(gè)“溫度傳感器”;然后再把流量測出�,這就需要一�(gè)“流量傳感器”;積分儀通過�(jìn)回水的溫�,流量及�(yù)制在�(nèi)部的熱涵值計(jì)算出熱能,通過�(nèi)部的�(chǔ)存裝置連續(xù)�(chǔ)存記錄能�。還要具有相減和相乘功能的輔助器�,以便能隨時(shí)把得�(shù)累加起來;就這樣一�(gè)熱量表就制成��

壽命因素

    影響熱量表壽命的�(guān)鍵是超聲波傳感器
    中國科學(xué)院物理研究所研究�、中國住建部專家委員�(huì)成員、中國城�(zhèn)供熱�(xié)�(huì)技�(shù)委員王樹鐸教授對在中國使用的熱量表超聲波流量�(jì)�(jìn)行了初步�(diào)查研究,測量分析了具有代表性的一批超聲波換能器的靜態(tài)參數(shù)。結(jié)果令人擔(dān)��
    目前,中國幾乎所有的熱量表企�(yè)都已開始研發(fā)、生�(chǎn)超聲波熱量表。從近兩年上�(bào)住建部的幾十�(xiàng)相關(guān)科研成果中可看出,絕大部分的研究重點(diǎn)都集中在流量�(jì)的基表機(jī)械結(jié)�(gòu)(包括反射器和測量管段)�(shè)�(jì),只有少量涉及傳感器輸出信號(hào)處理;普遍忽視了對超聲波換能器件性能研究,有些企�(yè)甚至對主要技�(shù)參數(shù)還缺乏必要了��
    首先:大約60%以上的熱量表企業(yè)在外購超聲波換能器時(shí),沒有提出足夠全面的技�(shù)性能參數(shù)要求。一半以上的超聲波換能器生產(chǎn)廠提供的技�(shù)參數(shù)有明顯錯(cuò)�;或者過于簡�,主要參�(shù)沒有提供;或者名不副�(shí),實(shí)測結(jié)果偏差很��
    例如:幾乎所有的熱量表超聲波流量�(jì)換能器中心頻率標(biāo)稱的都是1MHz。實(shí)測的�(jié)果是:僅�30%�(dá)�1MHz�1000KHz�5%;偏差的超過�12%。或許可以認(rèn)為:如果能在電路上調(diào)諧補(bǔ)�、配對使�,中心頻率不�1MHz�1000KHz)也可行;問題在于:80%以上的生�(chǎn)企業(yè)忽略了流量計(jì)超聲波換能器其它重要參數(shù)的配對一致性;包括:電�、電�(dǎo)、機(jī)械品�(zhì)因數(shù)、阻抗等。應(yīng)該知道:這些參數(shù)隨溫度的變化都將影響超聲波在水中傳播的時(shí)間差也就是超聲波流量�(jì)的精度。同樣條件下,國�(chǎn)�(yōu)�(zhì)和�(jìn)口的流量�(jì)超聲波換能器對�5�(gè)靜態(tài)參數(shù)的測量結(jié)果是:中心頻率偏差:1%;其�4�(gè)參數(shù)配對偏差�4%;而國�(chǎn)熱量表流量計(jì)的超聲波換能器能�(dá)到這�(gè)水平的極為罕見。這一差距,實(shí)在不可忽視!
    即便是好的基表和信號(hào)處理電路�(shè)�(jì),如果采用了劣質(zhì)及未�(jīng)老化處理的超聲波換能�,不僅是使得熱量表的流量測量�(dá)不到技�(shù)要求,還可能在測量運(yùn)行中�(fā)生無�(guī)律而無法補(bǔ)�?shù)淖兓?,以致縮短熱量表的使用壽��

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