超声波热能表及远程抄表系统研究

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1、万方数据1绪论硕士学位论文对其基本的结构和原理进行研究。热能表又被称为热量表、热量／热能积算仪，是一种可以应用于热量交换环路测量的仪器，基本组成部分包括：流量传感器、冷热端口温度传感器、积算仪【1】】。如图1．1所示：图1．1热能表的结构不意图热能表的基本原理是在流量表的测量基础上添加管道流体的上行管温度传感器和回路出水下行管温度传感器，以及控制模块的积算仪Il21。测量模块多采用成对的铂热电阻作为温度传感器，技术相对成熟。热能表不同的测量原理在测量结构上也有所不同。1．2．1国外热量计量的发展现状在热能表的研究过程中，西方国家的研究一直遥遥领先，走在前列。早在20

2、世纪40年代，丹麦国家丹佛斯企业开创者梅得斯设计发明恒温阀，改变传统的供热模式，利用温度传感器调节控制温度，从而达到对室内温度舒适度的要求【13]。特别是上个世纪70年代的石油危机的爆发，更加促使欧洲国家对这项节能减排技术和相关设各的快速研究和发展。随着流量仪表装置的改进，热能表的研究也逐步发展，由原始的机械式到后来的电子模拟式，再到后来的电子数字式。伴随着国际和各国家法律法规的完善进步和科技发展，特别是微处理器的发展应用，热能表的研究逐步向智能化、精度高的发展方向延伸。热量计量相关配套的流量测量装置发展过程中逐步形成：孔板式流量计、电磁式流量计和超声波流量计【14

3、‘16I。到九十年代末，民用热能表的模式已初步成型。特别是欧洲国家对热量计量的30年研究过程中涌现出了大批的民用热能表及相关装置制造的全球性知名企业，例如丹麦的丹佛斯集团和贝娜塔集团、以及瑞士具有120年历史的兰吉尔公司、德国的曼瑞德集团等全球出名的热能表设计制作企业。随着微处理器和相关测量的高精度计时芯片技术的发展，热能表的应用日趋智能化。欧洲国家根据其规定逐步发展形成了成熟的配套的M．Bus总线抄表计量方案。根据欧洲国家对集中供暖热量计量的研究表明，采用集中供暖、热量按户计量方式可以使能量利用率提高约20％～30％t17j。1．2．2国内热量计量的发展现状相对国

4、外对供热计量的研究，我国起步较晚，技术落后。目前我国热能表的经营企2万方数据硕士学位论文超声波热能表及远程抄表系统研究业已超过200多家，虽然热量计量市场需求正迅猛发展，但国产热能表并没有经过长期的实际应用的验证，存在着实验认证合格，但使用过程中会出现种种质量问题。根据热能表产品质量监督局对某种特定检测方式的热能表在2013年第四季度的调查结果显示，100批次的热能表产品的一项数据显示共有四批次产品实验检测不合格，而这些只是研制实验过程中的检验结果，真正的使用结果并没有给出相应的监测数据【】】。客观来讲，在技术层面上国产热能表与进口热能表仍然存在较大的差距。国家加强

5、对热能表研究的力度，浙江大学、山东大学、天津大学等高校与国内企业在热能表技术方面均逐步开展研究，主要对热能表的仪表本身和测量结构研究【l犯31。但是，目前市场仍未形成某种产品化、市场化的主导型热能表品牌。同时，大量国外知名企业瞄准中国市场的刚性需求，正加大其热能表在我国市场上的投放力度，因其高精度和低成本逐步占有市场，对国内自主企业造成冲击。为了研制属于自己的热量计量及其相关技术，更好地发展国内企业，加快热能表的推广进度，所以，热量计量技术研究在未来几年仍是国内研究的重要课题和热门方向。虽然我国的热能表进行了多年的研究，但目前市售热能表本身依然存在着诸多问题，例如精

6、度等级低、耐用性低、抗干扰能力弱，功耗高等诸多问题，因此对于热能表仪表本身的研究迫在眉睫。同时，我国供热体系的水质相对欧洲国家的供热水质要复杂许多，在流体流动过程中常常包含一定量的铁锈等固体杂质，会对热能表的使用寿命和测量精度产生影响ll21，因此，对于热能表的测量管道结构的设计也是研究的重点。与国外的热能表抄表技术总线抄表方式相比，我国现有的热能表抄表技术相对落后，基本采用电表、水表等仪表的原始的人员上门抄表模式【24~26】，这种抄表方式存在着严重的问题：1)对企业，人员供养管理成本高。城市不断扩大，户用仪表用量的不断增加，人工抄表成本问题更加突出；2)对用户而

7、言，与抄表人员矛盾激化。由于个人自我保护意识的提高，以及对生活质量的要求，用户并不希望陌生人的进入，同时也增加了安全隐患；3)对工作人员而言，劳动强度大，工作量繁重等其他问题【】31。无疑给供热公司造成抄表人员负担和用户间矛盾的增加，为了更好地推广热能表的安装和使用，还必须进行可实现简易抄表、方便操作，降低供热公司成本、避免用户的入户抄表困扰的远程抄表系统的研究¨卜川J。1．2-3热能表的分类及特点对国内外热量计量的发展现状进行研究发现，热能表在热量计量算法上的不同，可分为K系数法和焓差法热量计算【111。根据热能表研究制作规定，国内的热能表企业和国内高校研究多