专利名称：一种多流束无磁热量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种多流束无磁热量计量装置，属采暖设备、集中供热、分户计量 热量的技术领域。
背景技术：
中国北方地区工业和民用采暖大都采用锅炉循环热水、集中供热循环热水等形式， 按面积收费造成了很大浪费和不合理性，在供热体系中，按热量分户计量收费也就成 了十分重要的课题，热量计量测量装置也就成了计量收费的关键和重要依据，其测量 精度、工作稳定性等技术指标已显得非常重要。
目前，国内生产和使用的热量计量表大都是有磁式热量表，由于供热热水内有很 多杂质，尤其是金属杂质，常会吸附在热量表的磁头上，从而导致采集数据的不准确， 一般在使用一般时间后就会使热量表处于瘫痪状态，而且抗电磁干扰能力差、功耗大、 计量精度低、寿命短。
热量计量表主要由积算仪、流量传感器、配对温度传感器及相关部件组成，大都 存在设计缺陷、选用器件和使用上的不足，不能充分满足热量计量表的高可靠、高稳 定、高性能、高准确和长时间工作的需要，均不够理想。
发明内容
发明目的
本实用新型的目的就是针对背景技术的不足，设计一种新型的多流束无磁式热量 计量装置，整体结构采用无磁设计，积算仪采用焓差值计算法，流量传感器采用多流束 叶轮式无磁传感器、金属片流量触发技术，温度传感器采用入口、出口配对使用，采 用微计算机处理技术、在线编程设计、焓差法计量、液晶显示、使热量计量装置达到 无磁干扰、计量准确、性能稳定可靠、延长使用寿命的目的。
技术方案
本实用新型主要结构由基表、基表芯体、联接环、机壳、机壳盖、触发金属片、 叶轮、液晶显示屏、电路板、传感器、导线组成；基表1的上部为联接环5，联接环5 的上部为机壳6，机壳6的上部为机壳盖7，机壳盖7的上部为液晶显示屏8，机壳盖 7的内部为电路板36;基表1的侧部设有流量传感器2，流量传感器2通过导线与电 路板36联通，电路板36通过导线联接温度传感器37、 51，温度传感器37联通供水 管，温度传感器51联通回水管，基表1的左端为进水管接口3、右端为出水管接口4 并联通供热管路。
所述的联接环5呈圆环形，左内部为基表孔12，右内部机壳孔13、锥斜孔14， 正面均布螺孔15、 16、 17、 18。
所述的机壳6呈矩形，正面中间为安装孔19，左上部设有接插槽20，周边设有螺 孔23、 24、 25、 26，左上部设有穿线孔21、 22，内中部均布定位块27、 28、 29、 30、 31、 32,定位块32上部为档销35，内上角左右部设有档块33、 34。
所述的机壳盖7呈矩形，正面中间设有液晶显示屏8，右下部设有指示灯9，内部 四周设有安装孔38、 39、 40、 41，中间为电路板36，并由螺栓42、 43、 44、 45固定。
所述的电路板36，由微计算机控制电路IC1、按键电路IC2、编程电路IC3、显示 屏电路IC4、电阻器亮度对比调节电路IC5、电源稳压监控电路IC6、温度采集电路IC7、 温度校准及多路切换电路IC8、振荡电路IC9、复位电路ICIO、流量脉冲输入电路IC11 组成整体电路；按键电路IC2、复位电路ICIO、编程电路IC3、振荡电路IC9、显示屏 电路IC4、电阻器亮度对比调节电路IC5与微计算机控制电路IC1联接，组成调节控 制电路；流量脉冲输入电路ICll、电源稳压监控电路IC6、温度采集电路IC7、温度 校准及多路切换电路IC8与微计算机控制电路IC1联接并组成工作电路；电源稳压及 监控电路IC6通过导线联接各分电路的电源端VCC端、接地端，组成电源供应电路。
所述的温度测量计量采用烚差值法计算，测量计算方法如下-①将基表1的左端进水管接口 3、右端出水管接口 4接入供热管路；
