有磁和无磁概念的理论和应用现状分析

1、引言

全国性的供热计量改革正取得巨大成就，特别是在近年来能源日益短缺的情况下，今年对于供热能耗的控制，各级政府乃至全社会更是出乎寻常地重视，当前正是大量生产、安装和应用供热热量表的时节，对于各种类、各型号热量表的需求之大也是前所未有的，同时对热量表的性能、质量的要求也越来越高。

2、行业现状分析

目前国内大量流行的热量表仍有相当多的“有磁热量表”，所谓有磁热量表，就是在流量信号的采集上，选用的是有磁传感器，如“韦根”、“霍尔”、“干簧管”等等。目前干簧管热量表已淘汰。

2.1 关于有磁和无磁概念的理论分析

理论上没有定义“有磁”和“无磁”，在实际应用中，是根据信号采集器件是否通过磁场变化采样来加以区分有磁和无磁的，这要看应用场合的选择。严格的说在热量表基表和智能水表上使用有磁采样器件的，由于磁采样器件的特点，会产生额外的磁力而降低传动部件（在基表中指叶轮）的灵敏度，还增加了一些不稳定的因素和潜在的问题，带来一系列不应有的麻烦，如抗干扰能力低下，精度差，易堵塞，吸附铁质后磨损增加，降低使用寿命，和长时间在热水中浸泡发生磁铁退磁现象等等。

有磁热量表，就是选用了有磁流量信号采样器件或有磁传感器才成为了“有磁热量表”。在热量表和智能水表上就不建议采用以有磁传感器从叶轮上采样的器件！采用有磁传感器在多数情况下是因为找不到合适的传感器不得已而为之。

2.2 关于微功耗和“零功耗”概念的理论分析

一般的定义是把工作电流低于30μA的电路称为微功耗电路。

关于“零功耗”。实际上，零功耗的器件是不存在的。干簧管和有磁的韦根、霍尔传感器都不是零功耗的器件。特别是干簧管和有磁的韦根，尽管不需要耗费电能产生信号，但是实质上它是通过水流推动叶轮转动时提取能量的，它消耗了水流的能量，叶轮是基表中的最关键，最精密，并且是指标要求高的部件，在它上面消耗了能量产生了阻力就等于降低了叶轮的灵敏度。干簧管和有磁的韦根、霍尔传感器等原本就不是用在热量表基表和智能水表上的，另外这种传感器还必须配加电路对信号加以整形。请朋友们在应用中，要正确理解微功耗，正确认识“零功耗”。

2.3 关于流量传感器基表（以下简称基表）的选型分析

以DN20的基表为例说明，常用流量为2500L/h；量程比为50，则最小流量点流量为50L/h。

机械式基表分为单流束基表和多流束基表两种：

单流束基表水流是从一侧流入表体计量腔以单水柱推动叶轮旋转的，在大流量点时叶轮高速旋转，单边受力较大对叶轮的磨损不利，影响了基表的使用寿命，在小流量时叶轮旋转速度比较低相对叶轮转动较稳定，由于此结构简单紧凑，成本较低，因此也有一定的市场。

多流束基表与单流束基表相比，多流束基表水流进入基表内的计量腔后通过在切线方向均匀分布的多个进水口的叶轮盒从多个方向推动叶轮旋转，叶轮受水流的冲击较均匀稳定，相对于单流束基表来说，计量精度和使用寿命等各项指标均优于单流束基表，但结构较复杂，成本较高，维护费用较高，但对于热量表来说计量精度的稳定和可靠的使用寿命是至关重要的。

连云港水表有限公司具有多年的研发和生产流量传感器的经验，规格型号有单流、多流和螺翼式，口径DN15～300mm，已经过了多年来的使用验证，在此推荐使用，我们的传感器也是在互利合作的基础上同期配套研发的。其他公司的基表也有比较好的，用户可根据自己的实际应用情况选择。

关于“窜量”。不论国产单流束表还是多流束表都存在叶轮沿轴向上下窜动的位移量，这个量，业内称之为“窜量”。它对于保证传感器的正常可靠工作是必不可少的。我们自己研发的流量传感器具有流通能力大，性能稳定，抗污染能力强，成本低廉等优点，比较好的适应了我国的国情，随着流量传感器的不断完善技术日益成熟，在国内实际应用中效果相当明显。在设计和使用中要求流量传感器应不受“窜量”的影响而可靠的输出信号。进口基表由于是同轴式计量腔，进入计量腔的多流束水流是高进低出，在运行时紧紧吸住叶轮，使叶轮不上下窜动，由于加工精细，制造复杂且成本高，同时由于设计的计量腔的进出水孔较小而容易受到水质的污染产生堵塞现象，导致维护费增加，很难适应我国国情，从实际应用效果来看，国产基表有一定的市场优势和发展前途。

