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熱量表流量傳感器：流量傳感器在熱量表中的應用

熱量表現(xiàn)在已經(jīng)在機械行業(yè)廣泛得到應用，但是其組成平常人可能不并不了解。在其中，溫度傳感器以及流量傳感器是必備的一個部件，這兩個傳感器發(fā)射出的信號會傳給積算儀器，這樣我們才能夠立馬算出一次熱交換系統(tǒng)里面所獲得的準確熱量。
溫度傳感器采集的是水的溫度并且發(fā)出溫度信號，而流量傳感器采集的則是水的流量并且發(fā)出流量信號。當熱量表中的溫度越高電阻值就越大，這樣我們在測量電阻值的大小的時候就可以相對應地算出溫度的大小。而流量傳感器也是一樣的道理。當水的流量越大的時候，管道里的葉輪會被水沖動而旋轉(zhuǎn)，這樣里面的線圈就會切割磁力線從而發(fā)出交流信號。屬流量越大，葉輪轉(zhuǎn)速越快，交流頻率也就越高。因此我們只要測得最外部的交流頻率，也就可以相對應地算出水的流量來了。

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熱量表功能特點：
◎熱量、冷量計量一體：根據(jù)水溫自動轉(zhuǎn)換（ 30℃），可實現(xiàn)熱量冷量一體計量；
◎參數(shù)循環(huán)顯示，顯示分辨率高：測量參數(shù)漢字顯示，清晰直觀； （液晶會循環(huán)顯示剩余熱
量( 剩余冷量 ) 、累計熱量 ( 累計冷量 ) 、累計流量、瞬時流量、溫度、溫差、累計工作時間、表號等參數(shù)，循環(huán)顯示完畢，液晶恢復正常工作顯示狀態(tài)等）；◎具有遠傳接口：可配合遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)遠程抄表；
◎韋根流量傳感器：性能更好；
◎結(jié)構(gòu)精巧，外型美觀，積分儀可 360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用方便；◎密封性強，適應供熱惡劣環(huán)境；◎無可操作、拆卸部件，安全可靠。
構(gòu)成：熱量表主要由流量傳感器、配對溫度傳感器和計
算器等部分組成，熱量表按結(jié)構(gòu)類型一般可分為一體式熱量表和組合式熱量表。
熱量表流量傳感器
簡述： 在國內(nèi)外眾多戶用熱量表產(chǎn)品中， 因價格和功耗等諸多因素， 普遍采用小口徑機械式
熱水表作為熱量表的流量傳感器，建設部熱量表行業(yè)標準 CJ128-2000 中對流量計部分的要
求也基本上采用了與現(xiàn)行熱水表產(chǎn)品性能相同的要求。 使用和研究實踐表明： 直接采用小口
徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器， 存在一系列需要解決的問題。 根據(jù)對熱量表流量
傳感器的研究體會， 我們發(fā)現(xiàn)小口徑機械式熱水表作為熱量表流量傳感器時存在的主要問題
有：量程問題， 冷熱水流量系數(shù)差異問題，降低始動流量和提高小流量情況下精度問題，磁
傳方式存在的磁干擾問題， 高溫失步問題， 以及對我國供暖系統(tǒng)水質(zhì)的適應性問題。 根據(jù)研
究和分析結(jié)果我們對上述問題作了初步分析， 提出一些解決方案與業(yè)內(nèi)同行研討， 以期研制
出了熱量表相適應的流量傳感器，共同提高我國熱量表的研制水平。
1 熱量表流量傳感器的量程問題
1.1 熱量表流量傳感器的測量范圍
建設部熱量表行業(yè)標準 CJ128-2000 中第 4.3.3 條規(guī)定： “熱量表的常用流量應符合 GB
／778.3  冷水水表的要求， 常用流量與最小流量之比應為 10、25、50 或 100。公稱直徑 ≤40mm
的熱量表，其常用流量與最小流量之比必須采用 50 或 100。 ”
某廠（目前熱量表廠家普遍采用該廠熱水表）不同口徑熱水表的流量范圍如表 1 所示：
示值誤差在分界流量 （含）至最大流量之間為 2％，在分界流量至最小流量之間為 5％。
同時規(guī)定：各級流量傳感器誤差限最大不應超過 5％。
以目前使用廣泛的 DN20熱量表為例，其測量誤差曲線 1.2 建筑采暖系統(tǒng)的流量設計范
圍
根據(jù)有關資料， 我國北方城市節(jié)能和非節(jié)能建筑采暖系統(tǒng)的流量設計范圍如表

