无磁式多流束户用热量表的技术探讨

　　一、技术方案

　　1.热量测量原理

　　热量表由流量传感器、配对温度传感器以及积算仪三部分组成。流量传感器和配对温度传感器将测得的热水体积和温差信号传送给积算仪,积算仪则按与温度相关的热量系数和体积、温差一起计算出采暖系统所消耗的热能值。

　　按热力学理论, 一物体散发的热量值Q为:

　　式 中 :qm———流 体 质 量 流 量 ;t———时间;Δh———热循环系统进出口比焓差。

　　式(1) 在实际应用中不被使用,因为热焓差不是直接测量的量。实际上热焓值主要与介质的成分温度有关, 因为液体的不可压缩性, 所以压力影响可忽略不计。式(1)可转化为:

　　式中:cp———进出口平均介质比热 值 ;Δθ———进 出 口 温 度 差 值 ;qv———介质体积流量;ρ(θi)———介质密度; 将cp·ρ(θi) 值组合为新值, 即为热量系数k。

　　因此, 实际应用的热量计算公式为:

　　式中:k———热量系数, 热介质(水)成分的参数, 是热介质处于实际温度时的函数;ΔV———流量传感器测量热介质流过热循环系统的体积

　　值;Δθ———热电阻测量热循环系统进、出口的温差值。热量表计算器中使用的算式即为(4)式。

　　2.流量的检测

　　流量检测准确度直接影响热量表的整体准确度, 影响流量检测的两个重要因素分别是流量检测基表和流量信号的采集处理。本研究采用了多流束基表和无磁式信号采集系统。基表根据水流形式可分为多流束和单流束两种。

　　单流束基表水流形式如图 1 所示。水流从进水口进入基表, 冲击叶片转动, 在出水口流出基表; 由于其流束形式决定了水流在基表内部有比较大的流动空间, 不易被污水所堵塞, 比较适合我国国情, 其产品目前还有一定的生存空间。但其缺点也很明显, 由于水流对叶片的冲击不对称, 叶轮的受力载荷容易产生波动,使叶轮在转动过程中产生周向和径向振动, 从而影响流量检测准确度。多流束基表水流形式如图2所示, 水流经基表进口进入基表, 靠导流叶片形成多通道, 将水从不同的方向导入叶轮室, 形成对叶轮的均匀对称冲击, 较好地避免了水流对叶片造成的轴向和径向振动, 提高了叶轮工作的稳定性, 因此, 准确度较高的基表多采用多流束基表。考虑到技术的长远有效性和二级表的准确度要求,本方案采用了多流束基表方案, 其基本结构如图3所示。