DE2631602C2

DE2631602C2 - Wärmemengenmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2631602C2
Application number: DE19762631602
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(Grad.) 5650 Solingen Metzger
Original assignee: Satchwell-Birka Regelungstechnik 5650 Solingen GmbH
Current assignee: Satchwell-Birka Regelungstechnik 5650 Solingen GmbH
Priority date: 1976-07-14
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2631602B1

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmemengenmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei einer solchen Wärmemengenmeßeinrichtung tritt das Problem der Langzeitgenauigkeit in den Vordergrund, da ein von den Meßaufnehmern bewirkter bzw. von den Meßsignalverarbeitungsgliedern erzeugter Fehler langfristig integriert wird. Da dieses Verhalten bei einer analogen Verarbeitung der Meßwerte weitaus problematischer als bei digitaler Verarbeitung ist, besteht bei der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, die Meßwertverarbeitung weitgehend digital zu gestalten und hierbei mit einfachen Mitteln eine höchstmögliche Genauigkeit anzustreben.

Die Beziehung für die Erfassung der Wärmemenge über eine bestimmte Zeit lautet:

>1

C,f

= C,f PdI,

(IO

I₁ W = G] (,\-.\)οΦ

df.

Hierin bedeuten W — Wärmemenge, /| und /2 = Zei- (>s !cn. die einen bestimmten Zeitraum einschließen. P = Leistung, C - spezifische Wärme, O₁ = Vorlaufteinperatur, 0,- — Rücklauftemperatur, 0 = Dichte.

In dieser Formel ist schon insoweit eine Vereinfachung vorgenommen worden, da die die spezifische Wärme darstellende Konstante C streng genommen ihren Wert mit der Temperatur verändert

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Hieraus resultiert als Vorieil die Möglichkeit der Anwendung weitgehend standardisierter und damit billiger Bauteile und eine beliebige Steigerung der Genauigkeit, da diese lediglich von der Anzahl der Binärstellen abhängt Auch beim Hochtreiben der Genauigkeit durch eine entsprechend größere Anzahl von Binärstufen kann beim gleichen System verblieben werden.

Die Merkmale des Anspruchs 2 bringen eine weitere Steigerung der Genauigkeit, da hier auch die Temperaturabhängigkeit der Dichte erfaßt ist

Weitere Ausgestaltungen und erfindungsgemäße Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. Anhand der Beschreibung und den F i g. 1 und 2 der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung einer Fernwärmeeinspeisung in einen Verbraucherkreis und

F i g. 2 eine Prinzipdarstellung der Wärmemengenmeßeinrichtung.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

An eine Fernwärmeversorgungsleitung 1 ist an einen Übergabewärmetauscher 4 eine Vorlaufleitung 2 und eine Rücklaufleitung 3 angeschlossen. Die Temperatur des Mediums der Vorlaufleitung ist über einen Vorlaufwärmefühler 5 abgefühlt und als Analogwert einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes auf eine Meßleitung 6 gegeben. Die Temperatur des Mediums der Rücklaufleitung ist von einem Rücklauftemperaturfühler 7 erfaßt, der Meßwert ist eine analoge elektrische Strom- oder Spannungsgröße auf der Meßleitung 8. Der Durchsatz des Mediums im Sekundärkreislauf 11 ist von einem Durchsatzmesser 9 erfaßt, der auf seinem Ausgang 10 eine dem Durchsatz proportionale Spannungsimpulsfolge liefert, deren Frequenz mit dem Durchsatz variabel ist. Der Durchsatzmesser kann als sog. Flügelradzähler ausgebildet sein, der seine Impulse induktiv, d. h. berührungslos, erzeugt.

Der an den Wärmetauscher 4 angeschlossene Sekundärkreislauf 11, z. B. für eine Wohnheizung, weist noch einen oder mehrere Verbraucher 12 und eine Umwälzpumpe 13 auf.

Die eigentliche Fernwärmemeßeinrichtung geht aus F i g. 2 hervor: Vom Durchsatzmesser 9 wird die Spannungsimpulsfolge über die Leitung 10 einem Binärfrequenzteiler 14 zugeführt. Das Teilungsverhältnis dieses Frequenzteilers ist einstellbar.

