1、熱量表介紹    熱量表由流量計、配對溫度傳感器、積分儀三部分組成，在這三部分中配對溫度傳感器及 積分儀的技術(shù)相對比較成熟、穩(wěn)定性較高，因此目前熱量表的技術(shù)重點主要集中在流量計上，熱量表精度等級的分類、熱量表類型的區(qū)分都是以流量計為基礎(chǔ)的。下面主要介紹各種結(jié)構(gòu)的流量計在熱量表中的應(yīng)用。（聲明：本文中所涉及的產(chǎn)品圖片及結(jié)構(gòu)均采用我公司自有的產(chǎn)品，與其它公司的產(chǎn)品無關(guān)。） 一 . 機械式熱量表    機械式熱量表的基本原理是水流推動葉輪的轉(zhuǎn)動，葉輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)與流量成正比，積分儀通過采集葉輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)計算流量，由于葉輪的

2、轉(zhuǎn)動存在機械磨損，因此葉輪軸及軸套材質(zhì)的選擇決定了熱量表的使用壽命，葉輪軸的材質(zhì)主要有三種形式：1.純不銹鋼，主要應(yīng)用于水表中，價格便宜，耐磨性很差；2.硬質(zhì)合金，主要應(yīng)用于單流或多流熱量表中，耐磨性很好；3.不銹鋼+硬質(zhì)合金頭，主要應(yīng)用于多流熱量表中，頂部耐磨性很好； 圖片： 頂部鑲嵌硬質(zhì)合金的不銹鋼軸 1單流束熱量表 圖片：結(jié)構(gòu)：特點：單流束流量計的熱量表，從流量計的進、出水端口能看到里邊的葉輪。靠測定流量計中葉輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)來計算進戶水量。流量計的水流是從單一方向直接沖擊葉輪的，形成葉輪單向受力，因此要保證計量精度及耐久性必須要采用整只的硬質(zhì)合金軸及寶石軸套，機芯成本要高于多流束熱量表。因通

3、過同樣體積的水葉輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)遠少于多流束表，故機械磨損量等同于多流束表。制作技術(shù)難度大于多流束熱量表。 優(yōu)點： 1. 維護方便：由于表體進、出水端口能看到葉輪，故堵塞后可由物業(yè)管理人員在現(xiàn)場拆表后，通過水沖擊葉輪、螺絲刀推動葉輪等方式排出雜質(zhì)。 2. 采購成本低：原材料成本等同于多流束熱量表，低于超聲波熱量表。 缺點： 1）綜合使用成本高：葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生機械磨損，造成熱表計量不準確，從而造成用戶周期性換表或維修，熱表使用時要經(jīng)常排污，后期使用、維護成本高； 2）計量可靠性差：穿過熱量表前端過濾器的細小雜質(zhì)，會造成葉輪堵塞，致使熱量表不計量，且現(xiàn)在的供熱水質(zhì)無法避免此現(xiàn)象的發(fā)生； 3）計量糾紛多：由

4、于機械式熱量表使用時，在不同的階段，存在葉輪隨水量大小斷續(xù)堵塞、一部分完全堵塞、一部分可能不堵塞，從而增大相同戶型之間熱量差值，致使用戶難以理解而產(chǎn)生不滿情緒，增加計量收費工作難度。 2多流束熱量表 圖片：結(jié)構(gòu)：特點：多流束流量計熱表，靠測定流量計中葉輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)來計算進戶水量。工作時水是被分成多股從四周均衡地推動葉輪轉(zhuǎn)動，因此葉輪軸的磨損主要集中在葉輪軸的頂部，可以使用鑲嵌合金頭的不銹鋼軸及塑料軸套，可以相對降低成本。 優(yōu)點： 1）采購成本低：原材料成本等同于單流束熱量表，低于超聲波熱量表。缺點： 1）綜合使用成本高：葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生機械磨損，造成熱表計量不準確，從而造成用戶周期性換表或維修，熱表

