低功耗高精度電磁式熱量表及其安裝和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流量計量設(shè)備領(lǐng)域，特別提供了一種低功耗高精度電磁式熱量表。
【背景技術(shù)】
[0002]熱流體中多含有氣泡、湍流、紊等干擾，使得流量計量不準現(xiàn)象出現(xiàn)。特別是家用供暖管路，由于空間狹小、管路彎處較多，極易導(dǎo)致水流不穩(wěn)出現(xiàn)測量精度低等缺點?，F(xiàn)在技術(shù)領(lǐng)域中慣用的葉輪式熱量表，雖然生產(chǎn)成本低，但是其測量精度低、抗污物能力差的特定，得不到廣泛的應(yīng)用；超聲式熱量表具有安裝方便的優(yōu)點，但是其容易引起管路震動、湍流、氣泡、污垢等弊端，進而影響測量精度。
[0003]因此本領(lǐng)域技術(shù)人員急需一種具有安裝方便，同時精準計量的熱流體計量表出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及流量計量設(shè)備領(lǐng)域，特別提供了一種低功耗高精度電磁式熱量表。
[0005]本發(fā)明具體提供了一種低功耗高精度電磁式熱量表包括機械整流體10、電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11、控制及顯示結(jié)構(gòu)12，電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11通過法蘭固定在機械整流體10前端，控制及顯示結(jié)構(gòu)12置于機械整流體10和電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11外，且控制及顯示結(jié)構(gòu)12電連接電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11 ;具體的，
[0006]所述的機械整流體10包括殼體1、整流孔2、縮放管3，整流孔2布置在縮放管3前，且二者均軸向水平布置在主體呈管狀結(jié)構(gòu)的殼體I內(nèi)腔。
[0007]所述的電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11包括管體4、扇環(huán)形電極5、勵磁線圈6，兩個磁線圈6對稱布置在管體4管壁外，用于測量流體流量的兩組扇環(huán)形電極5正交分布在管體4內(nèi)壁上；
[0008]所述的控制及顯示結(jié)構(gòu)12包括單片機7、溫感元件8、數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)9，兩組溫感元件8和數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)9均電連接單片機7，單片機8電連接于扇環(huán)形電極5，單片機8且連接外接電源和/或內(nèi)置電池。
[0009]所述的整流孔2成組使用，且在殼體I的縱向切面中，整流孔2圓心呈圓形分布。
[0010]所述殼體I的縱向切面中，整流孔2呈同心圓形多層分布。
[0011]所述的勵磁線圈6具體為多邊形勵磁線圈。多邊形結(jié)構(gòu)的勵磁線圈6具有分布均度好，磁場密度大、強度大，功耗低的特點，提高了本發(fā)明的整體效率。
[0012]所述的單片機7具體為微功耗32位ARM核心單片機。
[0013]所述的電磁激勵信號采集的管體4，其橫截面的外邊框為四邊形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑呈圓形結(jié)構(gòu)。管體4橫截面的外邊框呈四邊形結(jié)構(gòu)，增大了管體4與勵磁線圈6的接觸面積，能夠有效保證勵磁線圈6穩(wěn)固地固定在管體4外壁上，對液體的激勵效果更好，提高了本發(fā)明的測量精度。
[0014]所述的電磁激勵信號采集的管體4與連接機械整流體10的法蘭呈一體式結(jié)構(gòu)。一體式結(jié)構(gòu)有效提高了因為連接不到位或年久失修導(dǎo)致的漏液現(xiàn)象，本舉措有效提高了本發(fā)明的管路液密性。
[0015]所述的殼體I和/或管體4具體為，鍍鋅管、鍍絡(luò)管、鍍銅管其中之一或，為Ρ0Μ、PVC、PE、PPR其中之一材料的管材。使用具有自潤滑材料能夠減小流體的雷諾系數(shù)。
