CN110440862B

CN110440862B - 流量计

Info

Publication number: CN110440862B
Application number: CN201910331274.1A
Authority: CN
Inventors: U·高格勒; A·布克尔
Original assignee: Diehl Metering GmbH
Current assignee: Diehl Metering GmbH
Priority date: 2018-05-05
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2024-07-12
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: EP3569989B1; EP3569989A1; CN110440862A; DE102018003671A1; DK3569989T3; PL3569989T3

Abstract

本申请涉及一种流量计，用于安装在流体管线系统的供给装置(20)或返回装置(21)中，包括：连接壳体(2)；用于流速确定的测量装置；控制和评估单元(3)；及第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)，第一和第二温度传感器分别用于安装在供给装置或返回装置中，并分别确定在供给装置中的温度或在返回装置中的温度，其中，提供了用于确定流量计温度的部件，能确定在流量计的温度以及第一和第二温度传感器的至少一个温度之间的温度差，及借助于确定的温度差，能确定哪个温度传感器安装在供给装置中或安装在返回装置中，用于流速确定的测量装置提供为用于确定流量计的温度的部件。本申请还涉及一种用于操作流量计的方法。

Description

流量计

技术领域

本发明涉及一种流量计，特别是涉及一种用于记录冷却能量和/或流体热量的量的热量计，本发明还涉及一种用于操作流量计的方法。

背景技术

流量计是用于确定流体流速的测量装置，例如水表、燃气表、热量计等。这种流量计或流速传感器通常安装在流体管线系统中。热量计用于确定呈热或冷却能的量的形式的能量，该热或冷却能例如通过加热回路而传送给负载，或者通过具有冷却回路的换热器来带走。在这种情况下，能量或热能由流体的体积流量以及在供给装置中的温度(即沿流体流动方向在负载之前)和返回装置中的温度(即沿流体流动方向在负载之后)之间的温度差来确定。

体积流量或流速通常用测量装置来确定，该测量装置例如装配在流量计壳体中。测量装置可以机械(通过叶轮)或静态地设置为例如超声波仪表。在超声波仪表的情况下，流量可以例如根据飞行时间(time-of-flight)差方法来确定，该方法利用声波有沿流体流动方向和逆着流体流动方向的不同飞行时间(由于流体流动)的效应，该声波由至少一个超声波换能器沿流体流动方向和逆着流体流动方向来发射。

因此，能够确定飞行时间差，借助于该飞行时间差，例如确定流体的平均流动速度，该平均流动速度用于通过考虑流动横截面来确定流速。在这种热量计中，例如通过温度传感器来确定在供给装置和返回装置之间的温度差。在这种情况下，流量计可以布置在供给装置或返回装置中。为了确定温度差，通常使用两个温度传感器，它们分别布置在供给装置或返回装置中。一个温度传感器(装置侧温度传感器)可以例如一起装配在流量计壳体中。装置侧温度传感器再根据流量计的安装位置来确定流量计壳体处的供给装置或返回装置温度，而另一温度传感器用于确定另一供给装置和返回装置温度，并通过电缆而与流量计连接。在这种情况下，温度传感器和流量传感器的安装或布置将非常复杂。因此，经常发生安装和设置错误，例如温度传感器的混淆或者用于供给装置和返回装置温度确定的温度传感器的不正确分配或设置。特别是，在装置侧温度传感器并不安装于流量计壳体中的实施例中，温度传感器经常由安装人员交换，因此经常发生安装错误。这种安装错误通常导致热量计的不正确操作，这只能通过额外的时间和成本密集的改装措施或者通过重新设置来补救。

公开的现有技术

DE102015001379A1介绍了一种用于记录流动流体的热能的流量计，该流量计安装在包含流体的供给管线中。流量计包括测量装置以及用于编译流速数据的控制和评估单元。借助于流速数据，控制和评估单元确定根据安装的流动方向。流量计还包括温度测量仪器，该温度测量仪器包括两个温度传感器，在供给装置中的供给装置温度和返回装置中的返回装置温度之间的温度差通过这两个温度传感器来确定。还设置了第三温度传感器，该第三温度传感器位于流量计的壳体上或壳体内，并确定流量计的温度。在这种情况下，分别测量在第三温度传感器和另外两个温度传感器之间的温度差，并因此建立流量计安装位置(根据供给装置或返回装置)。在自己设置的范围内，前两个温度传感器可以分别分配给供给装置或返回装置。由于具有第三温度传感器的流量计设置，可能产生成本较高的问题，例如，当该温度传感器位于壳体外部时，在流体温度和外部温度之间有相对较大温度差的情况下，可能发生第三温度传感器的测量误差，或者当第三温度传感器位于壳体中并有故障时，需要更换整个流量计。

