Устройство для измерения количества теплоты Советский патент 1990 года по МПК G01K17/16 

Изобретение относится к тепловым измерителям, а именно к устройствам для измерения количества теплоты в водных замкнутых системах теплоснабжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения количества теплоты путем автоматической коррекции коэффициента преобразования устройства, учитывающей изменение энтальпии и плотности в широком диапазоне температур теплоносителя.

Методическая погрешность измерения устройства в диапазоне температур теплоносителя 10-180 С в подающем трубопроводе и 5-80°С в обратном

20

30

35

трубопроводе не превышает +0,14% при использовании ПЗУ емкостью 2 Кбайт и +0,08% при использовании ПЗУ емкостью 4 кбайт.

На фиг.1 представлена функцио- нальная схема устройства; на фиг.2 вариант электрической схемы блока управления; на фиг.З - сигналы на вы- 25 ходах основных элементов.

Устройство содержит расходомер 1 с включенным на его выходе формирователем 2 импульсов, мостовую схему, одна половина которой относительно питающей диагонали состоит из последовательно включенных термопреобразователей 3 и 4 сопротивления в подающем и обратном трубопроводе, а другая из первого 5 и второго 6 резисторов, дополнительный резистор 7, включенный между вторым выходом источника 8 постоянного тока, первый выход кото- рого подключен к одному из входов питающей диагонали мостовой схемы, и вторым входом питающей диагонали мостовой схемы, коммутатор 9, первая пара входов которого соединена с выходами термопреобразователя 3, вторая пара входов - с выходами термопреобразователя 4, третья пара входов - с выходной диагональю мостовой схемы, а четвертая пара входов - с выходами дополнительного резистора 7, блок 10 управления, адресный выход которого подключен к адресному входу управления коммутатора 9, выход которого подключен к входу широтно импульсного модулятора 11, генератор 12 тактовых импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока JO управления и к первым входам первого 13, второго 14 и третьего 15 элемента И, вторые входы которых подклю«Q1 15

40

45

50

55

20

30

25

1435А

чены к первому входу блока 10 управления и выходу широтно-импульсного модулятора 11, первый 16 второй 17 счетчика, выходы которых подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства 18, выходы которого подключены ко входу предустановки третьего счетчика 19, выход кото- «Q рого подключен к управляющему входу этого счетчика и ко входу накопительного счетчика 20, при этом выход формирователя 2 импульсов подключен ко второму входу блока 10 управления 15 и к входам установки нуля первого 16 и второго 17 счетчиков, третий вход первого элемента И 13 подключен к второму выходу блока 10 управления, и его выход - к счетному входу первого счетчика 16, третий вход второго элемента И 14 подключен к третьему выходу блока 10 управления, а выход - к счетному входу второго счетчика 17, третий вход элемента И 15 подключен к четвертому выходу блока 10 управления и к входу управления постоянного запоминающего устройства 18, а его выход - к счетному входу третьего счетчика 19.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении единицы количества (объема) теплоносителя через расходомер 1 на его выходе появляется сиг5

0

5

0

5

нал, под действием которого формирователь 2 импульсов вырабатывает короткий импульс, поступающий на второй вход блока 10 управления и входы установки нуля счетчиков 16 и 17. При этом счетчики 16 и 17 обнуляются, а на адресном выходе блока 10 управления устанавливается код, обеспечивающий подключение коммутатором 9 на время TQ напряжения термопреобразователя 3 сопротивления, установленного в подающем трубопроводе, ко входу широтно-импульсного модулятора 1 1 , работающего по принципу двойного интегрирования. Одновременно на втором выходе блока 10 управления, подключенном к третьему входу первого 13 элемента И, устанавливается разрешающий сигнал. По истечении времени Т0 на адресном выходе блока 10 управления устанавливается код, обеспечивающий подключение коммутатором 9 напряжения дополнительного резистора 7 ко входу широтно-импульсного модулятора I1 на время разряда интегратора широтно-импульсного модулятора 11. При этом на выходе широтно-импульсного модулятора 11 формируется импульс, длительность которого равна

V R1 2R3 R5

- Т - Т -«----

-- Ьу ° R7

где R3 - сопротивление термопреобразователя 3; R5 - сопротивление резистора

мостовой схемы;

R7 - сопротивление дополнительного резистора 7. Этот импульс, поступая на второй вход первого 13 элемента И, совместно с разрешающим сигналом блока 10 управления на третьем входе этого элемента И обеспечивает прохождение через него импульсов с генератора 12 тактовых импульсов на вход счетчика 16. К моменту окончания импульса Ј, на счетчик 16 поступает N,, импульсов

