Измерения количества тепловой энергии

 

Рассмотрим структурную схему простейшей системы теплоснабжения (рис72). В систему теплоснабжения входят источник тепловой энергии (ИТЭ), подающий и обратный трубопроводы и теплопотребляющая установка (ТПУ), которые, как правило, принадлежат различным владельцам, соответственно, производителю тепловой энергии, тепловым сетям, обеспечивающим транспортировку тепловой энергии и теплоносителя, и потребителю тепловой энергии. В целом система теплоснабжения представляет собой замкнутый контур, в котором обеспечивается циркуляция теплоносителя в определенном направлении, показанном стрелкой, от источника энергии к теплопотребляющей установке и обратно. При циркуляции теплоносителя по трубопроводам возникают тепловые потери в трубопроводах, вызванные теплообменом и утечками теплоносителя, которые на схеме представлены в виде тепловых нагрузок ТН1 (для подающего трубопровода) и ТН2 (для обратного трубопровода). Кроме того, на рисунке показаны горячее водоснабжение (ГВ) на источнике энергии и теплопотребляющей установке, холодное водоснабжение (ХВ), утечки (У), подпиточный трубопровод (ПТ).

В настоящее время в системах теплоснабжения при учете энергии используются две измеряемые величины: тепловая энергия и количество теплоты. В качестве измеряемой величины тепловая энергия в последнее время получила широкое распространение. Практически во всей технической документации употребляется в качестве измеряемой величины тепловая энергия. Она используется в Законе «Об энергосбережении», «Правилах учета тепловой энергии и теплоносителя» и др. документации. Теплоснабжение в России еще долгие годы будет оставаться в подавляющем масштабе централизованным. Производимая и реализуемая теплота как товар подлежит измерению и на измерения в этой сфере распространяется контроль со стороны государства.

Если в конце 80-х годов прошлого века в СССР было только 5-6 типов теплосчетчиков, то к настоящему времени в Государственном реестре средств измерений РФ насчитывается более 200 типов средств измерения, называемых теплосчетчиками.

Еще в середине 90-х годов в подавляющем большинстве случаев для учета тепловой энергии у крупных производителей теплоты, ТЭЦ и РТС, применялись комплекты СИ, включавшие механические водомеры или расходомеры на базе сужающего устройства с самопишущим дифманометром и термометры с записью также на бумажную ленту. Порядок расчета количества теплоты (методика выполнения измерения) устанавливался соответствующими правилами и инструкциями. Интересно отметить, что в то же время в «Малой советской энциклопедии» издания начала 60-х годов прошлого века уже присутствует термин «тепломер» — аналог нынешнего «теплосчетчик», то есть автоматический интегрирующий прибор.

К настоящему времени отечественная промышленностьсделала качественный рывок в разработке и выпуске приборов, обеспечивающих возможность широкого внедрения инструментальных методов учета производства и потребления теплоты.

Объекты применения теплосчетчиков и измерительных систем тепловой энергии:

§ крупные производители теплоты — ТЭЦ и РТС (котельные) — диаметры трубопроводов от 300 до 2000 мм;

§ центральные тепловые пункты (ЦТП) — диаметры трубопроводов от 80 до 200 мм;

§ жилой сектор (жилые дома) — диаметры трубопроводов от 20 до 150 мм; коммунальные потребители (школы, детские сады, учебные заведения, больницы и т.д.);

§ общественные службы;

§ промышленные потребители и коммерческие предприятия;

§ квартиры.

И все-таки вопросы нормативной базы, устанавливающей правила нормирования и контроля характеристик средств измерений тепловой энергии в теплоснабжении, остаются до конца не разрешенными.

 

Виды теплосчетчиков

1. Ультразвуковые теплосчетчики предназначены для измерения тепловой энергии в закрытых системах теплоснабжения небольших потребителей - в коттеджах, офисах, квартирах с горизонтальной разводкой системы отопления. Теплосчетчики имеют в своем составе ультразвуковые расходомеры, позволяющие измерять расход теплоносителя с температурой до 130 ^оС, миниатюрные преобразователи температуры Pt-500, встроенный источник автономного питания, коммуникационный модуль для подключения дополнительных водосчетчиков. Теплосчетчики обладают возможностью совмещенной или раздельной установки вычислителя и расходомера.

 

 

2. Теплосчетчики с электромагнитными расходомерамипредназначены для измерения и учета тепловой энергии, потребляемой в открытых и закрытых системах водяного теплоснабжения, широко применяются на социальных объектах и в сфере ЖКХ. В комплект теплосчетчика входят тепловычислитель, платиновые термопреобразователи Pt-500, электромагнитные расходомеры типа.

