[00333603]串联管道分户计量控制收费系统研发

我国原有串联管道供暖用户由于无法分户控制或分户计量，暖气费的收取相对较难。但如果把原供暖用户家中串联管道改为并联，每户的改造费用大约为2000～3000元，这笔费用难以落实，同时可能还会破坏用户家中装修，因此改造起来十分困难。据此，公司本着需要设计出新的产品，既能节省改造费用，又能方便收取暖费的设计思路，本着节能降耗、有利于社会和谐的工作理念和人性化理念，来从事产品的研发工作，为达到这个目的，公司从以解决方法入手： 1.设计创造方法。原有的管道测量采暖不准确，而且按面积收费也有其不合理性，为了准确科学计算出用户实际动态每户所用的热量，公司研发的暖气串联管道计量收费软件，安装在管道上，通过计量收费，使收费更加公平合理，避免了难收费，有利于社会和谐。 2.为解决因电池滞后效应引起的瞬间电压跌落，公司采取了延长提高电池寿命的研究方法。研究发现，亚硫酸锂离子电池供电场合导致的电池滞后效应，可有效解决单片死机或重启的问题，亚硫酸锂离子电池供电场合导致的电池滞后效应容易引起的瞬间电压跌落，解决因电池滞后效应引起的瞬间电压跌落问题，使采暖计量不间断更准确。 3.提高生产工艺研究方法 （1）提高电子时钟精确：用高温差时温漂方法，解决电子时钟精确性次计算方式根据仪表温度动态调整电子时钟的计时脉冲个数，达到电子时钟的计时准确的目的。 （2）提高低扭矩高密封性不结垢阀体的性能：低扭矩高密封性不结垢阀体是串联管道的组成部分，阀体采用球体、密封环、阀杆和轴承等部件组成，密封环由纯聚四氟乙稀制作，与普通的热水球阀相比，避免了内外漏的产生。经反复试验球阀稳定可靠。 （3）提高大扭矩、低功耗、微体积减速箱性能：体积控制在64mm×50mm×30mm以内，工作电流低于40毫安，传动比为6000：1，国内类似的减速箱为了降低成本齿轮一般采用尼龙材料制作，容易因齿轮受力过大出现断齿的情况，一般最大传动比为3200：1，本项目最后一级齿轮采用合金钢，其它各级变速机构采用铜齿轮，保证了其大扭矩特性，经试验发现其产品性能可以和国外同类产品相媲美。 4.增加传递数据性能 为方便操作，计算采暖，保证传递的准确性，公司在产品上设计了CPU卡和红外线两种方式传递数据，CPU卡兼容手机SIM卡，降低了智能卡使用成本，相对普通的逻辑加密卡和RF卡，数据容量更大，数据保密更强，红外线抄表可实现非接触抄表，节省了用户开支，此设计方案，经使用验证，不仅具有设计合理，而且还节约社会资源和用户费用，具备很大的社会和经济价值。 一、研究内容、工艺路线及方法 1、项目研究的内容 （1）红外线数据传输的研究。 （2）串联管道计量收费软件的开发。 （3）亚硫酸酰锂离子电池防滞后效应的研究。 （4）电子部分密封性及耐高温研究。 （5）电子时钟在高温差时温漂解决办法。 （6）暖气三通控制阀大扭矩、低功耗、微体积减速箱的研制。 （7）暖气三通控制阀低扭矩、高密封性、不结垢及防抱死研究。 2、工艺路线 总体结构设计→模具制作→锻压成型→精加工↘ 总体装配→一致性和重复性测试→ 电路、程序设计→元器件装配↗ 环境实验→包装出厂 检测方法： （1）用目测法和常规检具对样机进行外观检查，所有的外观符合国家要求。 （2）采用静压力实验，查看产品是否有外表渗漏或损坏的现象。 （3）用旋向的方法查看闸阀、球阀等是否开关自如。 （4）用测量的方法测量阀体壁厚、管螺纹的粗糙度是否达标。 （5）功能检查。 （6）防水实验、干热低温试验。 （7）电磁敏感、静电试验以及辅助装置寿命试验。 二、数据分析及解决的关键问题 1、经多次试验大扭矩低功耗微体积减速箱传动比为6000：1，国内类似的减速箱为了降低成本齿轮一般采用尼龙材料制作，容易因齿轮受力过大出现断齿的情况，一般最大传动比为3200：1，本项目最后一级齿轮采用合金钢，其它各级变速机构采用铜齿轮，保证了其大扭矩特性，产品性能可以和国外同类产品相媲美。 2、阀体最小壁厚为大于或等于1.3毫米，管螺纹的粗糙度Ra小于6.3毫米，符合国标3287-82中的规定要求。 3、在3～75℃的范围内，电子时钟的高温差低温漂要求温漂小于10PPM，保证所有表时钟一致性。 4、低扭矩高密封性不结垢阀体技术指标，允许通过介质温度范围为＋1～＋95℃，允许关闭压差可达到最大压差16.00 Kg/cm2，最大压损不大于20kPa，解决低扭矩是否存在内漏及外漏的产生。 5、亚硫酸酰锂离子电池防滞后效应，电压跌落不低于90﹪，解决了亚硫酸酰锂离子电池瞬间放电能力大于300毫安。 三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 由于建筑设计及社会福利等原因，国外不存在串联管道供暖计量收费的问题。国内在2002年以前建设的住宅楼采用串联管道供暖，存在供暖温度达不到及暖气费收不上等问题，为解决此类问题，国内一些企业研制出恒温阀、调压阀等产品，但没有根本解决按户计量收费问题。我公司开发的串联管道分户计量收费系统为国内*，拥有自主知识产权，市场竞争力强。关键技术对比情况如下： 1、材料选用。密封环选用纯聚四氟乙烯制作，轴承由强化聚四氟乙烯制作，确保阀门开关所需的力矩更小，不易腐蚀，不易结垢，可达到国外同类产品水平。 2、高测量精度和数字集抄技术。在3～75℃的范围内，电子时钟在高温差时要求低温漂移小于10PPM，远远超过普通国产石英手表的精度。该系统可以通过红外线手抄机进行时钟同步，保证所有表时钟一致性。 3、低功耗大传动比减速箱开发技术。采用大扭矩低功耗微体积减速箱，减速箱体积控制在64mm×50mm×30mm以内，工作电流低于40毫安，传动比为6000：1。国内类似的减速箱为了降低成本齿轮一般采用尼龙材料制作，容易因齿轮受力过大出现断齿的情况，一般最大传动比为3200：1，本项目最后一级齿轮采用合金钢，其它各级变速机构采用铜齿轮，保证了其大扭矩特性，产品性能可以和国外同类产品相媲美。 4、电池防滞后效应电路开发技术。电子部分采用亚硫酸酰锂离子电池防止滞后效应电路，保证电池长时间没有大电流放电时仍能有300毫安的放电电流，此技术在国内外具有领先优势。 四、技术创新点、成熟度和推广应用价值 （一）创新点和成熟度 1、主要创新点 （1）暖气串联管道计量收费软件可根据用户实际动态计算出每户所用的热量，并根据使用区域调整用户收费比例系数，此方案国内*。 （2）大扭矩低功耗微体积减速箱采用全金属齿轮，传动比达到了6000：1，电机驱动电流低于50毫安，相对于普通尼龙材料的3200：1的减速箱，扭矩大，寿命长。 （3）采用低扭矩高密封性不结垢阀体，阀体由球体、陶瓷碟片、密封环、阀杆及轴承的材质组合而成，密封环由纯聚四氟乙烯制作，轴承由强化聚四氟乙烯制作，与普通的热水球阀相比，避免了内漏及外漏的产生。 （4）亚硫酸酰锂离子电池的防滞后效应解决了单片机死机或重启的问题，亚硫酸酰锂离子电池供电场合因电池滞后效应引起的瞬间电压跌落。 （5）电子时钟在高温差时温漂解决方法，此计算方式根据仪表温度动态调整电子时钟的计时脉冲个数，达到电子时钟精确的目的。 2、成熟度 本项目产品前期开发已完成，样机通过了山东省计量科学院的型式评价报告，本项目通过了临沂市科学技术信息研究所的检索查新。