国内外组合式热量表技术对比 论文

      摘要：本文讲述了热量表的构成，并根据热量表的三个主要组成部分进行了国内外热量表的现在技术对比。 

      一．量表的构成 
      热量表主要由积算仪，流量传感器和配对温度传感器三部分组成，如果三个部分相互间可以分开成三个独立的部件，且每一个部件都可单独测量，则称此种热量表为组合式热量表，反之则称为一体式热量表。热量表在国外有近30年的历史，而国内起步也就近3年。本文主要根据热量三个基本组成部分进行讨论。 

      二．积算仪部分 
      积算仪部分接收来自流量传感器和温度传感器的信号，进行处理、计算并显示管路系统的累积热量、累积流量和进水温度，回水温度等。在这方面国内外的热量表对比如下：
表1 国内外热量表积算仪对比

  国内 国外 说明 热量计算方法 焓值法优点：数据存贮空间少缺点：计算较复杂 K系数法优点：计算热量简单缺点：数据存贮空间大 两种测量方法并无本质区别，K系数法的来源仍然是焓值法，国外热量表起步时由于单片机技术处于较低水平，为计算方便采用K系数法，沿用至今。 温度测量方法 两线制，三线制，四线制 与左相同 两线制方法适用于导线长度较短的场合一般<5m.三线制，四线制适用导线长度较长的场合。 温度分辨率 0.01℃--0.05℃ 0.01℃ 温度分辨率反映AD转换的分辨率的大小。 AD转换精度 0.02℃--0.05℃ 不详 AD转换精度是温度测量精度的一个主要指标。可理解为在固定温度电阻时，AD转换的精度。它与热量表的最小温差测量范围有关。国外的热量表通常只给出分辨率而不给AD转换的精度，这二者绝非等同。 最小温差 3℃，4℃，5℃ 与左相同 数据存储 累积数据定时存储历史数据可选择不同的存储卡进行存储 与左相同   内部日历 有 有 内部日历主要用于表征热量表的一些特殊设置参数和运行参数的装态和时间的长短。 供电方式 电池（>5年）或交流电 与左相同   通讯方式 M-BUS总线热量值脉冲输出便携式读表机接口RS485总线 M-BUS总线热量值脉冲输出便携式读表机接口 RS485总线为两线制串行总线，有极性，在国内现场总线中应用较普遍。M-BUS总线为两线制串行总线，无极性，既传信号又传电源，在国外热量表中普遍都支持此种总线。 预付费 有 无   测量冷量 有 无 外接水表 无 有

      三．流量传感器 
      流量传感器安装在管路系统上，用于计量流过供热回路的水的体积并发出流量信号。主要分为叶轮式，超声波式和电磁式，三种形式。
电磁式流量传感器是按法拉第定律测量热水的流量，其测量腔体内部没有任何可动部件，但对供热介质的电导率有要求（>10US/CM），同时由于其结构复杂，成本较高，功耗较大，在户用表中用量较少。 
      超声波式流量传感器是通过超声波射线直射或反射的方法测量热水的流量，其测量腔体内部没有任何可动部件，对介质的成分没有要求。但当测量区腔体内存在结垢问题时将极大地降低测量精度，同时由于其成本较高，功耗较大，在户用表中用量较少。
叶轮式流量传感器是通过叶轮的转动测量水的流量，按流束的形式分单流束式和多流束式两种。单流束式流量传感器主要优点是体积小，质量轻，外形美观，但由于流量仅从一个方向冲击叶轮，对叶轮和轴的材质要求较高，同时由于其腔体较小，对热水的水质要求较高。多流束式传感器主要优点是，由于流量从多个方向冲击叶轮，对叶轮和轴的材质要求相对较低，其腔体较大，内置过滤网，极大提高了抗污水的能力，其缺点是体积较大，质量重，外观笨拙。叶轮式流量传感器因其测量原理和结构相对简单，价格较低，在户用表中普遍采用。国内外有关叶轮式流量传感器的对比如下 



      表2： 国内外热量表叶轮式流量传感器对比
  国内 国外 说明 结构形式 小口径表：单流束干式 多流束干式 大口径表：多流束干式 小口径表：单流束干式 大口径表：多流束干式   测量精度 分界流量以上至最大流量时±5% 分界流量以下至最小流量时±3% 流量范围内±(3+0.05qp/q) 且≤±5%qp为公称流量 q为流量   流量信号采集方式 干簧管，和磁性表针优点是成本较低，结构简单，功耗也较低，缺点是瞬时流量的精度较低，由于齿轮减速机构的存在，使流量传感器的使动流量较高，磁性传动对磁极的距离有较严格的要求 动态的磁场导通率的变化优点是提高了瞬时流量的测量精度，去除了齿轮机构，降低了使动流量。缺点是功耗和成本稍高，线路复杂   始动流量 较高 低   压力损失 较高 低 安装位置 进水或回水 一般为回水 安装在进水口优点是可以较方便地检测用户用水状况。缺点是流量计需要用耐高温的材料制成，提高了流量计的成本。       四．配对温度传感器 
      配对温度传感器是指对同一个热量表，分别用来测量管路系统的入口和出口温度的二支温度传感器，分别安装在管路系统的入口和出口，采集系统内介质的温度并发出温度信号。在一体式热量表中配对温度传感器使用种类较多，有 PT电阻，热敏电阻和新型半导体测温元件，但在组合式热量表中，由于生产供应的原因普遍采用PT电阻，国内普遍采用PT1000，国外普遍采用PT100和PT500。无论采用何种形式的配对温度传感器，都需要根据最小测量温差的要求，满足相应的标准。 
      五．结束语 
      本文中的国内和国外的热量表技术资料主要来源于2000年9月30日之前各主要热量表厂家的宣传材料。由于成文仓粗，作者水平和技术进步等原因，本文中可能还有一些最新国内外技术没有涉及，敬请相关厂家指出并谅解。