② 叶轮式无磁流量传感器2开始工作，并将水流量数值传输给测量装置的微计算 机控制电路IC1;
③ 温度传感器37插入热水进水管，并将测得的进水温度信息传输给微计算机控制
电路IC1;
④ 温度传感器51插入回水管，并将测得的回水温度信息传输给微计算机控制电路
IC1;
⑤ 微计算机控制电路IC1将水流传感器2、温度传感器37、 51测得的水流量、进 水水温、回水水温信息进行模拟转换、计算、并由液晶显示屏显示热水流量、热水 温度值；
⑥ 热水流量、温度计算方法如下 焓差值法计算Q=J^qmAhdr
式中Q——释放热量
qm——流经热量表的载热液体质量流量，单位kg/h
Ah——热交换回路入口温度与出口温度载热液体对应的比烚值差
dt——流量时间
所述的液晶显示屏设置显示数据如下
累计热量单位kwh，正常分辨率lkwh，校准分辨率lwh
累计流量单位m3，正常工作时分辨率O.Olm3，校准分辨率0.00004m3 流量单位m3/11，分辨率0.01m3/11
进水温度单位'c，分辨率o.orc 回水温度单位'c，分辨率o.orc 温差单位。c，分辨率o.orc
时间单位h (小时)，分辨率lh 供热运行状态指示脉冲符号 曰期8位数 年月 日
所述的基表芯体内的各部传动联接，是在基表芯体46的基表芯腔72内中间位置 装有轴49，并由上下轴承47、 48固定，轴49上部装有触发金属片50，轴49中部装 有叶轮64、 65，基表芯体46上部对称装有电感线圈66、 67,并由引线68、 69与流量
传感器2联接，基表芯腔72右部联通进水口 70、左部联通出水口 71。
所述的触发金属片50为两侧对称的扇形结构，中间为轴孔52，两侧为扇叶53、 54，厚度为0.5誦薄形铜片。
所述的基表电源为低压动态管理电源，供电电压为3V，当温差《3'C时，基表电 源处于微功耗状态，供电电流为《4uA;当温差》3'C时、流量传感器有输出时，供电 电流为《25ixA;温度采集时间为1次/3min，采集温度时供电电流为《2mA。
所述的温度传感器37、 51为PT1000铂电阻传感器，通过校准电阻切换、放大、 传输给微计算机控制电路IC1，通过多路切换与标准电阻比对，完成温度测量、校准， 温度测量、校准范围为0—10(TC。
有益效果
本实用新型与背景技术相比具有明显的先进性，它克服了现有技术的不足，采用 了新的技术和设计，水流传感器采用了叶轮式无磁水流传感器，温度传感器配对使用， 同时采集供水、回水温度值，叶轮无磁传感器内采用金属片触发，控制电路采用集成 微处理器CPU控制，三路传感器采集的信息由计算机进行程序处理，计算指令控制， 用焓差值法进行数据计算，连续自校准A/D转换器转换，并由液晶显示屏LCD显示其 各类数据，使集中供热采暖热量计量收费换算，实现了信息化、程序化、自动化，本 装置设计结构紧凑，安装使用方便，无磁化、无电磁干扰、计量准确、速度快、性能 稳定可靠、使用寿命长，比现有计量装置寿命可延长2—3倍，是十分理想的多流束、 无磁式、热量测量、计算、显示装置。
图1为整体结构主视图 图2为整体结构俯视图 图3为整体结构侧视图 图4为联接环主视图 图5为图4的A—A剖面图
图6为机壳主视图
图7为机壳俯视图
图8为机壳后视图
图9为机壳盖主视图
图10为机壳盖俯视图
图11为机壳盖后视图
图12为基表芯体各部传动联接状态图
图13为触发金属片主视图
图14为触发金属片俯视图
图15为热量测量流程图
图16为测量装置电路图
图17为整体结构联接关系位置图
图18为测量装置与供热体系联接状态图
图中所示，件号、代号清单如下