Die von den Vorlauf- und Rücklauftemperaturfühlern 5 und 7 abgegebenen elektrischen Größen werden in einem Verbindungspunkt 15 voneinander subtrahiert, so daß einem Analogdigitalwandler 16, über dessen Eingangsleitung 17 eine analoge elektrische Größe zugeführt wird, die mit der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklaufleitung linear proportional ist. Diese Spannung wird von dem Analogdigitalwandler in eine Binärgröße umgesetzt, die als Binärcodierung über Leitungen 18 dem Binärfrequenzteiler 14 zugeführt ist und die durch ihr Signal das Teilungsverhältnis des Binärfrequenzteilers bestimmt.

Somit wird nach Maßgabe der Temperaturdifferenz

des Mediums in der Vor- und Rücklaufleitung die von dem Durchsatzmesser 9 abgegebene Impulsspannung entsprechend in der Frequenz untersetzt und auf eine Ausgangsleitung 19 gegeben, mit der eir Korrekturbinärfrequenzteiler 20 gespeist ist. Diesem Korrekturfrequenzteiler ist ein mit der Rücklauftemperatur variables, vom Rücklauftemperaturfühler 7 über eine Leitung 23 geliefertes Signal aufgegeben, so daß der Korrekturfrequenzteiler in der Lage ist, die vom Durchsatzmesser 9 abgegebene Impulsfrequenz nach Maßgabe der Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur zu korrigieren. Diese Korrekturgröße beträgt maximal 4% bei 100° C. Der Korrekturfrequenzteiler 20 ist so ausgestaltet, daß er in Abhängigkeit von Temperaturschwellen des Mediums der Rücklaufleitung eine Korrektur von 0,1,2, 3 oder 4% veranlaßt. Nimmt man die Korrektur so vor, daß '/2% Fehler bzw. die Meßgröße D = [(T) zulässig sein soll, so geben sich bestimmte Temperaturgrenzen, bei denen der Korrekturfaktor um jeweils 1 % variiert, wenn sie überschritten werden.

Mit der auf einer Ausgangsleitung 21 resultierenden Spannungsimpulsfolge wird ein Zähler 22 beaufschlagt, der direkt in Megakalorien kalibriert sein kann.

In die Meßeinrichtung gehen als Fehler lediglich der Fehler des Durchsatzmesser 9, die Fehler der Temperaturfühler 5 und 7 und der Fehler des Analogdigitalwandlers 16 ein. Da die Meßwertverarbeitung digital erfolgt, sind die dort auftretenden Fehler in der Größenordnung sehr viel kleiner als die eben erwähnten Fehlermöglichkeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmemengenmeßeinrichtung für eine an einen Wärmetauscher von einem Mediumstrom abgegebene Wärmemenge mit einem Durchsatzmesser, dessen Ausgangsgröße eine dem Durchsatz in ihrer Frequenz variable Impulsspannung ist, die über einen Binärfrequenzteiler an einen Zähler gegeben ist und mit Temperaturfühlern, die die Vor- und Rücklauftemperatur am Wärmetauscher erfassen und mit deren Differenz der Binärfrequenzteiler beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis des Binärfrequenzteilers (14) mit der Temperaturdifferenz variabel ist

2. Wärmemengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Korrekturfrequenzteiler (20) vorgesehen ist, dessen Teilungsverhältnis von einem Korrekturfaktor gesteuert ist, der die Abhängigkeit der spezifischen Wärme von der Temperatur bzw. die Abweichungen der Meßwertaufnehmer (5, 7) von der Temperatur berücksichtigt

3. Wärmemengenmeßeinrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Korrekturfrequenzteiler (20) vorgesehen ist, dessen Teilungsverhältnis von einem Korrekturfaktor gesteuert ist, der die Abhängigkeit der Dichte des Mediums im Durchsatzmesser (9) von der Temperatur berücksichtigt

4. Wärmemengenmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatzmesser (9) in dem Zweig des Wärmetauschers angeordnet ist (Vor- oder Rücklauf), in dem der Temperaturfühler (5, 7) vorgesehen ist, der den Korrekturfrequenzteiler beaufschlagt.