热量表热量计量以及传感器选型论文
热量表的工作原理及动态计量误差的研究
热量表的工作原理及动态计量误差的研究摘要据美国国家能源中心统计，采用热量表之后，平均可以节能20%～30%。
在我国目前的市场经济体制下，现有热量的收费制度已经完全不能满足需要，国家建设部等相关部委也做出了规定，要求全面普及热量表。
本文首先分析了热量表的工作原理，其次，就热量表的动态计量特点及误差进行了深入的探讨，提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。
关键词热量表；动态计量；误差；工作原理中图分类号TH81 文献标识码 A 文章编号1673-9671-（2012）101-0130-01我国北方地区长期以来的采暖用热都不是按照实际用热量来进行计量收费的，而一般都是按照住宅面积收费，而用户也不可以按照自身的实际需要来对用热量进行调节，这样一来，就严重造成了热资源的浪费，用户节能意识也较差，甚至有些用户为了贪图便宜，在可以不用暖气的时候仍然把暖气阀门打开或者将温度设置较高。
这种热量的收费方式明显就存在着不科学性和不合理性。
而国外很多发达国家早已在二十世纪八十年代初就开始大规模应用热量表，热力公司计价收费的手段和依据也早已按照热量表所显示的实际用热量来进行收取，据美国国家能源中心统计，采用热量表之后，平均可以节能20%～30%。
在我国目前的市场经济体制下，现有热量的收费制度已经完全不能满足需要，国家建设部等相关部委也做出了规定，要求全面普及热量表。
1 热量表的工作原理热量表又称热能积算仪、热能表，主要是用于对载热液体在热交换环路中所转换或者所吸收热量进行测量的仪器，可以有效地测量出供冷系统的吸热量和供热系统的供热量，显示热量也是采用法定的计量单位。
将流量计安装在回流管上或者流体入口处发出脉冲信号，再将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的下行管上和上行管上给出表示温差的模拟信号，三路传感器的信号就构成了热量表采集数据，最后想要获取热交换系统中的热量数据，采用积算公式即可。
建筑供暖将实行分户计量，每户家庭将安装一块热量表，按照实际供热量收费，家中再安装一个温控阀，可以调节温度，用多少热，就花多少钱。
热量表检定结果影响因素研究
热量表检定结果影响因素研究1、流量传感器检定结果影响因素1.1扰流因素在对热量表进行检定时，其安装位置对其检定结果有一定的影响，并且该种因素所产生的误差值会对热量表的测量性能产生直接的影响。
因此，在实际的检定过程中，需要选取合适的直管来进行匹配检定，避免因管内介质流速不均匀导致出现旋涡等畸变影响到测量结果。
除此之外，如果热量表密封情况不良也会产生扰流情况，因此在检定前需要对热量表的密封性进行检查，避免密封圈因长期使用出现老化、变形等情况。
对于管段式热量表而言，在检定之前需要检查热量表管段内部是否存在有异物和污垢，如果其中出现异物需要进行清理，避免异物对水流产生影响，进而导致测定结果不准确。
1.2管道内含有大量空气由于热量表检定标准装置结构、管路布局较为复杂，在排气过程中容易出现疏漏，导致其中含有部分气体。
因此在检定之前，检定工作人员需要严格检查管道内部是否含有空气，避免其中存在有未排尽的空气对测定结果产生影响。
1.3水温的影响水温差异会对超声波热量计检定结果产生影响。
不同的水温下声波传输速度有所不同，通常在热量计检定过程中水温控制在（50±5）℃下进行的，如果水温发生较大的变化，会影响到声波传输时间，进而导致最终检定结果发生偏差。
2、温度传感器检定结果影响因素现阶段，我国在热量计温度传感器检定过程中主要采用恒温槽、电阻测量设备标准铂电阻温度计等部件构成，在实际的检定过程中，恒温槽为温度传感器提供恒温环境，铂电阻与电阻测量设备测量载热介质温度为（Ts1、Ts2），将此温度与被测温度传感器测得的温度（Tu1、Tu2）比较，进而通过计算得出误差值。
在此过程中，如果恒温槽温度发生较大的变化，会对测量结果产生极大的影响。
因此在检定过程中工作人员需要保持外界温度不会发生较大变化，其中恒温槽内部温度需要恒定，在检测过程中温差不可超过0.1 ℃。
3、计算器检定结果影响因素在热量表当中，计算器检定装置主要有标准电阻、信号发生器等部件构成。
热能计量仪表的研究
【摘要】由于实施分户热收费的迫切需要，详细介绍一种预付费式智能热量仪表的工作原理。
依照供暖系统的技术指标，给出了硬件和软件系统的设计方式，能实现对温度、流量等各项参数进行分段自校正运算，提高了测量精度。
从国外应用实例中分析了阻碍测量精度的要紧因素并指出设计中应注意的问题。
本文较系统地介绍了热量表的原理、分类、及相关检测标准，并针对实际设计中存在的问题，详细阐述了热量表中各组成部件的选型原则及安装要求。
主控芯片选用MCS-51系列单片机中的AT89C51，A/D转换器选用CS5532，CS5532高度集成的Delta-Sigma A/D转换器，利用了电荷均衡技术，可实现16位（CS5531/33）和24位(CS5532/34)的性能，在传感器选用上，利用了电磁式传感器测流量，Pt1000传感器测温度，用电动阀对流量及温度进行操纵，并通过LCD在知足必然精度的条件下显示相关数据。