N.-Ј.- F

ти

2R3 2R3 R ,

где Рти частота импульсов генератора 12 тактовых импульсов; N0 2 и ,где п - число разрядов счетчика в блоке 10 управления, и на выходах разрядов счетчика сформируется первая часть адресного кода, подаваемого на адресные шины постоянного запоминающего устройства 18 Задним фронтом импульса, поступающим на первый вход блока 10 управления, разрешающий сигнал снимается со второго и устанавливается на третьем выходе блока 10 управления. Одновременно на адресном выходе блока 10 управления устанавливается код, обеспечивающий подключение коммутатором 9 на время TQ напряжения V RN с термопреобразователя 4 сопротивления установленного в обратном трубопроводе, ко входу широтно-импульсного модулятора 11. По завершении времени Т на адресном выходе блока 10 управления устанавливается код, обеспечивающий подключение коммутатором 9 напряжения VR7 с дополнительного резистора ко входу широтно-импульсного модулятора 11. При этом на его выходе формируется импульс, длительность которого равна А т V R т 2R4 -R5 хо у „7 х° R7

5714356

где R4 - сопротивление термопреобразователя 4.

Этот импульс, поступая на второй г вход второго 14 элемента И совместно с разрешающим сигналом блока 10 управления на третьем входе этого элемента И, обеспечивает прохождение через него импульсов с генератора 12 10 тактовых импульсов на вход счетчика 17. К моменту окончания импульса Ј2чна счетчик 17 поступает Na импуль

совм R5

.FTM 2R4 -Ги на выходах разрядов счетчика 17 сформируется вторая часть адресного кода, подаваемого на адресные шины постоянного запоминающего устройства 18. Задним фронтом импульса с , поступающим на первый вход блока 10 управления, разрешающий сигнал снимается с третьего и устанавливается на четвертом выходе блока 10 управления. Одновременно на адресном выходе блока 10 управления устанавливается код, обеспечивающий подключение коммутатором 9 на время Т0 напряжения VufjC выходной диагонали мостовой схемы ко входу широтно-импульсного модулятора 11. По завершении времени Т0 на адресном выходе бло- ка 10 управления устанавливается код, обеспечивающий подключение коммутатором 9 напряжения VR7 ко входу широтно-импульсного модулятора 11. При этом на его выходе формируется импульс, длительность которого равна

V,

Ј, Т --- ° VR7

Ш-К4Ш 0 R7

Этот.импульс, поступая на вход третьего 15 элемента И совместно с разрешающим сигналом блока 10 управления на третьем входе этого элемента И, обеспечивает прохождение через него импульсов с генератора 12 тактовых импульсов на вход счетчика 19 . К моменту окончания импульса Ј3 на

счетчик 19 поступит N, импульсов

N3 Ј, Рти (R3-R4)

NeR5 R7

Разрешающий сигнал с четвертого выхода блока 10 управления поступает также на вход Разрешение постоянного запоминающего устройства 18. На адресной шине постоянного запоминающего устройства 18 в это же время

действует код, сформированный на выходах разрядов счетчиков 16 и 17, связанный с температурами теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.

Вследствие этого на вход предустановки счетчика 19 из постоянного запоминающего устройства 18 во все время, действия разрешающего сигнала по- ст|упает код К ; (t np ,t06p ) .

i В момент поступления на вход счет- го:ка 19 К-го импульса, где К соответствует числу, двоичное представление которого было ранее записано в

образователей сопротивления, установленных вподающем и обратном трубопроводах с теплоносителем, а другая - из двух последовательно соединенных резисторов, источник постоянного тока, один из выходов которого подключен к одному из входов питающей диагонали мостовой схемы, широтно- импульсный модулятор, блок управления, генератор тактовых импульсов, три элемента И, первые входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, три счетчика, постоян-

Изобретение относится к тепловым измерителям, а именно к устройствам для измерения количества теплоты в водяных замкнутых системах теплоснабжения, и позволяет повысить точность измерения количества теплоты за счет автоматической коррекции коэффициента преобразования, учитывающей изменение энтальпии и плотности в широком диапазоне температур теплоносителя. При прохождении теплоносителя через расходомер 1 на его выходе появляется сигнал, под действием которого формирователь 2 импульсов вырабатывает импульс, поступающий на вход блока 10 управления и входы обнуления счетчиков 16 и 17. Коммутатор 9 последовательно подключает к входу широтно-импульсного модулятора 11 термопреобразователи, выходную диагональ моста и дополнительный резистор. В течение длительности импульса модулятора 11 счетчики 16 и 17 подсчитывают число тактовых импульсов. Выходные разряды счетчиков 16 и 17 формируют адрес постоянного запоминающего устройства 18, в ячейках которого хранятся коды значений коэффициентов пересчета числа импульсов, поступающих на вход счетчика 19. Таким образом корректируется число импульсов, накапливаемых накопительным счетчиком 20 в зависимости от теплофизических параметров теплоносителя. 3 ил.