[0016]一種低功耗高精度電磁式熱量表的安裝及使用方法，其特征在于將機械整流體10通過法蘭連接電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11，將連接固定后的二者安裝到需要測量的管路當中；將控制及顯示結(jié)構(gòu)12的兩組溫感元件8分別置于需要測量管路的入口端和末端，同時將控制及顯示結(jié)構(gòu)12電連接電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11 ;控制及顯示結(jié)構(gòu)12外接電源；流體流經(jīng)機械整流體10整流后，通過電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11，經(jīng)扇環(huán)形電極5和勵磁線圈6測量流體流量，結(jié)合兩組溫感元件8分別測量待測管路兩端的溫度，經(jīng)過單片機7計算，最終將計算出的瞬時流量和/或、流速和/或、一定時間內(nèi)的總流量和/或、管路流體溫差和/或、瞬時熱值和/或、累計使用熱量通過數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)9顯示。
[0017]將連接固定后的機械整流體10和電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11固定后，其二者通過絲扣連接、熱熔連接、法蘭連接、螺絲固定連接、與管路成一體式結(jié)構(gòu)其中之一或其組合的方式，與待測管路連接。
[0018]在使用時，家用管路多為口徑為DN15、20、25、32、40的PPR、PVC、鍍鋅管等管路，因此在連接家用管路時，多采用熱熔或絲扣或螺絲連接等連接方式；對于口徑為DN40以上的大口徑管路，本發(fā)明多采用法蘭連接或與一體式設(shè)計結(jié)構(gòu)的方式與待測管路連接。
[0019]本發(fā)明中成組使用的整流孔2能夠?qū)⒐苈分械耐牧?、紊流加以整流調(diào)整，使之變?yōu)橹本?，進而提高電磁流量計的測量精度和穩(wěn)定性。此外，本發(fā)明中的特性縮放管3，能夠處使流體沿著縮放管3管壁流動，流束首先經(jīng)收縮呈射流形式流動，然后再逐漸將流束擴散為軸對稱的充分發(fā)展流。射流過程會形成擴大管內(nèi)入口處周圍的負壓區(qū)域，在電極前形成負壓旋渦處可能分離氣體并慢慢聚集形成氣泡。分離出來的氣泡會附在管壁上，流體流動容易攜帶的氣泡沿管路間斷性流出，便于后續(xù)濾波和判別程序中濾除。
[0020]流體流經(jīng)機械整流體10后，保證了被測量的介質(zhì)的單向性、無湍流、濾除分離了氣泡，使得被測量介質(zhì)具有更好的流動穩(wěn)定性和最佳測量穩(wěn)態(tài)。被測介質(zhì)通過機械整流體10后進入電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11，進行電磁場勵磁激勵及流速電極測量。
[0021]首先由多邊形勵磁線圈6產(chǎn)生交變磁場，降低了磁場的邊緣效應(yīng)，提高了磁場的均勻分配度；通過扇環(huán)形電極5形成分布式平均測量方法，有效地應(yīng)對流體因非軸對稱引起的測量誤差；在排除氣泡，抗電磁干擾和工頻干擾需要在硬件及軟件中，使用特殊的濾波方案和小波型及傅立葉變換等方法以提高本發(fā)明的測量精度和測量的穩(wěn)定性。電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11通過法蘭連接機械整流體10，確保管路中的耐壓和良好的密封狀況。
[0022]本發(fā)明中具有以下特點:
[0023]1、多邊形結(jié)構(gòu)的勵磁線圈6具有分布均度好，磁場密度大、強度大，功耗低的特點，提尚了本發(fā)明的整體效率；
[0024]2、管體4橫截面的外邊框呈四邊形結(jié)構(gòu)，增大了管體4與勵磁線圈6的接觸面積，能夠有效保證勵磁線圈6穩(wěn)固地固定在管體4外壁上，對液體的激勵效果更好，提高了本發(fā)明的測量精度；
[0025]3、一體式結(jié)構(gòu)有效提高了因為連接不到位或年久失修導(dǎo)致的漏液現(xiàn)象，本舉措有效提高了本發(fā)明的管路液密性；
[0026]4、使用具有自潤滑材料能夠減小流體的雷諾系數(shù)；
[0027]5、測量硬件中采用低功耗32位ARM核心單片機進行多任務(wù)處理，并根據(jù)測量實效性設(shè)定激勵時間和測量時間，大大降低了整機的功耗，以其僅用五號電池供電即可連續(xù)使用一周以上，便于在無外供電場合使用，提高其方便性和適用性；
[0028]6、整機系統(tǒng)還可以以RS485電力線載波及無線通訊等形式組網(wǎng)，真正完成了熱表物聯(lián)技術(shù)可使遠端便于觀測和控制用戶終端，達到更智能、更便捷、更人性化的標準。
