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双流束热量表的流量测量技术研究

作者: 时间:2013-08-03 来源:网络 收藏


图4 导流片改进示意图

导流片截面积加大,收缩通道变窄,由连续性条件知,此处水流速度必然增大,水流就会以更大的动量冲击叶轮。另外,在导流片顶端平面加一小圆柱体挡头,可以起到加固导流片的作用,增强其承受水流冲击力的能力。改进后的导流片经实验证明,高温时大流量下,导流片也不会发生变形,可保证基表的正常工作。

为了进一步改善基表的性能,对叶轮的材料也进行了改进。原设计叶轮材料采用的是PPS,改用尼龙66+玻璃纤维,改进后叶轮重量减轻,其与轴承间的摩擦阻力相应减小,通过对基表以上综合改进,基表的始动流量减小,脉冲当量增加明显。试验结果表明,始动流量值由原来的16L/h降低为10L/h左右。脉冲当量增大8%左右,大大改善了及表的性能。

为了保证基表间当量脉冲一致,以往基表往往在不同的部位设置调节部件,以调整脉冲当量的大小,为了简化设计、改善工艺性,本研究在叶轮室顶盖下面的径向位置上设置筋条,如图5所示。通过调整筋条和水流方向之间的夹角β,来改变脉冲当量的大小。实验表明这一方法对调节基表脉冲当量十分灵敏、有效。该方法与传统的其它方法相比,具有结构简单,工艺性好、易于调节的优点。


图5 调节筋条示意图

4.流量信号的采集

传统的流量信号采集方案多为有磁式,具有抗干扰能力差,永久性磁铁退磁和含铁性杂质易吸附等缺点。本研究采用传感器方案,具体电路方案为TMS3723B方案。

TMS3723B是美国德州仪器公司生产的流量芯片,被广泛应用于欧洲热量表产品。它的内部有12个控制寄存器和13个数据寄存器,通过向控制寄存器中写入数据可以实现对采样频率、比较器比较电压、中断方式、时钟信号源、电感的开启和关闭等项目的控制,读出数据寄存器中的内容可以知道各个电感的状态、叶轮旋转圈数、叶轮旋转方向等信息。

实际在热量表中使用TMS3723B主要是读取1/4旋转寄存器和电感状态寄存器中的内容。当叶轮旋转一圈时1/4旋转寄存器中的数据加4,当1/4旋转寄存器中的数据读出后可自动清0。只要定期读取1/4旋转寄存器中的内容,就可以计算出在这一时间间隔内的叶轮转速。电感状态寄存器中保存当前电感的状态等信息,通过读取电感状态寄存器中的数据可以判断电感是否存在故障。下面简要说明一下TMS3723B是如何判断电感状态并计数的。

流量传感器由3个电感线圈构成,它们在旋转轨道上间隔90度均匀分布,其下部为叶轮,叶轮顶面在半圆区域内涂附了用蒸汽处理过的阻尼材料。

每个电感均和电容组成LC振荡电路,由TMS3723B定期对LC电路充放电以使LC电路产生逐渐衰减的正弦信号,比较器把衰减的正弦信号转换成数字脉冲,只要输入电压高于设定的内部值,脉冲就将持续高值。


无阻尼振荡 阻尼振荡
图6无阻尼和有阻尼振荡波形

当电感位于阻尼材料处时,由于会在阻尼材料中感应出电流,正弦信号的衰减速度会加快,电感处于有阻尼状态。相反当电感位于无阻尼材料处时,正弦信号的衰减速度较慢,电感处于无阻尼状态。TMS3723B芯片通过内部的比较器可判断出这两种状态。两种状态的波形如图6所示。

当叶轮旋转时,三个电感依次在有阻尼状态和无阻尼状态之间切换,TMS3723B判断各个电感的状态,写入相应的状态寄存器中。每旋转一圈,TMS3723B内的1/4旋转计数器加4。微处理器定时读取TMS3723 中的数据,并根据这些数据计算出流量。

5. 结 论

本研究提出了利用流体力学原理在基表进水口设置导流片来改变水流方向、形成对叶轮有效冲击的新方法。且通过调整导流片的几何形状和尺寸提高了基表检测精度,降低了始动流量,改善了基表的机加工工艺。提出了在叶轮室顶盖径向设置调节筋条、来调整基表脉冲当量的新方法,该方法较其它传统方法简便有效。采用美国德州仪器TMS3723B专用流量芯片,保证了基表流量信号的采集准确、可靠。实验检测表明,通过以上综合措施,本研究开发的热量表基表,整体性能达到国家标准的相关要求,达到国外同类产品的先进水平。

参考文献
[1] 杜广生等,一种新型户用热量表.第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议论文集,海洋出版社,2003.12.
[2] 中华人民共和国建设部. 中华人民共和国城镇建设行业标准《热量表》.CJ 128-2000,2001-06-01实施
[3] 国家质量监督检验检疫总局. 中华人民共和国国家计量检定规程JJG. 225-2001,2002-03-01实施
[4] 王树铎. 进入新世纪的中国热量表.区域供热,2002.6
[5] 刘永洪等. 一种基于MSP430F413的智能IC卡热量表系统.电子技术,2003.6
[6] 萧曰嵘. 关于热量表的检测方法.暖通与空调,2001.5

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