新聞中心

EEPW首頁(yè) > 測(cè)試測(cè)量 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 雙流束熱量表的流量測(cè)量技術(shù)研究

雙流束熱量表的流量測(cè)量技術(shù)研究

作者： 時(shí)間：2013-08-03 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏


圖4 導(dǎo)流片改進(jìn)示意圖

導(dǎo)流片截面積加大，收縮通道變窄，由連續(xù)性條件知，此處水流速度必然增大，水流就會(huì)以更大的動(dòng)量沖擊葉輪。另外，在導(dǎo)流片頂端平面加一小圓柱體擋頭，可以起到加固導(dǎo)流片的作用，增強(qiáng)其承受水流沖擊力的能力。改進(jìn)后的導(dǎo)流片經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，高溫時(shí)大流量下，導(dǎo)流片也不會(huì)發(fā)生變形，可保證基表的正常工作。

為了進(jìn)一步改善基表的性能，對(duì)葉輪的材料也進(jìn)行了改進(jìn)。原設(shè)計(jì)葉輪材料采用的是PPS，改用尼龍66＋玻璃纖維，改進(jìn)后葉輪重量減輕，其與軸承間的摩擦阻力相應(yīng)減小，通過(guò)對(duì)基表以上綜合改進(jìn)，基表的始動(dòng)流量減小，脈沖當(dāng)量增加明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明，始動(dòng)流量值由原來(lái)的16L/h降低為10L/h左右。脈沖當(dāng)量增大8％左右，大大改善了及表的性能。

為了保證基表間當(dāng)量脈沖一致，以往基表往往在不同的部位設(shè)置調(diào)節(jié)部件，以調(diào)整脈沖當(dāng)量的大小，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、改善工藝性，本研究在葉輪室頂蓋下面的徑向位置上設(shè)置筋條，如圖5所示。通過(guò)調(diào)整筋條和水流方向之間的夾角β，來(lái)改變脈沖當(dāng)量的大小。實(shí)驗(yàn)表明這一方法對(duì)調(diào)節(jié)基表脈沖當(dāng)量十分靈敏、有效。該方法與傳統(tǒng)的其它方法相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好、易于調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。


圖5 調(diào)節(jié)筋條示意圖

4.流量信號(hào)的采集

傳統(tǒng)的流量信號(hào)采集方案多為有磁式，具有抗干擾能力差，永久性磁鐵退磁和含鐵性雜質(zhì)易吸附等缺點(diǎn)。本研究采用無(wú)磁式傳感器方案，具體電路方案為T(mén)MS3723B方案。

TMS3723B是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的流量芯片，被廣泛應(yīng)用于歐洲熱量表產(chǎn)品。它的內(nèi)部有12個(gè)控制寄存器和13個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，通過(guò)向控制寄存器中寫(xiě)入數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣頻率、比較器比較電壓、中斷方式、時(shí)鐘信號(hào)源、電感的開(kāi)啟和關(guān)閉等項(xiàng)目的控制，讀出數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容可以知道各個(gè)電感的狀態(tài)、葉輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、葉輪旋轉(zhuǎn)方向等信息。

實(shí)際在熱量表中使用TMS3723B主要是讀取1/4旋轉(zhuǎn)寄存器和電感狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)1/4旋轉(zhuǎn)寄存器中的數(shù)據(jù)加4，當(dāng)1/4旋轉(zhuǎn)寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后可自動(dòng)清0。只要定期讀取1/4旋轉(zhuǎn)寄存器中的內(nèi)容，就可以計(jì)算出在這一時(shí)間間隔內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)速。電感狀態(tài)寄存器中保存當(dāng)前電感的狀態(tài)等信息，通過(guò)讀取電感狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)可以判斷電感是否存在故障。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明一下TMS3723B是如何判斷電感狀態(tài)并計(jì)數(shù)的。

流量傳感器由3個(gè)電感線圈構(gòu)成，它們?cè)谛D(zhuǎn)軌道上間隔90度均勻分布，其下部為葉輪，葉輪頂面在半圓區(qū)域內(nèi)涂附了用蒸汽處理過(guò)的阻尼材料。

每個(gè)電感均和電容組成LC振蕩電路，由TMS3723B定期對(duì)LC電路充放電以使LC電路產(chǎn)生逐漸衰減的正弦信號(hào)，比較器把衰減的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖，只要輸入電壓高于設(shè)定的內(nèi)部值,脈沖就將持續(xù)高值。


無(wú)阻尼振蕩 阻尼振蕩
圖6無(wú)阻尼和有阻尼振蕩波形

當(dāng)電感位于阻尼材料處時(shí)，由于會(huì)在阻尼材料中感應(yīng)出電流，正弦信號(hào)的衰減速度會(huì)加快，電感處于有阻尼狀態(tài)。相反當(dāng)電感位于無(wú)阻尼材料處時(shí)，正弦信號(hào)的衰減速度較慢，電感處于無(wú)阻尼狀態(tài)。TMS3723B芯片通過(guò)內(nèi)部的比較器可判斷出這兩種狀態(tài)。兩種狀態(tài)的波形如圖6所示。

當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)電感依次在有阻尼狀態(tài)和無(wú)阻尼狀態(tài)之間切換，TMS3723B判斷各個(gè)電感的狀態(tài)，寫(xiě)入相應(yīng)的狀態(tài)寄存器中。每旋轉(zhuǎn)一圈，TMS3723B內(nèi)的1／4旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器加4。微處理器定時(shí)讀取TMS3723 中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出流量。

5. 結(jié) 論

本研究提出了利用流體力學(xué)原理在基表進(jìn)水口設(shè)置導(dǎo)流片來(lái)改變水流方向、形成對(duì)葉輪有效沖擊的新方法。且通過(guò)調(diào)整導(dǎo)流片的幾何形狀和尺寸提高了基表檢測(cè)精度，降低了始動(dòng)流量，改善了基表的機(jī)加工工藝。提出了在葉輪室頂蓋徑向設(shè)置調(diào)節(jié)筋條、來(lái)調(diào)整基表脈沖當(dāng)量的新方法，該方法較其它傳統(tǒng)方法簡(jiǎn)便有效。采用美國(guó)德州儀器TMS3723B專(zhuān)用流量芯片，保證了基表流量信號(hào)的采集準(zhǔn)確、可靠。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)表明，通過(guò)以上綜合措施，本研究開(kāi)發(fā)的熱量表基表，整體性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)
[1] 杜廣生等，一種新型戶(hù)用熱量表.第十七屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，海洋出版社，2003.12.
[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《熱量表》.CJ 128－2000，2001－06－01實(shí)施
[3] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG. 225-2001，2002-03-01實(shí)施
[4] 王樹(shù)鐸. 進(jìn)入新世紀(jì)的中國(guó)熱量表.區(qū)域供熱,2002.6
[5] 劉永洪等. 一種基于MSP430F413的智能IC卡熱量表系統(tǒng).電子技術(shù)，2003.6
[6] 蕭曰嶸. 關(guān)于熱量表的檢測(cè)方法.暖通與空調(diào)，2001.5

上一頁(yè) 1 2 下一頁(yè)

評(píng)論


技術(shù)專(zhuān)區(qū)

關(guān)閉