2 和表

3
所示。
根據(jù)實際使用情況的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，當用戶實現(xiàn)分室調(diào)節(jié)后，工作流量將降到設計流量的
50％。
1.3 分析結(jié)論及改進措施
根據(jù)以上數(shù)據(jù)， 直接采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器， 可以得出以下
幾點結(jié)論：
a. 熱水表的常用流量太大，在建筑采暖系統(tǒng)設計流量的 10 倍以上；
b. 大部分熱量表將工作在分界流量以下，口徑在 DN 20 以上的熱量表甚至工作在最小
流量附近；
熱量表的流量傳感器大部分時間將工作在高誤差區(qū)，如果工作在最小流量以下，實際測量誤差將超過
最小流量使之達到目前常用流量的 1／ 100 的要求；采取有效措施，提高分界流量以下
測量范圍的計量準確度。 我們在研制 HM－ 1 型熱量表的過程中采取了一系列技術(shù)措施， 解決
上述存在的問題。包括：采取去掉原熱水表齒輪技術(shù)機構(gòu)，降低葉輪阻力（根據(jù)實驗數(shù)據(jù)：
去掉原熱水表齒輪計數(shù)機構(gòu)后阻力可降低 30％左右），達到提高靈敏度，降低始動流量，
進一步降低最小流量使之達到目前常用流量的 1／100 的目的；采取對流量傳感器逐個標定
和動態(tài)測量修正措施， 實現(xiàn)一表一系數(shù)， 有效提高分界流量以下測量范圍的計量準確度。 設
計新的流量傳感器， 降低常用流量， 使之接近建筑采暖系統(tǒng)的設計流量范圍， 為了降低系統(tǒng)
壓損，可采取變口徑措施，這些應該是目前繼續(xù)重點解決的技術(shù)問題。
2. 冷熱水流量系數(shù)差異問題
眾所周知，旋翼式機械式磁傳熱水表流量系數(shù) KV與設計、制造精度和生產(chǎn)調(diào)試有關，
在熱水表整個流量范圍內(nèi)，其示值誤差是隨流量（流速）變化而變化的，見圖 1。研究結(jié)果
表明，流量系數(shù) KV還隨水溫的變化而變化，特別是在分界流量以下的小流量區(qū)，其變化更
為顯著。不難理解，由于水溫升高，水的密度減小，其粘稠度降低，葉輪阻力減小；水溫升
高，殼體和葉輪均會發(fā)生膨脹， 由于他們的制造材料不同，膨脹系數(shù)不同， 會造成殼體內(nèi)腔
和葉輪之間的間隙發(fā)生變化，計算結(jié)果表明這種變化對流量系數(shù) KV的影響是不可忽略的，
另外，水溫升高，葉輪與軸承的阻力也會發(fā)生變化。上述因素的綜合影響造成流量系數(shù) KV
隨水溫變化而變化，對于不同的熱水表，其熱量表流量傳感器：流量傳感器在熱量表中的應用 第3張" title="熱量表流量傳感器：流量傳感器在熱量表中的應用 第3張-傳感器知識網(wǎng)"/>