热量表是计量热流回路所释放热量的智能仪器。
它主要由流量传感器、配对温度传感器、主控MCU和液晶显示等部分组成。
其中流量计量的准确程序直接决定了热量表的精度等级。
关键词：热量表；A/D转换；传感器；单片机；热量采集；节能Title:The Research & Designment of Heating energy Meterage ApplianceAbstract：Because of the urgent need of execution of divided family heat charging，working principle of one kind of prepaid fee type intelligent heat meter was introduced in detail. Base on the qualifications of heating system，design methodology of hardware and software were provided，which can improve the precision of measuring by proceeding automatic sectionalize adjustment to parameters such as temperature and flow，etc. Factors that effecting the precision of measurement were analyzed in the instances of foreign countries，questions should be noticed in design were pointed meter is introduced systematically on theory, sort and some correlated standards, and its part have also been expatiated on type selection and installation which were ignored in practical meter is a kind of intelligent instrument that measures quantity of released heat from a thermal current loop，which is mainly consisted of a flow meter，a pair of partner temperature sensors，a controlling MCU，and a precision level of the heat meter is directly decided by measurement accuracy of heat flux.Key Words：Heat Metering；Sensing Device；Single-Chip computer；Centralized Heat Supply；Energy Saving目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (3)第一章热量计量仪表的设计要求及方案确定 (4)第一节热能计量仪表应具备的术要求 (4)第二节计量仪表整体框图 (4)第二章热量表的热量计量原理及计算 (6)第一节热量计量原理 (6)第二节相关计算 (6)第三章电路的设计与实现 (10)第一节温度测量电路 (10)第二节测流量电路 (12)第三节存储电路 (14)第四节电动阀及驱动 (16)第五节显示电路 (17)第六节A/D 转换电路 (20)第七节电源部分 (27)第四章软件设计与编程 (28)第一节AT89C51单片机简介 (28)第二节系统软件的设计 (31)第五章结束语 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 系统硬件图 (42)附录B 软件程序设计清单 (43)引言长期以来,我国北方地区城镇采暖用热节能意识差, 造成资源的浪费. 显然该计量方法缺乏科学性. 而欧美等发达国家在八十年代初, 热量表的使用已相当普遍, 热力公司以热量表作为计价收费的依据和手段, 节能20%～30%.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。
热量表的热量计量及传感器选型
热量表的热量计量及传感器选型
甄兰兰;沈昱明
【期刊名称】《上海电力学院学报》
【年(卷),期】2009(025)001
【摘要】以热量表热量计量原理为基础,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k系数补偿法,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.还介绍了热量表测量系统的构成.
