Устройство для измерения количества тепла

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА, содержащее расходомер , мостовую схему, состоящую из двух параллельно включенных цепей, точки соединения которых, являнициеся выходной диагональю мостовой схемы, подключены к входу время-импульсного преобразователя, при этом первая цепь включает в себя последовательно соединенные термопреобразователь сопротивления прямого потока теплоносителя , первый и второй резисторы, а вторая цепь - последовательно соединенные третий резистор, термопреобразователь сопротивления обратного потока теплоносителя и четвертый резистор, первый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выходом время-импульсного преобразователя , второй выход которого соединен с ущ авляю1цим входом второго ключа, вход которого подключен к первому выходу источника тока, а выход - к точке соединения первого и второго резисторов , пятый резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения при малых расходах теплоносителя , в него введены блок сопряжения , третий и четвертый ключи, управляющие входы которых соответственно соединены с первым и вторые выходами время-импульсного преобразователя , а входы соответственно - с входами второго и. первого ключей, ,при этом выход третьего ключа подключен к точке соединения термопреобразователя сопротивления обратного потока и четвертого резистора, последовательно с которым во вторую цепь включен пятый резистор, причем точка соединения четвертого и пятого резисторов подключена к выходу четвертого ключа, вход СХ) которого соединен с вторым выходом источника тока, выход первого ключа ;о соединен с точкой соединения термопреN (ik образрвателя, сопротивления дрямого 00 потока и первого резистора, а выход Од расходомера через блок сопряжения подключен к управляющему входу время-импульсного преобразователя. ,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3QD С 01 К 17 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IEBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) ..3447936/18-10 .(22) 07.06.82 (46) 30.04.84. Бюл. N - 16 (72) P.À. Калько и Е.К. Заливако (71) Белорусский филиал Государственного научно-исследовательского энергетического института им. Г.N.Êðæèæàíîâского (53) 536.53(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР .У 847076, кл. G 01 К f7/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 767570, кл. G 0.1 К 17/08, 1978 (прототип).. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ

КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА, содержащее расходомер, мостовую схему, состоящую из двух параллельно включенных цепей, точки соединения которых, являющиеся выходной диагональю мостовой схемы, подключены к входу время-импульсного преобразователя, при этом первая цепь включает в себя последовательно соединенные термопреобразователь сопротивления прямого потока теплоносителя, первый и второй резисторы, а вторая цепь — последовательно соединенные третий резистор, термопреобразователь сопротивления обратного потока .теплоносителя н четвертый резистор, первый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выходом время-импульсного преобразо.Л0.„10 9436 A вателя, второй .выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого подключен к первому выходу источника тока, а выход — к точке соединения первого и второго резисторов, пятый резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения чувствительности и точности измерения при малых расходах теплоносителя, в него введены блок сопряжения, третий и четвертый ключи, управляюпще входы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами время-импульсного преобразователя, а .входы соответственно — с входами второго и.первого ключей, .при этом выход третьего ключа подключен к точке соединения термопреобразователя сопротивления обратного потока и четвертого резистора, последовательно с которым во вторую цепь включен пятый резистор, причем точка соединения четвертого и пятого резисторов подключена к выходу четвертого ключа, вход которого соединен с вторым выходом источника тока, выход первого ключа соединен с точкой соединения термопреобразователя, сопротивления прямого потока и первого резистора, а выход расходомера через блок сопряжения подключен к управляющему входу время-импульсного-преобразователя.

1 1089

Изобретение относится к тепловым измерениям, а именно к устройствам для измерения количества тепла, пере- носимого теплоносителем в системах теплоснабжения °

Известно устройство для измерения количества тепла, содержащее расходомер, измеритель разности температур и множительное устройство Г 1 3.

Однако в данном устройстве не

t0 учитывается изменение плотности и удельной энтальпии теплоносителя, что не позволяет измерять количество тепла с высокой точностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения количества тепла, содержащее расходомер, мосто- вую схему, состоящую из двух параллельно включенных цепей, точки соединения которых, являющиеся выходной диагональю. мостовой схемы, подключены к входу время-импульсного преобразователя, при этом первая цепь включает в себя последовательно соединенные термопреобразователь сопротивления прямого потока теплоносителя, первый и второй резисторы, а вторая цепь — последовательно соединенные третий резистор, термо30 преобразователь сопротивления обратного потока теплоносителя и четвертый резистор, первый ключ, управляющий. вход которого соединен с первым выходом время-импульсного преобразователя, второй выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого подключен к первому выходу источника тока, а выход — к точке соединения первого и второго резисторов, пятый резистор 2 ).

Недостатком известного устройстг ва является то, что его чувствительность пропорциональна величине расхода теплоносителя, из-за чего невоз-"5 можно обеспечить необходимую точность измерения при малых расходах теплоносителя, когда мост питается соответственно .уменьшенным током.

Цель изобретения — повьппение чув- 50 ствительности и точности измерения при малых расходах теплоносителя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения количества .тепла, содержащее расходомер, мостовую схему,.состоящую из двух параллельно включенных цепей, точки соединения которых, явля436 2 ющиеся выходной диагональю мостовой схемы, подключены к вхбду времяимпульсного преобразователя, при этом первая цепь включает в себя последовательно соединенные термопреобразователь сопротивления прямого потока теплоносителя, первый и второй резисторы, а вторая цепьпоследовательно соединенные третий резистор, термопреобразователь сопротивления обратного потока теплоносителя и четвертый резистор, пер вый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выходом время-импульсного преобразователя, второй вы. ход которого соединен с управлякнщнм входом второго ключа, вход которого подключен к первому выходу источника тока, а выход — к точке соединения первого и второго резисторов, пятый резистор, введены блок сопряжения, третий и четвертый ключи, управлякяцие входы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами время-импульсного преобразователя, а входы — соответственно с входами второго и первого ключей, при этом выход третьего ключа подклю чен к точке соединения термопреобразователя сопротивления обратного потока и четвертого резистора, последовательно с которым во вторую цепь включен пятый резистор, причем точка соединения четвертого и пятого резисторов подключена к выходу четвертого ключа, вход которого соединен с вторым выходом источника тока, выход первого ключа соединен с точкой соединения термопреобразователя сопротивления прямого потока и первого резистора, а выход расходомера через блок сопряжения подключен к управляющему входу время-импульсного преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит расходомер 1, мостовую схему, состоящую из двух цепей, первая из которых включает в себя термопреа бразователь 2 сопротивления прямого потока теплоносителя, первый и второй резисторы 3 и 4 а вторая цепь включает в себя гермопреобразователь 5 сопротивления обратного потока теплоносителя, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 резисторы, первый ключ 9, источник 10 тока, второй ключ 11, время-импульсный преобразователь (ВИП) двойного

3 10894 интегрирования, включающий в себя интегратор 12, компаратор 13, блок

14 управления, генератор 15 опорной частоты, вентильную схему 16 и счетчик 17 импульсов, третий ключ 18, четвертый ключ 19 и блок 20 сопряжения.

Устройство работает следукицим образом.

Сигнал, поступающий от расходоме- 1о ра 1, трансформируется блоком 20 сопряжения в импульс запуска цикла преобразования. При поступлении этого импульса на управляющий вход ,блока 14 управления на его первом вьмоде (вых. 1) появляется управляющий сигнал "1", который переводит ключи 9 и 18 во включенное состояние. С этого момента начинается первый такт преобразования, в течение которого источник 10 тока подклю чен к точкам 8 ии,ъ мостовой схемы.

Напряжение с выходной диагонали мостовой схемы (точки O, b }.поступает на интегратор 12 и напряжение íà его .y5 выходе возрастает. Длительность пер-. вого такта интегрирования Т задается блоком управления. По окончании пер вого такта .по сигналу с блока управления ключи 9 и 18 переходят в выключенное состояние, а ключи 11 и 19— во включенное. С этого момента начинается второй такт преобразования длительностью t в течение которого источник 10 тока подключен к точкам д н 9 мостовой схемы. Это вызывает разряд интегратора. Кегда напряжение на выходе интегратора достигнет начального уровня, срабатывает компаратор 13, по сигналу которого блок управления переводит ключи 11 и 19 в

40 отключенное состояние. Второй такт закончен. В течение второго такта сигналом с выхода блока управления открывается вентильная схема 16, и на счетчик 17 поступает серия импуль45 сов от генератора 15. Цикл преобразования закончен. Устройство находится в ждущем режиме до поступления следующего импульса с блока сопряжения. Полярность подключения источ-. ника тока в первом и втором тактах, а также величины резисторов мостовой схемы выбраны так, что длительность второго такта выражается зависимостью р —. р - 55

36 4 где В и RI - сопротивление термопреобразователей 2 и 5 сопротивления соответствен. но; а,Ь,с,dи К вЂ постоянн коэффициенты, величины которых зависят от величин сопротивлеций

R®,R<ю R6фR> и Ка Резисторов 3,4,6,7-и 8 соответственно а =

R +R Rl

b Rс

R +R Ry

R6+ Rr . К RV+RO (2) с R,ф где Т вЂ” длительность первого такта интегрирования.

Конкретные значения этих коэффициентов зависят от типа передаточной характеристики расходомера (линейная или квадратичная) и градуировок термопреобразователей сопротивления и определяется расчетным путем.

Например, для расходомера переменного перепада давления (квадратичная характеристика) с платиновым термопреобразователем сопротивления в прямом потоке и медным в обратном потоке с начальным сопротивлением

100 Ом выражение (1) должно быть следующим: р -о,sots(R< +«,os<) 2 1 5

Иетодическая погрешность выражения (1) по отношению к действительной тепловой мощности {с учетом плотности, удельной энтальпии) в диапазонах температур прямого потока 60-150 С, обратного 30-70 С и при перепаде

20-100 С при соответствующем подборе коэффициентов (2) не превышает +0,25Х, следовательно, .длительность t и,соот ветственно, число импульсов N t поступивщих на счетчик за однй цикл преобразования, пропорциональны тепловой мощности. Так как частота следования серий пропорциональна расходу теплоносителя, то число импульсов N =7И,, зарегистрированных счетчиком за определенный промежуток времени дt,пропорционально количеству тепла.

Функция блока сопряжения заключается в нормировании вьмодного сигнала

I расходомера, например, если выходной сигнал расходомера аналоговый в виде тока (напряжения), то блоком сопряжения является преобразователь ток

10894

5 (напряжение)-частота, если в виде частоты, то блок сопряжения — это делитель .или простой формирователь.

Из выражения (1) следует, что возможен другой вариант реализации устройства, когда частота следования серий импульсов стабилизирована и задается блоком управления и опорным генератором, а длительность лервого такта Т Пропорциональна расходу 10 теплоносителя. В этом случае блоком сопряжения является широтно-импульсный модулятор, Помимо этого, возможен такой режим работы устройства, когда оно в промежутке между вторым 15 тактом и началом следующего цикла находится не в режиме ожидания, а в режиме коррекции смещения начального уровня интегратора и компаратора, т.е. может быть введен третий такт 20

"Коррекция".

Возможен вариант реализации устройства для объектов, на которых возврат теплоносителя неполный или вообще отсутствует (магистральные трубопроводы теплосетей с открытым водоразбором, горячее водоснабжение и др.). В этих случаях при определении расхода тепла через трубопровод вместо основной Формулы Q=G C(t q " ) 30 ,пользуются следующей: g = ССС, где G, t С вЂ” расход, температура ! и теплоемкость теплоносителя. Для такой реализации устройства достаточно вместо термопреобразователя

35. сопротивления обратного потока и

36 6 резистора 4 включить перемычки. В этом случае

Вследствие того, что мостовая схема в, первом такте питается током от источника тока, а не от расходомера, чувствительность устройства не изменяется при изменении расхода теплоносителя и будет при самом малом расходе такой же, как и при максимальном. Это позволяет существенно (примерно в 3 раза) повысить точность измерения по сравнению с прототипом.

Кроме того, наличие новых элементами в устройстве для измерения количества тепла и их схема соединения позволяет одновременно с учетом количества тепла на объекте проводить учет количества теплоносителя простым добавлением второго счетчика импульсов; контроли. руя длительность йх второго такта, сигнализировать о выходе перепада температур теплоносителя за расчетные предельц простой заменой одного г блока с резисторами моста получить устройство для измерения количества тепла для объектов без возврата теплоносителя. Все это позволяет с помощью предлагаемого устройства эффективнее проводить учет и контроль расхода количества тепла в системах теплоснабжения.

ВНИИПИ Заказ 2922/38 Типаж 823 Подписное

Филиал IEG "Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ./