Пристрій для вимірювання кількості тепла

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для измерения количества тепловой энергии и теплоносителя в открытых и закрытых системах теплоснабжения, промышленных предприятий, объектах коммунального хозяйства, жилых домах и т.п. Известно устройство для измерения количества тепла [1], содержащее датчики температуры теплоносителя и параметрические датчики потока с импульсными преобразователями, установленные в прямом и обратном трубопроводах теплоэнергетической установки. Известное устройство содержит также мостовые измерительные схемы, в плечи которых включены датчики температуры теплоносителя, генератор импульсов, выходы которого подключены к первым входам формирователей импульсов, вторые входы которых подключены к выходам импульсных преобразователей параметрических датчиков потока, источник стабильного тока, подключенный к первым входам ключей, вторые входы которых подключены к выходам формирователей импульсов, двухвходовый преобразователь напряжение частота, входы которого подключены к выходам ключей, а выход - к двоично-десятичному счетчику, дешифратор,, вход которого подключен к выходу двоично-десятичного счетчика, а выход - к индикатору. С помощью известного устройства осуществляется измерение параметров теплоносителя на основе подсчета числа суммированных импульсов в счетчике, являющихся величинами, пропорциональными количеству тепла, отпущенного в тепловую сеть, и расходу теплоносителя. Таким образом известное устройство осуществляет только дискретные замеры параметров теплоносителя, не производя при этом раздельного суммирования тепла по многостаночным тарифам в зависимости от задаваемых диапазонов температур и от времени суток. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для измерения количества тепла [2], содержащее датчики температуры теплоносителя и параметрические датчики потока с импульсными преобразователями, установленные в прямом и обратном трубопроводах теплоэнергетической установки, блок памяти микрокоманд, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, регистр, регистр сдвига, оперативно-запоминающее устройство, арифметико-логическое устройство, счетчик микрокоманд и тактовый генератор, в котором выходы датчиков температуры теплоносителя соединены со входами аналоговых сигналов мультиплексора, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом регистра, первый выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, регистр соединен двунаправленной связью с первым входом оперативного запоминающего устройства, выход которого соединен через регистр сдвига с первым входом арифметико-логического устройства, выход которого соединен со вторым входом оперативного запоминающего устройства, тактовый генератор соединен через счетчик микрокоманд со входом блока памяти микрокоманд, который соединен первым выходом с входом управления мультиплексора, вторым выходом - со вторым входом регистра, третьим - с третьим входом оперативного запоминающего устройства, соответственно. Известное устройство также содержит счетчик импульсов, регулируемый делитель частоты, ключ, второй аналого-цифровой преобразователь, интегратор, демультиплексор аналоговых сигналов, цифроаналоговый преобразователь. При этом один из выходов блока памяти микрокоманд соединен через регистр со входом цифроаналогового преобразователя, другим - ко входу демультиплексора; выход опорного напряжения цифроаналогового преобразователя подключен к опорному входу первого аналогоцифрового преобразователя, а информационный вход - к входу демультиплексора аналоговых сигналов. Первый и второй выходы демультиплексора соединены соответственно с информационным входом и через интегратор с входом опорного напряжения второго аналогоцифрового преобразователя, выход которого связан с входом установки в нуль интегратора и с управляющим входом ключа; информационный вход которого соединен с вторым, а вход тактирования второго аналого-цифрового преобразователя с первым входами регулируемого делителя частоты, входом подсоединенного к выходу тактового генератора. Выход ключа подключен к входу счетчика импульсов. В качестве параметрических датчиков тока в известном устройстве используются датчики разности давлений и давления. С помощью известного устройства осуществляется обработка сигналов датчиков разности давлений, давления и температур пара и воды в источнике снабжения, преобразованных в электрические сигналы преобразователями по методу кусочно-квадратичной аппроксимации в соответствии с расчетным выражением. Известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности в связи с тем, что реализация его позволяет осуществить отражение и фиксацию реальных и просчитанных параметров потока, не осуществляя привязку к многоставочным тарифам в зависимости от задаваемых диапазонов температур и от времени суток, не производя раздельного суммирования тепла. В основу изобретения поставлена задача создания устройства, в котором за счет введения новых элементов, изменения связей между элементами и нового их выполнения осуществляется раздельное суммирование тепловой энергии и расхода теплоносителя по многоставочным тарифам в зависимости от задаваемых диапазонов температур и от времени суток в системах горячего водоснабжения. При этом функциональные возможности устройства значительно возрастают. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения количества тепла, содержащем датчики температуры теплоносителя и параметрические датчики потока с импульсными преобразователями, установленные в прямом и обратном трубопроводах теплоэнергетической установки, блок памяти микрокоманд, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, регистр, регистр сдвига, оперативно-запоминающее устройство, арифметико-логическое устройство, счетчик микрокоманд и тактовый генератор, в котором выходы датчиков температуры теплоносителя соединены со входами аналоговых сигналов мультиплексора, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом регистра, первый выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, регистр соединен двунаправленной связью с первым входом оперативного запоминающего устройства, выход которого соединен через регистр сдвига с первым входом арифметико-логического устройства, выход которого соединен со вторым входом оперативного запоминающего устройства, тактовый генератор соединен через счетчик микрокоманд со входом блока памяти микрокоманд, который соединен первым выходом с входом управления мультиплексора, вторым выходом - со вторым входом регистра, третьим - с третьим входом оперативного запоминающего устройства, четвертым выходом - со вторым входом арифметико-логического устройства, соответственно, согласно изобретению устройство дополнительно содержит блок долговременной памяти и счетчик реального времени, входы которых соединены с пятым выходом блока памяти микрокоманд, выход счетчика реального времени соединен с третьим входом арифметикологического устройства, второй мультиплексор, входы аналоговых сигналов которого соединены с импульсными выходами параметрических датчиков потока, а вход управления второго мультиплексора соединен с шестым выходом блока памяти микрокоманд, а выход - с четвертым входом арифметико-логического устройства, причем, в качестве параметрических датчиков потока используются датчики расхода теплоносителя. Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Одновременное введение в схему дополнительных элементов и предлагаемых связей между ними и элементами общими с прототипом, позволяет обеспечить непрерывность замеров параметров потока теплоносителя при одновременной его тарификации путем осуществления раздельного суммирования количества потребленного тепла от времени суток и раздельного суммирования расхода теплоносителя в зависимости от задаваемых диапазонов температур, что значительно расширяет функциональные возможности устройства для измерения количества тепла. Использование предлагаемого устройства позволяет осуществлять измерение фактически потребляемого тепла с учетом многоставочных тарифов, что дает возможность потребителю тепла провести точную стоимостную оценку потребленного тепла и позволяет снизить пиковые нагрузки на источниках тепловой энергии. Заявляемое устройство для измерения количества тепла представлено блок-схемой устройства. Устройство для измерения количества тепла содержит датчики 1 температуры теплоносителя, первый мультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, регистр 4, оперативнозапоминающее устройство 5, регистр 6 сдвига, арифметико-логическое устройство 7, тактовый генератор 8, счетчик 9 микрокоманд, блок 10 памяти микрокоманд, блок 11 долговременной памяти, счетчик 12 реального времени, второй мультиплексор 13, датчики 14 расхода теплоносителя. Устройство для измерения количества тепла, содержит датчики 1 