Современные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) являются сложными инженерными системами, обеспечивающими эффективное теплоснабжение зданий. Одним из ключевых элементов таких систем являются расходомеры, которые играют решающую роль в точном измерении и контроле потребления тепловой энергии. Разнообразие типов расходомеров позволяет выбрать оптимальное решение для конкретных условий эксплуатации, что значительно повышает точность учета и способствует оптимизации работы тепловых пунктов. Этот материал подготовили мы, научная группа из Московского Энергетического института. В данной статье мы рассмотрим основные виды расходомеров, используемых в ИТП, их принципы работы, преимущества и недостатки.
Расходомеры в ИТП в первую очередь обеспечивают возможность регулирования количества теплоносителя, поступающего в систему отопления. Установка данных средств контроля производится на подающем трубопроводе. Различают следующие виды расходомеров:
Электромагнитные — используются для измерения объемного расхода электропроводящей жидкости посредством фиксации напряжения, возникающего в результате действия магнитного поля, между двумя электродами. В таком типе приборов скорость транспортировки теплоносителя остается неизменной ввиду отсутствия дополнительных деталей, изменяющих площадь поперечного сечения трубопровода. Могут работать в большом динамическом диапазоне, получили широкое распространение для измерения расхода агрессивных сред, имеют невысокую относительную погрешность на уровне 0,2%, 0,5%. Основным недостатком является чувствительность к магнитным и токопроводящим осадкам в жидкости.
Ультразвуковые — рассчитывают объемный расход жидкости на основе разности времени прохождения ультразвукового сигнала пропорционального скорости и количеству, проходящего теплоносителя. Могут устанавливаться на трубопроводах с большим условным проходом, имеют средний динамический диапазон измерений, выпускаются с пределом относительной погрешности расхода в ± 1%, ± 2%, ± 2,5%. К недостаткам относятся повышенная чувствительность к вибрациям, завихрениям потока, необходимость контроля отложений в трубопроводе на рабочем участке.
Тахометрические — в таких устройствах первичным преобразователем расхода могут служить крыльчатка, турбина, шарик и прочие, скорость вращения которых прямо пропорциональна измеряемому объемному расходу. Распространены для использования на бытовом уровне, не требуют электропитания, просты и дешевы в обслуживании. К основным недостаткам относятся повышенная металлоемкость при применении на трубопроводах больших диаметров, высокое гидравлическое сопротивление, малый динамический диапазон, относительно невысокая точность учета.
Кориолисовы — напрямую рассчитывают массовый расход жидкостей в зависимости от изменения фаз механических колебаний U‑образных трубок. Подходят как для измерения расхода жидкостей, так и газов вне зависимости от их электрической проводимости, давления, вязкости, температуры, не требуют наличия прямолинейных участков трубопровода до и после установки прибора, не чувствительны к наличию осадков или загрязнений, выпускаются с пределом относительной погрешности расхода жидкости в ± 0,1%, ± 0,15%, ± 0,2%, для газа в ± 0,75%, ± 1%. Такой тип расходомеров имеет ограниченное применение, так как их производство высокозатратно и технологически сложно, необходимо обеспечение повышенной точности монтажа, помимо этого возможны искажения замеров при сильных вибрациях.
Вихревые — в таких устройствах измерение расхода происходит за счет определения частоты колебаний, возникающих в потоке во время обхождения тела обтекания. Различают вихреакустические расходомеры, в которых частота образования вихрей измеряется ультразвуковым преобразователем. К их преимуществам относится возможность работы с различными средами, широкий динамический диапазон, простота эксплуатации. Но при этом имеют низкую эффективность при малых скоростях потока, значительные потери давления из‑за наличия дополнительного сопротивления в виде механического препятствия.
Расходомеры перепада давления — принцип их работы основан на измерении перепада давления, возникающего при прохождении потока движущейся среды через сужающее устройство. Такой тип приборов прост в изготовлении, не имеет движущихся частей. К недостаткам относятся наличие механического препяствия в виде сужающего устройства, необходимость индивидуальной градуировки для реальных измеряемых сред, чувствительность к наличию загрязняющих частиц в потоке.
Погрешность системы рассчитывается по каналу измерения расхода. Канал измерения расхода представляет собой комплекс из нескольких приборов, позволяющих посчитать точный расход вещества. Расход приято поддерживать на определенном ��ровне для того, чтобы избежать затопления системы поставки тепла и горячей воды в помещения. Расчетные расходы теплоносителя определяются в зависимости от назначения тепловой сети, вида системы теплоснабжения (открытая или закрытая), принимаемого графика температур, а также схемы включения подогревателей горячего водоснабжения при закрытых системах теплоснабжения.
Расход в трубопроводе измеряется с помощью нескольких устройств. В первую очередь это суживающее устройство, которое создает перепад давления в прямом трубопроводе. В данном случае используется диафрагма, которая устанавливается в трубопровод с помощью фланцевого соединения частей труб. Необходимо снять разность давлений, созданную суживающим устройством. Для этих целей можно использовать любой первичный преобразователь расхода (дифманометр или расходомер). В системе устанавливается преобразователь расхода вихреакустический.
Принцип действия вихреакустических расходомеров основан на образовании вихревых дорожек, срывающихся с противоположных сторон тела поочередно, при обтекании твердого тела потоком жидкости. Регистрация вихревых потоков и определение частоты их образования происходит с помощью ультразвуковых преобразователей. Именно это и позволяет определить объемный расход среды, который прибор преобразовывает во вторичный унифицированный токовый сигнал и подает на регистратор.
Пример: Информация о преобразователе расхода и регистраторе производства фирмы Метран, популярных в и��пользовании в ИТП на территории России.
Преобразователь расхода вихреакустический Метран-300ПР | |
Измеряемый параметр | Давление в СУ |
Установка | по месту |
Диапазон измерений | 0-1,6 МПа |
Выходной сигнал | 4-20 мА |
Предел допускаемой основной относительной погрешности | δ = ± 1% |
Абсолютная погрешность | Δ= Gn*δ=2*0,01=0,02 кг/с |
Видеографический безбумажный регистратор Метран 910 | |
Измеряемый параметр | давление в СУ |
Установка |
блочный щит управления
|
Шкала | 0-0,5 МПа |
Выходной сигнал
| 4-20 мА |
Предел допускаемой основной погрешности | Δ= ± (0,005*ПВ+0,008) мА = ± (0,005*2+0,008) мА =0,018 мА |
Расход воды в подающем трубопроводе | G=2000 ± 0,027 кг/с |
Авторы материала: Темрина Д.Н, Гужов С.В.
