几种常用热量表对比

                        几种常用热量表对比
                                            ——— 李伟、陈文利、刘瑞峰
    全国的供热计量改革正在逐步开展，特别是在近年来能源短缺，国家提倡节能减排，各地非常重视，供热改革也在同时进行，对供热改革中分户计量的热量表的需求也正在扩大，同时对热量表的性能、质量的要求也越来越高。
    热量表是实现供热分户计量的根本终端，它能最终显示终端用户所用热能，通常以“kW•h”或“MJ”的形式出现，它的计量准确性直接关系到供热企业和用户之间的利益关系。就国内热量表而言，可以说是质量参差不齐，性能鱼目混珠的现象十分普遍，这就是一些低价位的“有磁热量表”。所谓“有磁”热量表就是在流量信号采集上采用的磁性（磁铁）传感器，如“韦根”，“霍尔”，“干簧管”等。现在“霍尔、干簧管“采集信号已经被市场淘汰，而在热量表技术最成熟的西欧、北欧国家，根本就不允许使用“有磁”热量表。另外一种热量表就是国际上应用十分广泛的“无磁”热量表，所谓“无磁”就是热量表在流量信号采集上利用电感振荡原理取得的，没有任何磁铁及磁性物质，它在西欧、北欧供热计量最成熟的地区占到90%的市场份额。我们就“韦根”热量表即“有磁”热量表和“无磁”热量表做一下分析：
    一、“有磁”韦根热量表：
    缺点：
    1、韦根发讯的“有磁”热量表，在采集流量信号时，利用基表叶轮上的磁铁和韦根线圈相偶合，产生脉冲取得的，而叶轮上的磁铁是靠水流推动的，它在和韦根线圈偶合时消耗了水流的能量，产生的磁阻力会降低基表叶轮的转速和灵敏性，长期会影响准确计量。
    2、韦根线圈抗干扰能力差，当外界放置磁铁时，韦根线圈势必受到干扰，会影响计量的准确性，在在一定角度放置磁铁时甚至会引起不计量现象，这样对热量的损失就大了。
    3、韦根发讯中的磁铁会吸附水中的铁屑，这是磁铁的性质决定的。磁铁吸附铁质后，会增加磁铁面积，降低单位磁通量，影响计理的准确性，随着磁铁吸附铁质的增加而增大，能引起不计量，甚至基表不转动。
    4、韦根发讯中的磁铁，在供热环境中长期浸泡在热水中，而磁铁淬火就失去磁性，在热水中，磁铁也会产生褪磁现象，当磁铁褪磁后，热量表自然也就不计量了。
    5、韦根发讯热量表在工作时功耗大，这是韦根器件的性质决定的，因为韦根信号是尖峰脉冲信号，占空比不一，所以要加额外的脉冲整形电路，电路复杂，可靠性差，甚至一只电子元件损坏都会引起整只表不工作。
    6、韦根有磁热量表因为发出的是尖峰脉冲信号，占空比不一，所以在出厂检验时对不同流量点进行校对时采样难度大，不能做到各个点的精确控制。在长期工作中就会体现出计量不准确的问题。
    7、韦根发讯的热量表的磁铁是放在叶轮轴上的，当水的流速突然变化时，会造成叶轮轴上下“窜动”，这样也就使磁铁和韦根线圈的间隙产生了变化，影响磁场场强，也会引起计量不准确。
    8、韦根发讯装置不能对流量进行时时检测，这是其电路的独特性决定的，所以当流量出现突然变化时，不能进行时时检测，从而影响计量。
    优点：1、韦根发讯热量表的成本低廉，“有磁”流量采集部分仅相当于无磁流量采集部分的三分之一甚至四分之一。
    2、有磁韦根热量表可利用现有的传统热水表，只要在叶轮上放置磁铁，外加韦根线圈就可以了，而不是热量表专用基表，但事实是传统热水水表是不能用于热量表基表的，但其成本仅为专用热量表基表的二分之一。
    3、进入热量表行业的技术门槛低，因为韦根传感早在上世纪八十年代就广泛应用于工业领域中，如“转速计”、“转角偏转器”“脉冲发生器”等。这种技术易于掌握，电路移殖性强，一些无独立研发的热量表厂家就看上了这种韦根发讯装置，流量计基表拿现成的热水水表，上面放上磁铁，加个韦根线圈就形成一个所谓的热量表了。
    二、无磁热量表
    1、“无磁”热量表在流量信号采集上采用电感振荡的原理取得的，中间没有任何磁性物质，而取信电感和基表叶轮上的铜片没有任何物理接触，处在两个完全隔离的空间，对转速不会产生任何阻力。具体原理是：当流量检测电感振荡时，有水流推动叶轮，叶轮上的铜片就会随之转动，流量检测电感就会检测到，经差频后即衰减振荡，就可测出流量信号。
    2、无磁流量检测技术在整个电路中没有任何磁源性物质，不会对基表中的叶轮产生任何额外的阻力，不影响准确计量。
    3、在无磁流量检测技术中，因为检测流量的电感的振荡频率是固有的，所以不怕外界干扰，特别是人为干扰，如放置磁铁、放置静电物质等，都不影响计量的准确性。
