射流热量表的基本原理与工作特性

射 流量热表 的基 本原与理 工特作性　

宁水波表 股份有 限 公司　

一

、

户

射 用流热量 表 简 介

户　 用 流 射热量 表 主 要 由 射 流流量 　

传

主 研发 的电 磁 式 流射 三极 差 电动 检测 技 　术

为

国 内 首 创，产 综 品合技 术 到达 国 了领　 先 内 平水；产 品浙经 省江计 量 试测技 研 术究　 院检测 各 ， 项 指 符标合 Ｃ　２ — ０ 标 ７　 Ｊ１８准 ２０要 求 ， 准确 度量达 到 国家 ２ 水 平 。 计 级

　 制控 　 反口 腔　馈

感 、器 度 传感 器 和 电 子积 算器等 部 件　组

温 成 ， 图１ 其射流中量传感流 是决器定　射见

。 流热量 表 测 量准 度 确和工 作可 靠 性 的 关　键部

件。 　

鸦　

以射振荡原流理设计的射流流量感　传

器 是 一种 量测准 确度 高 、程 范 宽 围、 　流量 小 量 特 好 、性量 定 可稳靠 、 价 高 比 新 一的　测

性图 ２射 流 量 流 感 传 器作工原 理 　

图 流 射 荡 型振 流量 传 感 器　（

磁 检电 测及 信 号 处 ）理　

型 与

压 力型 敏 器 件感 ，以方 便 地 将射 流　 可

＼式） （　入算 　 ． 电计 ／　嵌 积 机 　子 ‘软 器 硬　算件

代

量热用 表流传量感器 ，它既 以用可于高　

确准 度 热量 表 可，以 用 电于 子水 。 表于　由 也

振荡频率

和 幅信振号检出并 作 续后处。理　 射

流 量热 表 但 可不 显以示 热 量温 、度、 瞬　 流时量 、累 积 量 等流 测量 值 ， 可 以 有将 还　 关数 据 过通 Ｍ—Ｕ 、Ｓ ８ 线一以 及无 　 Ｂ ＳＲ ４５ 总线 传输 方 远式 传 控 制给 终 端。射 流 量计腔 　的结 构 及 测 原检 理 图 见 ３其， 中 图３ ａ－ 　为反

馈 道 通 　 久 永磁 钢

　对配度温惑器传　 （ 铂密电 阻 及 号信处理 精 　

采） 用 无 动运 机械 件部 计 设方案 ，因此 具有　 不 结垢、 堵塞 、 不自 洁清等 优 良 特性 ， 常　非 适 合在 管 网水 不 质好的 条 件下 使用 。 　 用 户 射流 热量 表 流 （流量 传 感器 ） 　 的 研射制 成 功 ， 志 我着国 户用“ 标固 化 体” 流 量 　 传 感 器设 计的 制 造、水 跃平 了上新 台　 阶， 我国热 能 计 技量术 以及 水 计 量 技术　 为

图 １ 射

流热量 表 主 要部件 组 成 图框 　

　

当前 国大，多 数 供 热 管网 由于 供热 　我 水质 不 良以 及 管道 生锈 结、垢 等 问题 ， 使　 得许 多普通 叶 轮 式 量 热表以 及 分 部 超　 声热量表波不能好 很承地担供热 量计丁 作。　 流热射量表 的制研成功较 好地 决 解此了

