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热量表
热量表检定装置改造
1热量表检定的现状
热能表是用来测量—个热流回路中流体吸收或释放热量多少的仪器,主要由流量传感器、配对温度传感器和计算器三个部分组成,是热量计量的基础仪器。
热量表检定是指通过一系列实验,对热量表本身的工作性能,安全性能,持久性与标准表进行比较,从而确定其是否达到使用标准的方法。
国外热量计量,是从20世纪80年代发展起来的,并首先在欧洲丹麦、德国等国家开展起来的。
经过多年的应用和实践,目前技术水平已比较成熟。
在热能表方面,欧洲生产的热能表不仅准确度高,性能也比较稳定,而且型式多样;在技术文件方面,主要有OIMLR75(国际法定计量组织75号国际建议:
热量表》、ENl434:
1997(欧洲标准:
热量表》;在热能表检定装置方面,德国等一些国家已经建有能满足各种热能表检定的标准装置,并在全国建立了热量的量值传递系统。
国内引进热能表技术是在大1年前,自建设部颁布76号部长令《民用建筑节能管理规定》之后,北京计量测试院投资200万人民币进口了一套DNl5—5的热水流量检定装置,配套相应的配对温度传感器检定装置和计算器检定装置后组成了一套“热能表检定装置”。
5年前开始大规模地发展热能表事业,相对于热能表的发展,热能表检定装置还处于不断完善和发展的阶段。
“热能表检定(标准)
装置”的技术标准、规范、规程也不完善。
目前大多数热能表检定装置的研制都是建立在被检项目或以检定要求为出发点来进行的,使得很多装置看似能够完成热能表的检定工作,但其整体水平与技术指标控制并不能达到实际的要求,如耐久性试验一特别是流量传感器的耐久性试验很难进行。
以至于能生产不同口径的热量表,却没有一个完善的检定标和装置,既“合格产品”被卡在检定装置的缺乏上旧。
经过几年的研究,我们已经拥有自己的关于DNS0以下口径热量表的检定装置,而高于DNS0口径的中、大口径热量表检定装置的研究还是一个空白领域。
即还没有大于DNS0以上口径的“合格”热量表。
.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。
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,最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。
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
热量表的发展方向
目前使用最多的机械式计量机构,由于采用运动元件,并且结构设计较为复杂,在使用中不可避免的遇到磨损和防堵塞能力差的问题。
因此采用非机械方式的计量原理是提升热量表技术品质的发展方向之一。
基于超声波传感技术而发展起来的超声波热量表成为未来几年热量表开发的技术前沿。
超声波式热量表是通过测量超声波在热水中传播的时间差(声波在流体中传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,同一传播距离就有不同的传播时间)。
利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速从而推导出流量。
由于其测量腔体内部没有任何运动部件,所以对介质的成份或杂质含量没有严格的要求,不易堵塞。
另外,较低的压力损耗也有利于解决今后大规
模使用户用冷/热能表而产生的水力平衡问题,同时在计量能力方面测量量程宽,计量精度高,超载能力强,而且具有卓越的稳定性和持久性,总之,时差式的超声波测量原理确保了超声波热量表具有机械式热量表不可比拟的技术优势,具有极大的推广使用价值。
虽然超声波热量表具有强大的技术优势,但现阶段,在超声波传感器的开发和应用中还存在技术瓶颈,换能器在规模化生产中,成品率低,工艺复杂,生产成本过高,导致热量表成本居高不下,尤其是户用热量表(DNl5,DN20口径)同大口径热量表相比(DN50以上)由于受传感器安装条件限制,产品技术复杂度高,在批量生产中合格率更低,这就造成热量表市场销售价格过高,严重制约了超声波热量表的推广使用。
但是,随着换能器工艺技术水平日臻完善,热量表专用芯片集成度的提高,超声波热量表将最终实现其“平民化”的发展要求。
M.Bus总线及其在热量计量中的应用
2.1引言
№Bus(Meter-B11s,测量总线)是为了满足各种测量憾联网和远程抄表的需要而发的一种现场总线,可用于水表、电表、气表、热表等测量装置的自动抄表。
M.Bus是由德国帕德博恩大学教授l{0一tzi耐er与德州仪器(r【1)德国公司合作开发的。
M—Bus总线目前在智能计量仪表领域已取得了广泛的应用,并已成为欧洲标准。
在我国,随着楼宇自动化和家庭远程抄表技术的应用,M.Bus作为一种低成本、简单可靠、开放的测量总线,也逐步得到了计量仪表生产厂家的广泛支持并逐步得到推广使用。
2.2M.Bus总线介绍
M.BUS是一种主从式、半双工的总线系统。
M.Bus由主机(如Pc机及电平转换器)、一些从机(各种仪表)和2线电缆组成,如图l所示。
通信过程完全由主机控制,从机都以并联形式连接到电缆上,连接可以不分极性。
2.3M.Bus体系结构参照国际标准化组织(IsO)的开放系统互连模型(osI)的7层网络模型,M—Bus只提供物理层、数据链层、网络层和应用层的功能,如表1所示。
2.2物理层
M.Bus中从机的电源可以由主机提供,所以M.Bus与其他通信总线相比形成了自己独特的电平特征。
主机发给从机的数据位传输通过电平变化完成。
发送逻辑1时,输出电压为+36v;发送逻辑0时,总线电压为+24v。
从机发给主机的数据位是通过调节从机所消耗的电流大小来编码的。
消耗电流小于I.5mA时,用逻辑1表示;从站电流消耗增加1l~20mA,用逻辑0表示。
没有数据传输时,总线上保持逻辑1,即主机的输出电压为+36v,每个从机可用的最大电流是1.5rnA。
这个电流可用来对接口、仪表或传感器自身供电,如图2所示。
当所有从站都不发送数据时,总线接收电路将消耗恒定电流。
由于这个原因,加上电缆的电阻,真正的逻辑1电压值将小于36v,下降幅度与线路的距离和所有从站的总静态电流有关。
因此,从站通过检测12v的电压变化来判断是否为逻辑O。
2.3数据链路层
M。
Bus总线是采用异步串行通信协议,波特率为300—9600B/s,每个字节为1个起始位、8个数据位、1个偶校验位和1个停止位。
从物理层数据位传输的定义可以知道,M—BUS必须采用主一从结构,而且从机之间是不能互相通信的。
M.Bus的报文共有4种格式:
(1)单字符。
该格式由1个字符E5H组成,作为收到报文的应答帧。
(2)短帧。
用于向地址为A的站发送命令c的短帧。
(3)控制帧。
用于向地址为A的站发送命令c的短桢,长度固定为3。
(4)长帧。
比控制帧多了用户数据这一字段,用于发送数据量较大的报文。
4种报文的具体格式,如图3所示。
字段的含义:
(1)L字段。
长度字段,表示c、A、cI字段及用户数据的字节数。
(2)c字段。
控制或功能字段,用于表示该帧的含义,比如初始化、取数等。
(3)A字段。
地址字段,用1个字节表示接收的从站地址和发送的从站地址。
(4)cI宇段。
控制信息字段,是应用层的一部分。
(5)校验和。
把c、A、cI字段及用户数据的每个字节进行算术加法,舍弃进位。
3M.Bus在热量计量中的应用实例
M—Bus总线作为一种专门用于连接各种测量仪表的总线,在各种计量仪表的联网应用,特别是热量表的通信方面有广泛的应用。
国内外的热量表厂家都不约雨同地把M.Bus总线的接口作为标准的配置。
该文以德国真兰公司(zENNER)的m11】tid血s1热量表为例,介绍如何在上位机通过M.Bus读取热量表中的数据。
热量表远程抄表系统连接框图,如图4所示。
上位机(Pc)利用Rs-232串口经过M.Bus总线的转换器与多台热量表连接。
Pc是作为M.BUs的主机(Mm—Ier),各热量表为从机(sla”),地址假设为1、2、3等。
通常采用人工抄表时,一般只关心当前的累计值,而不太注意其他参数。
采用M.BUS联网后,就可以实时把这些参数全部传输到上位机来,并利用组态软件在上位机中实时显示各个检测点热水的进回水温度、流量等信息,同时可以利用上位机对各个用户的热量消耗情况自动进行统计,生成收费报表。
这样不仅实现了远程自动抄表的功能,而且对于了解整个热水管网的运行情况,出现问题及时报警发生有比较重要的意义。
3结束语
由于M_Bus总线比较适合用于实现计量系统的远程自动抄表,因此对于目前方必来艾的智能小区以及家庭三表集中抄表系统等方面都有广阔的应用前景。
RS232串行接口
1.1RS232接口简介
RS232串行接口属于个人计算机(PC)及电信应用领域中最为成功的串行数据标准.它被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准,是目前PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。
现在的Pc机一般至少有两个串行口COMI和COM2.新一代的汁算机主要以9引脚的D型接头接出所有的RS232通信信号及控制线(有的计算机的COM2仍为25引脚)。
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