Теплосчетчик

 

Использование: измерение расхода и количества тепловой энергии, потребляемой или вырабатываемой теплоэнергетическими установками, в закрытых системах теплоснабжения, использующих в качестве теплоносителя воду. Сущность изобретения: теплосчетчик содержит два термометра 1 и 2 сопротивления,источник 3 стабильного тока, два вычитающих блока 4 и 15, преобразователь 5 напряжения-частота, схему 6 совпадения, счетчик-делитель 7, суммирующий накопитель 8, расходомер 9, формирователь 10 импульсов, интегратор 11, компаратор 12, умножитель 13, источник 14 опорного напряжения. 3-2-1-13-15-12-6- - 8,9-10-11-12,3-4-5-6, 14-15, 1-4. 3-4. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 17/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716510/10 (22) 07.07.89 (46) 07.10.92. Бюл, N. 37 (71) Отделение нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии АН

УССР (72) В.А.Киреев и Ю.П,Майфет (56) Заявка ФРГ N 2522163, кл. G 01 К 17/16, 1976, Патент Швеции N 343946, кл. G 01 К 17/16, 1972. (54) ТЕПЛОСЧЕТЧИК (57) Использование: измерение расхода и количества тепловой энергии, потребляе„„ 42 „„1767363 А1 мой или вырабатываемой теплоэнергетическими установками, в закрытых системах теплоснабжения, использующих в качестве теплоносителя воду. Сущность изобретения: теплосчетчик содержит два термометра

1 и 2 сопротивления, источник 3 стабильного тока, два вычитающих блока 4 и 15, преобразователь 5 напряжения — частота, схему

6 совпадения, счетчик-делитель 7, суммирующий накопитель 8, расходомер 9, формирователь 10 импульсов, интегратор 11, компаратор 12, умножитель 13, источник 14 опорного напряжения; 3-2-1-13-15-12-6-8,9-10-11-12, 3-4-5-6, 14-15, 1-4. 3-4. 2 ил, 1767363

20

30

40

50

Изобретение относится к области приборостроения, а именно, к приборам для измерения расхода и количества тепловой энергии, потребляемой или вырабатываемой теплоэнергетическими установками и объектами (котел ьн ые, ТЭ Ц, отдельными жилыми и административно-хозяйственными зданиями) в закрытых системах теплоснабжения, использующих в качестве теплоносителя воду.

Известен теплосчетчик для измерения расхода и количества тепЛовой энергии, коФ торый содержит расходомер с импульсным выходным сигналом, два датчика температуры и вычислительное устройство (1).

Недостатком этого теплосчетчика является большая методическая погрешность измерения. Она является результатом игнорирования- изменением плотности теплоносителя и его удельной теплоемкости в зависимости от температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является теплосчетчик с объемным расходомером с импульсным выходом, на выходе которого формируется строб калиброванной длительности. Теплосчетчик содержит два термодатчика в виде термометров сопротивления, установленные в подающем и обратном трубопроводах, схему, формирующую последовательность импульсов с частотой следования, пропорциональной разности температур, причем в эту схему введена коррекция на изменение плотности теплоносителя в месте установки объемного расходомера (2).

Недостатком этого теплоосчетчика является большая методическая погрешность, возникающая вследствие отсутствия коррекции на изменение теплоемкости теплоносителя от температуры в месте установки объемного расходомера.

Для подающего трубопровода составляющая методическая погрешности от неучета изменения удельной теплоемкости в диапазоне температур 30 — 150 С может достигать более 37.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода и количества тепловой энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в известный теплосчетчик введены второй вычитающий блок и подключенные к его входам умножитель, входы которого подключены к первому выводу первого термометра сопротивления, и источник опорного напряжения, при этом выход второго вычитающего блока соединен со вторым входом компаратора, подключенного своим выходом ко второму входу схемы совпадения, На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого теплосчетчика; на фиг.2 — эпюры импульсных сигналов, вырабатываемыхых теплосчетчи ком.

Теплосчетчик содержит термометры 1 и

2 сопротивления, размещенные в подающем и обратном трубопроводах, соответственно, и подключенные к источнику 3 стабильного тока, Зажим термометра 1 сопротивления подключен к одному из входов вычитающего блока 4, к второму входу которого подключен нижний по схеме зажим термометра

2 сопротивления. Выход вычитающего блока 4 подключен к входу преобразователя напряжение-частота (ПНЧ) 5, выход которого подключен к входу схемы 6 совпадения, выход котрой через нормирующий счетчикделитель 7 подключен к суммирующему накопителю 8. Теплосчетчик содержит также расходомер 9, импульсный выход которого через формирователь 10 импульсов подключен к входу интегратора 11, выход которого подключен к входу компаратора 12. Входы умножителя 13 подключены к термометру 1 сопротивления, а выходы умножителя 13 подключены к одному из входов вычитающего блока 15, ко второму входу которого подключен источник 14 опорного напряжения, выход вычитающего блока 15 подключен к второму входу компаратора 12. выход которого подключен ко второму входу схемы совпадения 6.

В качестве элементов схемы теплосчетчика можно использовать: датчики 1 и 2 температуры — термометры сопротивления медные; источники 3 стабильного тока — на основе операционных усилителей; вычитающий блок 4 — с использованием инструментальных операционных усилителей; суммирующий накопитель 8 — с использованием электромеханических счетчиков; формирователь 10 импульсов — дифференцирующая RC-цепь со ждущим одновибрато ром; интегратор 11 — с использованием операционных усилителей; вычитающий блок 15 — с использованием инструментальных операционных усилителей; вычитающий блок 15 — с использованием инструментальных операционных усилителей.

Теплосчетчик работает следующим образом.

