有磁熱量表和無磁熱量表的對比分析

摘要：本文介紹了一種采用LCT－9723流量傳感器將有磁熱量表改造成無磁熱量表的方法，該傳感器具有微功耗，高精度，不受葉輪上下竄動影響，可靠性高，抗干擾能力強，耐高溫等特點，并具有相當好的遠傳能力。輸出信號是可以由單片機直接接收的穩幅方波信號，可直接替代原來的有磁傳感器而無需做任何結構改動，應用簡單，方便可行。

Summary：This article introduces a method that using LCT-9723 flow sensor to transform magnetically heat-meter into nonmagnetic heat-meter. The LCT-9723 flow sensor has various characteristics,such as ultra-low power, high accuracy, high reliability, powerful anti-disturbing, nice heat resisting and goodish ability of remote communications. Its output signal is fixed amplitude square wave that can be received by MCU directly, so it can instead of primary magnetically flow sensor without any change of structure, and its usage is very easy and convenient.

關鍵詞：熱量表 流量傳感器 無磁 抗干擾 耐高溫 遠傳

全國性的供熱計量改革正取得巨大成就，特別是在近年來能源日益短缺的情況下，今年對于供熱能耗的控制，各級政府乃至全社會更是出乎尋常地重視，當前正是大量生產、安裝和應用供熱熱量表的時節，對于各種類、各型號熱量表的需求之大也是前所未有的，同時對熱量表的性能、質量的要求也越來越高。

目前國內大量流行的熱量表仍有相當多的“有磁熱量表”，所謂有磁熱量表，就是在流量信號的采集上，選用的是有磁傳感器，如“韋根”、“霍爾”、“干簧管”等等。目前干簧管熱量表已淘汰。

2.1關于有磁和無磁概念的理論分析

理論上沒有定義“有磁”和“無磁”，在實際應用中，是根據信號采集器件是否通過磁場變化采樣來加以區分有磁和無磁的，這要看應用場合的選擇。嚴格的說在熱量表基表和智能水表上使用有磁采樣器件的，由于磁采樣器件的特點，會產生額外的磁力而降低傳動部件（在基表中指葉輪）的靈敏度，還增加了一些不穩定的因素和潛在的問題，帶來一系列不應有的麻煩，如抗干擾能力低下，精度差，易堵塞，吸附鐵質后磨損增加，降低使用壽命，和長時間在熱水中浸泡發生磁鐵退磁現象等等。

有磁熱量表，就是選用了有磁流量信號采樣器件或有磁傳感器才成為了“有磁熱量表”。在熱量表和智能水表上就不建議采用以有磁傳感器從葉輪上采樣的器件！采用有磁傳感器在多數情況下是因為找不到合適的傳感器不得已而為之。

2.2 關于微功耗和“零功耗”概念的理論分析

一般的定義是把工作電流低于30μA的電路稱為微功耗電路。

關于“零功耗”。實際上，零功耗的器件是不存在的。干簧管和有磁的韋根、霍爾傳感器都不是零功耗的器件。特別是干簧管和有磁的韋根，盡管不需要耗費電能產生信號，但是實質上它是通過水流推動葉輪轉動時提取能量的，它消耗了水流的能量，葉輪是基表中的最關鍵，最精密，并且是指標要求高的部件，在它上面消耗了能量產生了阻力就等于降低了葉輪的靈敏度。干簧管和有磁的韋根、霍爾傳感器等原本就不是用在熱量表基表和智能水表上的，另外這種傳感器還必須配加電路對信號加以整形。請朋友們在應用中，要正確理解微功耗，正確認識“零功耗”。

2.3 關于流量傳感器基表（以下簡稱基表）的選型分析

以DN20的基表為例說明，常用流量為2500L/h；量程比為50，則最小流量點流量為50L/h。

機械式基表分為單流束基表和多流束基表兩種：

單流束基表水流是從一側流入表體計量腔以單水柱推動葉輪旋轉的，在大流量點時葉輪高速旋轉，單邊受力較大對葉輪的磨損不利，影響了基表的使用壽命，在小流量時葉輪旋轉速度比較低相對葉輪轉動較穩定，由于此結構簡單緊湊，成本較低，因此也有一定的市場。

多流束基表與單流束基表相比，多流束基表水流進入基表內的計量腔后通過在切線方向均勻分布的多個進水口的葉輪盒從多個方向推動葉輪旋轉，葉輪受水流的沖擊較均勻穩定，相對于單流束基表來說，計量精度和使用壽命等各項指標均優于單流束基表，但結構較復雜，成本較高，維護費用較高，但對于熱量表來說計量精度的穩定和可靠的使用壽命是至關重要的。

連云港水表有限公司具有多年的研發和生產流量傳感器的經驗，規格型號有單流、多流和螺翼式，口徑DN15～300mm,已經過了多年來的使用驗證，在此推薦使用，我們的傳感器也是在互利合作的基礎上同期配套研發的。其他公司的基表也有比較好的，用戶可根據自己的實際應用情況選擇。

