Теплосчетчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 76 Т 363 А 1 К 17 16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР(51) 5 МИТЕТОТКРЫТИЯ РЕТЕН АВТ итута физиехимии АН расхода и отребляеПИСАНИЕ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: измерениколичества тепловой энергии мой или вырабатываемой теплоэнергетическими установками, в закрытых системах теплоснабжения, использующих в качестве теплоносителя воду. Сущность изобретения; теплосчетчик содержит два термометра 1 и 2 сопротивления, источник 3 стабильного тока, два вычитающих блока 4 и 15, преобразователь 5 напряжения - частота, схему 6 совпадения, счетчик-делитель 7, суммирующий накопитель 8, расходомер 9, формирователь 10 импульсов, интегратор 11, компаратор 12, умножитель 13, источник 14 опорного напряжения; 3-2-1-13-15-12-6 8,9-10-11-12, 3-4-5-6, 14-15, 1-4, 3-4, 2 ил,Изобретение относится к области приборостроения, а именно, к приборам для измерения расхода и количества тепловойэнергии, потребляемой или вырабатываемой теплоэнергетическими установками и объектами (котельные, ТЭЦ, отдельными жилыми и административно-хозяйственными зданиями) в закрытых системах теплоснабжения, использующих в качестветеплоносителя воду.Известентеплосчетчик для измерения расхода иколичества тепЛовой энергии, который содержит расходомер с импульсным выходным сигналом, два датчика температуры и вычислительное устройство 1).Недостатком этого теплосчетчика является большая методическая погрешность измерения. Она является результатом игнорирования изменением плотности теплоносителя и его удельной теплоемкости в зависимости от температуры, ,:Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является теплосчетчик с объемнымрасходомером с импульсным выходом, на выходе которого формируется строб калиброванной длительности. Теплосчетчик содержит два термодатчика в виде термометров сопротивления, установленныев подающем и обратном трубопроводах, схему, формирующую последовательность импульсов с частотой следования, пропорциональной разности температур, причем в эту схему введена коррекция наизменение плотности теплоносителя в месте установки объемного расходомера 2,Недостатком этого теплоосчетчика является большая методическая погрешность, возникающая вследствие отсутствия коррекции на изменение теплоемкости теплоносителя от температуры в месте установки объемного расходомера.Для подающего трубопровода составляющая методическая погрешности от неучета изменения удельной теплоемкости в диапазоне температур 30 - 150 С может достигать более 3 .Целью изобретения является повышение точности измерения расхода и количества тепловой энергии.Поставленная цель достигается тем, что в известный теплосчетчик введены второй вычитающий блок и подключенные к его входам умножитель, входы которого под 55 ключены к первому выводу первого термометра сопротивления, и источник опорного напряжения, при этом выход второго вычитающего блока соединен со вторым входом компаратора, подключенного своим выходом ко второму входу схемы совпадения,10 1520253035404550 На фиг.1 приведена функциональнаясхема предлагаемого теплосчетчика; нафиг.2 - эпюры импульсных сигналов, вырабатываемых теплосчетчи ком.Теплосчетчик содержит термометры 1 и2 сопротивления, размещенные в подающем и обратном трубопроводах, соответственно, и подключенные к источнику 3стабильного тока,Зажим термометра 1 сопротивленияподключен к одному из входов вычитающего блока 4, к второму входу которого подключен нижний по схеме зажим термометра2 сопротивления. Выход вычитающего блока 4 подключен к входу преобразователянапряжение-частота (ПНЧ) 5, выход которого подключен к входу схемы 6 совпадения,выход котрой через нормирующий счетчикделитель 7 подключен к суммирующему накопителю 8. Теплосчетчик содержит такжерасходомер 9, импульсный выход которогочерез формирователь 10 импульсов подключен к входу интегратора 11, выход которогоподключен к входу компаратора 12. Входыумножителя 13 подключены к термометру 1сопротивления, а выходы умножителя 13подключены к одному из входов вычитающего блока 15, ко второму входу которогоподключен источник 14 опорного напряжения, выход вычитающего блока 15 подключен к второму входу компаратора 12. выходкоторого подключен ко второму входу схемысовпадения 6,В качестве элементов схемы теплосчетчика можно использовать:датчики 1 и 2 температуры - термометры сопротивления медные;источники 3 стабильного тока - на основе операционных усилителей;вычитающий блок 4 - с использованиеминструментальных операционных усилителей;суммирующий накопитель 8 - с использованием электромеханических счетчиков;формирователь 10 импульсов - дифференцирующая ЙС-цепь со ждущим одновибрато ром;интегратор 11 - с использованием операционных усилителей;вычитающий блок 15 - с использованием инструментальных операционных усилителей;вычитающий блок 15 - с использованием инструментальных операционных усилителей.Теплосчетчик работает следующим образом.От источника стабильного тока 3 питаютпостоянным током (з) последовательновключенные термометры 1 и 2 сопротивлет 12 =К 11 К 15014 - К 13 (13 В 1) , (6) 50 где К 11 - крутизна преобразования интегратора 11.