1、基表，2、流量传感器，3、进水管接口， 4、出水管接口， 5、联接环，6、机 壳，7、机壳盖，8、液晶显示屏，9、指示灯，10、穿线孔，11、穿线孔，12、基表孔， 13、机壳孔，14、锥斜孔，15、螺孔，16、螺孔，17、螺孔，18、螺孔，19、安装孔， 20、接插槽，21、穿线孔，22、穿线孔，23、螺孔，24、螺孔，25、螺孔，26、螺孑L， 27、定位块，28、定位块，29、定位块，30、定位块，31、定位块，32、定位块，33、 档块，34、档块，35、档销，36、电路板，37、温度传感器，38、安装孔，39安装孔， 40、安装孔，41、安装孔，42、螺栓，43、螺栓，44、螺栓，45、螺栓，46、基表芯 体，47、轴承，48、轴承，49、轴，50、触发金属片，51、温度传感器，52、轴孔， 53、扇叶，54、扇叶，55、供水管，56、供水阀，57、测量装置，58、供水阀+传感口， 59、采暖体系，60、回水阀+传感口， 61、回水管，62、导线，63、导线，64、叶轮， 65、叶轮，66、电感线圈，67、电感线圈，68、引线，69、引线，70、进水口， 71、 出水口， 72、基表芯腔。
电路图代号清单
VCC、电源端，R、电阻，C、电容，D、 二极管，Q、三极管，J、接插件，U、 模±央，CRY、振荡晶体，GND、接地端，EC、电解电容，P、端子，AD、模拟转换模 块，RST、复位器，LCD、液晶显示屏，PT、铂电阻传感器，BT、电池，PB、按键。
实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明
图l、 2、 3所示，为整体结构图，基表1是多流束无磁热量测量装置的载体，测 量装置安装在基表1的上部，联接环5、机壳6、机壳盖7依次安装，机壳盖7上设有 液晶显示面板，显示各测量数据，左端的进水管接口3、右端的出水管接口4要与供 热管路联接牢固；流量传感器2为叶轮式无磁传感器，安装在基表l的侧部，工作时 水流将触发金属片50，叶轮64、 65每转一次，触发金属片50 —次，脉冲量为25脉 冲/升，最大流量时，叶轮转动频率最大为35HZ;穿线孔IO、 ll通过导线联接温度传 感器37、 51，温度传感器37接入供水管路的传感口，温度传感器51接入回水管路的 传感口，测量装置可同时测得摄取采暖体系的温度流量信息，水流量传感器2摄取热 水流量信息，温度传感器37获取供水管温度信息，温度传感器51获取回水管温度信 息，三路信息汇集于电路板36，经微计算机CPU焓差值计算，最终获得采暖供热的 各类信息，并由液晶显示屏8显示。
联接环5、机壳6、机壳盖7及各联接件、紧固件要强度好，可用铝合金材料或高 强度的塑质材料制作，各管口要畅通，导线要采用屏蔽电缆，要防水、防强碱侵蚀， 接插件要接插牢固。
非线性分段流量补偿技术
在热量表中的流量测量过程中，流量传感器输出的是流量脉冲数，而流量与脉冲数 不是成线性的，与流速有关，可采用数字修正法，对脉冲数作修正，然后转换成流量， 修正方法是用动态查表法，在固定时间脉冲数对应于流速，而脉冲数与流量之间有一 个对应曲线，把此曲线分为多个段，每来一个流量脉冲数就根据前一次的流速查表确 定本次对应的流量，这样得到的流量就能保证其准确性，消除了机械基表在测量过程 中出现的偏差。
动态智能电源管理技术
在中国北方地区， 一年中只有4 5个月是采暖期，大部分时间是不工作的，处于
空闲状态，在非采暖期热量表基本处于空闲状态，在非采暖期可让热量表处于超低功
耗状态，只有时钟在工作，整表功耗《4uA; —旦发现有流量且温差》3X:,可恢复到 正常工作状态，测量电路开始工作，每3分钟测试温度一次，通过对电源动态智能管 理使整个系统的功耗大大降低，保证热量表在电池供电状态下能够长时间工作5年以
上，满足了国家标准要求。
动态实时温度在线校准技术
