集中供暖及中央空调系统用热量计的研究
2012-12-24
在集中供暖和中央空调使用收费过程中，目前仍按建筑面积计算，该方式已不适应市场化管理的要求，迫切需要对用户消耗的热（冷）量进行相应的计量，以维护用户和供暖（冷）双方的利益，但目前未见该类似仪表 的广泛使用。这是由于热量计量存有困难，使该类仪表和开发受到限制。首先，因为热量属于过程量，在实验或工程测量中，传统测量方法对过程量的计量本身存在较大的难度，而且存在测量误差大，修正因素多等问题。事实上，传统测量方法无法满足对热量的精确计量，但随着计算机以及信号处理技术在热工参数测量中的广泛应用，热工测量仪表向智能化、微型化发展，充分利用微型计算机软、硬件相结合的优势可实现热量的精确计量。
在热能工程及材料科学的研究和生产过程中对热量的测量一般采用间接法，该类仪表大多仅是对热流进行测量，目前工业化的产品有辐射式热流计、热阻式热流计等，该类仪表均需实验标定仪表常数，存在误差大，测量滞后等缺点，本文以热量理论计算式的离散化方程式为基础，充分利用MCS51单片机系统具有易开发，软硬件结合的优势，实现了热量的智能化计算，结合热量测量的难点，使该智能化仪表很好的实现了以下功能；（1） 温差的测量，该功能由两级放大电路、A/D转换电路、有关采集软件完成。
（2） 小流量的测量，主要靠磁电感应元件将流量信号转化为标准频率信号，由MCS51单片机及有关采集软件，实现频率信号的累计计量。
（3） 热量的累计计算以及数据的存储功能，主要由软件和相应的寄存器来完成。
（4） 断电保护功能，系统由于外部断电，重要数据将被写入有关存储器并保存，系统自备电源将开始工作，并开始记录断电开始时间以及来电时间，来电后将自动将断电时间累加后存入外置RAM内存储。
（5） 显示功能，无论用户还是供暖公司均可通过仪表的显示功能了解有关数据信息。
（6） 清零功能，供暖周期结束时供暖公司可以对仪表进行清零，以便于管理。
本文针对热量过程中存在的问题，开发了一套热量计量系统，以满足集中供暖和中央空调系统的热量计量，具有广阔的市场前景，该系统的开发成功对集中供暖和中央空调系统的市场管理具有重要意义。该系统具有；智能化程度高、性能稳定、精度高、功能齐全、易于安装等特点；经实验 校验表明：
（1）该系统具有启动流速小的特点，启动流速小于0.2629m/s，比水表启动的流速小；而在正常流速下，其总体误差小于4%，这一精度满足集中供暖和中央空调系统的热（冷）量计量的精度要求。
（2） 该系统充分利用单片机具有易开发等特点，充分利用其强大的软件处理及数据采集运算能力，实现了纯机械系统无法实现的功能，达到自动记录、处理、显示数据等智能化要求，自动修正测温误差等功能，降低了硬件成本，有利于市场化。
（3） 外置ROM、电源监控以及外置时钟、电源设置，使单片机系统具有内外资源结合利用，在停电的情况下系统自动转入计时，为集中供暖、中央空调的管理提供了极大的便利，数据的存储等功能得到了强化，完全实现了自动化。
（4） 该系统还具有运行部件少、使用寿命长、功耗低、易维护和改型，可以满足不同的流量测量范围，易形成系列化生产，同时具有运行稳定，复现性好等特点。
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