    4、在无磁流量检测技术中，因为没有任何磁性物质，所以不会吸附水中的铁质，更不会存在褪磁现象，在复杂水质、高温环境下使用非常可靠。
    5、在无磁流量检测技术中，我公司使用的进口“TMS3723B”专用流量检测芯片，电路实现了集成性，功耗更低，而可靠性、稳定性、精确度都成倍增加，达到了国内先进水平，该芯片能对流量进行时时检测，水流的突然变化也不会影响计量准确性。
    6、我公司利用“TMS3723B”专用流量检测芯片，配合三个流量检测电感，能全方位，时时进行流量信号的检测和采集，单片机中的SCAN靶点扫描程序能把每个流量点、每个流量周期内的数据进行准确积分，换算成热量。
    7、这种无磁流量检测技术，配合我公司针对国内供热水质改进的“大腔体、大叶轮”专用热量表基表，不怕水中的铁质杂质，彻底克服了水中铁质影响计，水中杂质易堵塞基表的难题。
    总结：这种无磁流量检测技术的热量表在欧洲供热市场最成熟地区的普及率占85%以上，余下的被电磁热量表和超声波热量表占有，而没有“有磁”热量表的份额。国外大牌热量表厂家如丹佛斯、荷德鲁美特、桑坦克斯等在2000年左右进入中国市场，就是用的这种技术最成熟、质量最可靠的无磁热量表。近十年来，通过国内热能表企业根据国内使用环境实际需求的不断改良，目前，这种无磁热量表最适用于国内情况，较好的适应了国内的供热水质，性价比最高，而且运行及维护成本低，减轻了供热企业及终端用户的负担，符合国内情况，在北京、青岛、西安等大型城市业已规模安装使用。
    三、超声波热量表
    1、超声波并不是一种最近才出现的高科技技术，它早在二战时期就被盟军应用在对德国的作战中，用来探潜海底的潜艇。相比较而言，韦根技术产生于1974年的美国，无磁检测技术产生于1987年的德国，在民用特别是医疗领域应用广泛。
    2、超声波用在热量表上用的是“差速法”来测量流量的。具体原理是：当超声波在水中与水一起流动时会产生一个时间，而与正常速度相比，就会产生一个时间差，利用时间差来算水的流速，再用流速乘以管径，就得到了流量。所以中“差速法”。这种方法要求严格的时序控制，一般超声波的在水中的传播速度为1500米/秒，时序控制电路要以单片机的周期来计算，一般为10-12秒，毫秒级到不到，稍有偏差，则会影响计量。
    3、超声波换能器（即超声波发生、接收器）要求精度高，它有压电材料即锆钛酸铝，声楔即透射字数接近1的有机玻璃组成，要求强度高、韧度牢，耐老化等。目前，国际上一对进口的换能器的价格在600元人民币左右，价格太高，而国产价格低的质量上又没有保证，与进口产品质量没有可比性。
    4、超声波热量表怕水中的杂质，因为水中的杂质会偏移超声波的入射角，影响准确计量。所以现在宣传超声波热量表不怕堵，这个无可非议，因为它接近于直管状态，但水中的杂质会影响超声波换能器，这一点厂家却只字不提，误导用户，一个现实问题水中杂质影响了计量。
    5、超声波热量表怕水中的气泡，因为超声波在水中的传播速度为1500米/秒左右，而在空气中的传播速度为330米/秒，我们的供热管网毕竟不是厂家的检测台子，用的是纯净水，无气泡，而供热管网中不可能不含杂质、气泡等，而根据在水中及空气中的传播速度，会有接近于5倍的计量误差。
    6、超声波热量表都要在换能器部件做“增速”处理，即增加水流的速度，为的是让超声波在小流量情况速度一致些，这怎么办，只能缩小换能器部分的管径，即“缩径”，所以现在看到有的标称DN20的超声波热量表，“缩径”部分连DN15的口径都不到。增加了压力损失。
    7、超声波热量表运行，维护成本太高，因其超声波换能器是大功耗器件，因此缩短了内置电池的寿命，而换能器损坏就要换掉整个流量计，成本太高，而换能器又十分怕振动，易脱落，属易损部件，维护十分不便。
总结：超声波热量表虽然号称不怕堵，不怕水中杂质，水中杂质对腔体没有影响，但却影响到了超声波换能器所发生的超声波，所以不能只看到超声波热量表的一面，还应看到另一面，从全方位评价。
    四、有线远传热量表
    有线远传热量表是在普通热量表的基础上，增加远传集抄系统，实现远距离数据集中抄收，能大大提高抄表效率，避免人工抄收过程中出现的人为错误。热量表可以选择有磁、无磁、超声波等各种类型的热量表，只要热量表具有远传功能，能实现远距离数据传输。有线远传集抄系统目前通用的有两种方式：485方式和M-BUS方式。就目前而言，工控中采用较多的通讯方式仍然以485总线为主，户用仪表的通讯方式以M-BUS为主，它可以解决多结点、长距离的通讯问题. 目前国内诸多大型水、电、气、热表企业已采用或拟采用MBUS总线通讯技术。M－Bus是Paderborn大学的Dr．Horst Ziegler与TI公司的Deutschland GmbH和TechemGmbH共同提出的，专门用于公共事业仪表的总线结构，称Meter－Bus，简称M－Bus。
