Дулааны тоолуур хэрхэн нарийвчлалтайгаар дулаан хэрэглээг тооцоолдог вэ?

Дулаан Хэрэглээг Хэмжих Шинжлэх Ухааны Үндэс

Бүх орчин үеийн дулааны тоолуурын үндсэн зарчим бол дараах анхдагч термодинамик зарчим юм: q = m × c × Δt энэ тэгшитгэл нь гурван хувьсагчийг үржүүлж дулааны энерги шилжилтийг тооцоолдог:

• м = урсаж байгаа усны массын урсгалын хурд (кг/ц)
• c = усны хувийн дулаан багтаамж (1.163 Вт·ц/кг·К)
• δt эргэлтийн хоолой болон буцах хоолой хоорондох температурын зөрүү

Дулааны метрологийн судалгаагаар баталгаажсан энэ томьёо нь зөв системд 2%-иас бага алдаатай нарийвчлалтай энергийг хянах боломжийг олгоно.

Урсгал ба температурын өгөгдлийг хэрхэн нэгтгэж нарийн дулааны хэрэглээг тодорхойлох вэ

Дулааны тоолуур нь урсгалын сенсорын хэмжилтийг хос температурын пробын мэдээлэлтэй жиших бөгөөд 10–15 секунд тутамд өгөгдлийг дээж авдаг. Цагт 2,880-аас дээш хэмжилтийг шинжилж, механик тоолуур орхидог түр зуурын ачааллын өөрчлөлтийг орчин үеийн төхөөрөмжүүд илрүүлдэг. Ультрасоник урсгалын хэмжилтийг платины эсэргүүцлийн термометртэй нэгтгэснээр ±(0.5% + 0.01°C) нарийвчлалд хүрч, олон өрхтэй барилгын шударга нэхэмжлэх үйл явцыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.

Гидравлик халаалтын системд дулаан шилжих физикийн үндэс

Ус нь агаараас дөрвөн дахин илүү дулаан барих чадвартай тул систем дэх дулааны энергиийг зөөхөд маш сайн ажилладаг. Жишээ нь ус 70 хэмийн температуртайгаар орж, 50 хэмээр гардаг ердийн тохижуулгийг авч үзье. Тус бүрээр нь нэг литр ус нь жинхэндээ ойролцоогоор 23.26 ватт-цагийн энергийг зөөдөг. Энэ тооцооллын ард байгаа математик нь маш энгийн: нэг килограмм усыг түүний хувийн дулаан багтаамж (килограмм тутамд ойролцоогоор 4.186 кЖ/кг·К) болон 20 хэмийн температурын зөрүүгээр үржүүлнэ. Ус хоолойд турбулентээр урсах үед (ерөнхийдөө Рейнольдсын тоо 4000-аас дээш болох үед) дулаан шилжүүлэлт хамаагаар сайжирдаг. Гэхдээ системд байдаг онгойхдоо байдаг агаарын пузыруудад анхааралтай байх хэрэгтэй. Эдгээр нь дулаан шилжүүлэх үр ашгийг хүртэл 15%-иар бууруулах боломжтой. Иймд сайн системийн загварчлал, мөн зүйлсийг гладнаар ажиллуулахын тулд жигд дардлагын шалгалтууд хийх нь маш чухал.

Дулааны тоолуурын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон тэдгээрийн интеграцлагдсан үйл ажиллагаа

Үндсэн элементүүд: Урсгалын сенсор, температурын сенсорууд болон интеграллагдсан калькулятор

Орчин үеийн дулааны тоолуур нь гурван чухал бүрэлдэхүүн хэсгийг нэгтгэдэг:

1. Урсгалын сенсорууд (ултрасоник эсвэл механик) м³/цаг-аар усны хэмжээг хэмждэг
2. Хослох температурын сенсорууд өргөн болон буцах шугамыг ±0.1°C нарийвчлалтайгаар хянах
3. Интеграллагдсан калькуляторууд доорх томъёог q = m × c × Δt бодит цагт хэрэглэх

Энэ байгууламж нь энергийн хэмжилтийн нарийвчлалыг 0.01 kWh хүртэл хангана. EN 1434-ийн сертификаттай системүүд нь Еврометийн 2023 оны 15 ЕАН-ы гишүүн улсад хийсэн хамаагүй судалгаагаар баталгаажсан ±2% нарийвчлалыг хадгалж байна.