熱量表流量傳感器：熱量表流量傳感器

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1、熱量表功能特點：熱量、冷量計量一體：根據(jù)水溫自動轉(zhuǎn)換（30 C），可實現(xiàn)熱量冷量一體計量；參數(shù)循環(huán)顯示，顯示分辨率高：測量參數(shù)漢字顯示，清晰直觀；（液晶會循環(huán)顯示剩余熱量（剩余冷量）、累計熱量（累計冷量）、累計流量、瞬時流量、溫度、溫差、累計工作時間、 表號等參數(shù)，循環(huán)顯示完畢，液晶恢復正常工作顯示狀態(tài)等）；具有遠傳接口：可配合遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)遠程抄表；韋根流量傳感器：性能更好；結(jié)構(gòu)精巧，外型美觀，積分儀可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用方便；密封性強，適應供熱惡劣環(huán)境；無可操作、拆卸部件，安全可靠。構(gòu)成：熱量表主要由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器等部分組成，熱量表按結(jié)構(gòu)類型一般可分為一體式熱量表和

2、組合式熱量表。熱量表流量傳感器簡述：在國內(nèi)外眾多戶用熱量表產(chǎn)品中，因價格和功耗等諸多因素，普遍采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器，建設部熱量表行業(yè)標準CJ128-2000中對流量計部分的要求也基本上采用了與現(xiàn)行熱水表產(chǎn)品性能相同的要求。使用和研究實踐表明：直接采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器，存在一系列需要解決的問題。根據(jù)對熱量表流量傳感器的研究體會，我們發(fā)現(xiàn)小口徑機械式熱水表作為熱量表流量傳感器時存在的主要問題 有：量程問題，冷熱水流量系數(shù)差異問題，降低始動流量和提高小流量情況下精度問題，磁 傳方式存在的磁干擾問題，高溫失步問題，以及對我國供暖系統(tǒng)水質(zhì)的適應性問題。根據(jù)

3、研究和分析結(jié)果我們對上述問題作了初步分析，提出一些解決方案與業(yè)內(nèi)同行研討，以期研制出了熱量表相適應的流量傳感器，共同提高我國熱量表的研制水平。1熱量表流量傳感器的量程問題1.1熱量表流量傳感器的測量范圍建設部熱量表行業(yè)標準 CJ128-2000中第433條規(guī)定： 熱量表的常用流量應符合 GB /778.3冷水水表的要求，常用流量與最小流量之比應為10、25、50或100。公稱直徑40mm的熱量表，其常用流量與最小流量之比必須采用50或100。”某廠（目前熱量表廠家普遍采用該廠熱水表）不同口徑熱水表的流量范圍如表1所示：示值誤差在分界流量 （含）至最大流量之間為 2%,在分界流量至最小流量之間為

4、5%。同時規(guī)定：各級流量傳感器誤差限最大不應超過5%。以目前使用廣泛的 DN20熱量表為例，其測量誤差曲線1.2建筑采暖系統(tǒng)的流量設計范圍根據(jù)有關資料，我國北方城市節(jié)能和非節(jié)能建筑采暖系統(tǒng)的流量設計范圍如表2和表3所示。根據(jù)實際使用情況的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，當用戶實現(xiàn)分室調(diào)節(jié)后，工作流量將降到設計流量的50%。1.3分析結(jié)論及改進措施根據(jù)以上數(shù)據(jù)，直接采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器，可以得出以下幾點結(jié)論：a. 熱水表的常用流量太大，在建筑采暖系統(tǒng)設計流量的10倍以上；b. 大部分熱量表將工作在分界流量以下，口徑在DN 20以上的熱量表甚至工作在最小流量附近；c. 熱量表的流量傳感器大部分時

5、間將工作在高誤差區(qū)，如果工作在最小流量以下，實際測量誤差將超過最小流量使之達到目前常用流量的1/100的要求；采取有效措施，提高分界流量以下測量范圍的計量準確度。 我們在研制HW 1型熱量表的過程中采取了一系列技術(shù)措施，解決上述存在的問題。包括：采取去掉原熱水表齒輪技術(shù)機構(gòu)，降低葉輪阻力（根據(jù)實驗數(shù)據(jù)： 去掉原熱水表齒輪計數(shù)機構(gòu)后阻力可降低30%左右），達到提高靈敏度，降低始動流量，進一步降低最小流量使之達到目前常用流量的1/100的目的；采取對流量傳感器逐個標定和動態(tài)測量修正措施， 實現(xiàn)一表一系數(shù)，有效提高分界流量以下測量范圍的計量準確度。設計新的流量傳感器，降低常用流量，使之接近建筑采暖系

