淺談熱量表用流量傳感器 
                                             
摘要：本文介紹了熱量表用流量傳感器的主要特點，分析了熱量表用流量傳感器與普通熱水表用流量傳感器的區別，并結合研發過程中遇到的問題談了一點體會
關鍵詞：熱量表用流量傳感器、熱水表用流量傳感器、熱量表、供暖水質

概述
      2005年12月，建設部等八部委發布了《關于進一步推進城鎮供熱體制改革的意見》，指出：“穩步推行按用熱量計量收費制度，促進供、用熱雙方節能。新建住宅和公共建筑必須安裝樓前熱計量表和散熱器恒溫控制閥，新建住宅同時還要具備分戶熱計量條件；”，這表明了我國城鎮供熱體制改革的進一步深化，按用熱量計量收費勢在必行。
隨著國家集中供熱計量收費制度的推行，熱量表被確認為一種必要的集中供熱計量的法定儀表。
國家政策的導向給熱量表市場提供了巨大的商機。能否抓住商機，提供運行可靠、計量準確的熱量表是擺在每個熱量表生產企業面前的重要課題。
      熱量表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器構成。根據流量傳感器的不同，熱量表可分為機械式和非機械式兩大類，機械式又可分為旋翼式、螺翼式、渦輪式等，非機械式可分為超聲波式、電磁式、渦街式等幾類。其中使用最普遍的是機械式旋翼和螺翼流量傳感器。在熱量表的這三部分中，流量傳感器的研發制造難度最大，問題也最多，是大多數熱量表生產企業不愿涉足的領域。
熱水表與熱量表流量傳感器的區別
      由于目前水表的技術已相當成熟，所以我國大多數熱量表生產企業為了降低研發成本和產品成本，采用了直接把熱水表用作熱量表流量傳感器的方式，只在流量信號的采集、屏蔽和計算器設計方面融入本公司的技術。
      上述方式固然降低了成本，省去了流量傳感器的研發工作，且在管路水質較好、壓力、溫度都比較穩定的情況下運行短時間內不會出現什么問題。但是熱水表的工況遠不如熱量表的工況嚴酷（熱水表為斷續工作，熱量表在采暖季節為連續工作；熱水水質要明顯優于供暖水質），因此普通熱水表的性能遠不能滿足熱量表的要求。熱量表在采暖季的工作時間遠遠大于普通熱水表一年的工作時間。我國供熱管網絕大部分還是老系統，即使新建住宅的供熱管網，也有相當數量的系統雖然采用雙管并聯供熱，但沒有使用分段供熱。這樣低樓層的熱量表承受的壓力更高。而熱水表流量傳感器在耐壓、耐高溫、防堵塞方面能力較差，所以用于熱量表時，存在造成流量傳感器超壓滲漏，爆裂、卡阻的隱患，有可能給用戶造成重大損失。
      因此，對熱量表流量傳感器來說，在耐壓、耐磨損等方面理應要提出更加嚴格的要求。
七洋熱量表流量傳感器的技術路線
      鑒于上述原因，我公司研發部門在制定技術路線時沒有沿用大多數熱量表生產企業走的老路，而是制定了研發有自主知識版權的熱量表和熱量表專用流量傳感器的方針，并且提出了主攻熱量表專用流量傳感器的戰略目標。我公司自主研發了旋翼式熱量表用流量傳感器系列產品，并獲得了多項專利。
七洋流量傳感器具有以下特點：
1.適應供暖水質：
      我國供暖系統水質差是普遍存在的問題，短時期內改善水質的目標很難實現。因此只能采取措施提高熱量表的適應性。表前加裝濾網和磁性過濾器，可以有效地濾除供暖管網中的大部分大顆粒雜質及鐵磁物質。同時，為了減小細小雜質對計量精度的影響，我們改進了葉輪及葉輪殼的結構，使得泥狀雜質很難沉積在葉輪殼內，使其對流量精度的影響降低到最小。
      在水質問題沒有得到根本解決的情況下，為保證計量精度，我公司將表芯設計成了可獨立計量的整體結構，在保證流量傳感器準確度的前提下，方便表芯的定期清洗和在線更換，可以大大減少供熱管理部門的維護成本。
      計量準確：
      表芯采用雙流束結構，相對于單流束表來說，葉輪受力均勻，轉動平穩，可以保證流量傳感器在整個流量測量范圍內精度符合要求，不需要分段補償。
2.耐高溫、高壓、耐磨損：
      由于表殼和表蓋均為銅材料，將流量傳感器的最大耐壓性能大幅度提高，在 4MPa的壓力下不滲漏，不爆裂，可更好的抗擊水錘等現象造成的管路壓力突變對熱量表造成的破壞。
      表芯采用特殊材料制成，能夠保證長時間在流量傳感器的上限工作溫度及流量下正常工作。大大提高了流量傳感器的運行可靠性。
3.信號采集方便：
      流量傳感器的流量信號，通過葉輪頂部的磁環與流量傳感器外部的零功耗磁敏元件耦合輸出；有效地解決了間隔金屬材料時對流量信號采樣的問題。
      下表列出了七洋熱量表流量傳感器和熱水表的不同之處：