Урсгалын хурд болон температурын зөрүүг нарийвчлан хэмжих

Транзит-хугацааны технологийг ашигласан ультра авианы урсгал хэмжигч нь ±1% нарийвчлалтай бөгөөд турбины суурин системүүдийг (±3%) давуулна. Pt1000 температурын датчикууд 0.03°C хүртэлх зөрүүг тодорхойлох чадвартай. Интегрчилсэн калькулятор нь усны хувийн дулаан багтаамж (20°C үед 4.19 кЖ/кг·К) болон 5°C ба 90°C хооронд үйл ажиллагааны температурт нягтралын хувьд хүртэл 4% хувьсах шингэний шинж чанарыг тооцож өөрчилнө.

Сенсорын оролтноос бодит цагийн энерги зааж өгөх хүртэл: Өгөгдлийн боловсруулалтын ажлын урсгал

10–60 секунд тутамд дулааны дансны хэмжүүрүүд хаалттай цикл процессыг гүйцэтгэнэ:

1. Урсгалын сенсор эзлэхүүний мэдээллийг импульс гаралтаар дамжуулан илгээнэ (1 импульс = 0.1–10 литр)
2. Температурын пробын сигнал 4–20mA эсвэл Modbus RTU-гаар илгээгдэнэ
3. Калькулятор цаг тэмдэгттэй оролтуудад MID-ийн стандартад нийцсэн алгоритмыг хэрэглэнэ
4. Энергийн утга (кВт·ц) нь орон нутгийн дэлгэцэнд харагдах бөгөөд M-Bus эсвэл LoRaWAN-аар дамжуулан илгээгдэнэ

Европын дулаан хэмжих нэгдэл (2022) үзүүлснээр энэхүү интеграци нь тооцоолсон тарифын загваруудтай харьцуулахад бодлогын зөрүүг 74%-иар бууруулдаг.

Усны урсгалыг эвлэхийн аргагүй, найдвартай хэмжихийн тулд дууны долгионы технологийг ашиглах

Ультра авианы дулааны тоолуурын ажиллах зарчим

Дууны долгионы дулааны тоолуур нь металл хоолойнуудыг дайран өнгөрөх өндөр давтамжтай дууны долгионуудыг илгээж, шингэний хурдыг тодорхойлдог. Үндсэндээ хоолойн хоёр талд байрлуулсан хоёр жижиг төхөөрөмж урсгалын чиглэлд хувьд дууны импульсуудыг нэг болон нөгөө тийш илгээдэг. Дууны дохионы цацраг нь урсгалын дагуу болон эсрэг чиглэлд ямар хугацаанд тусахыг судалснаар тоолуур шингэний дотор үлдсэн зүйлийг нарийвчлан тооцоолдог бөгөөд шингэнтэй хэзээ ч шүргэлцдэггүй. Энэ арга нь хэмжилтийн үед даралт буурахгүй байдаг тул маш сайн бөгөөд цэвэр усны системийг гэмтэх магадлалыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Ихэнх саванчид энэ аргыг дуртай байдаг нь тэдний үйлчлүүлэгчид хожимдоо олон төрлийн засвар үйлчилгээтэй тулгардаггүй.

Нарийвчлалтай урсгалыг илрүүлэхийн тулд дамжуулалтын хугацааны зөрүүний арга

Нэвтрүүлэх хугацааг хэмжих арга нь урсгалын дагуу болон эсрэг чиглэлд ультра авиан долгион хоолойгоор хэр хурдан тарахыг судлахад тоон дохио боловсруулах арга техникийг ашигладаг. Үндсэндээ, урсгалын дагуу явж буй дууны долгионууд урсгалын эсрэг чиглэлд явахдаа илүү хурдан зүүрнэ. Орчин үеийн урсгал хэмжигч нь эдгээр жижиг зөрүүг (секундын бутархай) мэдрэх бөгөөд үүнийг бодит эзлэхүүнд шилжүүлдэг. Хяналтын талаас, эдгээр төхөөрөмжүүд температурын өөрчлөлтөөс шалтгаалан шингэний нягт өөрчлөгдөх эсвэл хоолой хоногтож өргөсөх зэрэг хүчин зүйлсийг тохируулах зориулалтын програм хангамжтай байдаг. Энэ нь урсгал маш удаан үед ч тэдгээр нь нэг хувийн дотор нарийвчлалыг хадгалж чаддаг гэсэн үг юм. Индустрийн тоног төхөөрөмжинд ийм жижиг, далд байрласан төхөөрөмжийн хувьд энэ их л гайхалтай зүйл.

