Теплосчетчик

Полезная модель относится к устройствам измерения и учета тенловой энергии и может быть использована для одновременного измерения потребления тепла по одному или двум открытым -или закрытым независимым тепловым вводам в системах отопления и горячего водоснабжения.
Известны устройства, измеряющие расход и температуру теплоносителя и умножающие значение расхода на значения разности температур до и после объекта теплопотребления. Кроме того, должны быть учтены свойства теплоносителя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является теплосчетчик, содержащий вычислитель, состоящий из платы обработки аналогового сигнала, которая соединена с двумя парами пьезоэлектрических преобразователей и платы центрального процессора, имеющей два канала измерения температуры, жидкокристаллический индикатор 1.
К недостаткам данного теплосчетчика относятся ограниченные функциональные возможности, а также недостаточно высокая точность измерений.
Целью полезной модели является расщирение функциональных возможностей и повышение точности измерений.
Дпя достижения этого технического результата в теплосчетчик, содержащий вычислитель, состоящий из платы обработки аналогового сигнала, которая соединена с двумя парами пьезоэлектрических преобразователей и платы центрального процессора, имеющей два канала измерения температуры, жидкокристаллический индикатор, дополнительно введены четыре канала измерения расхода, четыре канала измерения температуры, четыре канала измерения давления теплоносителя, а также четыре выхода для управления исполнительными механизмами.
На чертеже приведена структурная схема теплосчетчика.
Теплосчетчик содержит вычислитель 1, состоящий из платы обработки аналогового сигнала 2 и платы центрального процессора 3, две пары пьезоэлектрических преобразователей (ПЭН) соответственно 4 и 5, 6 и 7, жидкокристаллический индикатор 8, четыре канала измерения расхода теплоносителя 9, 10, 11, 12, шесть каналов измерения температуры 13, 14, 15, 16, 17,18, четыре канала измерения давления теплоносителя 19, 20, 21, 22, а также четыре выхода 23, 24, 25, 26 для управления исполнительными механизмами.
Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи 4 и 5, 6 и 7 работают попеременно в режиме приемник-излучатель. Скорость распространения ультразвукового сигнала в воде, заполняющей трубопровод, представляет собой сумму скоростей ультразвука в неподвижной воде и скорости потока воды V в проекции на рассматриваемое направление распространения ультразвука. Время распространения ультразвукового импульса от ПЭП 4к5иот5к4 (от ПЭП 6 к 7 и от 7 к 6) зависит от скорости движения воды в соответствии с формулами (1) и (2):
Ьд-ЬаLa
.   .Со Co + Vxcosa
Ьд - LaLa
Со Co-Vxcosa
где t, t2 - время распространения ультразвукового импульса по потоку и против потока;
La - длина активной части акустического канала; Lд - расстояние между мембранами ПЭП; Со - скорость ультразвука в неподвижной воде; V - скорость движения воды в трубопроводе; а - угол между направлением ультразвукового луча и осью трубопровода.
В теплосчетчике используется метод прямого измерения времени распространения каждого индивидуального ультразвукового импульса от одного ПЭП к другому.
Из формул (1) и (2) получаем:
AtxC
(3)
2La X cos а
At  t2-ti,(4)
где At - разность времени распространения ультразвуковых импульсов по потоку и против потока.
Умножив среднюю скорость потока V (формула (3), на сечение трубопровода, получим значение расхода воды Q, протекающего на месте установки ПЭП:
AtxCo
Q X(5)
42 X La X cos a
Коэффициент коррекции К является профаммируемым параметром, зависящем от диаметра трубопровода, температуры жидкости, вязкости жидкости, числа Рейнольдса, состояния трубопровода.
Для исключения влияния изменения скорости ультразвука от температуры в теплосчетчике учитывается фактическая скорость ультразвука, рассчитанная по формуле (6), которая является хорошим приближением-формулы (7):
,хЦ
--iSfПлата обработки аналогового сигнала формирует мощный импульс, поступающий на ПЭП 4 (6). Задержанный сигнал, полученный от пьезоэлектрического преобразователя 5 (7) поступает в плату обработки аналогового сигнала, для нормализации. Плата обработки аналогового сигнала формирует импульс времени задержки, преобразует его в унитарный код, который, в свою очередь, поступает в плату центрального процессора для обработки. Затем процесс повторяется, только с той разницей, что.преобразователи 4 (6) и 5 (7) меняются местами.
Величина расхода, температуры и давления теплоносителя, полученная по соответствующим каналам измерения, поступает на плату центрального процессора и преобразуется в последовательный цифровой код. Полученная таким образом информация о расходе, температуре и давлении используется для расчета количества тепловой энергии по соответствующему алгоритму 2.
Введение в схему теплосчетчика преобразователей давления позволяет повысить точность измерений.
С платы 1;ентрального процессора цифровые сигналы, пропорциональные тепловой энергии, расходу, объему, температуры и давлению теплоносителя подаются на жидкокристаллический индикатор для отображения.
Использованные источники
1.Теплосчетчик UFEC 005. Руководство по эксплуатации ЦППО3.00.00 РЭ. - Чебоксары: ОАО «ЗЭиМ. - 2000.
2.Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя. МИ 241297. - М.: Госстандарт России, ВНИИМС, ВНИИМ им. Д.И.Менделеева.- 1997.