[0029]本發(fā)明在有限的條件下完成高精度，高穩(wěn)定性的熱量測量，為用戶節(jié)省了經(jīng)濟開支，為國家節(jié)省了有限的能源，提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0031 ]圖1為低功耗高精度電磁式熱量表整體連接關(guān)系示意圖；
[0032]圖2為低功耗高精度電磁式熱量表機械整流體和電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)裝配示意圖；
[0033]圖3為低功耗高精度電磁式熱量表機械整流體橫截面示意圖；
[0034]圖4為低功耗高精度電磁式熱量表機械整流體A-A剖面示意圖；
[0035]圖5為低功耗高精度電磁式熱量表電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)橫截面示意圖；
[0036]圖6為低功耗高精度電磁式熱量表電磁激勵信號米集結(jié)構(gòu)A-A截面不意圖；
[0037]圖7為低功耗高精度電磁式熱量表電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0038]圖8為低功耗高精度電磁式熱量表控制及顯示結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖9為低功耗高精度電磁式熱量表與待測管路安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]附圖符號說明:
[0041]殼體1、整流孔2、縮放管3、管體4、扇環(huán)形電極5、勵磁線圈6、單片機7、溫感元件
8、數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)9、機械整流體10、電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11、控制及顯示結(jié)構(gòu)12。
[0042]附圖8中的箭頭方向為流體流動方向。
[0043]實施例1
[0044]本實施例涉及流量計量設(shè)備領(lǐng)域，特別提供了一種低功耗高精度電磁式熱量表。
[0045]本實施例具體提供了一種低功耗高精度電磁式熱量表包括機械整流體10、電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11、控制及顯示結(jié)構(gòu)12，電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11通過法蘭固定在機械整流體10前端，控制及顯示結(jié)構(gòu)12置于機械整流體10和電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11外，且控制及顯示結(jié)構(gòu)12電連接電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11 ;具體的，
[0046]所述的機械整流體10包括殼體1、整流孔2、縮放管3，整流孔2布置在縮放管3前，且二者均軸向水平布置在主體呈管狀結(jié)構(gòu)的殼體I內(nèi)腔。
[0047]所述的電磁激勵信號采集結(jié)構(gòu)11包括管體4、扇環(huán)形電極5、勵磁線圈6，兩個磁線圈6對稱布置在管體4管壁外，用于測量流體流量的兩組扇環(huán)形電極5正交分布在管體4內(nèi)壁上；
[0048]所述的控制及顯示結(jié)構(gòu)12包括單片機7、溫感元件8、數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)9，兩組溫感元件8和數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)9均電連接單片機7，單片機8電連接于扇環(huán)形電極5，且單片機8連接外接電源和/或內(nèi)置電池。
[0049]所述的整流孔2成組使用，且在殼體I的縱向切面中，整流孔2圓心呈圓形分布。
[0050]所述殼體I的縱向切面中，整流孔2呈同心圓形多層分布。
[0051]所述的勵磁線圈6具體為多邊形勵磁線圈。多邊形結(jié)構(gòu)的勵磁線圈6具有分布均度好，磁場密度大、強度大，功耗低的特點，提高了本實施例的整體效率。
[0052]所述的單片機7具體為微功耗32位ARM核心單片機。
[0053]所述的電磁激勵信號采集的管體4，其橫截面的外邊框為四邊形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑呈圓形結(jié)構(gòu)。管體4橫截面的外邊框呈四邊形結(jié)構(gòu)，增大了管體4與勵磁線圈6的