发明内容

本发明的目的是提供一种流量计，通过该流量计，安装和维护成本经济地降低，并提高操作可靠性。

实现目的的方案

上述目的通过本发明的总体教导来实现。本发明还具有优选设置。

根据本发明的流量计特别是一种用于记录优选是流动流体的冷却能量和/或热量的量的热量计。在这种情况下，流量计设置成安装在流体线系统的供给装置或返回装置中。流量计还包括用于使得流量计与流体管线系统连接的连接壳体、用于流速确定的测量装置、控制和评估单元、以及第一和第二温度传感器。温度传感器将分别安装在供给装置或返回装置中，例如通过热电偶套管。第一和第二温度传感器根据相应安装位置(供给装置或返回装置)来使用，以便确定供给装置温度或返回装置温度。而且，提供了用于确定流量计的温度的装置，它能够确定在流量计的温度以及第一和第二温度传感器中的至少一个温度之间的温度差。随后，借助于确定的温度差，能够确定哪个温度传感器安装在供给装置或返回装置中，即哪个温度传感器用于或设置成确定供给装置温度以及哪个用于确定返回装置温度。根据本发明，用于流量确定的测量装置提供为用于确定流量计的温度的部件，即，基本用于确定连接壳体的温度或连接壳体内的流体温度。这样的优点是，不需要另外的温度传感器来确定流量计温度。通过这种方式，能够特别和经济地减少安装费用和维护费用，例如，不需要设置另外的温度传感器以及进行相应地标定。

优选是，测量装置是具有至少一个超声波换能器和超声波测量通路的超声波测量装置。因此，流速确定例如可以借助于飞行时间差测量来进行。

优选是，将温度传感器分配给供给装置或返回装置可以自动地进行。这样能够避免由于安装人员交换温度传感器引起的安装错误。例如，在完成安装和温度差确定之后，温度传感器可以例如通过控制和评估单元而自动分配给供给装置或返回装置，因此，原则上与哪个温度传感器安装在供给装置中以及哪个温度传感器安装在返回装置中无关。因此，安装可靠性甚至进一步地提高到特定程度。

优选是，温度与流量计温度的温度差更低的温度传感器分配给与流量计相同的安装位置，即分配给供给装置或返回装置。在这种情况下，温度传感器的分配也可以在连接方法之后通过确定在流量计的温度和仅一个温度传感器的温度之间的温度差来进行，或者也可选择或同时通过确定在流量计的温度和两个温度传感器的温度之间的温度差来进行。

以简单方式，温度传感器在安装过程中布置在流体管线系统中，以使得第一温度传感器或第二温度传感器的温度至少基本对应于流量计的温度。这样，温度传感器的安装误差已经在安装过程中校正。这样，例如能够避免安装在流量计安装位置处的温度传感器安装得太远离流量计。

有利地是，流量计温度的确定可以通过超声波或超声波脉冲(burst)在流体中的、与温度相关的飞行时间来确定。优选是，为此，测量装置的超声波换能器的超声波用于流速确定，该超声波沿超声波测量通路的飞行时间可以根据温度而变化。

为了确定流量计的温度，可以例如提供查找表，其中，飞行时间速度根据相应温度存储。通过确定的超声波信号的飞行时间，可以因此读出和/或计算出相应的温度。查找表可以例如存储在流量计或控制和评估单元的存储器中。

而且，当分配给流量计的安装位置的温度传感器的温度明显偏离流量计的温度时，可以确定故障；例如，当流量计布置在供给装置中，且流量计的温度明显偏离供给装置温度时，或者当流量计布置在返回装置中，且流量计的温度明显偏离返回装置温度时。这样，能够在安装和操作过程中直接确定不正确的安装，从而显著提高了操作可靠性。

而且，可以提供查错程序，该查错程序特别是在操作过程中借助于确定的温度差来进行合理性检查，从而确定故障。例如，在加热回路的加热阶段中，与供给装置相比，在返回装置中的温度显著升高(即在负载之后)是不合理的，因此，当超过特定阈值(例如供给装置温度与返回装置温度的比率)时，将检测到故障。从而进一步提高了操作可靠性。

