热量表的应用及发展

　　1　热量表的应用现状

　　1.1　热量表的工作原理和组成结构

　　当水流经系统时,根据流量传感器给出的流量和配对温度传感器给出的供回水温度信号,以及水流经的时间,通过计算器计算并显示该系统所释放或吸收的热能量。其基本公式如下:

　　式中:Q—系统释放或吸收的热量,J;qm—流经热量表的水的质量流量,kg/h;qv—流经热量表的水的体积流量,m3/h;ρ—流经热量表的水的密度, kg/m3;Δh—在热交换系统进口和出口温度下水的焓值差,J/kg;τ—时间,h。

　　从热量表的工作原理可以看出热量表主要分为三大部分:基表、温度传感器和积算器。基表是指对流量进行计量,并将流量信息转换为电信号的表具。温度传感器是指对热交换系统的供回水的温度进行测量的传感器。积算器是按照式(1)对热量进行积算并显示的装置。

　　1.2　热量表的分类及其技术应用现状

　　热量表按照其基表计量方式的不同,可分为多流束、单流束、同轴式热量表等。按照积算器与基表组成方式的不同可分为整体式和组合式。按照流量传感器的不同可分为磁敏式和无磁式热量表。按照热传递的方向可分为热量式和冷量式。

　　热量表按照基表、流量传感器、积算器各组成部分实现其功能的方式不同,技术各有其优点和缺点。基表是实现对流量准确计量的基础,因此基表在确保精确计量的同时,还要确保基表在复杂工况下的耐磨、耐冲击、防堵塞、抗干扰的能力。目前,用于热水计量的表具主要采用机械式计量,依据计量结构的不同,主要有多流束式、单流束式和同轴式三种,下面通过表1对三种基表的计量稳定性、流通能力(防堵塞能力)、耐磨性能、成本四方面作一个简单比较。

　　从技术角度,基表品质由高至低依次为多流束式、同轴式和单流束式,但各类型基表的技术性能之间并没有较大的差异。

　　从使用角度看,市场依据产品的性价比进行选择,对于管道、水质条件较好,性价比由高到低依次为单流束式、同轴式和多流束式。因此国外热量表基表以同轴式和单流束式为主。国内由于受管道、水质等诸多条件限制,以多流束式基表居多,但随着国内管网条件的改善,单流束式基表正得到广泛使用。

　　由于热量表是将所有信息进行数字化处理后进行积算并显示热值,所以,必需通过传感器实现对基表流量信息的采集。目前,国内外流量传感器主要采用磁敏传感器和无磁传感器。磁敏传感器主要采用韦根传感器,它是基于韦根特效应制成的零功耗磁敏传感器,其工作原理为:当两块磁场强度大小相等但极性相反的磁铁在传感器附近作周期性转动时,会引起传感器外壳和线芯之间的极性交替变化,磁场的改变产生电场,从而在线圈中产生相反方向的电压脉冲输出,因此韦根传感器在一定磁场的作用下无需外加电源,就可以输出幅度和宽度都恒定的电脉冲信号,并且脉冲的幅度在1V以上,这种特性使传感器表具有高响应频率、结构简单、可靠性好和静态下零功耗等优点。采集到的脉冲经过后续的放大、滤波、整形等处理,可实现在各种流量范围内的采集、运算。