На выходе схемы совпадения 6 формируются "пачки" импульсов, количество которых (в каждой "пачке") равно, 55И 6 = г 12 Е 5или с учетом (6)К 6 = К 11 К 15 Е 5014 К 13(13 В 1)(7) ния, на которых образуются падения. напряжения постоянного тока 01 и 02 (относительно "общей" шины)01 = 13 В 1; 02 = 12 В 2 (1)где В 1, В 2 - активные сопротивления термометров 1 и 2 сопротивления.На выходе вычитающего блока 4 напряжение 04 будет составлять04 = (О 1 - 02) К 4или с учетом (1) 1004 = К 43 (В 1-В 2), (2)где К 4 - коэффициент передачи вычитающего блока 4.Напряжение 04 подается на вход ПНЧ5, частота Е 5 на выходе которого равна 15Е 5 = К 504или с учетом (2)Е 5 = К 4 К 513 (В 1 - В 2) Р)где К 5 - коэффициент передачи ПНЧ 5,Напряжение 01 подается на вход умножителя 13, преобразующего его по формулеО 13 = К 13(0 1) = К 13(1 В 1), (4)где 013 - напряжение на выходе умножителя 13;К 13 - коэффициент нормирования умножителя 13 (для интегральных умножителейсерии К 525 коэффициент нормирования составляет К 13 = 0,1),Напряжение с выхода умножителя 13подается на один из выходов вычитающего 30блока 15, на второй вход которого подаетсяпостооя нное на пряже ние с источника 14опорного напряжения 014,Напряжение на выходе вычитающегоблока 15 равно 35015= К 15(0 14 - 013)или с учетом (4)015=К 15014 К 13 ОЗВ 1)(5)где К 15 - коэффициент передачи вычитающего блока 15. 40Формирователь 10 импульсов, интегратор 11, компаратор 12 преобразуют напряжение 015 с выхода вычитающего блока 15во временной интервал (строб), длительность которого т 12 на выходе компаратора 4512 равна712 = К 11015или с учетом 5 Выражение (7) является номинальной характеристикой преобразования (НХП) предлагаемого теплосчетчика;Работы теплосчетчика поясняют эпюры, изображенные на фиг,2, Расходомер 9 выдает последовательность импульсов (вых.9), которые формирователем импульсов 10 (вых.10) преобразуют в прямоугольные, запускающие интегратор 11, С поступлением каждого импульса с выхода формирователя импульсов 10 интегратор 11 формирует пилообразное напряжение (вых,11), подающееся на вход компаратора 12. Умножитель 13, источник опорного напряжения 14, вычитающий блок 15 из напряжения; снимаемого с термометра сопротивления 1 (относительно "общей шины") формируют(на выходе вычитающего блока 15) напряжение, пропорциональное произведению плотности теплоносителя на удельную теплоемкость ( рС) в месте установки объемного расходомера 9 (на эпюре "Вых.11" точка "Вых.15"). В момент равенства напряженийс выхода интегратроа 11 (пилы) и с выхода вычитающего блока 15 срабатывает компаратор 12, на выходе которого формируется строб, длительность которого определяется соотношением величин напряжения 015 и крутизной К 11 (крутизной пилы ) преобразования интегратора 11, т.е,.происходит преобразвание напряжения 015, пропорционального произведению р С во временной интервал (длительность строба - эпюра "Вых.12"), а частота повторения этих стробов равна частоте повторения импульсов с выхода расходомера 9 (эпюра "Вых.9"), Эти стробы посредством схемы совпадения 6 заполняются импульсами с выхода ПНЧ 5, частота следования которых пропорциональна разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, и количество импульсов в каждом стробе соответствует выражению (7).Таким образом число импульсов И 6 в "пачке" пропорционально произведениюС 1= СрЬ т,С 1 - количество тепловой энергии. переносимой теплоносителем;Л 1 - разность температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах;р.С - плотность и удельная теплоемкость теплоносителя в месте установки расходомера 9."Пачки" импульсов с выхода схемы совпадения 6 подаются на нормирующий счетчик-делитель 7 и далее на суммирующий накопитель 8,орректор Л,Ливрин Заказ 3542 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Коэффициент пересчета (Кт) счетчика- делителя 7 выбирают таким, чтобы "вес" каждого импульса на его выходе соответствовал единице теплоты, например, 1 ГДж, 1 Гкал, 1 кВт ч и т.д.Методическая погрешность предлагаемого теплосчетчика не более 0,14 Я,.Формула изобретения Теплосчетчик, содержащий размещен-" ный в подающем трубопроводе первый термометр сопротивления, своим первым выводом подключенный к источнику стабильного тока и одному из входов первого вычитающего блока, а вторым выводом соединенным с одним из выводом второго термометра сопротивления, размещенного в обратном трубопроводе и подключенного другим выводом к источнику стабильного тока и второму входу первого вычитающего блока, через преобразователь напряжение - частота подключенного своим выходом к одному из входов схемы совпадения, выход котрой через счетчик-делитель соединен с 5 суммирующим накопителем, и последовательно соединенные объемный расходомер, формирователь импульсов и интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 10 с целью повышения точности измерения, внего введены второй вычитающий блок и подключенные к его входам умножитель, входы которого подключены к первому выводу первого термометра сопротивления, и 15 источник опорного напряжения, при этомвыход второго вычитающего блока соединен с вторым входом компаратоора, подключенного своим выходом к второму входу схемы совпадения.20