到目前为止，国内的无磁流量传感器，无磁采样的可靠性都不同程度的受到“窜量” 的影响。有的产品上带有SCAN靶点扫描式流量传感器，一般都要求两到三只电感，也难以克服“窜量”的影响，每一只成表几乎都要针对不同流量点进行校正，而且采样难度大，编程难度也大，所以在国产基表上很难应用。

对于大口径国产基表而言，目前仅有我们的LCT-9723D型可以应用于各类大口径基表上，而且适应于温度比较高的工作环境。

2.4 国内目前热量表应用现状分析

目前干簧管热量表已淘汰，在此只对其他有磁传感器进行应用分析。

2.4.1 由于供暖管道的生锈和水质比较差，叶轮上的磁铁很容易吸附水中的铁屑、铁锈等，并形成堆积，从而阻碍了叶轮的转动和增加了磨损，尤其是在停止供热以后，大量的杂质硬化，使叶轮在第二年供热时转动很慢，严重的甚至不能转动，大大影响热量表的使用寿命。

2.4.2 由于磁铁长时间在高温水流中工作，其磁力会逐渐的减弱，从而影响采样的可靠性。

2.4.3 有磁传感器的另一个致命弱点是极容易受到外部磁场的干扰，使采样信号发生紊乱。

总之，有磁传感器的这些缺点导致它在热量表上的应用将逐渐被“无磁热量表”所取代。

3、改造方案

3.1 流量传感器LCT-9723简介

山东力创赢芯集成电路有限公司推出的无磁流量传感器LCT-9723，就是为解决上述问题而研发生产的新产品，具有微功耗（5～6μA），高精度，不受叶轮上下窜动影响，可靠性高，抗干扰能力强，耐大温差等特点，并具有相当好的远传能力，详细指标请参考有关应用说明书。

3.2 LCT-9723基本原理

LCT-9723通过探头向外发射超声频率的电磁波，遇到基表叶轮上安装的无磁性金属片后会发生频率、幅度、相角的变化，通过对这些信号的整理输出稳幅方波，该信号可以由单片机直接接收。

3.3 LCT-9723技术特点

LCT-9723性能可靠、应用简单，尤其是在有磁热量表的改造上具有非常明显的优势。

3.3.1 应用简单：只需将信号线接到原来“韦根”流量传感器在热量表主板的流量输入端口上，将热量表换成无磁基表，热量积分仪程序中的流量系数改成无磁基表的流量系数，就完成了从有磁热量表到无磁热量表的改造，成为了一块真正的无磁热量表。

3.3.2 节省成本：这种无磁基表安装尺寸、管道接口、表头连接基表接口都与原来一模一样，其他的无需做任何改造即可直接安装。原来的有磁热量表的所有元件、程序基本上都可以继续使用，仅是换成无磁基表，基本上不需重新开发、开模、改电路板，一旦有磁热量表退出市场也不用担心原有物资与产品的浪费，只需做稍许改动，即可成为一款全新的无磁热量表。

3.3.3 性能好：LCT-9723的抗干扰能力非常强，可以有效防静电、防电磁干扰、防止叶轮上下窜动产生的影响，耐高温可达130℃，输出信号可远传，远传距离可达30M，适用于分体式热量表，且电源范围非常宽，DC2～12V都可使用。LCT-9723的输出信号可直接由单片机接收识别，可省去有磁传感器输出的整形调理电路，基表计量精度大为提高，而且省掉了有磁基表上的防磁环等一些多余部件，开发简单，易于组织生产，不仅节省了经费，制造成本与有磁热量表大体相当。

3.3.4 见效快：使用LCT-9723流量传感器进行对有磁热量表的改造，直接见效，省去冗长的调研、开发周期，在当前热量表市场逐步成熟，热量表进入大量应用的时期，早一步推出适应市场的新产品就早一步占领了市场。

3.3.5 应用LCT-9723热量表，可以有效解决当前流行的进口热量表或仿进口热量表容易堵塞的难题，性价比高，而且更适应我国供暖设备与管道的实际环境，应用效果也相当不错。

4、结束语

使用LCT-9723无磁流量传感器是把原来的有磁热量表改造成无磁热量表，省资金，省人力、物力，见效快，也是最容易做到的方法。LCT-9723是系列化产品，有多种型号，以满足不同口径、不同结构的热量表的需要，可以彻底解决热量表无磁化问题，是对热量表行业以及供暖计量事业的一大贡献。

备注：关于LCT-9723型号的来历，LC是代表山东力创科技，T是代表耐高温，9723是力创无磁流量传感器模块的产品序列号，力创产品序列号均是以9打头，具有自主知识产权。

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