етчик 19 со входа его предустановки, ное запоминающее устройство, накописч

н выходе счетчика 19 появляется сиг- н&п, используемый для разрешения записи в разряды счетчика 19 кода К; (t пр , 1:06р) по даваемо го в это время н& его вход предустановки. По завер- записи сигнал на выходе счетчику 19 исчезает и счетчик 19 продол- счет поступающих на его вход импульсов до заданного кодом К ;(:„, ti6p) предела. Таким образом, в устройстве реализуется схема счетчика с управляемым коэффициентом пересчета. Сформированные на выходе счетчика 19 короткие импульсы суммируются накопительным счетчиком 20.

В постоянном запоминающем устройстве 19 заранее затабулированы коды значений коэффициентов пересчета числа импульсо.в, поступающих на вход счетчика 19 в зависимости от связанного с температурами теплоносителя Кода на адресной шине постоянного запоминающего устройства 18. Значения коэффициентов пересчета рассчитываются так, чтобы суммарное значение Числа импульсов, поступающих на вход накопительного счетчика 20 за время измерения, соответствовало действительному значению количества израсходованной теплоты, т.е. учитывали реализуемую преобразователем зависимость и изменения теплофизических параметров теплоносителя (энтальпий и плотности) в широком дипазоне изменения его температур.

Формула изобретения

Устройство для измерения количества теплоты, содержащее расходомер с включенным на его выходе формирователем импульсов, мостовую схему, одна половина которой относительно питающей диагонали состоит из двух последовательно включенных термопре20

25

30

35

45

50

55

тельный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения количества теплоты путем автоматической коррекции коэффициента преобразования устройства, учитывающей изменение энтальпии и плотности в широком диапазоне температур теплоносителя, в него введены коммутатор и резистор, при этом первая пара входом коммутатора соединена с выходами первого термопреобразователя, вторая пара входов коммутатора - с выходами второго термопреобразователя, третья пара входов - с выходной диагональю мостовой схемы, а четвертая пара входов - с выходами дополнительного резистора, включенного между вторым входом источника постоянного тока и вторым входом питающей диагонали мостовой схемы, выход коммутатора подключен к входу широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к вторым входам элементов И и первому входу блока управления, выход формирователя импульсов подключен к второму входу блока управления и входам установки нуля первого и второго счетчиков, выход генератора тактовых импульсов подключен к третьему входу блока управления, адресный выход которого соединен с адресным входом управления коммутатора, второй вход блока управления соединен с третьим входом первого элемента И, третий выход .блока управления - с третьим входом второго элемента И, четвертый выход блока управления - с третьим входом третьего элемента И и управляющим входом постоянного запоминающего устройства, выход первого элемента И соединен со счетным входом п ервого счетчика, выход второго элемента И - со счетным входом второго

0

5

0

5

5

50

55

тельный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения количества теплоты путем автоматической коррекции коэффициента преобразования устройства, учитывающей изменение энтальпии и плотности в широком диапазоне температур теплоносителя, в него введены коммутатор и резистор, при этом первая пара входом коммутатора соединена с выходами первого термопреобразователя, вторая пара входов коммутатора - с выходами второго термопреобразователя, третья пара входов - с выходной диагональю мостовой схемы, а четвертая пара входов - с выходами дополнительного резистора, включенного между вторым входом источника постоянного тока и вторым входом питающей диагонали мостовой схемы, выход коммутатора подключен к входу широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к вторым входам элементов И и первому входу блока управления, выход формирователя импульсов подключен к второму входу блока управления и входам установки нуля первого и второго счетчиков, выход генератора тактовых импульсов подключен к третьему входу блока управления, адресный выход которого соединен с адресным входом управления коммутатора, второй вход блока управления соединен с третьим входом первого элемента И, третий выход .блока управления - с третьим входом второго элемента И, четвертый выход блока управления - с третьим входом третьего элемента И и управляющим входом постоянного запоминающего устройства, выход первого элемента И соединен со счетным входом п ервого счетчика, выход второго элемента И - со счетным входом второго

счетчика, выход третьего элемента И- со счетным входом третьего счетчика, выходы разрядов первого и второго счетчиков подключены к адресным входам постоянного запоминающего устрой Т LI

ства, выходы которого подключены к входу предустановки третьего счетчика, выход которого подключен к управляющему входу этого счетчика и к входу накопительного счетчика.

Фиг. г