6、統(tǒng)的設計流量范圍，為了降低系統(tǒng)壓損，可采取變口徑措施，這些應該是目前繼續(xù)重點解決的技術(shù)問題。2. 冷熱水流量系數(shù)差異問題眾所周知，旋翼式機械式磁傳熱水表流量系數(shù)KV與設計、制造精度和生產(chǎn)調(diào)試有關，在熱水表整個流量范圍內(nèi)，其示值誤差是隨流量（流速）變化而變化的，見圖1。研究結(jié)果表明，流量系數(shù) KV還隨水溫的變化而變化，特別是在分界流量以下的小流量區(qū)，其變化更 為顯著。不難理解，由于水溫升高，水的密度減小，其粘稠度降低，葉輪阻力減小；水溫升 高，殼體和葉輪均會發(fā)生膨脹，由于他們的制造材料不同，膨脹系數(shù)不同，會造成殼體內(nèi)腔和葉輪之間的間隙發(fā)生變化，計算結(jié)果表明這種變化對流量系數(shù)KV的影響是不可忽略的

7、，另外，水溫升高，葉輪與軸承的阻力也會發(fā)生變化。上述因素的綜合影響造成流量系數(shù)KV隨水溫變化而變化，對于不同的熱水表，其變化規(guī)律將不同，表4是某廠熱水表在85C和常溫下流量系數(shù)KV的變化情況。表4-1冷水流量系數(shù)表4冷熱水流量系數(shù)變化情況在我國，熱水表生產(chǎn)廠均沒有熱水流量標準試驗裝置，出廠檢驗是在冷水裝置上進行的，幾乎沒有考慮溫度對流量系數(shù)的影響，這就是此類水表在高溫情況下準確度降低的主要原 因，由此在業(yè)內(nèi)形成了一種普遍共識；直接采用熱水表作為熱量表流量傳感器，在進行樣機型式檢驗時必須經(jīng)過仔細挑選才能通過，這是很不正常的。 我們認為：產(chǎn)品出廠檢驗在冷水裝置上進行，必須對設計的產(chǎn)品進行冷熱水對比

8、試驗，找到該產(chǎn)品的冷熱水流量系數(shù)KV之間的變化規(guī)律，對在冷水裝置上檢測出的流量系數(shù)進行必要的修正，這樣才能滿足熱量表對熱水表的要求。3. 磁傳方式存在的磁干擾問題，失步問題目前國內(nèi)研制的熱量表流量傳感器普遍采用磁傳方式將葉輪轉(zhuǎn)動信號傳出，由于在葉輪上安裝了磁性材料，不可避免會受到磁場影響。CJ128-2000標準第6.11.3條規(guī)定：熱量表正常工作條件下，將流量傳感器、計算器殼體和顯示器放在磁場強度為100kA/ m的環(huán)境下，監(jiān)測期間顯示各項示值不能發(fā)生間斷和突然加、減現(xiàn)象。試驗表明：國內(nèi)生產(chǎn)的熱水表雖然有的采取了防磁措施，有的可以滿足上述要求，但在更強磁場（如釹鐵硼強磁鐵）的附近， 將普遍出

9、現(xiàn)葉輪擺動，磁傳失效的現(xiàn)象，無法滿足標準的要求。在對熱水表進行改進，作為熱量表流量傳感器時，必須徹底解決這一問題。對此，我們對葉輪盒采取了磁屏蔽和強磁檢測雙重措施，較好地解決了磁干擾問題。研究實踐還表明：大多數(shù)磁傳熱水表普遍存在著高溫失步現(xiàn)象，也就是說在高溫情況下 （如水溫在85C以上時）存在著丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，測量準確度明顯降低并超差，當溫度下降時又恢復 到原來的準確度。分析原因，這是葉輪上安裝的磁性材料隨著溫度升高而降低造成的。為此，我們選取溫度特性較好的磁性材料，成功地解決了該問題。 中國供熱采暖供暖網(wǎng)散熱器鍋爐采暖爐壁掛爐熱水器管材泵閥換熱器電暖氣地暖熱量表水暖器材最好的宣傳平臺當然要徹底解決