    缺点：
    1、前期介入要早，在楼房设计初期就应考虑进去，因为现在小区都要求整体化、美观化、人性化，如果楼房交房后再施工，额外的布线改造势必影响楼房的整体美观。
    2、工作量大，前期早介入就要提前和建筑设计单位及工程施工单位做好工作，在设计初期做好预留，如沟、孔、洞等。在施工作做好预埋工作，如提前把线铺设在墙内，就像现在的照明电线一样都在墙内。
    3、楼房交工后如没有预留预埋工作，则额外的外置布线裸露在墙外，易被破坏，如人为剪断等。线路在外也会加速老化，影响使用寿命。
    4、布线工程量大，从支线观察家干线到主线，从用户（住户家中）——集中器（一楼一个）——主线（小区）——干线——上位控制机（供热企业），都要布线，有时要加中继器，不易长距离传输。
    5、要用到220v交流电，稳压及整流设备，固其功耗太大，无法用内置锂电池。
    优点：
    1、技术上比较容易实现，不用做太多的电路处理。
    2、不用向当地无线电管理部门申请无线频率使用许可，不用交纳无线电频率占用费。
    3、整体造价低，易于维护。
    4、能大大提高抄表效率，避免人工抄收过程中出现的人为错误，易于管理部门的管理。
    五、无线集抄热量表
    无线集抄热量表应包括无线集抄系统和热量表。热量表可选择有磁、无磁、超声波等各种类型的热量表，热量表应具有数据传输功能，能够将数据传送到数据采集器(集中器)，然后采集器(集中器)再将数据通过无线电或GPRS网络传送到主站或控制中心。通过无线电传送数据的方式使用较多，广泛应用于工业和民用各个领域。但目前通过GPRS 网络进行无线传输的方式正在替代无线电传输。GPRS通信技术，实现了多表数据抄收的功能，解决了实时性、抄收成本及通信距离等问题。控制中心通过GPRS网络、集中器对热量表实现远程抄表，具有定时自动集抄、即时集抄及即时直抄等抄表管理功能，实现对用户热量表的监测和管理，维护方便快捷，可靠性高，性能稳定且具有综合查询功能。随着GPRS通信技术的不断成熟和自动抄表技术的不断完善，这种远程无线自动抄表技术也将会得到更好的发展和提高。
    无线电传输缺点：
    1、要向当地无线电管部门申请频率使用许可证，每年要交纳无线电频率占用费。
    2、现在人们健康意识增强，无线电发射天线会产生一定的电磁辐射，在安装时有人会阻力。
    3、可靠性差，怕雷电，怕干扰，易击毁，在阴雨天气会影响无线电发射质量及距离。
    4、保密性差，电波在空气易衰减，漏掉数据的可能性大，要反复多次抄收，进行数据对比才行。
    5、电路复杂，前期调制加载波，后期解调取信号，成本高，程序上要做多次加密处理，防止人为干扰。
    6、用220V交流电，要涉及稳压及整流设备。
    无线电传输优点：
    1、没有前期的大量工作，不用建筑设计单位和施工单位配合协调。
    2、布线工程量小，不用主干线，不用增加中继器。
    3、传送距离可远可近，灵活方便。
    4、人为破坏小。
    GPRS网络传输的优点：
    1. 以GPRS/ SMS方式向主站发送数据，并可接收主站参数设定。
    2. 采用低功耗设计，内置标准时钟，平时休眠，仅在瞬间工作。
    3. 远方接收装置可以是手机或主站计算机，配合应用软件即可实现抄表和收费管理功能。
    4. 控制中心通过GPRS网络、集中器对热量表实现远程抄表，具有定时自动集抄、即时集抄及即时直抄等抄表管理功能。
    5. 控制中心通过GPRS网络对集中器实施远程配置及初始化设置，可设置自动抄表间隔，系统时钟等相关参数。
    6. 控制中心通过GPRS网络对集中器实施远程控制，实现对用户热量表的监测和管理，无传输距离限制，热量表管理、维护方便快捷。
    7. 可靠性高：系统及产品均为工业级设计，通信网络为专网，具有高可靠性。
    8. 性能稳定：通信设备具有良好的自恢复功能，保证系统稳定运行。
    9. 综合查询：热量表用量信息查询；用户信息查询；用户收费查询；操作纪录查询；报警信息查询。基于以上特点，就目前而看，无线远传抄表相对有线抄表占有很大的优势
    GPRS网络传输的缺点：
    1、每年要交纳GPRS通信费。
    2、通信系统相对复杂，程序开发周期较长。
    3、成本相对较高。
    *注：行业内未有规模生产的远传热量表产品