Механик хэмжигчтэй харьцуулах давуу тал: Бат бөх чанар, хөдөлгөөнт хэсэггүй, цөөн хэмжээний үйлчилгээ шаардагдах

Ультрасоник тоолуур нь импеллер эсвэл турбины шиг эргэдэг хэсгүүдийг ашигладаг уламжлалт механик тоолууртай харьцуулахад өөрөөр ажилладаг. Хөдөлгөөнтэй деталь байхгүй тул ингэснээр засвар, үйлчилгээний зардлыг маш ихээр бууруулдаг бөгөөд үнэндээ 10 жилд ойролцоогоор хагасыг хэмнэдэг. Мөн эдгээр төхөөрөмжүүд усны хатуулагийг хэт их битүүрүүлэхгүйгээр илүү сайн зохицоно. Тус бүртгэлийн салбарт дулааны нийлүүлэлтийн системд яагаад ультрасоник технологи онцлог давуу талтайг хангалттай баталгаажуулсан байдаг. Ийм тогтолцоонд жилтэй туршлага хангах болон урсгалын чиглэлийг хоёр талаар нарийвчлалтайгаар хэмжиж чадах тоног төхөөрөмж шаардлагатай байдаг бөгөөд энгийн тоолууртой харьцуулахад итгэлтэйгээр таарч чаддаггүй.

Бодит цагийн энерги тооцоолол болон ухаалаг мэдээллийн интеграци

Цахилгаан дохио боловсруулах аргаар дулааны энергийг мөчлөг тооцоолох

Орчин үеийн дулааны тоолуур нь дулааны энерги хэрэглээг секунд тутамд 500 удаа хүртэл бодож гаргадаг цифрийн дохионы боловсруулалтын (DSP) технологийг ашигладаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд хэмжигчийн өгөгдлийг авч, q = масс × хувийн дулаан багтаамж × температурын зөрүү гэсэн томъёоны дагуу бидний нэхэмжлэл дээрх нарийвчилсан кВтц цэнэгийн утгыг гаргадаг. Эдгээрийг хуучин аналог системтэй харьцуулахад илүү их ялгаа байна. Шинэ DSP тоолуурууд хурдан өөрчлөгдөж буй температуртай ч 1%-аас бага хазайх бөгөөд ингэснээр системд ачааллын хэлбэлзэл ямар ч байсан нарийвчлалыг хадгалж чаддаг. Энэ нь өдөр тутамд халаалтын шаардлага өөрчлөгдөж байдаг байгууламжуудад маш чухал ач холбогдолтой.

Өөрчлөгдөж буй халаалтын нөхцөлд өгөгдлийн нарийвчлалыг хангах

Босго доторх зохицуулалтын алгоритмууд урсгал ба температурын өгөгдлүүдийг тасралтгүй харьцуулан шалгаж, агаарын бапнуур эсвэл насосны гэмтэл зэрэг хэвийн бус үзэгдлийг илрүүлдэг. Эрчим хүчний хяналтын нийгэмлэгийн 2023 оны талбайн судалгаагаар DSP-ийн дэвшүүлсэн тоолуурууд нь урсгалын хурд хэлбэлзэх дулааны түгээлтийн сүлжээнд 99.2% нарийвчлалд хүрсэн байна.

Оюунлаг барилгын экосистемтэй IoT интеграци

Дэвшилтэт тоолуурууд Modbus, M-Bus, BACnet зэрэг холбооны протоколуудыг дэмждэг бөгөөд барилгын автомжуулалтын системтэй урсгалттай интеграцлах боломжийг олгодог. 2024 оны шинжилгээний дагуу Оюунлаг торны өгөгдлийн интеграци , хоорондоо холбогдсон дулааны тоолуурууд урьдчилан таамагласан ачааллын тэнцвэржилт ба бодит цагийн эрэлтийн хариу үйлдлээр дулааны түгээлтийн 18%-ийн алдагдлыг бууруулдаг.

Дулааны тоолуурын нарийвчлал ба урт хугацааны найдвартай байдлыг нөлөөлөх хүчин зүйлс

Усны чанар, агаарын бөмбөлгүүд, урсгалын турбулент чанар хэмжилтийн нарийвчлалд үзүүлэх нөлөө

Ашигт малтмалын их хэмжээтэй ус нь дулааны тоон тоон тоон тоон тоон үзүүлэлтийг эвдэж, заримдаа 15 хувиар дутууруулдаг. Системийн дотор агаар саатуулагдахад, энэ нь агаарын нягтралыг өөрчилж, ултрах дууны дохиог ч эвдэрдэг. Бид энд плюс эсвэл минус 2 градусын дундаж алдааны тухай ярьж байна. Мөн турбулант урсгалыг мартаж болохгүй. Тэдгээр нь хэмжилтийг эргэн тойронд нь хөөрөх бүх төрлийн сигнал шуурга үүсгэдэг. Сайн мэдээ юу вэ? Зарим өндөр чанартай тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон тоон Эдгээр дэвшилтэт системүүд бодит ертөнцөд асуудал үүссэн ч 1.5 хувийн үнэн зөвт байдлыг хадгалах чадвартай.