　类 热 量 表应 用 难题 　

。

的进 步 出了新贡献 ， 作为供也热和 水供　行业

提 了供 一 新种颖 的 发 、 展前 的 景计量 有　器 具

新品种。 　

本 公

司与 浙 江 学 大多年 合 作 研 发 出　

内国首 创、 有 完 全 主自知 识产 权 的 新 　产 拥

品新 一型 户 用 射流 热 量 表 和 射 流 子电水　

表 。 流 量 热 表通已过 省 新 产级 品技术 鉴 　射

二 、户用 射 流量流 传 感 器的性 特　

１射 流 量流传 感 器的 构结与原 理 ．　

通主道动　 反馈通差差道　

定和 浙江 省 计 量 试测 技术研 究 院 所 作 的 　 新 产品型 式 评 价 ， 获 制 造 得 量计 产 品生 　

产并许 可证 ； 流电 子水表 也 已 出 口 国外 。 射 　

当

封闭管 道 中 的 水流 入进 流 流 射量 　传器 感 射流计（ 腔量 ， ）即时 由 射 于流 附　 壁 效 的 应 称（“ ｏｎ ａｅｅｔ 控 制） 流射　又 Ｃ ａｄ 　ｃ” 和ｆ 馈 原反 ，使 理水流 体 在 计 量 腔 中发 生振　 荡

，原 理 图 ２见 流射 振荡 频率 在一定 　 其的。

家专对 户 用 射 流热 量 表 作的 技出术 鉴

定　 意 见是： 产该 品 采用 了 新型 射流 流 量　

检 测 术 、 量 技与 温 信 号 度处理 技 术、 量 传　流 流

感 器 一 次 塑注 型成和 无 运 动部 件 新 技　等术 有，不垢结、 堵 塞 、 具不 自 清 、 功 耗洁 、低 　

ｌ

　ｂ 　

准 确度

、高工 稳作 定可 靠等 特 点 ， 常 适合 　

在 非 我供国 热 水质 差 的管网 环 境中使 用 　；

自

射流 流 量传 感 器 结 构 及电磁 电　 、 信 压 号 检 测 方 示法 意 　图

电 磁 速 度

式 检 测 方 法 ３． 是 压ｂ电 压 力 图－ 　

式 检 测 方法 　 通。过 计 算机对 计 量 腔 中射流 流场数 　

率 ，ｄ　 ｒ／ａ

翮　

电

路见

　

模 拟 （值 ）真到 的 结果 表明 ，侧 壁　与 仿 得

在

目

输 器 　出

采

　流分劈 之位 置问附 近的 流体 速度变化 最　 大，而在 反馈 通道 上 流体 的压 力化变最　 大

因。 可此以 在 这２个 部 位分 别 放 对 速　

置

输 使出 号信 度幅增 大 外 还 ，可以将 管　

道中的 动 干 扰振信 以 号 及 他其 共 干　模 信扰 抵号 消 。

度敏　或对压感敏力感 的感元件传 ， 以检测　

射流 流体振荡时 的 幅 值相最 大对值和 相

　应的 频率 值 。 　 ２ 射流 流 量 传 感 器 的信 号检 测　 ．

１】 电 磁 量流检 测 原 理　 现 以恒磁 励 磁 电磁检 测 法 方为 例对

：　 信号电撖

　水　

１

．流

量 测量 特性 指 标 　 射用 流 量 表 热的 流射 流量 感传 器。

　 其 流量测 量 特

性 主 执 行 要ｃ ２　— ０７Ｊｌ８ ２ ０

ｂ　 　

射 振 荡 流 号信 的检 测 原 理 进 描 述 。当导　

电液行介质体（如供热用 水 、用饮水等 ） 过流　非导 体测 磁量或 管量计 腔切 割由恒定磁　 场 生磁产力 时 ，线根电据磁 应定感 律， 　

导电 体 液 介 就 质 会 产生感 应 电动 势 ，过 放　

通 在置 磁与 力 和 测 量 线 相 互 管 垂直 一的 对　电极 即可 将 感应 电 动 输 ｝。势 于 感南 电　 应

¨图

４ 于基 恒磁 励 的磁射 流振 电磁 检荡 　测 方 原法 图理

　

幅 度是 单 端形 式 的２倍 。 　

已射知 流流体在 计腔量 中正 弦波按 　律进规 振荡 ．行以 用公 ） （ ２可～ 式 （ ）公 式　

分４ 别描 述 ２路 单 端输 出 号信， 　

ＥｌＥ ｉ（￣ｏ ）Ｅ ｉ（ 　） ＝． ｎ ｔｓ＝ ｔ　ｎ ２ 　（ 　）２

势 Ｅ动恒与 定磁 场 的 强Ｂ 度 、 质的 平均　 介 速　 成流正 比 此，可 以从 感 应 电动 势 的 因　强弱来测定被测 介的质速 流 见公 式， ）　（１