產品試制和驗證中遇到的問題
1.表芯材料
      在產品設計初期，我們針對表芯結構設計和材料選用做了大量試驗，這是一個艱苦的過程。開始，在較低流量下，流量傳感器誤差曲線很好，基本呈平直狀態，但是到大流量下，誤差曲線出現突變，誤差值很大。發現是由于表芯材料變形引起的。表芯材料在高溫水浸泡、大流量沖擊下發生較大變形，影響了水流沖擊葉輪的位置，改變了葉輪與表芯殼體的間隙，從而影響到流量傳感器的計量精度。
      在尋找表芯材料方面，我們遇到了很大的困難，很長一段時間沒能找到合適的材料，研發工作幾乎陷入停頓。無奈之下，我們委托塑料材料方面的專家，按照我們的結構要求和使用要求，配制出了專門的材料，使得流量傳感器終于通過了公司規定的500h的加速磨損試驗。
2.產品驗證
      陜西、河南、江蘇、山東等幾個省都有七洋的熱量表在運行中。天津某小區也安裝了使用我公司流量傳感器作為基表的其它公司的戶用熱量表。我們對幾個重點小區密切跟蹤，取得了很多第一手資料。
      在第一個采暖季，天津安裝的表有1只表計量偏慢，有1只表停走，我們立即趕到現場查明原因。觀察發現，計量偏慢的一只表進出水口方向裝反。拆下這塊表，發現表芯中有直徑約3mm的水泥砂粒，但未影響葉輪轉動。清除砂粒，將表正向安裝后，觀察計算器瞬時流量顯示與其它正常工作的表相同，表明這塊表已正常工作；另一只停走的表在確認計算器沒有故障后，現場拆開流量傳感器觀察，發現表芯中有一塊直徑約10mm的水泥塊卡在葉輪處，將葉輪卡死，導致熱量表停走。清除了水泥塊后，熱量表立即恢復了正常工作。這塊表的故障就是由這個水泥塊引起的。我公司流量傳感器的進水口處安裝有濾網，這塊故障表的濾網完好無損，流量傳感器安裝方向正確，表芯中仍然卡進了這樣大的水泥塊，只能是在安裝過程中附近的管路沒有清理干凈造成的。
      2004年在河南開封幾個居住小區安裝了我公司熱量表。在第一個采暖季初期，一部分熱量表明顯跑慢。后經公司售后服務人員到現場調查，發現出現故障的熱量表大多位于供暖管網的末端，深入了解得知該小區供暖管網設計不太合理，導致管路末端的水流動很慢，流量很小，而且管路中的泥狀雜質很多，安裝熱量表前沒有進行管路清洗。多種原因造成大量的泥狀雜質淤積在這段管路里不能隨水流沖走。在現場拆開流量傳感器觀察，表芯和表殼中淤積了很多泥狀雜質，由于雜質太多，葉輪轉動受阻。當時供暖期已經開始，再進行整個管路的清洗是不現實的，因此我們與熱力公司協商，采用分戶清洗的辦法，清理用戶管路和散熱器中的雜質，同時進行表芯的在線清洗工作，在短短幾天時間內就協助熱力公司解決了問題。
      現在，兩個采暖季已過，這些熱量表都在正常工作中，沒有再出現故障。
一點體會
      通過這些年對熱量表的研發，感覺到在熱量表的三個主要部分中，流量傳感器的研發是最困難的，需要耗費大量的人力、物力，前期投入較多，且需要幾個采暖季實際使用的數據統計，耗時較長。同時，流量傳感器也是在實際使用中最容易出問題的部件，因此，業內人士一致認為流量傳感器問題是熱量表的瓶頸問題。
      表芯的結構設計和表芯材料的選擇是一個很重要的方面。合理的結構設計，能夠承受高溫水長時間浸泡、大流量沖擊不變形的表芯材料，以及選用適用的軸與軸承材料，這些因素缺一不可。這樣才能為流量傳感器計量準確提供最基本的保障。
      我國的供暖水質不好，供暖新管道的前期處理很不到位，雖然要求安裝單位在安裝熱量表前先對管道進行沖洗，但在實際使用中，能做到的單位并不多，使得管路中有部分雜質殘留，影響熱量表正常運行，因此研發流量傳感器需要在適應水質方面下很大的功夫。
      目前，國內已有幾家熱量表生產企業在自主研發熱量表用流量傳感器，并都積累了相當的經驗，隨著研發的不斷深入，一定會制造出計量準確、運行可靠、能適應多種不理想狀況的熱量表用流量傳感器。
      以上是我們在熱量表用流量傳感器的研發、制造和應用中的一點經驗和體會，請同行們多提寶貴意見。