Особенности применения электромагнитных приборов погружного типа для коммерческого учета тепла и теплоносителя на источниках
Принцип работы преобразователя скорости, расчет относительной погрешности определения расхода по измеренной локальной скорости. Сущность датчика скорости, разработка расходомеров и теплосчетчиков с электромагнитными погружными преобразователями расхода.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2017 |
| Размер файла | 647,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Особенности применения электромагнитных приборов погружного типа для коммерческого учета тепла и теплоносителя на источниках теплоснабжения
Шинелев А.А.
Рассматриваются особенности применения электромагнитных приборов погружного типа для коммерческого учета тепловой энергии.
The particularities of the using electromagnetic instrument of the sink type are Considered for commercial account of the heat energy.
Задачи коммерческого учета количества теплоты и теплоносителя требуют применения достоверных методов и приборов учета. В этих задачах ключевым моментом является измерение расхода. Для измерения расходов жидкости в целях организации коммерческого учета у абонентов с трубопроводами диаметром условного прохода до 300 мм разработано и производится большое количество приборов различных типов и принципов действия. Для коммерческого учета на источниках теплоснабжения с трубопроводами Ду > 300 мм приборов явно недостаточно, а имеющиеся на рынке дороги или обладают характеристиками, не удовлетворяющими в полной мере современным требованиям коммерческого учета.
В настоящее время одним из перспективных решения проблемы измерения расхода в трубопроводах больших диаметров является создание приборов учета на базе погружных электромагнитных преобразователей с использованием метода измерения «площадь-скорость».
Классический метод измерения расхода «площадь-скорость» основан на измерении локальной (местной) скорости v в одной или нескольких точках поперечного сечения трубопровода, измерении так называемой площади «живого» сечения S (площади сечения за вычетом суммарной площади миделей датчиков скорости), вычислении средней по сечению скорости жидкости u и расчете объемного расхода согласно выражению:
(1)
где N - число датчиков локальной скорости, i - коэффициенты, представляющие собой отношение средней скорости к локальной в i-той точке измерения i = u/vi.
Обычно локальную скорость измеряют в так называемых точках средней скорости, где i=1. Точки средней скорости при развитом турбулентном течении измеряемой среды расположены на расстоянии (0.242 0.013)R от внутренней поверхности стенки трубы, где R - внутренний радиус трубы в измерительном сечении (ГОСТ 8.361-79).
Другими характерными точками для измерения скорости являются точки, лежащие на оси трубы, в которых скорость потока максимальна. В этом случае является переменной величиной, зависящей от числа Рейнольдса (число Рейнольдса Re характеризует отношение сил инерции и трения и определяет структуру потока). Еще более сложную зависимость имеет коэффициент для точек потока, не лежащих на оси и на окружности 0.242R. Это обусловило разработку в первую очередь расходомеров, в которых скорость измеряется в точке 0.242R или в центре потока. Однако, конструкция таких расходомеров довольно громоздка и сложна, поскольку предусматривает необходимость погружения датчиков скорости на разную глубину, в зависимости от диаметра трубопровода. Кроме этого, штанги, на которых крепятся чувствительные элементы датчиков скорости, могут иметь значительную длину и достаточно большой поперечный размер для сохранения прочности и предотвращения вибраций. Поэтому введение таких датчиков в поток вносит искажение профиля скорости и дополнительное гидросопротивление.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Стремление упростить конструкцию расходомеров и одновременно снизить гидросопротивление обусловило появление расходомеров с постоянной глубиной погружения, меньшей 0.242R (погружные расходомеры пристенного типа). Дополнительным достоинством расходомеров этого типа является уменьшение составляющей погрешности, связанной с несимметрией профиля скорости потока.
К настоящему времени предложено несколько модификаций «классического» метода «площадь-скорость» и выпускается ряд приборов. Однако, в рассмотренных методах измерения и в алгоритмах работы приборов, реализующих эти методы, есть ряд существенных недостатков, не позволяющих достичь высоких метрологических характеристик в широком диапазоне изменения расхода. Основные недостатки рассмотренных методов являются:
? не учитывается искажение исходного профиля скорости конструктивными элементами датчиков скорости, погруженными в поток;
? как правило, коэффициенты , описывающие неискаженный профиль скорости, задаются таблично в виде констант, рассчитанных для некоторой заданной температуры (обычно 20 С) и скорости. При измерении локальной скорости не в точке 0.242R замена функции на константутаб некорректна. При изменении температуры и скорости жидкости происходит изменение режима течения, что приводит к дополнительной методической погрешности определения расхода, связанной с отличием истинного значения от таб.
В общем случае коэффициент зависит от средней скорости u, температуры потока t, внутреннего радиуса R и расстояния от внутренней стенки трубы до точки измерения локальной скорости Y: =(u,t,R,Y). При заданных значениях средней скорости u0, R и Y, дополнительная относительная погрешность измерения расхода, связанная с температурной зависимостью коэффициента равна:
теплоноситель электромагнитный расходомер электромагнитный
%, (2)
Аналогично, при заданных значениях температуры t0, R и Y, дополнительная относительная погрешность, связанная с зависимостью от средней скорости равна:
%, (3)
На рис. 1 и 2 приведены результаты расчетов Gt и Gu для расходомеров, установленных на трубопроводе R=1000 мм при различных значениях Y/R, u0=1 м/с и t0=20С. Видно, что без учета зависимости от средней скорости и температуры, погрешность определения расхода может достигать неприемлемой величины.
Специалистами ООО «ТБН энергосервис» разработан метод измерений, позволяющий устранить отмеченные недостатки. Сущность метода заключается в следующем: средняя скорость рассчитывается с учетом искажения исходного профиля скорости погружной частью датчика локальной скорости (или N датчиков) путем введения поправок i к коэффициентам iн для невозмущенного потока и расчете объемного расхода согласно выражению:
, (4)
Алгоритм определения коэффициентов iн и поправок i реализован в виде, удобном для программирования микропроцессорного вычислительного устройства (ВУ). По предложенному алгоритму коэффициенты iн рассчитываются как функции измеренных значений температуры t, локальной скорости потока u и введенных в ВУ значений параметров: диаметра трубопровода D и глубины погружения датчиков скорости Y, а поправки i вычисляются как функции iн и числа Рейнольдса, т.е. при расчете расхода учитывается перестройка режима течения при изменении скорости потока и вязкости контролируемой среды в зависимости от температуры.
В настоящее время на основе вышеописанного метода разработаны и изготавливаются расходомеры РМ-5-Б1(Б3) и теплосчетчик КМ-5 с электромагнитными погружными преобразователями расхода для трубопроводов большого диаметра.
Локальная скорость потока измеряется датчиком скорости (ДС), принцип действия которого основан на явлении электромагнитный индукции (рис. 3). При взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой возбуждения, с движущейся электропроводной жидкостью, на электродах ДС наводится ЭДС электромагнитной индукции (Е), пропорциональная локальной скорости жидкости (v), расстоянию между электродами (L) и электромагнитной индукции (B).
Рис. 3. Принцип работы преобразователя скорости.
ЭДС снимается двумя электродами, расположенными в торце датчика скорости, погруженного в трубу и ориентированного в ней таким образом, чтобы электроды располагались в одном поперечном сечении трубы. