産品資料

超聲波熱量表

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産品名稱: 超聲波熱量表
産品型號: XT-CSB-GR
産品展商: 翔騰儀表
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簡單介紹

超聲波熱量表是在超聲波流量計基础上加配一对温度变送器而实现热量计量功能的。可循环显示正、负、净累积热量與累积流量和瞬时热量與流量计及时间、温度等值。超聲波熱量表廣泛應用于供熱管網的在線計量。主機分爲壁挂標准型、壁挂防爆型、盤裝型和本地顯示型,傳感器分爲外縛式、插入式、管段式等。


超聲波熱量表  的詳細介紹

    超聲波熱量表是在超聲波流量計基础上加配一对温度变送器而实现热量计量功能的。可循环显示正、负、净累积热量與累积流量和瞬时热量與流量计及时间、温度等值。超聲波熱量表廣泛應用于供熱管網的在線計量。主機分爲壁挂標准型、壁挂防爆型、盤裝型和本地顯示型,傳感器分爲外縛式、插入式、管段式等。超聲波熱量表分管道式超聲波熱量表XT-CSB-GR和插入式超聲波熱量表XT-CSB-CR。

 

●熱量計算公式:熱量=流量×(A11溫度下的水的熱焓值-A12度下的水的熱焓值)

●國際標准熱焓值表已存于熱量計中

 ●超聲波流量計介绍详见固定式超聲波流量計

超聲波熱量表一般應具備以下技術要求[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 溫度傳感器采用铂电阻测温元件,符合IEC一751标准并**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微功耗的設計,內藏電池可以連續工作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、符合国际标准的热量表是大势所趋。本文以热量表熱量計量原理为基础,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超聲波熱量表熱量計量原理
熱量表是一種適用于測量在熱交換環路中,載熱液體所吸收或轉換熱能的儀器,熱量表用法定的計量單位顯示熱量[1]。熱量表又稱熱能表、熱能積算儀,既能測量供熱系統的供熱量又能測量供冷系統的吸熱量。
將一對溫度傳感器分別安裝在通過載熱流體的上行管和下行管上,流量計安裝在流體入口或回流管上(流量計安裝的位置不同,*終的測量結果也不同),流量計發出與流量成正比的脈沖信號,一對溫度傳感器給出表示溫差的模擬信號,熱量表采集來自三路傳感器的信號,利用積算公式算出熱交換系統獲得的熱量。熱量表系統原理圖如圖1所示。
圖l熱量表熱量計量系統原理圖
傳熱量一般由載熱流體的質量、比熱容和溫度變化等因素決定。對熱量表來說,進出口的焓值還與時間成比例。國內熱量表一般采用焓差法計算熱量。焓差法的傳熱公式爲
Q= (1)
也可以表示爲
Q= (2)
式中:Q爲釋放熱量,kj或kW·hqm爲質量流量,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; 爲進出口溫差,℃;qv爲累積流量,m3
目前,國産熱量表的熱量計量方法基本可以分爲以下幾種:
①直接焓差法
式中:Cpf,Cpr为入口與出口的定压比热容;qv, qm为瞬时体积流量、瞬时质量流量 爲入口與出口溫度下的載熱流體密度; 爲入口與出口的溫度.
該公式計算簡單,只要根據實測溫度 查表得Cpf,Cpr, 等4個常數,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,通过搜索與其距离*近的点计算相应的焓值,从而得出瞬时热量.但这一方**带来人为误差.
②常系數焓差法
式中:Cp爲定壓比熱宿容,Cp爲常數,使得程序的計算量減少,計算速度大大加快.但是由于流體的密度 進行溫度修正.同時由于不能對Cp進行在線溫度補償,該方法的溫度適應性較差,不適宜于作爲戶用型熱表的熱量計算方法.
③分段式k系數法
式中:k是熱交換系數,當壓力一定時,它隨溫度而變化,將其按回水溫度進行分類[4]
   r< 1, k=k1 ;  1< r< 2 , k=k2 ; r> 2 , k=k3 .
該方法將熱交換系數量化爲三個分段常數,在一定程度上對其進行了溫度修正.式中三個關鍵常數憑經驗來確定,而且溫度區間劃分較粗,溫度適應性依然較差.因此,分段式k系數法僅適用于對熱量計量的精度要求不高,溫度變化也較小的情況.
以上無論是焓差法抑或分段式k系數法都可以達到一定的精度,但是其計量方法和計量精度均達不到OIML-R75國際規程和EN1434歐洲標准等國際標准的規定。
④k系數償法
k系數補償法實現了熱指數的在線溫度和壓力補償,大幅度提高了熱量計量的精度。OIML-R75國際規程和EN1434歐洲標准都對熱系數k如何計算有明確的說明[1]
在載熱介質一定的熱交換回路中,熱系數是壓力、溫度的函數,可以按下式計算:
式中:q( i)爲入口溫度或出口溫度下載熱流體的流量: f, r爲入口溫度,出口溫度;Cp( )爲簡化計算,引入如下參數:
式中:u= / c1,爲比溫度; =p/pc1,爲比壓力; (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),並引入相應的比參數,熱系數爲
式中:q( i)/qc1=[ / ]ui ; i=r or f。                      (10)
比自由焓 (u, )的函數關系式如下:
其中,
均爲常系數,取值參見文獻[5]。根據吉布斯函數[見式(11)],以及(9)和式(10)即可得到不同溫度、壓力下的熱系數。例如,已知壓力爲1標准大氣壓,入口溫度70℃、出口溫度65℃,流量計安裝在回水管時對應的熱系數,具體計算如下:
比温度           u= = =0.5224;
比壓力          = = =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,热系数與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。
圖2壓力爲0.6KPa時,熱系數k隨進、出口溫度變化曲線
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,热系数與压力关系曲线;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環境近似于定压状态,所以可以认为吉布斯函数近似是温度(入水與回水温度)的函数。温度和流量分别通过溫度傳感器和流量傳感器来测量。
图3 热系数随压力的变化曲线
2  传感器
2.1溫度傳感器
温度敏感元件采用铂电阻Pt500或Pt1000,在0~630.75℃的温度范围内,铂电阻的阻值與温度的关系式为
                  Rt=R0(1+a +b2)
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。即将测得的电阻值與表格内电阻值进行比较,直到Rn<R<Rn+1时停止比较。此时,Rn所对应的温度值 n爲所測溫度的整數部分,而溫度的小數部分:
 = n=(R-Rn)/(Rn+1-Rn)
                         0℃< <1℃
2.2超聲波熱量表流量傳感器
流量傳感器可以选用渦輪流量計。渦輪流量計精度高,一般可达到指示值的0.2%~0.5%,而且在线性流量范围内,即使流量变化也不会降低累积精度。来自流量计的脉冲信号经脉冲整形电路后成为具有一定幅度的矩形波信号,然后接入微控制器的I/O口,并进行计数。首先标定出流量计的仪表常数K。若脉冲数为n,则流量为
           q=
当渦輪流量計使用时的温度和校验时温度悬殊时,要将常温下校验的仪表常数加以修正,其具体的修正公式为
        K=K0[1-( +2 )( i- 0)]
式中:K,K0爲使用溫度、校驗溫度下的儀表常數; 爲渦輪材料、機殼材料的溫度膨脹系數; 0i为流量计校验、使用时的流体温度(i=r or f)。
流量計安裝的位置(入口或出口)決定了 I是入口溫度 f還是出口溫度 r。

超聲波熱量表性能指標:

性能

參數

公稱直徑(mm)

DN100~DN250

測量範圍

溫度範圍(℃)

4~130(超出此範圍,訂貨時提出)

溫差範圍(K)

3~70(出廠設定*小溫差1)

*小配對溫度誤差(℃)

±0.1

*大允許工作壓力(MPa)

1.6(超出此範圍,訂貨時提出)

准確度

2級

流速測量範圍(m/s)

0.09~5.00

工作環境

環境B類、C類

溫度傳感器類型

Pt1000,DIN/IEC751B

防護
等級

測量主機

流量測量主機、温度測量主機:IP65

溫度傳感器

IP68

超聲換能器

IP68

工作電源

AC220V±15%,50Hz

DC12V ~36V,1A

功耗(W)

<10

通訊類型

RS-485、4~20mA、累積脈沖

鍵盤

1×3感應按鍵

顯示器

240×64点阵液晶顯示器

主要顯示內容

信號強度指示,工作狀態指示,累積流量m3,瞬時流量m3/h、流速m/s,供水溫度℃、回水溫度℃,溫差K、累積工作時間h

累積熱量:-99999999.99~+99999999.99GJ

瞬時熱量:-9999999.99~+9999999.99GJ/h

累積流量:0~99999999.9m3

瞬時流量:0~999999.99m3/h

日期:年/月/日,時鍾:時/分/秒

顯示分辨率

累積熱量0.01GJ、熱功率0.01GJ/h、累積流量0.1m3、溫度0.001℃、溫差0.001K

線纜外徑

超聲換能器信号线5mm;溫度傳感器信号线4mm;温度測量主機连接信号线7mm。

數據存儲

(flash)

可按月存儲*近60個月的熱量、累積流量和相對應的時間,同時可存儲*近150天的熱量、累積流量和相應的時間。

儀表安裝位置

供、回水管路可選

 

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