优选是，可以提供错误输出，该错误输出可以光学和/或声学地输出故障。因此，错误或不正确的安装可以直接地报告给安装人员。例如，错误可以通过显示器、扬声器、灯光仪器(闪光灯、LED等)来输出，或者通过消息而发送至所希望的接收器，该消息例如通过无线电而发送至读出装置、智能电话、智能家居控制器或供给商的控制中心。发送例如也可以通过蓝牙、红外、IoT(物联网)应用、NFC(近距离无线通信)、移动电话、ISM(工业、科学和医疗频道)、SRD(短程装置)、通过SMS(短消息服务)，结合大数据处理等。

在用于操作流量计(特别是用于记录流体的冷却能量和/或热量的量的热量计)的所述方法中，流量计通常在具有供给装置和返回装置的流体管线系统中操作。优选是，流量计因此可以安装在流体管线系统的供给装置或返回装置中。流量计包括连接壳体、用于流速确定的测量装置、控制和评估单元，以及第一和第二温度传感器。在这种情况下，该第一和第二温度传感器用于确定供给装置温度和返回装置温度。而且，确定流量计的温度，确定在流量计的温度以及第一和第二温度传感器的至少一个温度之间的温度差。在这种情况下，第一和第二温度传感器的分配(用于确定供给装置温度或返回装置温度)通过温度差来进行。根据本发明，流量计的温度的确定通过用于流速确定的测量装置来进行。

附图说明

下面将借助于附图更详细地介绍本发明的有利结构，附图中：

图1表示了在流体管线系统内部的、根据本发明的热量计的高度简化示意图；以及

图2表示了根据本发明的热量计的一种结构的高度简化示意图。

具体实施方式

图1表示根据本发明的流量计在流体管线系统中的基本安装情况。流量计设置为热量计1，该热量计1用于记录流过的流体的冷却能量和/或热量的量。在这种情况下，流体管线系统包括供给装置20和返回装置21，在该情况下，一个或多个负载(未示出)可以安装在供给装置20和返回装置21之间，这些负载例如通过流体管线系统而供给一定量的热量和/或冷却能量(例如热水供给、冷却系统等)。流体的流动方向由在图中箭头表示。

热量计1包括连接壳体2，它能够通过该连接壳体而安装在流体管线系统中。为此，连接壳体2包括进口2a和出口2b，例如如图1中所示，该进口2a和出口2b分别包括法兰连接件，以便与流体管线系统的相应法兰连接件22、23连接。不过，作为替代方案，现有技术中已知的其它连接装置也可以提供，例如螺纹连接件。在这种情况下，热量计1可以选择地安装在供给装置20中，或者如图1所示安装在流体管线系统的返回装置21中。

而且，热量计1有两个温度传感器4、5，这两个温度传感器4、5分别布置在流体管线系统的供给装置20或返回装置21中。在这种情况下，温度传感器4通过在供给装置20中的连接装置6来布置，温度传感器5通过在返回装置21中的连接装置7来布置。作为连接装置6、7，例如可以使用热电偶套管或旋入套筒，它们使得温度传感器4、5与流体热接触，而温度传感器4、5自身并不与流体接触。热电偶套管优选是定向成逆着流体的流动方向。作为温度传感器4、5，可以提供现有技术已知的所有类型温度传感器，例如PT-100、热电偶等。

图2表示了根据本发明的热量计1的简化结构变化形式。热量计1包括控制和评估单元3以及超声波测量装置，该超声波测量装置作为用于流速确定的测量装置，包括两个超声波换能器8、9和两个偏转装置11、12。由超声波换能器8、9产生的超声波(所谓的超声波脉冲或超声波信号)沿位于超声波换能器8、9之间的超声波测量通路10传播。在这种情况下，偏转装置11、12用于偏转超声波，以使得超声波测量通路10呈U形延伸穿过连接壳体2。不过，还明确包括根据本发明的流量计的结构变化形式，其中，超声波测量通路10例如沿直线延伸，或者重复地偏转通过连接壳体2。

而且，在热量计1中，确定热量计1的温度。该温度基本对应于在热量计1的安装位置(供给装置或返回装置)处的流体温度。作为用于确定热量计1的温度的装置，提供了用于流量确定的超声波测量装置。为此，确定在热量计1的温度以及第一和第二温度传感器4、5中的至少一个温度之间的温度差。借助于确定的温度差，通过使得其温度与热量计1温度相比具有较低温度差的温度传感器4、5分配给热量计1的安装位置(即对应于供给装置20或返回装置21)，将确定哪一个温度传感器4、5安装在供给装置20中以及哪一个安装在返回装置21中。这种分配可以选择地在热量计1的首次安装时进行以及在操作过程中以确定的时间间隔来进行。这样，不正确的安装和不正确的设置也可以在不需要额外的改装措施的情况下进行追溯校正。