 

3. Теплосчетчики с тахометрическими расходомерами предназначены для измерения и учета тепловой энергии, потребляемой в открытых и закрытых системах водяного теплоснабжения зданий различного назначения. Теплосчетчики имеют невысокую стоимость и широко применяются на объектах с температурой теплоносителя до 90 ^оС, в помещениях с повышенной влажностью, а так же для модернизации узлов учета содержащих тахометрические расходомеры ранних годов выпуска. В комплект теплосчетчика входят тепловычислитель, платиновые термопреобразователи Pt-500, тахометрические расходомеры.

 

 

Дымомеры

\

Дымомер предназначен для инспекционного контроля дымности отработавших газов дизельных двигателей легковых и грузовых автомобилей, автобусов с целью оценки качества работы их систем выпуска, питания топливом и смазки. Дымомер может быть использован органами автоинспекции, на станциях технического обслуживания, в авторемонтных мастерских, в автохозяйствах, гаражах при контроле за техническим состоянием дизельных двигателей и их регулировании. Также используется для установки на экологических постах контроля токсичности выбросов тепловозных, судовых и промышленных дизелей.

Среди достоинств дымомера можно отметить такие, как возможность измерения оборотов двигателя и температуры масла, малый размер и малый вес, быстрый прогрев измерительной камеры, коррекция измерений в соответствии с освещенностью помещения.

Дымомер выполнен в виде переносного прибора, состоящего из измерительного блока и пробозаборника. Пробозаборник снабжен трубкой доставки длиной 2.5 м. Пробозаборник устанавливается на измерительном блоке и служит для доставки отработавших газов от выпускной системы автомобиля до измерительного канала прибора. Принцип действия прибора основан на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через участок измерительного канала. Функциональная схема измерительной части прибора, поясняющая принцип действия показана на рис.77.

 

Рис.77. Функциональная схема измерительной части прибора.

Световой поток светодиода 1, расположенного под углом 90° к оптической оси, отражается зеркалом 2, затем фокусируется линзой 3 и пересекает полость измерительного канала 4 и отражается под углом 180° зеркалом 5, расположенным с противоположной стороны. Отработавшие газы автомобиля, содержащие непрозрачные частицы, поступают через пробозаборное устройство в измерительный канал и вызывают ослабление светового потока, которое регистрируется фотоприемником 6.Светодиод 1 излучает свет в видимом участке диапазона 460÷630нм с максимальной интенсивностью на длине волны 560нм. Чтобы сократить влияние помех от внешнего освещения светодиод излучает свет с частотой напряжения сети переменного тока. Фотоприемник представляет собой фотодиод с нагревателем, поддерживающим постоянную температуру 45°C. Сигналы датчика температуры отработавших газов и сигналы фотоприемника поступают на аналоговые входы микропроцессора, где выполняется обработка и преобразование сигналов в соответствии с программой, записанной в ПЗУ. Результаты измерений и сопроводительная информация пересылаются на персональный компьютер (ПК) через последовательный порт RS-232. Программа на ПК выводит на экран результаты измерений, сообщения об ошибках и результаты самодиагностики

Тахометры

Тахометр - прибор для измерения частоты вращения (угловой скорости) валов машин и механизмов. Широко применяются механические, магнитные, электрические и иные тахометры.

В механическом центробежном тахометре частота вращения контролируемого вала определяется по действию центробежных сил на укреплённые на валу грузики. При вращении вала прикреплённые к нему на шарнирных рычагах 2–3 грузика расходятся пропорционально угловой скорости вала, их движение передаётся стрелке, указывающей число оборотов вала за определённый промежуток времени, т. е. частоту его вращения.

Работа магнитного тахометра основана на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита, соединённого с контролируемым валом, с вихревыми токами в алюминиевом диске. При вращении постоянного магнита его магнитное поле наводит в алюминиевом диске вихревые токи. Взаимодействие магнитных полей постоянного магнита и вихревых токов приводит к появлению на валу диска вращающего момента, который отклоняет стрелку тахометра.

Электрический тахометр по существу представляет собой электрический генератор постоянного или переменного тока, ротор которого соединён с контролируемым валом. ЭДС генератора пропорциональна угловой скорости ротора; измерив её, можно определить частоту вращения вала; показания передаются дистанционно на шкалу тахометра.