От источника стабильного тока 3 питают постоя н н ым током (l3) последовательно включенные термометры 1 и 2 сопротивле1767363 ()

<12 =K«K15(014 — K13 (l3R1) ) (6) 50 где К11 — крутизна преобразования интегратора 11.

На выходе схемы совпадения 6 формируются "пачки" импульсов, количество которых (в каждой "пачке") равно

N6 = 12 Р5 или с учетом (6)

N6 = K«K15F5(U14 K13(l3R1) ) (7) ния, на которых образуются падения. напряжения постоянного тока 01 и U2 (относительно "общей" шины)

01 =1зЯ1; 02 = 1202,, (1) где R1, R2 — активные сопротивления термо- 5 метров 1 и 2 сопротивления.

На выходе вычитающего блока 4 напряжение 04 будет составлять

04 = (01 — 02) К4 или с учетом (1) 10

04 = K4l3 (R1-R2), (2) где К4 — коэффициент передачи вычитающего блока 4.

Напряжение 04 подается на вход ПНЧ

5, частота F5 на выходе которого равна 15

F5= К504 или с учетом (2)

F5 = К4К513 (Я1 — R2), (3) где К5 — коэффициент передачи ПНЧ 5.

Напряжение U1 подается на вход умно- 20 жителя 13, преобразующего его по формуле

U13= K13(U1) = К13(!Л1), (4) где U13 — напряжение на выходе умножителя 13;

К1з — коэффициент нормирования умно- 25 жителя 13 (для интегральных умножителей серии К525 коэффициент нормирования составляет К1з = 0,1), Напряжение с выхода умножителя 13 подается на один из выходов вычитающего 30 блока 15, на второй вход которого подается постооянное напряжение с источника 14 опорного напряжения U14, Напряжение на выходе вычитающего блока 15 равно 35

015= К15(014 — 013) или с учетом (4)

015=К15(014 К13 (3 1) ) (5) где K15 — коэффициент передачи вычитающего блока 15. 40

Формирователь 10 импульсов, интегратор 11, компаратор 12 преобразуют напряжение U15 с выхода вычитающего блока 15 во временной интервал (строб), длительность которого f12 на выходе компаратора 45

12 равна юг = К11015 или с учетом 5

Выражение (7) является номинальной характеристикой преобразования (НХП) предлагаемого теплосчетчика;

Работы теплосчетчика поясняют эпюры, изображенные на фиг,2. Расходомер 9 выдает последовательность импульсов (вых.9), которые формирователем импульсов 10 (вых.10) преобразуют в прямоугольные, запускающие интегратор 11, С поступлением каждого импульса с выхода формирователя импульсов 10 интегратор 11 формирует гилообразное напряжение (вых,11), подающееся на вход компаратора 12. Умножитель 13, источник опорного напряжения 14, вычитающий блок 15 из напряжения, снймаемого с термометра сопротивления 1 (относительно

"общей шины") формируют(на выходе вычитающего блока 15) напряжение, пропорциональное произведению плотности теплоносителя на удельную теплоемкость ( рС) в месте установки объемного расходомера 9 (на эпюре "Вых.11" точка "Вых.15"). В момент равенства напряжений с выхода интегратроа 11 (пилы) и с выхода вычитающего блока 15 срабатывает компаратор 12, на выходе которого формируется строб, длительность которого определяется соотношением величин напряжения U15 и крутизной К«(крутизной пилы ) преобразования интегратора 11, т.е,. происходит преобразвание напряжения U15, пропорционального произведению р.С во временной интервал (длительность строба — эпюра

"Вых.12"), а частота повторения этих стробов равна частоте повторения импульсов свыхода расходомера 9 (эпюра "Вых.9"), Эти стробы посредством схемы совпадения 6 заполняются импульсами с выхода ПНЧ 5, частота следования которых пропорциональна разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, и количество импульсов в каждом стробе соответствует выражению (7).

Таким образом число импульсов N6 в

"пачке" пропорционально произведению

О=СрЛ т, Q — количество тепловой энергии. переносимой теплоносителем;

Л t — разность температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах; р.С вЂ” плотность и удельная теплоемкость теплоносителя в месте установки расходомера 9.

"Пачки" импульсов с выхода схемы совпадения 6 подаются на нормирующий счетчик-делитель 7 и далее на суммирующий накопитель 8, 1767363

Составитель В.Я рыч

Редактор Н.Полионова Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Заказ 3542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Коэффициент пересчета (Кт) счетчикаделителя 7 выбирают таким, чтобы "вес" каждого импульса на его выходе соответствовал единице теплоты, например, 1 ГДж, 1

Гкал, 1 кВт ч и т.д.

Методическая погрешность предлагаемого теплосчетчика не более 0,14 .

Формула изобретения

Теплосчетчик, содержащий размещен-" ный в подающем трубопроводе первый термометр сопротивления, своим первым выводом подключенный к источнику стабильного тока и одному из входов первого вычитающего блока, а вторым выводом соединенным с одним из выводом второго термометра сопротивления, размещенного в обратном трубопроводе и подключенного другим выводом к источнику стабильного тока и второму входу первого вычитающего блока, через преобразователь напряжение — частота подключенного своим выходом к одному из входов схемы совпадения, выход котрой через счетчик-делитель соединен с

5 суммирующим накопителем, и последовательно соединенные объемный расходомер, формирователь импульсов и интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, отличающийся тем, что, 10 с целью повышения точности измерения, в него введены второй вычитающий блок и подключенные к его входам умножитель, входы которого подключены к первому выводу первого термометра сопротивления, и

15 источник опорного напряжения, при этом выход второго вычитающего блока соединен с вторым входом компаратоора, подключенного своим выходом к второму входу схемы совпадения.