【总页数】5页(P65-69)
【作者】甄兰兰;沈昱明
【作者单位】上海电力学院,电力与自动化工程学院,上海,200090;上海理工大学,光电学院,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TB941;TP212
【相关文献】
1.集中空调冷热量表选型分析 [J], 聂永磊;周悦友;栗庆
2.热量表的热量计量原理及计算 [J], 甄兰兰;沈昱明
3.宝鸡热电公司热量计量装置选型及应用 [J], 杜学峰
4.户用型热量表的原理、选型及安装 [J], 王洪宾
5.热量计量装置的选型及系统报表的应用 [J], 孙启顺;乔小平;高世根
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热量表的分类及选型
热量表的分类及选型淄博市规划设计研究院赵红梅摘要本文介绍了热量表的分类，重点对各种热量表适用范围及选型方法进行论述，并对配对温度传感器和积分仪的选型要求作了介绍关键词热量表分类选型The selection and classification of heat metersBy WANG Rong and DING Ai JunAbstract This paper introduces the classification of heat meters and discusses the selection and applicability of heat meters. It also introduces the selection of temperature sensors and integraphs.Keywords heat meter, classification, selection1引言热量表由流量传感器、配对温度传感器和积分仪三部分组成。
热量表是分户计量供热系统的核心设备，现有规范对热量表选型尚无明确规定。
在供热工程设计与热表安装及运行实践中，笔者经常发现所选择的热量表规格与系统要求不相符，为了解决上述问题，本文主要介绍热量表分类、热量表的选型方法及运行条件对热量表选型的影响三方面的内容。
2 热量表分类流量传感器是热量表最主要的部件，热量表的分类实际上是指流量传感器的分类。
流量传感器按其测量原理，可以分为机械式、超声波式和电磁式三类。
2.1机械式流量传感器机械式流量传感器是通过测定叶轮的转速测量热介质的流量。
按规格大小分类：可为小口径（≤40mm）和大口径（≥50mm）；按内部构造分类：小口径流量传感器又分为单流束式、多流束式和标准机芯型多流束式三种，大口径则分为水平螺翼式和垂直螺翼式二种，；按照流量传感器的计数器是否与热水接触，可分为干式和湿式两种。
2.2超声波流量传感器超声波流量传感器是通过波在热介质中的传输速度在顺水流和逆水流方向的差异而求出热介质流速的方法来测量流量。
供热管网中载热液体流量传感器和温度传感器选型
供热管网中载热液体流量传感器和温度传感器选型
热量表是应用于对供热管网中载热液体所释放并吸收的热量进行统计并显示的关键设备。
从整体上讲，热量表主要包括三部分，分别为流量传感器、温度传感器和积算仪。
其中，流量传感器主要是对管网中载热液体的流动信号进行监测；温度传感器主要对供热管网中载热液压入口和出口的温度进行监测；积算仪主要是对采集的信号进行分析，并依据相关算法得出管网中的热量。
针对当前用户供热热量单独核算的需求，需要设计一套可行且可靠的监测系统对热量进行监测。
根据功能要求。
鉴于单片机机油低功耗的优势，而且单片机已经在电表、水表以及工业控制中有应用，并且具有良好的控制效果。
根据系统需求重点完成流量传感器和温度传感器的选型。
1、流量传感器的选型
对供热管网中载热液体流量的监测，本系统对其体积流量进行监测，可分为有磁传感器和无磁传感器。
其中，无磁传感器对应监测所得的流量更加准确；同时，本系统所监测流量的对象为供热铁管网，为避免管网的腐蚀其内部一般都镀一层锌金属，采用有磁传感器会导致铁管网上的铁锈或者镀锌层吸附于叶片上，从而增大叶轮转动的阻力，进而影响设备的热量仪的正常工作。
因此，本系统采用无磁传感器对其流量进行监测。
2、温度传感器选型
根据传感器的工作温度可将温度传感器分为高温型温度传感器和常温型温度传感器；根据核心测量元器件的不同可分为热敏电阻和铂电阻。
相比较而言，铂电阻在实际应用中具有温度偏移小、测量精度高的优势。
因此，本系统拟采用铂电阻对供热管网中载热液体入口和出口的温度进行监测，具体选型为PT1000。
热量表选型和使用
2003年11月 年 月
热量表概况
欧洲标准。 1，国外热量表和EN 1434 欧洲标准。 国外热量表和EN 2，我国热量表的发展。 我国热量表的发展。 3，我国供热系统的情况复杂，对热量表的要求更高。 我国供热系统的情况复杂，对热量表的要求更高。 4，截至2003年11月已有18000小时的运行记录。 截至2003年11月已有18000小时的运行记录。 2003 月已有18000小时的运行记录 5，热量表由流量传感器、温度传感器和计算器三部分组成。 热量表由流量传感器、温度传感器和计算器三部分组成。
温度测量技术
1，一般标准的温度传感器不能满足热量表的测量要求。 一般标准的温度传感器不能满足热量表的测量要求。
标准规定B级铂电阻温度计的误差为： 标准规定B级铂电阻温度计的误差为：± ( 0.30 + 0.005 |θ| )℃ 这个误差超出了热量表标准规定的误差限。 这个误差超出了热量表标准规定的误差限。
热量表的构造组成
热量表由流量传感器、 热量表由流量传感器、温度传感器和计算器三部分组成
计算器
热量表
流量传感器 温度传感器
热量表技术
1，产品研发依据CJ128-2007《热量表》国家行业标准。 产品研发依据CJ128-2007《热量表》国家行业标准。 CJ128 2，K系数法和焓差法。 系数法和焓差法。 3，温度测量技术和稳定性是关键。 温度测量技术和稳定性是关键。 4，没有好的设备和环境不能生产出质量可靠的热量表。 没有好的设备和环境不能生产出质量可靠的热量表。 5，出厂和首次检验依据JJG225-2001《热量表检验规程》。 出厂和首次检验依据JJG225-2001《热量表检验规程》 JJG225
集团型） 热量表安装（集团型）
热量表的热量计量原理
热量表的热量计量原理摘要：本文概述了热量表的热量计量原理，并介绍了几种具体的热量计量方法，分析比较了各自的优缺点,从而得出对温度和压力同时进行在线完全补偿的k系数补偿法具有较高的精度。
同时简要介绍了热量表的测量系统的构成。
1. 概述长期以来，我国北方地区城镇居民采暖一般按住宅面积而不是实际用热量收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费。
显然该计量方法缺乏科学性。
而欧美等发达国家在八十年代初，热量表的使用已相当普遍，热力公司以热量表作为计价收费的依据和手段，节能20％～30％。
作为建筑节能的一项基本措施，国家建设部已将热量计量收费列入《建筑节能“九五”计划和2010年规划》：对集中供暖的民用建筑安装热表及有关调节设备并按户计量收费的工作，1998年通过试点取得成效，开始推广，2000年在重点城市新建小区推行，2010年全面推广。
因此，研制开发用于采暖计价的热量表至关重要。
1988年，国际法制计量组织公布了世界上第一个国际性的标准文件：“OIML—R75国际建议热量表”。
1997年，欧共体正式通过了统一的热量表标准，其代号为EN1434。
这两个文件给出了热量表的定义及其计量原理、工作环境、计量精度等具体规定，从中可以看出先进的热表，一般具有以下特点1) 总体精度达到OIML—R75规定的4级标准；2) 流量计部分的精度，误差<3％；3) 温度传感器采用铂电阻测温元件，符合IEC—751标准并精确配对，当供回水的温度差在6 以内时，测量误差<0.1 ；4) 积分计算仪具备热焓和质量密度修正的功能或程序，误差小于0.5％；5) 微功耗的设计，内藏电池可以连续工作5年；6) 设计结构紧凑，外观精美，配套系列完整。
现在涌入中国市场的国外热量表技术成熟，标准化程度高，但是价格相当昂贵。
特别地，中国对热量表的海量需求，研制开发低成本的、符合国际标准的热量表势在必行。
然而，目前国产化的热量表虽然成本较低，但是因其计量方法过于简单，使得精度难以与国际接轨。
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探讨热量表的热量计量以及传感器的选型摘要：依据热量表的计量原理，介绍了常用的热量表的计量方法，对热量表选用的传感器进行了分类，对传感器的选型进行了研究。
关键词：热量表；热量的计量；传感器的选型。
中图分类号： tb941 文献标识码： a 文章编号：
热量表是一种热力公司对热量进行收费的依据和方法，可以对能源进行节约20~30%。
由于我国现在的供热收费是按照房屋的平方进行收费的，收费的依据和对热量的消耗没有关系，因此造成了对能源的浪费。
在建筑节能的要求下，我们要推广热量表的使用，并且要使它符合国际的标准。
一、热量表的热量计量原理
热量表是在热交换的环路中，载热液体对热能进行吸收或者转换的测量仪器，用规定的计量单位对热量进行显示。
热量表既可以对供热系统提供的供热量进行测量，也可以对供冷系统产生的吸热量进行测量。
在载热流体通过的上行管以及下行管安装一对温度的传感器，在流体的入口或者回流管上安装流量计，流量计发出脉冲信号，它与流量是成正比的，成对的温度传感器对温差显示模拟信号。
热量表使用3路的传感器信号，运用积算公式对热交换系统取得热量进行算出。
传热量的决定因素是载热的流体质量、比热容以及温度的变化等。
