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一种新型智能户用热量表 杜广生 刘正刚 郭兰兰 林勤春 张成刚 王肇杰 (山东大学，济南250061) 摘要 提出了采用MSP430F149控制芯片的新型户用热量表方案，开发了TMS372331 流量芯片的控制检测程序，将斜率A/D电路应用于热t表的a度测t，取得了良好的效果;根 据此方案研制出的智能户用热t表达到国家标准的2级精度。本研究为国产热蚤表的进一步 研究开发提供了借鉴作用。 关健词 热t表，超低功耗，旋翼式 1 引言 国外的热计量经验表明，按照热量收费的制度是促使用户自觉节能的最有效手段，把“大 锅饭”式的采暖包费制，改为按实际使用热量向用户收费，可节能20%-30%。建设部建《筑 节能“九五”计划和2010年规划》为热量表产业的发展提供了广阔的空间和市场。目前从事热 量表研究的科研单位和企业上百家，有关企业也研制出了一些样品，并进行了小批量生产，有 的已经有产品上市，但我国的热量表行业与国外相比还仅仅处于起步阶段，产品技术水平还相 当低，测试精度和可靠性与国外产品还有相当大的差距，再者，国产热量表其流量测量用基表 多采用原有热水表，其精度难以满足热量表在流量测盘精度上的要求，因此目前国产热量表在 测量精度上还少有2级表，一般为3级测量精度。在此形势下，本研究参照国外产品的技术方 案，从温度、流量检测等方面进行深人研究，研制出了具有高精度、高可靠性的无磁旋翼式多流 束热量表，整体技术达到国外同类产品的先进水平。 2 技术方案 2.1 热AMR原理 热量表由流里传感器、配对温度传感器以及积算仪三部分组成。流量传感器和配对温度 传感器将测得的热水体积和温差信号传送给积算仪，积算仪则按与温度相关的热量系数和体 积、温差一起计算出采暖系统所消耗的热能值。 按热力学理论，一物体散发的热里值Q为: 898 (1) 式中:，为流体质量流量,t为时间，h为热循环系统进出口比焙差. 上式在实际应用中不被使用，因为热焙差不是直接测量的量。实际上热治值主要与介质 的成分温度有关，因为液体的不可压缩性，所以压力影响可忽略不计。上式可转化为: 。一丁4,PD(,)cA)dt (2) 式中:。，为进出口平均介质比热值乙。，为进出口温度差值，4a为介质体积流量,P(0;)为介质 密度，将c,P();)值组合为新值，即为热量系数k。所以实际应用的热量计算公式为: 。一丁kp)dV (3) 或 q=扔V66 (2) 式中:k为热量系数，热介质(水)成分的参数，是热介质在实际温度的函数,pV为流量传感器 测量热介质流过热循环系统体积值，,69为热电阻对测量热循环系统进、出口温差值。热量表 计算器中使用的算式即为式(4), 2.2 流t的检测 流量检测精度直接影响热量表的整体精度，影响流量检测的两个重要因素分别是流量检 测基表和流量信号的采集处理。本研究采用了多流束基表和无磁式信号采集系统。 基表根据水流形式可分为多流束和单流束两种，单流束基表单流束基表水流形式如图1 所示，水流从进水口进人基表，冲击叶片转动，在基表出水口流出基表，由于其流束形式决定了 水流在基表内部有比较大的流动空间，不易被污水所堵塞，比较适合目前我国国情，其产品目 前还有一定的生存空间。但是，从另一方面看，其缺点也是显而易见的，由于水流对叶片的冲 击不对称，叶轮的受力载荷容易产生波动，使叶轮在转动过程中产生周向和径向振动，从而影 响流量检测精度。 多流束基表水流形式如图2所示，水流经基表进口进人基表，靠导流叶片形成多通道，将 水从不同的方向导人叶轮室，形成对叶轮的均匀对称冲击，较好地避免了水流对叶片造成的轴 向和径向振动，提高了叶