优选是，热量计1包括电压源(为了清楚而未示出)。作为电压源，可以提供例如电池，特别是锂电池(例如，寿命超过10年的A电池或D电池)，或者电源单元(例如24V或230V)。而且，还可以提供通信模块(未示出)，热量计1能够通过该通信模块而与上级单元(例如数据收集器)通信，例如通过无线电、L-Bus、M-Bus、RS-232、RS-458，LAN等，例如以便发送操作或负载数据。

本发明内容还明确地包括不同实施例的各个特征的各个特征组合(子组合)和可能的组合(附图中未示出)。

参考标号列表

1热量计

2连接壳体

2a 进口

2b 出口

3控制和评估单元

4第一温度传感器

5第二温度传感器

6连接装置

7连接装置

8超声波换能器

9超声波换能器

10 超声波测量通路

11 偏转装置

12 偏转装置

13 错误输出

20 供给装置

21 返回装置

22 法兰连接件

23 法兰连接件

Claims

1.流量计，所述流量计为用于记录流体的冷却能量和/或热量的量的热量计(1)，所述流量计用于安装在流体管线系统的供给装置(20)或返回装置(21)中，所述流量计包括：

连接壳体(2)；

用于流速确定的测量装置；

控制和评估单元(3)；以及

第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)，所述第一温度传感器(4)用于安装在供给装置(20)中并用于确定在供给装置(20)中的温度，所述第二温度传感器(5)用于安装在返回装置(21)中并用于确定在返回装置(21)中的温度，其中

提供了用于确定流量计的温度的部件，

能够确定第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)中的至少一个温度与流量计的温度之间的温度差，其中

借助于所确定的第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)中的至少一个温度与流量计的温度之间的温度差，所述控制和评估单元(3)确定第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)中的哪一个安装在供给装置(20)中或安装在返回装置(21)中，其中

用于流速确定的测量装置设置为用于确定流量计的温度的部件，其中，流量计的温度的确定借助于超声波信号在流体中的、与温度相关的飞行时间来进行，其中

将第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)分配到供给装置(20)或返回装置(21)自动地进行。

2.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：用于流速确定的测量装置包括至少一个超声波换能器(8、9)和超声波测量通路(10)。

3.根据权利要求1或2所述的流量计，其特征在于：温度与流量计的温度相比具有较低温度差的第一温度传感器(4)或第二温度传感器(5)分配到流量计的安装位置。

4.根据权利要求1或2所述的流量计，其特征在于：第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)布置成使得第一温度传感器(4)或第二温度传感器(5)的温度至少基本等于流量计的温度。

5.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：提供查找表，超声波信号在流体中的飞行时间速度根据流体和/或流量计的相应温度存储在所述查找表中，要确定的流量计的温度能够通过超声波信号的飞行时间和查找表而得出。

6.根据权利要求1或2所述的流量计，其特征在于：当分配给流量计的安装位置的第一温度传感器(4)或第二温度传感器(5)的温度明显偏离流量计的温度时，确定故障。

7.根据权利要求1或2所述的流量计，其特征在于：提供查错程序，其中，借助于确定的温度差进行合理性检查，这用于确定故障。

8.根据权利要求1或2所述的流量计，其特征在于：提供错误输出(13)，所述错误输出(13)设置成用于输出故障。

9.根据权利要求8所述的流量计，其特征在于：提供错误输出(13)，所述错误输出(13)设置成用于光学地和/或声学地输出故障。

10.用于操作根据权利要求1-9中任意一项所述的流量计的方法，

其中，确定流量计的温度，

确定第一温度传感器和第二温度传感器中的至少一个温度与流量计的温度之间的温度差，以及

将第一温度传感器和第二温度传感器分配成用于借助于温度差来确定供给装置温度或返回装置温度，其中

借助于用于流速确定的测量装置来确定流量计的温度，

其中，流量计的温度的确定借助于超声波信号在流体中的、与温度相关的飞行时间来进行，以及

将第一温度传感器和第二温度传感器分配到供给装置或返回装置自动地进行。