二、热量计量的方法
1、直接焓差法
通过对同一时刻用户流入和流出热能值的差值进行计算，将用户在瞬时的热量求出。
温度的测量精度值越高，数据表占到的存储空间越大。
例如如果实际测量的温度最小的温度值是0.01摄氏度，温度的变化范围设为0~110摄氏度，因此数据表要以0.01摄氏度作为温度的间隔，对11000组的数据进行存储。
要使用线性的插值近似计算技术，找到距离最近点对实际测量的温度进行计算得出焓值，这样就可以算出瞬时的热量。
这种方法非常的简单，人为的误差非常小。
2、常系数的焓差法
这种方法的计算非常简便，因为定压的比热容是常数，所以程序的计算量就会大大的减少，但是流体的密度属于温度函数，因此要对密度进行温度的修正，不然计算结果会有很大的误差。
由于常系数的焓差法对温度的适应性非常差，不能在线的对定压的比热容进行温度的补偿。
当入回水出现温差较大的情况时，计算的误差比较大，不适用户用型的热表热量的计算方法。
3、分段的k系数法
k是热交换的系数，压力一定的情况下，随着温度出现变化。
这种方法把热交换的系数进行量化为3个分段的常数，对温度进行了修正，热量的计算方法非常简单。
由于温度的区间划分非常粗，对温度的适应性也比较差，因此当温度变化范围增大时，计算误差很
明显。
这种方法适合于热量的计量精度要求不高或入回水出现温度变化很小，温差变化很小的情况。
4、k系数的补偿法
k系数的补偿法，是指使用吉布斯函数，它以温度和压力作为自变量，对温度以及压力影响k系数进行定量的分析。
k系数的补偿法对热系数进行了在线的温度和压力的补偿，使热量的计量精度得到提高。
要注意的是，k系数的补偿法在变流量的供热系统中会出现误差，如果流量的系统有阶跃变化的时候，使用k系数法进行计算会出现误差，当系统的流量温度恢复以后，误差便会消失，是一种瞬时的误差。
三、传感器的选型
1、温度的传感器
现在使用的热量表中的温度传感器采用铂热的电阻，主要型号有pt100,pt500，pt1000。
国外使用的热量表采用pt100或者pt500型的铂电阻，中国需要使用pt1000铂薄膜电阻。
pt1000的型号和pt100以及pt500相比，测量的电阻增加2~10倍，提高了测量的灵敏度，减小了测量的电流，系统的功耗降低。
并且电缆的长度也得到延长，因此安装很灵活，国内建筑的复杂性问题也得到解决。
pt1000电阻的计算方法是：（1）利用公式进行温度的计算，求解二阶的方程式的值。
这种方法的特点是进行开平方的运算，非常复杂，但是存储空间占用很小；（2）使用查表以及线性的插值法对温度的标度进行变换，计算很简单，但是存储空间占用很大。
这两种方法
都在实际中进行运用，都可以满足对温度进行测量的精度要求，要根据实际的情况对速度和存储的容量进行选择。
因为温度和阻值之间是非常明显的非线性的关系，在实际的应用中要对此进行标注。
对温度的补偿参数可以通过实验的方法进行确定，使用查表的分段补偿法。
实际应用过程中，成对的温度传感器pt1000之间可以有0.15~0.3摄氏度的测量误差，这就增大了入口以及出口对温度的测量误差，因此可以使用恒温箱对获得的温度的补偿参数进行标定。
2、流量的传感器
流量的传感器属于热量表中最主要的部分，同时也是最敏感的部件，对热量表进行分类也就是根据流量的传感器进行分类。
流量的传感器组成部分是：液体的流量计、液体的流量转换器。
液体的流量计对用户液体使用的多少进行计量，然后通过液体的流量转换器把流量转换为电脉冲，通过微处理器对热量进行计量。
根据测量的原理，把流量的传感器分为：叶轮模式、超声波模式、电磁式。
涡轮式的流量计是构成叶轮式流量计主要的品种，精度很高，可以达到标准0.2%~0.5%，并且线性的流量范围内，如果流量出现变化不会对累积的精度降低。
当载热的流体流过涡轮的时候，磁电的转换装置将涡轮的转数变为电脉冲。
单位时间内，脉冲数量和累积的脉冲数量对瞬时的流量和累积的流量进行反映。
测量的时候，把通过流量计脉冲的信号经过脉冲的整形电路以后，变为一定幅度矩形波信号，接入微控制器的i/o接口，进行计数。
在涡轮模式的流量
计使用过程中，如果使用温度和经过校验以后的温度悬殊很大的时候，要对常温情况下进行校验后的仪表常数进行修正。
结语：
现在我国针对国情提出了科学的发展观以及节能减排的发展战略。
热量表作为一种对供热的热量进行计量的方法，随着科学的发展，它的计量方式以及精度一定会满足越来越高的要求。
参考文献：
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[2] 罗琴,李鸣,徐爱华. 基于msp430的热量表的温度测量[j]. 计量与测试技术, 2008(01) .
[3] 凌启东,苏晓龙,王香婷,李裕建. 嵌入式超声波热量表系
统的研制[j]. 计算机工程与设计, 2009(09) .。