температуры теплоносителя, выходы которых соединены со входами аналоговых сигналов мультиплексора 2, выход которого соединен с первым входом аналогоцифрового преобразователя 3, выход которого соединен с первым входом регистра 4, первый выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 3, регистр 4 соединен двунаправленной связью с первым входом оперативного запоминающего устройства 5, выход которого соединен через регистр 6 сдвига с первым входом арифметико-логического устройства 7, выход которого соединен со вторым входом оперативного запоминающего устройства 5, тактовый генератор 8 соединен через счетчик микрокоманд 9 со входом блока 10 памяти микрокоманд, который соединен первым выходом с управляющим входом мультиплексора 2, вторым выходом - со вторым входом регистра 4, третьим - с третьим входом оперативного запоминающего устройства 5, четвертым выходом - со вторым входом арифметико-логического устройства 7, соответственно. Пятый выход блока 10 памяти микрокоманд соединен со входами блока 11 долговременной памяти и счетчика 12 реального времени, выход которого соединен с третьим входом арифметико-логического устройства 7, четвертый вход которого соединен с выходом мультиплексора 13, входы которого соединены с импульсными выходами датчиков 14 расхода теплоносителя, вход управления мультиплексора 13 соединен с шестым выходом блока 10 памяти микрокоманд. В устройстве также предусмотрено наличие клавиатуры и индикатора (на блок-схеме не показаны), которые подсоединены к блоку 10 памяти микрокоманд, Заявляемое устройство работает следующим образом. Импульсы тактового генератора 8 поступают на вход счетчика 9 микрокоманд, который выдает адрес команды на блок 10 памяти микрокоманд, который в свою очередь задает алгоритм работы устройства. Блок 10 памяти микрокоманд выдает команду на вход управления мультиплексора 13 для выбора датчика 14 расхода воды с импульсным выходом и на вход управления мультиплексора 2 для выбора соответствующего датчика 1 температуры. При поступлении импульса от датчика 14 расхода воды, блок 10 памяти микрокоманд передает сигнал на второй вход регистра 4. С выхода регистра 4 сигнал поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя 3. Переданный сигнал от блока 10 памяти микрокоманд в аналого-цифровой преобразователь 3 является командой измерения напряжения от датчика 1 температуры. При этом аналоговый сигнал от датчика 1 температуры поступает на вход аналоговых сигналов мультиплексора 2, в котором осуществляется отбор сигналов выбранного датчика 1 температуры. С выхода мультиплексора 2 аналоговый сигнал поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 3, где осуществляется преобразование аналогового сигнала в двоичный код. Преобразованный сигнал через регистр 4 поступает в оперативное запоминающее устройство 5, откуда передается для дальнейшей обработки через последовательный регистр 6 сдвига в арифметико-логическое устройство 7. Блок 10 памяти микрокоманд запрашивает из счетчика 12 реального времени текущее время, а из блока 11 долговременной памяти - коэффициент тарифной ставки тепловой энергии для данного времени суток и передает его в арифметико-логическое устройство 7 для вычислений, вычисленное значение количества тепловой энергии с учетом тарифной ставки передается в оперативное запоминающее устройство 5 и записывается в нем. Периодически блок 10 памяти микрокоманд опрашивает клавиатуру. При определении нажатой клавиши блок 10 памяти микрокоманд производит вывод запрашиваемой информации из оперативного запоминающего устройства 5 на индикатор. Опытный образец предлагаемого устройства для измерения количества тепла был реализован на следующей элементной базе. Блок 10 долговременной памяти, регистр 4, оперативное запоминающее устройство 5, регистр 6 сдвига, арифметико-логическое устройство 7, счетчик 9 микрокоманд и тактовый генератор 8 представлены однокристальной микро-ЭВМ типа КР 1834 ВЕ51, в качестве счетчика 12 реального времени использовался таймер типа КР 512 ВИ1, в качестве блока 11 долговременной памяти - долговременное оперативное запоминающее устройство типа КР 537 РУ17 с резервным источником питания, аналого-цифровой преобразователь 3 использовался типа АД 7713 фирмы "Analog Device". В качестве датчиков 14 расхода воды могут использоваться любые датчики расхода воды с импульсными выходами, а в качестве датчиков 1 температуры - датчики сопротивления.