Ｅ ｋＤ。　 ＝ Ｂｖ（） 　

１

Ｅ ＝ｉ （ｔ）ｏ一 ，ｉ ￣（ （ｔ ２） 　ｎ ＋ｒ＝ｔ Ｅｎ ｆ ２ ３　）ｏ 　 经差 放大器动放后大的信 输 号出为： 　 Ｅ

ＥＥ＝ｌＥ　 ｉ（　 ） — ＝２ｚ ，ｎ２ 　 （ 　 ４

　）

．中式 　 Ｅ — ：感 应电动 ．势 ； —ｖ　ｋ 比例 系数—； — 　

式

中： 　

．　

Ｊ 　

一

、　

］ 　＿

一　

Ｅ— 射 流 振荡 输 Ｈ信 号 ， 　 — ｛ ；

Ｅ Ｖ一　射 流 荡振 幅信 值号， 　 ；

∞Ｖ、卜＿＿ 射 振 流荡 的 角时 频 率和 　频 图 ６ 射 流流 量传 感 器输出 波 形圈 　

磁感

强应度， 　 Ｔ ； 量 测管 内 径， ｌ ｎ ；

　 —

—导电 液 体介质 平 均 速流 ，ｌ。 ｍｓ

　射

电流磁 流 检测 量法 方Ｔ的 作 原　理见

图 　４ 。

）２ 流 射 荡振检 测 方 法

　

射 流振 荡检 测方 法 根是 据被 测 体　 流在 射 流 量计腔 中振 荡切 割磁 力线 而产 生 感

应 电动　 这 一 原势理 作 工因，此可 以 用ｌ 　

电极 组 测　检有 一 定 幅 Ｅ值 的 振荡 频率 ｆ一 　值。 于由 测 流体 被的 流速　 或 积体流 量 ｑ 与　 流射 振荡 频率 ｆ 定 一 量流 范 内成围正 　在 比，出 流 体 振 荡 频率 即 可 以 获 流 体知的　 检 速 或流 流 量。 号检 测方 式 以是可单 端 形 　 信 式 ，可 是 差 形 动 ，式动 形 式 信 号 出　输 也差图 ５ 差 动 信

号 处 理 原理 图　

流

量 测量 性特 需 要 解决 的 问 题是 ： 　在较 宽 流 量 测的 量范 内围， 流 流 传 感量器　

射 应 有较小 的 示值 差误 、好 的测量 重 复性 　较 较和低 的始 动 量流 值。 ２　 分 界 量流Ｑ２ 性 　 ．特

到

的 量 测流 量误 差 曲线。 　

始 ３流动 量Ｑ 性。 　 特

始．动 流 Ｑ 量在 某种 度 上 决程 定了 射 　　 流流量 传感 器小的流 量测 量 特性 。 流流 射　

量

传感 器始的 动 量流能 有 否较 大幅 的　 度下 ，调 键 是看以 两 下 面方技 术 掌的握程 　关

度 水平 与 ： 　１射 计流量 腔 在 低 雷 诺 数流体 件　 ） 下 （条ｌ 级 ） 　 仍否能 正常起 振； 如 ０ 是量 　

７８ ０２） ７— ０ ７中的 关 相求要 。 主 技术　要

其 标可指表述 为 ： 　 １ 量流测 量范 围 Ｒ ：由 常用流 量 Ｑ ），　

当

管 道 中的 流 速 从湍 流向 层 流过 渡

　时 体， 运 动 及 分 布 状态将 会 发 生 大 很　变 化 ，流时 传 统各 类 流 量的 传感 器 及 表水 　的此

流 测 量 量 特性 也会 随之 变 化， 图 ７分界　 见 。

和最

小 流 量 Ｑ 比值 的来确 定 ，Ｒ ＝ 　３。 　即／Ｑ ； Ｑ

　） ２流量区测范 围量Ｒ ： 由界流分　低

量 Ｑ 　最 和小流 量 Ｑ 的值 来 比 定 ，确　 　 　即Ｒ＝

： １ Ｑ， ２； ／ Ｑ　

流量 与Ｑ Ｑ特性 出处 “ ： 现 单峰 　”性 ， 对　

许 特 多 流 传 感量 而 言器 较是难 解 决 的 问老 题 　射 流。流 量 传 感 器 其因测 重量复 性好、 　 输

人一输 　特性 的 线性范 围 、 内宽 部自 带

　

２信 检 号 测 感 器传在 流体 振 幅　 荡

）值很 弱 （ 伏 级 压电 ）振 频 率荡很 低 　微 、

（０～０ Ｈ 频 率量 件） 下能 否 保证 对 　～ １　１ ｚ

３ 条 量流 传 感 测器量 准确 度Ｅ （级 　和 ）。２３

表 ） 由公级 （ ）式公式 （ ） 算 获 得 ：５、 计６　 Ｅ ＝±（

＋） ２ ２ｑ 　 ． （ ｏＥ ±＝（＋ ）５ Ｑ３ （ ． ０ 　） ） 　　 ）（５ 　（ ６　）

有

用 信 号 有的 检 测效 处与理 。　

４大 流量 测 量性 特　 射 ．流 量 流传感 器在 大较 的 量流测 　 量 范围内 需 无 校 就 正能获 良好 的线得性 度 ，　 并 且 稳定可 靠 。如果 往 更 大的 量 测 流量 　方

功能 强 大 嵌 的入 式单 片计 算机 因此 ，可 以　通 过 计 算 机 分段 特 性 校 算正法 使 传感 器　的

流量量测特性 于平直趋 图 。 Ｄ８ 　 ２是Ｎ０

射 流 热

量 表 （ 流流量 传 器感） 正后 　得 射校

向

延 时 ，伸流 计量 腔 造 的 成 管道 力 压　 射 损 失值 会就 按流 速 二次 方 例 快 速比递 增 ， 严

＋　５ ％

　

重 时会 致 导管 道末 端 供水 压 力 下 。降 此 　因射

流 热 量表 设 时 计 考 在虑 小 流 量 量 测　灵

＋　％２ ０ 　 　２ ％

敏度 同时， 应 该 确 保常用 量 下 压流力 损　 还

失 值

必符 须标合准 规 定 。

　

四、—结 语

综　上 所 述， 流 热 表量及 其 射流 流 　 射 量传感 器 具有 很 发大展 潜 力 。 了 上述 各 种　除

ｓＱＱ １ 　 　Ｑ ２　 Ｑ３　 ４Ｑ　

一

５ 　

％ Ｑ

　 优良特性 ， 外具 有产 品性 价 比高 批和量 还 　 生 产质 好量等 特 。由于 射点 流流 量 传感 　

器图 ７

传 统 流 量 传 感器 及 表水典 型 流量测 量 特 性 的 误 差 曲 线　

计

腔 量 表内面 用 高 采光洁 加度工 术 技　

低和 摩 擦系 数材 ， 体料经 过射 流 喷 后嘴流 　流

义速 大高 大普 通 叶于轮 式热 量 表， 因此 在　

＋ ５％　

水

质 不 的 好 条件 下 工 作具 不有结 垢 、堵 　 塞、 白不 洁清 、 寿 命优等 良 性特 。长

＋ ２％　　 　０２

　

％前目 射 流热量 表 射 和流 流量 传 器感 　正在 逐 步 进 入 户 热用 表 量 和小口径 水表　

—应 领 ，

到泛 注 好国。　用 受域 广关 与 评 （

： 责 编罗 润增 　

）一

５

　 ％

Ｑｓ

１Ｑ　 　

Ｑ２

　Ｑ３ 　

Ｑ４

　

Ｑ

　

８图 Ｄ２ 　 Ｎ 射 流０热 量 （表 传 感 量 ）器量 测 量 特 性 的误差 曲线　 流 流

４　

２１１ａ 鲐月 ２ ０　０ －１