專(zhuān)利名稱(chēng):微機(jī)化通用熱量計(jì)的制作方法
本實(shí)用新型用于測(cè)量載體介質(zhì)所傳輸?shù)臒崃恐怠Ｅ湟员匾膫鞲衅?，可以測(cè)量熱水、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽和其它致冷劑所攜帶的熱量。儀表以Z80CPU為中心，加上CTC、A／D、ROM、RAM以及其它數(shù)字和模擬元件組成全新的微機(jī)化儀表，配有各種應(yīng)用軟件使儀表具有多種自動(dòng)校正、多參量數(shù)字顯示和累積、自動(dòng)判斷和自動(dòng)檢查等功能。
該儀表主要應(yīng)用于城市集中供熱系統(tǒng)，區(qū)域熱力管網(wǎng)以及空調(diào)系統(tǒng)的供熱量和制冷量的計(jì)量和監(jiān)測(cè)上。也可以用于監(jiān)測(cè)各種鍋爐的出力和各種換熱器以及用熱設(shè)備和致冷設(shè)備的效率上。
現(xiàn)有的熱量計(jì)有兩種，一種是做成一個(gè)裝置，例如日本長(zhǎng)野計(jì)器制作所生產(chǎn)的熱量計(jì)，它使用一般常規(guī)電路，只能測(cè)量熱水熱量，而且只能顯示累積熱量。又如丹麥KAMSTRUP－METROA／S制造廠生產(chǎn)的電子熱量計(jì)，也使用一般電路，它只能測(cè)量熱水熱量，可以顯示流量值、熱量值和溫差值。還有一種是用現(xiàn)有的單元組合型自動(dòng)化儀表組成一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，例如美國(guó)專(zhuān)利4，244，216號(hào)，1981年1月13日發(fā)布的熱流計(jì)(United States Patent 4，244，216 Jan，13，1981，HEAT FLOW METER)，它使用五只函數(shù)發(fā)生器，三只乘除器，二只加減器和二只指示記錄儀，共用十幾塊儀表來(lái)完成熱量的運(yùn)算和顯示，它雖然可以測(cè)量多種載體介質(zhì)的熱量，但系統(tǒng)繁雜，所用單元儀表多，連接調(diào)試都很困難。
為解決已有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種微機(jī)化通用熱量計(jì)，以便進(jìn)行多種自動(dòng)校正，多參量數(shù)字顯示和累積。
微機(jī)化通用熱量計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，主要是在儀表中引入了微型計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)而又不拘泥于現(xiàn)有Z80單板機(jī)的格式。儀表主要由Z80 CPU，10位的A／D，CTC，6K的EPROM和2K的RAM以及五只八段數(shù)碼顯示器組成。所有程序和表格都固化在EPROM中，開(kāi)機(jī)后在CPU指揮下按程序自動(dòng)地取數(shù)、轉(zhuǎn)換、判斷、運(yùn)算、顯示、自檢。循環(huán)顯示和采樣周期用中斷方式進(jìn)行，中斷脈沖由CTC定時(shí)。運(yùn)算中所需數(shù)據(jù)全部編成表格固化在EPROM中，根據(jù)溫度和壓力采用雙向查表方法取出參加運(yùn)算。整機(jī)雖然元件很少，但功能卻很強(qiáng)。具有如下特點(diǎn)(1)測(cè)量范圍寬。對(duì)于蒸汽和熱水，在25kgf／cm2以下和450℃以下均可使用。它包含了我國(guó)所有熱力網(wǎng)系統(tǒng)以及中低壓工業(yè)鍋爐系列。對(duì)于各種致冷劑，只要改變EPROM中數(shù)據(jù)表格的參數(shù)即可使用。
(2)顯示量多。儀表可以用按鍵選擇顯示汽壓力、汽溫度、汽流量、汽瞬時(shí)熱量、汽累積熱量、回水溫度、回水流量。當(dāng)不壓下任何選擇按鍵時(shí)，有汽壓和氣溫的循環(huán)顯示，顯示為四位有效數(shù)字，一位標(biāo)志符。
(3)功能強(qiáng)。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)孔板測(cè)量蒸汽流量時(shí)，儀表可以自動(dòng)地對(duì)汽密度ρ和膨脹校正系數(shù)ε進(jìn)行校正。儀表還可以對(duì)測(cè)溫的鉑電阻進(jìn)行線(xiàn)性化處理。對(duì)濕飽和蒸汽進(jìn)行干度修正。儀表可對(duì)蒸汽的飽和態(tài)和過(guò)熱態(tài)自行進(jìn)行判斷，同時(shí)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的分支程序進(jìn)行計(jì)算。
(4)精度高。所有運(yùn)算數(shù)據(jù)采用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)，密度ρ，熱焓h和膨脹校正系數(shù)ε的查表精度都很高，所有各顯示參數(shù)的精度均為0.5級(jí)。
儀表的熱量測(cè)量原理采用焓降法。因熱量為過(guò)程參量，則有H＝MΔh＝M1h1－M2h2(1)式中H－瞬時(shí)熱量即熱流量。
M1，M2－系統(tǒng)輸入和輸出載體介質(zhì)的質(zhì)量流量。
h1，h2－系統(tǒng)輸入和輸出載體介質(zhì)的熱焓值。
在t1到t2時(shí)間內(nèi)總熱量Q為
Q=∫t1t1Hdt=∫t1t1(M1h1-M2h2)dt---(2)]]>當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測(cè)量汽流量時(shí)，儀表帶有各種修正環(huán)節(jié)，總的運(yùn)算式如下Q=∫t1t1(K1m·ϵ1Fϵ1D·K1π·ΔP1·ρ1Fρ1D·h1F-K2m·S2m·h2F-q3h3F)dt---(3)]]>式中Q－系統(tǒng)累積熱量。
K1m－系統(tǒng)輸入的孔板流量系數(shù)。
ε1F，ε1D－系統(tǒng)輸入的孔板膨脹校正系數(shù)。F和D分別表示實(shí)際狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀態(tài)。(以下相同)K1X－系統(tǒng)輸入孔板的干度校正系數(shù)。
ΔP1－系統(tǒng)輸入孔板的差壓。
ρ1F，ρ1D－系統(tǒng)輸入介質(zhì)的密度。
h1F－系統(tǒng)輸入介質(zhì)的熱焓值。
K2m－系統(tǒng)輸出介質(zhì)的流量系數(shù)。
S2m－系統(tǒng)輸出介質(zhì)的流量信號(hào)。
h2F－系統(tǒng)輸出介質(zhì)的熱焓值。
q3－鍋爐系統(tǒng)補(bǔ)加水的流量。
h3F－鍋爐系統(tǒng)補(bǔ)加水的熱焓值。
t1，t2－熱量累積時(shí)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)值。
在附圖中，圖1為儀表系統(tǒng)方塊圖。其中〔1〕為儀表輸入量，〔2〕為顯示量選擇按鍵，〔3〕為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，〔4〕為六位機(jī)械計(jì)數(shù)器，可顯示累積熱量，〔5〕為驅(qū)動(dòng)器，〔6〕為八段數(shù)碼顯示器，〔7〕為八位D鎖存器，〔8〕為八位緩存器，儀表開(kāi)機(jī)后在CPU指揮下，根據(jù)EPROM中固化的程序依次進(jìn)行各輸入量的A／D轉(zhuǎn)換，取數(shù)，放到RAM中緩存，根據(jù)輸入量到EPROM中查表，運(yùn)算，然后掃描選擇按鍵，根據(jù)按鍵狀態(tài)把運(yùn)算結(jié)果譯碼輸出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器后在顯示器上顯示，當(dāng)累積熱量達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)輸出脈沖經(jīng)單穩(wěn)展寬后驅(qū)動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器。
圖2為熱量測(cè)量系統(tǒng)圖。它表示了利用微機(jī)化通用熱量計(jì)〔19〕測(cè)量熱交換器〔13〕的換熱量的情況。蒸汽通過(guò)管道〔12〕進(jìn)入換熱器，放熱后的冷凝水經(jīng)過(guò)管道〔14〕排出，在蒸汽管道上裝有孔板〔9〕，壓力測(cè)點(diǎn)〔10〕，BA2鉑電阻溫度計(jì)〔11〕，電阻體用四線(xiàn)制連到熱量計(jì)上，〔17〕和〔18〕為差壓變送器和壓力變送器，它們把壓力和差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)送到熱量計(jì)上，〔15〕為冷凝水孔板，〔16〕為冷凝水BA2鉑電阻溫度計(jì)，它也用四線(xiàn)制和熱量計(jì)相連，〔20〕為冷凝水差壓變送器，熱量計(jì)上還有沒(méi)用到的輸入端子，可以接地，表示輸入信號(hào)為0，這樣熱量計(jì)在測(cè)量傳感器的配合下可以連續(xù)地測(cè)量出換熱量的大小，并能監(jiān)視蒸汽和冷卻水的工藝參數(shù)，確保生產(chǎn)的安全。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量載體介質(zhì)傳輸熱量值的儀表，其特征在于引入了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，它以Z80CPU為中心，加上CTC，A/D，ROM，RAM以及其它數(shù)字和模擬元件組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的儀表，其特征在于所有的程序和表格都固化在EPROM中。
專(zhuān)利摘要
微機(jī)化通用熱量計(jì)，此實(shí)用新型采用焓降法測(cè)量載體介質(zhì)所傳輸?shù)臒崃恐?。配以必要的傳感器，可以測(cè)量熱水、飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽和其它致冷劑所攜帶的熱量。儀表以Z80CPU為中心，加上CTC，A/D，ROM，RAM以及其它數(shù)字和模擬元件組成全新的微機(jī)化儀表，可以進(jìn)行多種自動(dòng)校正，多參量數(shù)字顯示和累積。具有自動(dòng)判斷和自動(dòng)檢查等功能。儀表主要用于城市集中供熱系統(tǒng)，區(qū)域熱力管網(wǎng)以及空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)上。也可以用于各種鍋爐和換熱器的測(cè)試上。
文檔編號(hào)G01K17/00GK85200021SQ85200021
公開(kāi)日1985年10月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者王俊杰 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan