热计量表分类介绍

第一部分 热量表简介

一、 热量表的基本结构

一个完整的热能表由以下三个部分组成：一只流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一只积分仪，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量和温度数据，通过热力学公式可计算出用户从热交换系统获得的热量。其中用于空调系统的热量表也称为：（冷）热量表，可以在冬季供暖季节计量热量，也可以在夏季计量制冷量。

二、 热量表的分类

1、 按流量计种类划分

热能表按照热表流计结构和原理不同，可分为、机械式（其中包括：涡轮式、孔板式、涡街式）、电磁式、超声波式等种类。

1） 机械式热量表

采用机械式流量计的热量表的

统称。机械式流量计的结构和原理与

热水表类似，具有制造工艺简单，相

对成本较低，性能稳定，计量精度相

对较高等优点。目前在DN2 5以下

的户用热量表当中，无论是国内还是

国外，几乎全部采用机械式流量计。

由于机械式热表因其经济、维修方便

和对工作条件的要求相对不高，在热

水管网的热计量中又占据主导地位。

2） 超声波式热量表

采用超声波式流量计的热量表的统称。它是利用超声

波在流动的流体中传播时，顺水流传播速度与逆水流传

播速度差计算流体的流速，从而计算出流体流量。对介

质无特殊要求；流量测量的准确度不受被测流体温度、

压力、密度等参数的影响。一般DN40以上的热量表多采用这种流量计。具有压损小，不易堵塞，精度高等特点。

3）电磁式热量表

采用电磁式流量计的热量表的统称。由于成本极高，需要外加电源等原因，所以很少有热量表采用这种流量计。目前，国内有些热量表生产企业利用用户对热能表的结构和原理不十分了解的情况，将一般机械热表当做电磁式热量表介绍给用户。此种现象需要警惕。

2、按技术结构划分

根据热量表总体结构与设计原理的不同，热量表可分为

1） 整体式热量表

指热量表的三个组成部分中（积算器、流量计、温度传感器），有两个以上的部分在理论上（而不是在形式上）是不可分割的结合在一起。比如，机械式热量表当中的标准机芯式（无磁电子式）热量表的积算器和流量计是不能任意互换的，检定时也只能对其进行整体测。

2）组合式热量表

组成热量表的三个部分可以分离开来，并在同型号的产品中可以互相替换，检定时可以对各部件进行分体检测。

3）紧凑式热量表

在型式检定或出厂标定过程中可以看作组合式热量表，但在标定

完成后，其组成部分必须按整体式热量表来处理。

3、按使用功能划分

热量表按使用功能可分为：单用于采暖分户计量的热量表，和可用于空调系统的（冷）热量表。（冷）热量表与热量表在结构和原理上是一样的。主要区别在传感器的信号采集和运算方式上，也就是说，两种表的区别是程序软件的不同。

1）（冷）热量表的冷热计量转换，是由程序软件完成的。当供水温度高于回水温度时，为供热状态，热量表计量的是供热量；当供水温度低于回水温度时，是制冷状态，热量表自动转换为计量制冷量。

2）由于空调系统的供回水设计温差和实际温差都很小，因此，（冷）量表的程序采样和计算公式的参数也比单用途热表的区域大。

4、按使用功率划分

1）户用热量表：常用流量qp≤2.5m3/h，或口径DN≤25mm。

2）工业用热量表：常用流量qp≤500m3/h，或功率≤115MW。

三、热量表的结构

1、热量表的总体结构

热量表有各种各样的款式，不过它们在结构与功能上，都是由三个基本部分组成：流量计、温度传感器和积算器。

2、流量计的结构与种类

流量计的主要功能是计量热交换系统的体积流量，并在积算器的控制下，将流量示值转换成电信号向积算器输出。由于大多数热量表采用的是机械式流量计和超声波式流量计，所以这里只详细介绍这两种流量计。

1) 机械式（叶轮式）流量计

机械式流量计通过叶轮的机械转动来计量流量，它的外部是铜制的壳体，液体进入壳体后，推动叶轮转动，形成计量。同时，叶轮的转动情况通过不同的传感方式，向积算器输出电子信号。机械式流量计又因为具体的结构差异，可向下细分为如下几种：