Калибрлах стандартууд, олон улсын дүрэм журмын дагуу байх (MID, OIML)

Регулируулалт	Эрхэм байдал	Нарийвчлалын ангилал
MID (Хүнсчлийн хэрэгсэл тухай директив)	Орон сууцны төлбөр тооцоо	1 анги (±2%)
OIML (Хууль зүйн хэмжил зүйн олон улсын байгууллага)	Үйлдвэрийн хяналт	0.5 анги (± 1%)

Тогтоосон калибрын аргачлалыг баримтлах нь хэмжилтийн алдааг калибрлаагүй төхөөрөмжүүдтэй харьцуулахад 63%-иар бууруулдаг. 2023 оны 12 европын сүлжээний хяналтын үр дүнд сайн байлгасан суурилуулалтад дахин калибрын шинжилгээний зайг 60 сар болтол сунгах боломжийг харуулсан.

Нэхэмжлэхэд гарч буй зөрүүгийн гол шалтгаанууд: Суурилуулах явцад гарсан алдаа, техникийн үйлчилгээг хийхгүй байх

Хоолимсууд зөв тэнхлэглэгдээгүй үед шингэний урсгалыг алдагдуулж байдаг тул хэмжилтийн бүх алдааны ойролцоогоор дөрөвний нэгийг үүсгэдэг. Гурван сар тутам шалгаж байдаг системүүд нас барах жилдээ жилдөө зөвхөн 0.3% нарийвчлал алддаг бол хөдөө оронд техник үйлчилгээ хийгдэхгүй байгаа системүүдийн нарийвчлал 0.7% хүртэл алддаг. Битүүмжлэлийг тогтмол шалгаж, тоног төхөөрөмжийн гэнэт температурын өөрчлөлтөнд тэсвэртэй байх чадварыг хангах нь тэдгээрийн арван жилийн амьдралын туршид хэмжилтийг плюс минус 1%-ийн дотор тогтвортой байлгахад тусалдаг. Энэ нь Европын янз бүрийн халаалтын бүс нутагт байршуулсан бараг 15 мянган дууны долгионы метрийг судалсан томоохон судалгаанд илэрсэн.

Ихэнх асуултууд

Орчин үеийн дулааны тоолуурт дулаан хэрэглээг хэмжихэд ашигладаг тэгшитгэл юу вэ?

Орчин үеийн дулааны тоолуурууд q = m × c × Δt гэсэн тэгшитгэлийг ашигладаг. Энд 'm' нь массын урсгалын хурд, 'c' нь усны хувийн дулаан багтаамж, 'Δt' нь орох болон буцах хоолой хоорондын температурын зөрүүг илэрхийлнэ.

Яагаад ультрасоник дулааны тоолуурууд уламжлалт механик тоолуураас давуу талтай вэ?

Ультрасоник дулааны тоолуурууд хөдөлгөөнтэй хэсэггүй тул засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулж, элэгдэл дутагдалд өртөх магадлалыг багасгадаг. Мөн тэдгээрийн нарийвчлал хэцүү нөхцөлд ч өөрчлөгддөггүй бөгөөд усны системд хэмжилт хийх үед саад учруулахгүй.

Дулааны тоолуурын нарийвчлалд нөлөөлөх хүчин зүйлс юу юу вэ?

Усны чанар (эвлэг бодисын агууламж), агаарын пузыр, урсгалын турбулент чанар зэрэг нь дулааны тоолуурын нарийвчлалд нөлөөлж болно. Гэхдээ дэвшилтэт тоолуурууд өөрсдийгөө цэвэрлэх боломжтой шинж чанар ба ухаалаг алгоритмуудыг ашиглан эдгээр асуудлыг шийдвэрлэдэг.

Дулааны тоолуурыг хэд хэдэн жилд нэг удаа дахин калибрак хийх ёстой вэ?

Хэмжилтийн нарийвчлалыг бууруулахын тулд дулааны тоолуурт тогтоосон калибрын аргачлалд нийцэх шаардлагатай. Сайн хадгалагдсан суурилуулалт нь ихэвчлэн 60 сард нэг удаа дахин калибрлах шаардлагатай.