關于“竄量”。不論國產單流束表還是多流束表都存在葉輪沿軸向上下竄動的位移量，這個量，業內稱之為“竄量”。它對于保證傳感器的正常可靠工作是必不可少的。我們自己研發的流量傳感器具有流通能力大，性能穩定，抗污染能力強，成本低廉等優點，比較好的適應了我國的國情，隨著流量傳感器的不斷完善技術日益成熟，在國內實際應用中效果相當明顯。在設計和使用中要求流量傳感器應不受“竄量”的影響而可靠的輸出信號。進口基表由于是同軸式計量腔，進入計量腔的多流束水流是高進低出，在運行時緊緊吸住葉輪，使葉輪不上下竄動，由于加工精細，制造復雜且成本高，同時由于設計的計量腔的進出水孔較小而容易受到水質的污染產生堵塞現象，導致維護費增加，很難適應我國國情，從實際應用效果來看，國產基表有一定的市場優勢和發展前途。

到目前為止，國內的無磁流量傳感器，無磁采樣的可靠性都不同程度的受到“竄量” 的影響。有的產品上帶有SCAN靶點掃描式流量傳感器，一般都要求兩到三只電感，也難以克服“竄量”的影響，每一只成表幾乎都要針對不同流量點進行校正，而且采樣難度大，編程難度也大，所以在國產基表上很難應用。

對于大口徑國產基表而言，目前僅有我們的LCT-9723D型可以應用于各類大口徑基表上，而且適應于溫度比較高的工作環境。

2.4 國內目前熱量表應用現狀分析

目前干簧管熱量表已淘汰，在此只對其他有磁傳感器進行應用分析。

2.4.1 由于供暖管道的生銹和水質比較差，葉輪上的磁鐵很容易吸附水中的鐵屑、鐵銹等，并形成堆積，從而阻礙了葉輪的轉動和增加了磨損，尤其是在停止供熱以后，大量的雜質硬化，使葉輪在第二年供熱時轉動很慢，嚴重的甚至不能轉動，大大影響熱量表的使用壽命。

2.4.2 由于磁鐵長時間在高溫水流中工作，其磁力會逐漸的減弱，從而影響采樣的可靠性。

2.4.3 有磁傳感器的另一個致命弱點是極容易受到外部磁場的干擾，使采樣信號發生紊亂。

總之，有磁傳感器的這些缺點導致它在熱量表上的應用將逐漸被“無磁熱量表”所取代。

3.1 流量傳感器LCT-9723簡介

山東力創贏芯集成電路有限公司推出的無磁流量傳感器LCT-9723，就是為解決上述問題而研發生產的新產品，具有微功耗(5～6μA)，高精度，不受葉輪上下竄動影響，可靠性高，抗干擾能力強，耐大溫差等特點，并具有相當好的遠傳能力，詳細指標請參考有關應用說明書。

3.2 LCT-9723基本原理

LCT-9723通過探頭向外發射超聲頻率的電磁波，遇到基表葉輪上安裝的無磁性金屬片后會發生頻率、幅度、相角的變化，通過對這些信號的整理輸出穩幅方波，該信號可以由單片機直接接收。

3.3 LCT-9723技術特點

LCT-9723性能可靠、應用簡單，尤其是在有磁熱量表的改造上具有非常明顯的優勢。

3.3.1 應用簡單:只需將信號線接到原來“韋根”流量傳感器在熱量表主板的流量輸入端口上，將熱量表換成無磁基表，熱量積分儀程序中的流量系數改成無磁基表的流量系數，就完成了從有磁熱量表到無磁熱量表的改造，成為了一塊真正的無磁熱量表。

3.3.2 節省成本:這種無磁基表安裝尺寸、管道接口、表頭連接基表接口都與原來一模一樣，其他的無需做任何改造即可直接安裝。原來的有磁熱量表的所有元件、程序基本上都可以繼續使用，僅是換成無磁基表，基本上不需重新開發、開模、改電路板，一旦有磁熱量表退出市場也不用擔心原有物資與產品的浪費，只需做稍許改動，即可成為一款全新的無磁熱量表。

3.3.3 性能好：LCT-9723的抗干擾能力非常強，可以有效防靜電、防電磁干擾、防止葉輪上下竄動產生的影響，耐高溫可達130℃，輸出信號可遠傳，遠傳距離可達30M，適用于分體式熱量表，且電源范圍非常寬，DC2～12V都可使用。LCT-9723的輸出信號可直接由單片機接收識別，可省去有磁傳感器輸出的整形調理電路，基表計量精度大為提高，而且省掉了有磁基表上的防磁環等一些多余部件，開發簡單，易于組織生產，不僅節省了經費，制造成本與有磁熱量表大體相當。

3.3.4 見效快：使用LCT-9723流量傳感器進行對有磁熱量表的改造，直接見效，省去冗長的調研、開發周期，在當前熱量表市場逐步成熟，熱量表進入大量應用的時期，早一步推出適應市場的新產品就早一步占領了市場。

3.3.5 應用LCT-9723熱量表，可以有效解決當前流行的進口熱量表或仿進口熱量表容易堵塞的難題，性價比高，而且更適應我國供暖設備與管道的實際環境，應用效果也相當不錯。

使用LCT-9723無磁流量傳感器是把原來的有磁熱量表改造成無磁熱量表，省資金，省人力、物力，見效快，也是最容易做到的方法。LCT-9723是系列化產品，有多種型號，以滿足不同口徑、不同結構的熱量表的需要，可以徹底解決熱量表無磁化問題，是對熱量表行業以及供暖計量事業的一大貢獻。

備注：

關于LCT-9723型號的來歷，LC是代表山東力創科技，T是代表耐高溫，9723是力創無磁流量傳感器模塊的產品序列號，力創產品序列號均是以9打頭，具有自主知識產權。