被高新区科技局批为临沂市科技发展计划项目。 （1）具有完善的技术及人才支撑体系。公司现有员工58人，其中有工程技术人员26人，包括外聘技术顾问2人，占全体员工总数的44﹪，从事研究开发人员有11人。公司建立了完善的技术创新激励机制和考核管理办法，有效提高了工程技术人员的工作积极性。 与临沂大学工程学院、山东省计量院等高校院所签订了“校企合作协议”和“技术合作协议”，从而为公司的技术和新产品开发奠定了坚实的智力基础。 （2）研发及产业化基础条件具备。公司现有生产、辅助车间齐全，热量表组装生产线2条，产品检定流水线1条。目前新产品的开发技术已成熟，各种测试检验手段完善，标准化工作完善，员工技术水平稳定。 （3）具有较强的营销能力。公司已建立起健全完善的销售和售后服务网络。产品主要为代理制营销方式，即由产品区域代理商开发终端市场，产品销售大多采用招标方式。目前公司的产品代理商已发展到70多家，市场以山东为核心向外辐射，营销网络遍及东北、华北、华东、西北等地区。 （二）推广应用前景 由于建筑设计及社会福利等原因，国外不存供暖串联管道收费的问题。国内由于建筑设计规程等原因，在2002年以前建设的住宅楼是串联管道供暖的，在供暖过程中存在供暖温度达不到及暖气费收不上等问题，为解决此类问题，国内一些企业研制出恒温阀、调压阀等产品，但没有从根本上解决按户计量收费问题。我公司设计的产品为国内*，市场竞争力强。本产品所有的模具由公司自主开发制作，拥有自主知识产权，由外协厂家生产部分配件，公司负责组装生产，较容易的达到量产的目的，可以迅速的占领市场。由于公司掌握核心技术，可以避免同类企业复制生产，市场竞争优势明显。 截至2002年，我国城市集中供热面积达15.6亿平方米，占房屋总面积的40﹪左右，出于节能降耗的目的，城市集中供热面会逐步扩大，为本产品的推广实施奠定了良好的市场基础。由于2007年雪灾的原因，现在长江以南部分地区也开始安装供暖设施，进一步扩大了潜在的市场空间。 本项目产品加以简单改造可以成为并联管道计量收费管理系统，由于按预付模式计量收费，用户接受度高，下一步市场前景更为广阔。 五、存在的问题及改进内容 （一）工艺技术方面 1、串联管道收费软件的技术含量还需改进； 2、亚硫酸酰锂离子电池防滞后效应的研究需加强。 （二）装备方面 检测及生产装备条件需完善，需进一步改进和完善检测设备和检测手段，提升检测质量，确保出厂全部合格。 六、研究结论 1、利用红外线抄表实现非接触抄表，使用方便的同时，节省了用户开支。 2、开发的串联管道计量收费软件，先相对于国内按面积收费，综合各参数计算后，收费更加合理。 3、研究的亚硫酸酰锂离子电池防滞后效应，解决了亚硫酸酰锂离子电池瞬间放电能力大于300毫安，电压跌落不低于90﹪。 4、电子部分密封性及耐高温的研究，确保阀门开关所需的力矩更小，不易腐蚀，不易结垢，达到国外同类产品水平。 5、电子时钟在高温差时温漂解决办法的研究，使整机的电子时钟在3～75℃的范围内温漂小于10PPM，根据仪表温度动态调整电子时钟的计时脉冲个数，达到电子时钟计时准确的目的。 6、大扭矩低功耗微体积减速箱的技术指标，此减速箱体积控制在64mm×50mm×30mm以内，工作电流低于40毫安，传动比为6000：1，已通过连续三万次开关测试。 7、暖气三通控制阀低扭矩、高密封性、不结垢及防抱死研究：低扭矩高密封性不结垢阀体技术指标，允许通过介质温度范围为＋1～＋95℃，允许关闭压差可达到最大压差16.00 Kg/cm2，最大压损不大于20kPa，无漏及外漏的产生。