A)单流束流量计

其结构特点是水流进入壳体后，只成一束沿固定的方向从叶轮一侧冲击叶轮并形成叶轮的转动。根据叶轮与齿轮组的传动方式的不同，这样的流量计又分为：

a1. 干式单流束流量：叶轮的转动情况经过叶轮上的磁环，通过磁力偶合的方式带动齿轮组来传输流量信号，这种结构特点是计量的液体被隔离在叶轮以下部分，与齿轮组及指针是分开的。

a2湿式单流束流量计：叶轮的转动情况经过叶轮上的齿轮直接带动一套齿轮组来传输流量信号，这种结构的特点是计量液体浸没所有叶轮、齿轮组及指针。

B)多流束流量计：它的结构特点是水流进入壳体后，先由叶轮盒将水流分成多束并形成旋转，再均匀地推动叶轮形成转动，而其它方面与单流束流量计相同。多流束流量计也可向下细分为：

b1 干式多流束流量计：叶轮的转动情况通过磁环偶合到齿轮组，并由指针向外输出。

b2 湿式多流束流量计：叶轮的转动情况通过齿轮直接传动到齿轮组，并由指针向外输出流

量信号。

C)标准机芯式（电子式）流量计：它的结构特点是壳体中只有叶轮部分，而没有齿轮组。叶轮上有一个特殊的半金属片，叶轮的转动情况是直接向积算器输出而省去了齿轮组部分。根据水流束的不同，电子式流量计也分为多流束和单流束两种。

D)沃特曼式流量计：特点是采用特殊的计量元件与腔体，目前只有在大口径热量表中有少量应用。

2）超声波流量计：

它的结构特点是壳体内无可动部件，计量原理是通过一组超声波探头来测量超声波在水流中的大多采用时差法来计量水的流量。

3）不同流量计的应用比较

普通的多流束流量计虽然有使用寿命长、计量稳定等优点，但它的体积较大，占用的建筑空间多。同时，因为阻力较大和水流在进入腔体前后产生的涡流作用，使系统内的杂质容易存留，发生堵塞。单流束流量计尽管使用寿命稍短，但不易堵塞。流量计的体积也比较小巧，节省安装空间。超声波流量计因其无阻力、无磨损，对系统水质要求不高，因此使用寿命长，但因其价格较高（大约是其它热量表价格的两倍）影响到普及，

3、积算器的结构

热量表的积算器一般由低功耗的单片机和LCD组成，也可根据需要集成（485或MBS）数据远传通信接口、阀门控制接口、IC卡读写接口等，其形状因热量表的不同而各异。热量表的温度传感器一般都通过外部壳体直接与积算器相连，而流量传感器则在内部与流量计相连。积算器上常见的器件是单片机、液晶片、按键、通讯接口等。

4、温度传感器的结构

目前的热量表大多采用铂电阻作为温度传感器，虽然有的用PT1000、PT500或PT100等不同分度，但它们的外型与结构比较统一，符合CJ 128-2000设计制造，在一些辅件上基本上可以相互替换。但由于传感器本身在安装前须进行精确配对，因此，一旦安装到表体上，就不能替换。

四、热量表的计量原理与算法

热量表的计量原理是采用焓差法和K系数法，前者是计算时间的积分，后者是计算流量的积分。这些公式的推导都是基于下面这样一个简单的热力学基本原理，即：定义1：1升纯净的水（比热为1）温度每变化1℃，所吸收或放出的热量是1000卡（也就是1大卡）。在热量表的实际应用中，考虑到导热介质水是流动的，并且在不同压力和温度下水的比热也是变化的，所以在具体应用定义1时，就形成了两种常用的热量计算方法，它们是：

1、K系数法公式（1）

其中：Q——吸收或放出的热量

K——热系数，单位J/℃M3（随系统中压力的不同以及进回水的温度不同而变化）

V——热量表测得的体积流量，单位M3

ΔT——热交换系统的进回水温度差，单位℃

热量表中，采用公式（1）计算热量的方法称为K系数法。需要注意的是，在同样的压力和进回水温度下，对应于流量计的不同安装位置（指安装在系统的进水端或回水端），所应该采用的K值是不同的，而且，一般国外的产品默认的安装位置是回水端，而国内的产品默认位置是进水端。

2、焓差法

公式（2）

其中：Q——吸收或放出的热量，单位J或WH