10、磁傳方式存在的磁干擾問題， 最有效的方法是取消磁傳方式， 采用更先 進的信號拾取傳感器，由于技術(shù)原因，這方面國內(nèi)與國外存在著較大的差距， 我們正在深入 開展研究，可望在近期解決。4. 對我國供暖系統(tǒng)水質(zhì)的適應性問題我國供暖采取系統(tǒng)水質(zhì)差是普遍存在的問題，熱量表是否要適應較差水質(zhì)，一直在業(yè)內(nèi)存在著爭論。我們認為：在呼吁有關部門改善水質(zhì)的同時，研制熱量表必須考慮對不同水質(zhì)的適應性，不能因為水質(zhì)差就拒絕安裝熱量表。實際應用試驗表明：供熱采暖系統(tǒng)水中的雜質(zhì)主要是管道中殘留的泥土、雜物、沙礫、黑紅色的鐵銹。針對這一實際情況，我們采取加 裝特制濾網(wǎng)和磁濾器的措施有效濾除上述雜質(zhì)，延長熱量表的使用時間。當然

11、，濾網(wǎng)和磁濾器要便于清洗或更換是設計時必須考慮的問題，在水質(zhì)問題沒有得到徹底解決的情況下，做到每個采暖季清理一次是可行的。熱量表構(gòu)成：熱量表由計算器、配對溫度傳感器和流量傳器三部分組成。熱量表中的溫度傳感器熱量表工作原理：熱量表的基本工作原理是將配對溫度傳感器分別安裝在熱交換回路的入口和出口的管道上，將流量傳感器安裝在入口或出口管上。流量傳感器發(fā)出與流 量成正比的信號，配對溫度傳感器給出表示入口和出 口的溫度信號,計算器則將流量的信號和溫度的信號 收集起來，經(jīng)過計算，顯示出載熱液體從入口流至出口 所釋放的熱量值。熱八、傳感器性能指標靈敏度：指沿著傳感器測量軸方向?qū)挝徽駝恿枯斎離可獲得的電壓信

12、號輸出值 U，即s=u/x。與靈敏度相關的一個指標是分辨率， 這是指輸出電壓變化量 U可加辨認的最小機械振動輸入 變化量 x的大小。為了測量出微小的振動變化，傳感器應有較高的靈敏度。使用頻率范圍：指靈敏度隨頻率而變化的量值不超出給定誤差的頻率區(qū)間。其兩端分別為頻率下限和上限。為了測量靜態(tài)機械量，傳感器應具有零頻率響應特性。 傳感器的使用頻率范圍， 除和傳感器本身的頻率響應特性有關外，還和傳感器安裝條件有關（主要影響頻率上限）。動態(tài)范圍：動態(tài)范圍即可測量的量程，是指靈敏度隨幅值的變化量不超出給定誤差限的 輸入機械量的幅值范圍。在此范圍內(nèi)，輸出電壓和機械輸入量成正比，所以也稱為線性范圍。動態(tài)范圍一般不用絕對量數(shù)值表示，而用分貝做單位，這是因為被測振值變化幅度過大的緣故，以分貝級表示使用更方便一些。相移：指輸入簡諧振動時， 輸出同頻電壓信號相對輸入量的相位滯后量。相移的存在有可能使輸出的合成波形產(chǎn)生崎變，為避免輸出失真，要求相移值為零或n或者隨頻率成正比變化-V/a斗COMPANYMODEL:ShenSmort CourseAPP BY：INV150W 12V1 I * hREV: 1.1Sheet 1 Of 1圖3*4l原堪樞圖

熱量表流量傳感器：熱量表流量傳感器的四種安裝情況是什么？

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