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论新型复合材料在超声波热量表中的应用

   2014-01-07 中国节能网630
核心提示:上世纪80年代,自世界首批热量表诞生及推广应用以来,至今已有30多年的历史。而在国内,从90年代开始的热量表研发生产以及安装使

上世纪80年代,自世界首批热量表诞生及推广应用以来,至今已有30多年的历史。而在国内,从90年代开始的热量表研发生产以及安装使用也有近20年的发展历程。进入21世纪,我国政府及企业也开始响应全球节能环保和可持续发展的要求,在各行各业有意识的采取措施促进能源的高效使用,建筑节能的发展也被提到议事日程上。2003年建设部、国家发改委等八个部委印发了《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》,拉开政府主导的供热改革序幕,推行温度调节和户用热量计量装置、按热量计量收费的系统的试验工作。承载着重要历史任务的热量表,开始成为行业内人士关注的焦点。

国内热量表技术的发展,最早是从机械式开始的。机械式热量表主要由流量传感器、温度传感器和计算器三大部分组成,通过测定叶轮的转速来测量热水的流量。众所周知,基于机械式原理的热量表都避不开堵塞这个大难题,尤其是国内供热管网内的复杂水质状况,更是影响了机械式热量表的正常运行,从而影响计量的精度和使用寿命。

2000年之后,国内厂家开始借鉴欧洲热量表的发展,进行超声波热计量技术的研发。超声波热量表是利用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波信号,通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速,再通过流速计算出流量的一种间接测量方法。采用超声波计量技术的热量表具有以下特点:

•测量部分为一直管腔,没有任何叶轮或活动部件,不存在堵塞、磨损问题,能够适应国内的复杂水况环境;

•换能器的材料为非磁性材料,表面不锈钢板保护,不存在吸引铁锈等问题;

•测量精度高,从启动流量的角度来看,超声波热量表的启动流量是机械式热量表的1/5-1/10,普通超声波热量表在保证精度的情况下最小流量都可低至25L/h(DN20热量表)(兰吉尔热量表的最小流量可低至15L/h);并且随着电子技术的提高,超声波热量表动态测量范围(最小流量:标称流量)可达1:100甚至更高。

通过严格的论证以及实际应用经验来看,超声波热量表从根本上解决了机械式热量表在使用过程中出现的问题,真正适合目前国内工况和水质条件,是最适用的热量测量技术之一。

目前,市场上绝大多数的超声波热量表都选用金属材料作为流量管的管材,有的是全铜,有的是合金,在实际安装使用中存在着失窃的风险和尴尬。许多热力公司在采暖季前刚安装完热量表,不过几天时间整个热量表和连接件都丢失不见了,这对热力公司来讲意味着财产的损失和资源的浪费。

作为最早开始研究超声波热计量技术的欧洲品牌——兰吉尔,也是最早参与国内供热计量的厂家之一,在超声波热计量领域已有30年的设计、研发、制造经验,从户表、楼栋表到管网表,产品线覆盖完整的供热管网系统。仅户用超声波热量表已发展到第5代。最新一代的户用热量表T230的推出,更是兰吉尔在超声波热计量领域技术实力的体现。T230采用高科技复合材料,轻巧环保,性能优越。流量管选用高科技复合材料是与前几代户表最大的不同之处,这种材料具有以下优点:

•准确实现设计意图,确保加工出高准确度、高一致性的超声波测量声道

复合材料对加工成型的要求和难度,与金属材料相比可以说是简便许多。超声波测量声道作为测量流量的关键部件,可以按照设计意图进行加工成型。确保同一批次和不同批次超声波声道的稳定性和一致性,从而保证了热量表的准确性和一致性。

•高科技复合材料原生具备抗结垢特性

复合材料的化学特性,使其不易与水中的铁锈等杂质产生化学反应,从而减缓流量管内结垢的产生,使计量长期保持一致性和高稳定性;另外,这种特性还可延长轮换热量表的周期,保障热力公司的投资收益。

•重量轻,便于携带及运输,节省相应的物流成本

相比市面上同类产品,T230因采用高科技复合材料大大降低了自身重量,无论是携带、运输以及安装,都更加方便和快捷,省却为数不少的物流成本。同时,高科技复合材料也避免了盗失的风险,从资产管理和日常维护来说对供热公司都提供了很好的保障。

高科技复合材料目前已在多个工业领域得到广泛应用,2011年正式交付使用的波音787梦想飞机(Dreamliner),其主体结构(包括机翼和机身)大量采用复合材料,重量比例将达到空前的50%,带来制造业历史上革命性的跨越。在汽车制造行业也早已出现采用复合材料的轻量型汽车;在能源计量领域,水表更早于热表应用复合材料。众多领域的成功经验,充分说明复合材料在热量表产品上的广阔应用前景。

T230热量表从设计之初到投入规模化生产,在各个阶段都进行了严格的可靠性实验,在德国通过了包括压力、温度、安装强度等各个方面的一系列的实验室测试。

T230在采用高科技复合材料的同时,T230也引入了新的技术,包括温度补偿TCT技术(确保热量表在整个温度范围和流量范围都保持高准确度)、智能测量周期SAT技术(准确捕捉热负荷的实时变化)、超声波自适应技术(自动无失真放大超声波信号,确保长期准确计量)和换能器与水分离TOW技术(延缓换能器因温度压力变化造成的老化现象,确保长期稳定准确计量)。

科技的进步和技术的发展,使得工业领域在不同的历史时期引入不同的材料和应用。要让高科技复合材料在热计量应用方面发挥更大的作用,需要我们更深入了解和掌握超声波信号在新材料中传输的特性,以及材料特质对于产品的设计和结构所需要的创新思维,并在实际应用中不断发掘它的优势。

高科技复合材料与新技术、新功能的完美结合,成就了新一代的户用超声波热量表,为分户热计量的高准确度、高稳定性、高可靠性提供了持久的保障。从经济效益层面来讲,它的使用周期成本相较于同类热量表更低,从而促使供热改革所产生的社会成本降至最低。因此,从热量表的历史发展和技术创新来看,采用高科技复合材料的超声波热量表必然是将来发展的方向,也会逐渐成为供热计量的主流产品,更符合节能环保的社会发展趋势。

 
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