温度传感器37、 51，温度测量一般选用PTIOOO铂电阻传感器，虽然PT1000本 身是很稳定的，但在制作过程中存在偏差，另外在线路上寄生的一些电阻，也可能会 对测温造成一些影响，可采用标准电阻比对办法，通过高精度的、等级更高的标准电 阻来实时动态校准温度，使PT1000测量的温度就是实际的温度，保证测温有很好的精度。
非接触无磁流量传感技术
中国目前的供热系统中水质很差，氧化、锈蚀问题普遍存在，水中含有大量的有 害化学物质，还有各种对流量计具有破坏性的杂质，流量计是热量表的主要部件，流 量计量传感技术相对复杂，为了有效防止铁锈对水表的影响，采用无磁传感技术，其 内部叶轮一半有铜片，另一半无铜片，叶轮封在水中，和水隔离的外部装了两个电感， 电磁感应电路通过测量铜片的有无区分出叶轮位置，通过测量叶轮的不同位置也就实 现了流量的测量，这种流量计量方法无机械齿轮、无磁、耐磨、耐腐蚀，可保证产品 有更高的可靠性。
线性插值密度和焓值计算技术
实际的热量计量中，要根据实测温度査表得到对应的密度和焓常数，代入公式即 可计算热量，温度测量精度越高，测量越准确，数据表所占的存储空间也越大，为此， 采用线性插值等近似计算技术，通过计算得到相应的焓值和密度，从而得出瞬时热量， 这一方法既减少了数据表的存储空间又保证了热量计算的准确性。
图4、 5所示，为联接环5结构图，左内部为基表孔12，右内部为基壳孔13、锥 斜孔14，正面均布螺孔15、 16、 17、 18，各部要精确，配合适中。
图6、 7、 8所示，为机壳6结构图，安装孔19为中心安装孔，定位块27、 28、 29、 30、 31、 32组成圆形定位，接插槽20与机壳盖7配用。
图9、 10、 ll所示，为机壳盖7结构图，正面为液晶显示屏8、指示灯9、内部为 电路板36。
图12所示，为基表芯体内的各部联接工作状态图，基表芯体46内的基表芯腔72 内装有叶轮64、 65、触发金属片50、轴49，当进水口 70的热水水流进入芯腔70后， 冲击叶轮64、 65，并带动轴49上的触发金属片50触发电感线圈66、 67，通过引线 68、 69传输给流量传感器2，水流每冲击一次，金属片触发一次，水流信息即可传输
给微计算机控制器IC1，各部安装位置要合理适中，叶轮64、 65、金属片50、轴49
要转动灵活。
图13、 14所示，为触发金属片50结构图，中间为轴孔52、两侧为扇叶53、 54， 金属片为薄形，用金属铜片制作，厚度以0.5111111为宜。
图15所示，为测量装置工作流程图，水流传感器2、供水温度传感器37、回水温 度传感器51摄取水流量、水温度信息，经测量装置程序控制、计算、转换，并由液晶 显示屏8显示各类数据，完成测量的全过程，信息化、程序化、计算机处理为一体， 实现热量的自动化测量、计算。
图16所示，为测量装置电路图，由微计算机控制电路IC1的单片计算机CPU， 通过联接端子，联通各分电路IC2、 IC3、 IC4、 IC5、 IC6、 IC7、 IC8、 IC9、 ICIO、 ICll， 组成整体控制电路，VCC为电源端，GND为接地端，注意接线安全，接插件要接插 牢固，各器件要精�。问侠恚右舸�。
图17所示为整体结构三维图，图中可看出，各零部件位置关系，并按此状态安装、 调试。
图18所示，为测量装置安装位置工作状态图，测量装置安装、工作顺序为供水
管55——供水阀56——测量装置57——供水阀+传感口 58——采暖体系59^回水 阀+传感口 60^导线63——测量装置57——回水管61，测量装置57通过导线62 联接供水阀+传感口 58，测量装置57通过导线63联接回水阀+传感口 60。
权利要求1、一种多流束无磁热量测量装置，其特征在于本发明主要结构由基表、联接环、机壳、机壳盖、液晶显示屏、电路板、传感器、导线组成；基表(1)的上部为联接环(5)，联接环(5)的上部为机壳(6)，机壳(6)的上部为机壳盖(7)，机壳盖(7)的外部为液晶显示屏(8)，机壳盖(7)的内部为电路板(16)；基表(1)的左侧设有流量传感器(2)，流量传感器(2)通过导线与电路板(36)联通，电路板(36)通过导线联接温度传感器(37、51)，温度传感器(37)联通供水管，温度传感器(51)联通回水管，基表(1)的左端进水管接口(3)、右端为出水管接口(4)联通供热管路。
2、 根据权利要求1所述的一种多流束无磁热量测量装置，其特征在于所述的机 壳(6)呈矩形，正面中间为安装孔(19)，左上部设有接插槽(20)，周边设有螺孔(23、 24、 25、 26)，左上部设有穿线孔(21、 22)，内中部均布定位块(27、 28、 29、 30、 31、 32)，定位块(32)上部为档销(35)，内上角部设有档块(33、 34)。
3、 根据权利要求1所述的一种多流束无磁热量测量装置，其特征在于所述的机 壳盖(7)呈矩形，正面中间设有液晶显示屏(8)，右下部设有指示灯(9)，内部四周 设有安装孔(38、 39、 40、 41),中间为电路板(36)，并由螺栓(42、 43、 44、 45) 固定。
4、 根据权利要求1所述的一种多流束无磁热量测量装置，其特征在于所述的电 路板(36)，由微计算机控制电路(IC1)、按键电路(IC2)、编程电路(IC3)、显示屏电 路(IC4)、电阻器亮度对比调节电路(IC5)、电源稳压监控电路(IC6)、温度采集电路(IC7)、 温度校准及多路切换电路(IC8)、振荡电路(IC9)、复位电路(ICIO)、流量脉冲输入 电路(IC11)组成整体电路；按键电路(IC2)、复位电路(ICIO)、编程电路(IC3)、振荡 电路(IC9)、显示屏电路((IC4))、电阻器亮度对比调节电路(IC5)与微计算机控制电路(IC1)联接，组成调节控制电路；流量脉冲输入电路(ICll)、电源稳压监控电路(IC6)、 温度采集电路(IC7)、温度校准及多路切换电路(IC8)与微计算机控制电路(IC1) 联接并组成工作电路；电源稳压及监控电路(IC6)通过导线联接各分电路的电源端 VCC端、接地端，组成电源供应电路。
5、 根据权利要求1所述的一种多流束无磁热量测量装置，其特征在于所述的温 度传感器(37、 51)为PT1000铂电阻传感器，通过校准电阻切换、放大、传输给微计 算机控制电路(IC1)，通过多路切换与标准电阻比对，完成温度测量、校准，温度测 量、校准范围为0—10(TC。
专利摘要本实用新型涉及一种多流束无磁热量测量装置，主要结构由基表、基表芯体、联接环、机壳、机壳盖、触发金属片、叶轮、液晶显示屏、电路板、传感器、导线组成，整体结构采用了新的设计，水流传感器采用叶轮式无磁水流传感器、金属片触发技术，温度传感器配对使用，同时采集供水、回水水温值，控制电路采用微处理器CPU技术，A/D转换控制，三路传感器采集的信息，同时传输给计算机，进行程序处理、计算、指令、控制，用焓差值法进行数据计算，并由液晶显示屏显示其数据，使集中供热采暖的热量计量、收费实现了信息化、程序化、自动化，本装置设计结构紧凑，安装使用方便，无磁化、无电磁干扰、计算准确、性能稳定可靠、使用寿命长，比现有测量装置使用寿命可提高2-3倍，是十分理想的多流束、无磁式热量测量、计算、显示装置。
文档编号G01F15/00GK201003992SQ200620128178
公开日2008年1月9日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者崔志琴, 杨瑞峰 申请人:中北大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