5、使用時要經(jīng)常排污，后期使用、維護成本高； 2）計量可靠性差：穿過熱量表前端過濾器的細小雜質(zhì)，會造成葉輪堵塞，致使熱量表不計量，且現(xiàn)在的供熱水質(zhì)無法避免此現(xiàn)象的發(fā)生； 3）計量糾紛多：由于機械式熱量表使用時，在不同的階段，存在葉輪隨水量大小斷續(xù)堵塞、一部分完全堵塞、一部分可能不堵塞，從而增大相同戶型之間熱量差值，致使用戶難以理解而產(chǎn)生不滿情緒，增加計量收費工作難度。 4）維護不方便：具備上述單束流表的缺點之外，多束流在實際使用中相對于單流表堵塞的比例較高。并且由于表體進出水端看不到葉輪，堵塞后必須拆解表體才能排污（此工作多數(shù)情況下需要返廠維修），造成很大使用麻煩。 在實際使用及實驗的數(shù)據(jù)表明只要

6、選用合適的軸和軸套，單流表可以有與多流表相同的使用壽命。1. 螺翼式熱量表 圖片：特點：適用于大口徑熱量表，計量性能優(yōu)于防堵式熱量表，防堵性能較差。這種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于目前的大口徑熱量表中。1. 防堵式熱量表 圖片： 特點：適用于大口徑熱量表，在機械式熱量表中防堵性能最好，但計量性能較差，啟動流量高，流量范圍小，一般只能達到1：25機械式熱量表的共性： 1）采購成本低；2）綜合使用成本高；3）計量可靠性差；4）計量糾紛多；5）維護不方便 二 . 超聲波式熱量表超聲波熱量表（Ultrasonic Heat meter）是在超聲波流量計的基礎(chǔ)上加上溫度測量，由流體的流量和供、回水溫差來計算

7、出向用戶提供的熱量。其中流量測量部分是應(yīng)用一對超聲波換能器相向交替（或同時）收發(fā)超聲波，通過觀測超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時間差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種間接測量方法，如圖1 所示。 圖1：超聲波時差法原理示意圖 在圖1 中我們看到有兩個換能器，順流換能器和逆流換能器，兩只換能器分別安裝在流體管線的兩側(cè)并相距一定距離，管線的內(nèi)直徑為D，超聲波行走的路徑長度為L,超聲波順流時間為T 上游,逆流時間為T 下游,超聲波的傳播方向與流體的流動方向加角為，流體的流動速度為V。由于流體流動的原因，是超聲波順流傳播L 長度的距離所用的時間比逆流傳播所用的時間短，其時間差可用下式表示

8、： *其中C 為聲音在水中傳播的速度。 那么順流時間和逆流時間的時間差為： 為了簡化計算，我們可以假設(shè)流體的速度相對于聲波在流體中傳播的速度是非常微小的，那么我們可以將上式簡化為： 從而我們得到流體的速度與傳播時間差的一個線性公式為: 需要特別強調(diào)的一點是V 是流體沿著管道中心線的線速度，考慮到液體流速沿管道直徑的不均勻分布情況，我們還需要加一個流速（分布）修正系數(shù)K。那么瞬時流量的公式為： 求得瞬時流量后，那么在超聲熱量表中，熱量的積分計算采用歐洲流行的K 系數(shù)法:設(shè)測得進水管的水溫為T1，出水管水溫為T2，則進出水的溫度差為T，利用流量傳感器對供水管

9、道的瞬時熱水流量 Q 進行計量，經(jīng)過一定時間的累計，便得到用戶消耗的熱量值，其數(shù)學表達式為： 式中，E 為熱交換系統(tǒng)輸出熱量，單位J;t 為流量累積時間，單位h; K 為熱焙修正系數(shù)，單位J/ m3;Q 為瞬時熱水流量， 單位m3/h; T 為進出水的溫度差，單位。這樣我們就可以通過超聲波傳播的時間差先求出瞬時流量，進而獲得消耗的熱量了 。1直射式超聲波熱量表 圖片：大口徑結(jié)構(gòu)：小口徑結(jié)構(gòu)特點：靠超聲波順水和逆水傳播的時間差來測水量。適用于大口徑熱量表。缺點： 1. 壓損較大：直射式超聲波熱量表在小口徑超聲波熱量表的應(yīng)用中，相對于反射式超聲波熱量表壓損較大； 2. 易滯留雜質(zhì)：小口徑

10、直射式超聲波熱量表機構(gòu)的特殊性，極易造成雜質(zhì)在流量計中存留，致使壓損增大和影響表計的正常計量； 3）使用壽命低：由于結(jié)構(gòu)的原因有一只換能器正對著水流方向，特殊情況下可能會因水錘現(xiàn)象造成換能器壽命縮減；4）采購成本高：原材料成本高于機械式熱量表； 優(yōu)點： 1）綜合使用成本低：無機械葉輪轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生機械磨損，后期使用、維護成本低，使用壽命遠遠長于機械式熱量表； 2）計量可靠性好：穿過熱量表前端過濾器的細小雜質(zhì)，對超聲波熱量表精確計量不會造成影響； 3）計量糾紛少：超聲波熱量表使用時，不堵塞，不磨損，計量精確，利于供熱計量工作的順利進行； 4）維護方便：超聲波熱量表基本屬于免維護產(chǎn)品。 2反射式超聲

11、波熱量表 圖片：原理結(jié)構(gòu)： 特點：靠超聲波順水和逆水傳播的時間差來測水量。適合用于小口徑熱量表。是目前小口徑熱量表的主流結(jié)構(gòu)，壓損較低。缺點： 1. 采購成本高：原材料成本高于機械式熱量表； 優(yōu)點： 1）綜合使用成本低：無機械葉輪轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生機械磨損，后期使用、維護成本低，使用壽命遠遠長于機械式熱量表； 2）計量可靠性好：穿過熱量表前端過濾器的細小雜質(zhì)，對超聲波熱量表精確計量不會造成影響； 3）計量糾紛少：超聲波熱量表使用時，不堵塞，不磨損，計量精確，利于供熱計量工作的順利進行； 4）維護方便：超聲波熱量表基本屬于免維護產(chǎn)品。 5）壓損較小：反射式超聲波熱量表在小口徑超聲波熱量表的應(yīng)

12、用中，相對于直射式超聲波熱量表壓損較小；  三：關(guān)于超聲波熱量表結(jié)垢的說法評斷： 積垢的說法最大憂慮的是反射鏡的結(jié)垢問題。實際上通過良好的設(shè)計，完全可以避免結(jié)垢對反射鏡的影響。1.超聲波自身具有清洗功能（高頻振蕩信號,通過超聲波換能器轉(zhuǎn)成高頻機械振蕩(超聲波)而傳播到介質(zhì)(水)中,超聲波在水中的輻射,使液體震動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡,這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負壓區(qū)產(chǎn)生,生長,而在正壓區(qū)迅速閉合,在這種被稱為空化效應(yīng)的過程中,微小氣泡閉合時可產(chǎn)生超過1000個大氣壓的瞬間高壓.連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓,就像一連串小爆炸一樣不斷沖擊物件表面,是物體表面及縫隙中的污垢迅速剝

13、落,從而達到清洗物體的目的。）；2.通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使水流隨時清洗換能器表面； 3.通過加大換能器發(fā)射電路的功率及提高接受電路的靈敏度使超聲波信號的接受幅值遠大于實際需要的幅值（至少保證3倍以上）；4.計量科學院在實驗中用膠布粘在超聲波反射鏡上,實驗結(jié)果對測量精度沒有影響;我公司在實際試驗中使用已經(jīng)結(jié)垢的反射鏡(普通易結(jié)垢材質(zhì)做成的)對超聲波的接受幅值并沒有產(chǎn)生影響。  四、 熱能表計算熱量值的公式： 1. 總耗熱kwh=（進水溫度回水溫度）×瞬時流量m3/h×K系數(shù) 從上面公式可看出：熱量值的計算必須知道三個數(shù)值： 1、K系數(shù)是指水在不同溫度下所能攜帶熱量能力的函數(shù)值，是一個有規(guī)律定量， 2、進出戶水的溫差（依靠溫度傳感器測量）； 3、瞬