电磁冷热量表

电磁冷热量表软件特点：

1、本系统可对每个测量点的用热情况查询、统计、分析并以图表或曲线的形式显示出来，使用户可以方便的对各测量点的用热进行管理，及时掌握热量表数据的突变和异常，通过数据分析监测管网的漏损情况；
2、当测量点用热情况发生异常或现场热量表电池电量不足时，本系统可发出报警信息；
3、可设定不同级别的多个操作员，起到数据分级管理，并实现网络数据共享；
4、本系统引入了数据备份等更多人性化管理。

原理简介：

HLDER电磁冷热量表由流量传感器，温度传感器和转换器三大部分组成，流量测量原理是基于法拉第电磁感应定律。传感器典型结构如下图所示测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管，两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头与衬里内表面基本齐平，测量管上下装有励磁线圈。

流量测量部分：转换器向流量传感器励磁线圈提供稳定的励磁电流，流量传感器电极检出电动势并通过电缆送至转换器，前置放大器将传感器感应的电动势放大、转换成标准的电流信号或频率信号，便于流量的显示、控制与调节。

励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为Ｂ的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的液体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势Ｅ。电动势Ｅ正比于磁通量密度Ｂ、测量管内径d与平均流速V 的乘积。

温度测量部分：转换器通过连接安装在入口管道和出口管道的温度传感器，测量出入口和出口介质的温度焓值差，带人公式计算出系统所释放或吸收的热能量式中K，d为常数，由于励磁电流是恒流的，故B也是常数，则由E＝KBdV可知，体积流量Q与信号电压E成正比，即流速感应的信号电压E与体积流量Q成线性关系。因此,只要测量出E就可确定流量Q，这就是流量测量部分的基本工作原理。

根据的流量传感器和转换器的装配方式分为：一体式和分体式两种结构。

1.几乎可测任何导电液体

2.测量不受流体密度、粘度、温度、压力变化的影响

3.抗干扰力强，几乎不受外界干扰

4.仪表内部无任何阻流部件，无压损，属于节能型仪表

5.直管段要求低，可在线标定

6.具有自检和自诊断功能，方便检修

7.在现场可根据用户实际需要在线修改量程

显示单位可选

1.流量积算单位

热表显示器为9位计数器，zui大允许计数值为999999999。使用积算单位为:m3（立方米）。

流量积算当量为：0.001m3、  0.010m3、  0.100m3、  1.000m3 ；

2.热量积算单位

热表显示器为9位计数器，zui大允许计数值为999999999。使用热量积算单位为:MJ、GJ、KWh、MWh。

热量积算当量为：0.001MJ、  0.010MJ、  0.100MJ、  1.000MJ

                      0.001GJ、  0.010GJ、  0.100GJ、  1.000GJ

                      0.001 KWh、  0.010 KWh、  0.100 KWh、  1.000 KWh

                      0.001 MWh、  0.010 MWh、  0.100 MWh、  1.000 MWh

注意：KWh、MWh单位是只能显示8位有效数字，累计zui大99999999

仪表口径计算与能量计算

1.流量量程范围确认

一般工况流量计被测介质流速以2～4m/s为宜，在特殊情况下，zui低流速应不小于0.2m/s，zui高应不大于8m/s。在量程Q已确定的条件下，即可根据上述流速V的范围决定流量计口径D的大小，其值由下式计算：

Q=π D² V/4

Q：流量（m3/h）  D：管道内径   V：流速（m/h）

电磁流量计的量程Q应大于预计的zui大流量值，而正常的流量值以稍大于流量计满量程刻度的50%为宜。

2.热量计算方法

电磁热表遵循中华人民共和国城镇建设行业标准CJ128—2007。

水流经在热交换系统中安装的整体式热量表或组合式热量表时，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。其基本公式为：

式中：Q—系统释放或吸收的热量，单位为J；      qm—流经热量表的水的质量流量，单位为kg/h；

           qv—流经热量表的水的体积流量，单位为m3/h；   ρ—流经热量表的水的密度，单位为kg/m3；

      Δh—在热交换系统进口和出口温度下水的焓值差，单位是J/kg；        τ—时间，单位为h。

公式中的密度和焓值应符合CJ128-2007标准附录A中的规定。当温度为非整数时，应进行插值修正。

3.参考流量范围（量程比20:1）

4. 热量表一般应具备以下技术要求［１］: ① 总体精度达到OIML一R75规定的4级标准; ② 流量计部分的精度，误差＜3%; ③ 温度传感器采用铂电阻测温元件，符合IEC一751标准并精确配对，当供回水的温度差在6℃以内时，测量误差＜0．1℃; ④ 热量表具备热焰和质量密度修证的功能，误差小于0．5%; ⑤微功耗的设计，内藏电池可以连续工作5年。 　　现在中国市场上的国外热量表技术成熟，标准化程度高，但是价格昂贵。我国对热量表的需求量大，研制开发低成本、符合标准的热量表是大势所趋。本文以热量表热量计量原理为基础，介绍了几种常用的热量计量方法，分析比较了各自的优缺点，详细讨论了具有k系 数补偿功能的热量计量方法，该方法实现了k系数的温度和压力在线补偿，因而具有较高的精度。 1热量计量原理 　　热量表是一种适用于测量在热交换环路中，载热液体所吸收或转换热能的仪器，热量表用法定的计量单位显示热量［１］。热量表又称热能表、热能积算仪，既能测量供热系统的供热量又能测量供冷系统的吸热量。 　　将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同，zui终的测量结果也不同)，流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温差的模拟信号，热量表采集来自三路传感器的信号，利用积算公式算出热交换系统获得的热量。热量表系统原理图如图1所示。 图l热量表热量计量系统原理图 　　传热量一般由载热流体的质量、比热容和温度变化等因素决定。对热量表来说，进出口的焓值还与时间成比例。国内热量表一般采用焓差法计算热量。焓差法的传热公式为 　　　　　　　　　Ｑ＝ 　　　　　　　　　　　　　　　（１） 也可以表示为 　　　　　　　　　　　Ｑ＝ 　　　　　　　　　　　　　　　（２） 　　式中：Ｑ为释放热量，kj或kW•hqm为质量流量，kg/s; h为进出口焓差，kj/kg; k为热交换系数，kW•h/m3•℃; t 为时间，s； 为进出口温差，℃；qv为累积流量，m3． 目前，国产热量表的热量计量方法基本可以分为以下几种： ①直接焓差法 式中：Ｃpf，Cpr为入口与出口的定压比热容；qv, qm为瞬时体积流量、瞬时质量流量 ， 为入口与出口温度下的载热流体密度； ， 为入口与出口的温度． 　　该公式计算简单，只要根据实测温度 与 查表得Ｃpf，Cpr， 和 等４个常数，代入式（３）即可［２］．显然，温度测量精度越高，数据表所占的存储空间越大．并且，对于实测温度，需要采用线性插值等近似计算技术，通过搜索与其距离zui近的点计算相应的焓值，从而得出瞬时热量．但这一方法会带来人为误差． ②常系数焓差法 　　式中：Ｃp为定压比热宿容，Cp为常数，使得程序的计算量减少，计算速度大大加快．但是由于流体的密度 进行温度修正．同时由于不能对Cp进行在线温度补偿，该方法的温度适应性较差，不适宜于作为户用型热表的热量计算方法． ③分段式k系数法 式中：k是热交换系数，当压力一定时，它随温度而变化，将其按回水温度进行分类［４］： r< 1, k=k1 ; 1< r< 2 , k=k2 ; r> 2 , k=k3 . 　　该方法将热交换系数量化为三个分段常数，在一定程度上对其进行了温度修正．式中三个关键常数凭经验来确定，而且温度区间划分较粗，温度适应性依然较差．因此，分段式k系数法仅适用于对热量计量的精度要求不高，温度变化也较小的情况． 　　以上无论是焓差法抑或分段式k系数法都可以达到一定的精度，但是其计量方法和计量精度均达不到OIML－Ｒ75规程和EN1434欧洲标准等标准的规定。 ④k系数偿法 k系数补偿法实现了热指数的在线温度和压力补偿，大幅度提高了热量计量的精度。OIML－R75规程和EN1434欧洲标准都对热系数k如何计算有明确的说明[1]。 在载热介质一定的热交换回路中，热系数是压力、温度的函数，可以按下式计算： 式中：q( i)为入口温度或出口温度下载热流体的流量： f, r为入口温度，出口温度；Cp( )为简化计算，引入如下参数： 式中：u= / c1,为比温度； =p/pc1,为比压力； （u, ）为比自由焓，即吉布斯函数（Gibbs function）； c1=647. 3K，pc1=22120000J/m3, 表示载热介质为水时选取的参考温度、参考压力、参考容积[5]。由式（6）、式（7），并引入相应的比参数，热系数为 或 式中：q( i)/qc1=[ / ]ui ; i=r or f。 （10） 比自由焓 （u, ）的函数关系式如下： 其中， 均为常系数，取值参见文献[5]。根据吉布斯函数[见式（11）]，以及（9）和式（10）即可得到不同温度、压力下的热系数。例如，已知压力为1标准大气压，入口温度70℃、出口温度65℃，流量计安装在回水管时对应的热系数，具体计算如下： 比温度 u= = =0.5224; 比压力 = = =0. 00458 代入以上公式解得 k=1. 141117kW • h • (m3 •℃)－1 图2给出了在流量计安装在回水管，压力为0.6MPa, 温差为10～40℃时，热系数与入水温度的关系曲线。由图2可以看出，在工作压力和温差保持不变的情况下，入口温度越高，热系数越低；入口温度保持不变时，温差越大，热系数越大。 图2压力为0.6KPa时，热系数k随进、出口温度变化曲线 图3a表示流量计安装在回水管，进口温度保持50℃、温差在10～40℃时，热系数与压力关系曲线；图3b为流量计安装在回水管，进出口温差保持10℃，进口温度在60～90℃变化情况。由图3可以看出，压力在允许范围内的变化对热系数的影响不大，当温度或温差一定时，热系数随压力基本保持不变[6]。因为热量表的实际工作环境近似于定压状态，所以可以认为吉布斯函数近似是温度（入水与回水温度）的函数。温度和流量分别通过温度传感器和流量传感器来测量。 图3 热系数随压力的变化曲线 2 传感器 2．1温度传感器 温度敏感元件采用铂电阻Pt500或Pt1000，在0～630.75℃的温度范围内，铂电阻的阻值与温度的关系式为 Rt=R0(1+a +b 2) 式中：a=3. 96847×10－3/℃；b=－5. 847×10－7/℃2。显然，由铂电阻的阻值很难直接求解出温度值，可以使用表格法线性插值法进行温度的标度变换。即将测得的电阻值与表格内电阻值进行比较，直到Rn