Справочник строителя | Автоматизация работы систем отопления

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ПРИБОРОВ УЧЕТА ТЕПЛОТЫ

В теплосчетчиках, как это следует из уравнения (1), необходимо измерять расход и температуру горячей воды. Для измерения расхода воды наибольшее применение получили: тахометрические, электромагнитные и ультразвуковые расходомеры.

где G_wг.сет - расход через аппараты ЦТП горячей воды из теплосети, кг/ч; Т_wг1 и Т_wг2 - температура поступающей к аппаратам ЦТП и уходящей от них в сеть теплоснабжения воды, °С.

Тахометрическими называют расходомеры и счетчики, основанные на принципах использования зависимости скорости движения тела (вращательного, колебательного и др.), помещенного в поток воды, от ее расхода.

Наибольшее применение для измерения расходов холодной и горячей воды получили счетчики с вращением крыльчатки или турбинки. На рис. 1, а показана принципиальная схема крыльчатого водомера, а на рис. 1, б - его внешний вид.

Рисунок 1. Крыльчатый счетчик расхода воды: а - принципиальная схема; б - внешний вид; 1 - корпус; 2 - крыльчатка; 3 - магнитная муфта; 4 - счетный механизм; 5 - стрелочные индикаторы; 6 - цифровые индикаторы расхода воды; 7 - патрубки с резьбой для присоединения к трубопроводам

Крыльчатые водомеры устанавливают на горизонтальных участках трубопроводов с прямыми участками размеров 5 d_у до прибора и 1 d_у после прибора. Диаметры условных проходов d_у крыльчатых водомеров, выпускаемых фирмой «Мытищинская теплосеть», d_у = 15, 20, 25, 32 и 40 мм. Такая конструкция водомеров как одна из лучших отечественных моделей нашла широкое применение в качестве квартирных счетчиков расходов водопроводной и горячей воды.

Проходящий по корпусу 1 расход воды G_w вызывает вращение крыльчатки 2. Крутящий момент крыльчатки 2 зависит от расхода воды через корпус 1 и передается посредством магнитной муфты 3 на счетный механизм 4, снабженный стрелочными индикаторами 5 и цифровым показателем расхода 6. Трубопроводы присоединяются на муфтах к патрубкам с резьбой 7.

В расходомерах с диаметром условного прохода d_у = 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200 и 250 мм применены вращающиеся турбинки. Фирма «Мытищинская теплосеть» имеет многолетний опыт производства и эксплуатации крыльчатых и турбинных счетчиков воды производительностью: крыльчатые - от 1,5 м³/ч (d_у = 15 мм) до 2,5 м³/ч (d_y = 20 мм); турбинные - от 4 м³/ч (d_у = 32мм) до 400 м³/ч (d_y = 250 мм).

Положительными достоинствами тахометрических счетчиков воды являются простота конструкции и сравнительно малая стоимость. В условиях эксплуатации они показывают достаточную точность измерений при обеспечении необходимой, чистоты измеряемых потоков жидкости. Расходомеры по принципу вращения крыльчатки или турбины нашли широкое применение и при измерении расходов газа.

На рис. 2 представлена принципиальная схема электромагнитного расходомера.

Рисунок 2. Принципиальная схема электромагнитного метода измерения расходов воды: 1 - трубопровод, по которому проходит поток токопроводящей жидкости (воды); 2 - электромагнит; 3 - электроды на поверхности трубы; 4 - соединительные провода от электродов к регистрирующему устройству; 5 - регистрирующее устройство расхода воды

Принцип измерения расхода жидкости в электромагнитных счетчиках заключается в следующем: трубопровод 1 с движущейся в нем токопроводящей жидкостью (например, водой) помещается в магнитное поле, создаваемое постоянными или переменными магнитами 2. Перемещаемая по трубопроводу 1 жидкость играет роль проводника, перемещающегося в магнитном поле, создаваемом магнитом 2. В жидкости как в проводнике возбуждается электрический ток, величина которого пропорциональна средней скорости потока, а, следовательно, и расходу измеряемой жидкости. Возбуждаемый в потоке жидкости электрический ток воспринимается электродами 3 и по соединительным проводам 4 передается на регистрирующее устройство 5.

Ультразвуковые расходомеры используют принцип измерения скорости распространения звуковых колебаний в движущемся потоке в зависимости от скорости потока жидкости. На рис. 3 показан разрез ультразвукового расходомера.

Рисунок 3. Конструктивная схема ультразвукового расходомера: 1 - корпус с присоединительными фланцами; 2 - сужение сечения для потока в средней части корпуса; 3 - первое отверстие в корпусе, где размещается генератор ультразвука по течению потока жидкости; 4 - второе отверстие в корпусе, где размещается генератор ультразвука против течения потока; 5 - устройство, генерирующее звук и регистрирующее расход жидкости

В корпусе 1 по обе стороны участка сужения потока 2 имеются отверстия, в которые вставлены датчики 3 и 4 ультразвуковых колебаний. Датчик 3 направляет звуковые волны по потоку, а датчик 4 направляет звуковые волны против движения потока жидкости. Изменение энергии ультразвуковых волн от датчиков 3 и 4 зависит от расхода жидкости по суженному участку 2 корпуса 1 и передается на регистрирующее устройство 5.

На рис. 4 показаны части теплосчетчика ТСК7 с ультразвуковым водосчетчиком 2WR фирмы «Теплоком».

Рисунок 4. Части теплосчетчика ТСК7 с ультразвуковым водосчетчиком 2WR: 1 - корпус ультразвукового водосчетчика 2WR с фланцами для присоединения к трубопроводам сети теплоснабжения; 2 - устройство генерации ультразвука и регистрации расхода жидкости; 3 - термопары сопротивления; 4 - вычислитель ВКТ-7 с автономным электропитанием от батарей

К фланцам корпуса 1 присоединяются трубопроводы сети теплоснабжения. На корпусе 1 крепится устройство 2, выполняющее роль звукового генератора и регистратора измеряемого расхода в сети теплоснабжения горячей воды. Термометры сопротивления устанавливают в подающий и обратный трубопроводы для измерения температуры воды Т_wг1 и Т_wг2. Ультразвуковой расходомер 2WR и термометры сопротивления 3 соединяются проводами с вычислителем 4, который имеет автономное электропитание (на батарейках). Это создает полную энергонезависимость теплосчетчика ТСК7, надежность и безопасность в работе.

Ультразвуковые расходомеры нашли широкое применение для измерений расходов воды без нарушения герметичности трубопроводов - контактный метод снятия замеров на поверхности трубопроводов с толщиной стенки до 25 мм и диаметрами от 10 до 300 мм. На рис. 5 представлены габариты переносного ультразвукового контактного измерителя расходов типа ISTT-P.

Рисунок 5.  Переносной ультразвуковой расходомер типа «Polysonics ISTT-P»: 1 - кейс с измерительными и показывающими приборами, батареями электропитания; 2 - измеряющие контакты, устанавливаемые на поверхности трубопровода; 3 - рейка с направляющими для перемещения контактов 2

Измерительные и показывающие приборы, автономное энергопитание располагаются в кейсе 1, а на трубу накладываются контакты 2, располагаемые на рейке 3. Контакты 2 могут перемещаться по направляющим рейки 3 и закрепляться в требуемом месте замеров на поверхности трубопровода. В комплекте прибора имеется два соединительных кабеля длиной 5 м каждый. Возможные скорости воды в замеряемых трубопроводах от 0 до 15 м/с. Температуры измеряемой жидкости от - 40 °С до +150 °С. Электропитание - от перезаряжаемой батареи с возможностью непрерывной работы до 9 ч. Возможны дополнительные поставки: алфавитно-цифрового принтера; накопителя данных на 65 000 значений; удлиненные кабели датчиков длиной до 1000 м; программное обеспечение; высокотемпературный вариант до + 243 °С; вариант для постоянной установки.

Термопары сопротивления используют в комплекте приборов теплосчетчика для измерения температур поступающей Т_wг1 и возвратной Т_wг2 воды сети теплоснабжения. Принцип измерения температуры среды, в которую помещен чувствительный элемент термометра сопротивления, основан на способности различных материалов изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. На рис. 6 показана конструктивная схема термометра сопротивления.

Рисунок 6. Конструктивная схема (а) и внешний вид (б) термометра сопротивления: 1 - чувствительный элемент из платиновой или медной проволоки, в форме спирали, располагающейся на керамическом стержне; 2 - пористый керамический цилиндр; 3 - керамический порошок; 4 - защитная наружная трубка из нержавеющей стали; 5 - токопередающие выводы; 6 - наружная защитная трубка из нержавеющей стали; 7 - головка термометра со съемной крышкой; 8 - клеммы для присоединения выводного провода; 9 - провод к фиксирующему прибору; 10 - втулка с резьбой для установки в трубопровод, имеющий патрубки с внутренней резьбой

В качестве чувствительного элемента 1 служит намотанная на керамический стержень тонкая платиновая или медная проволока. Особо точные термометры делают с использованием платиновой проволоки, но эти приборы дороги. Наибольшее распространение получили термометры сопротивления с использованием медной проволоки, хотя она обладает сравнительно небольшим удельным омическим сопротивлением - 0,17·10^-7 Ом/м. Величина омического сопротивления влияет на габариты термометров сопротивления. Чем меньше удельное омическое сопротивление проволоки в чувствительном элементе 1, тем большая требуется длина проволоки его и соответственно большие габариты прибора.

Чувствительный элемент 1 помещен в пористый керамический цилиндр 2, заполненный керамическим порошком 3, заключенный в наружную защитную трубку-чехол 4 из нержавеющей стали.

К верхним концам спирали чувствительного элемента 1 припаяны выводы 5, которые заключены в трубку 6 из нержавеющей стали. Трубка 6 и выводы 5 входят в головку 7 прибора, где выводы 5 заканчиваются клеммами 8, к которым присоединяется соединительный кабель 9 от фиксирующего измерения температуры прибора.

Термометр сопротивления закрепляется на резьбовой втулке 10 в патрубке с внутренней резьбой, приваренном к поверхности трубы, в которой замеряется температура жидкости. В потоке измеряемой жидкости располагается защитная трубка 4 с заключенным в ней чувствительным измеряющим элементом 1. После герметизации установки термометра в патрубке на трубе у головки 7 открывается крышка и производится крепление к клеммам 8 соединительного провода 9 к фиксирующему изменения температуры жидкости прибору.

На рис. 6, б показан термометр сопротивления, входящий в комплект теплосчетчика.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях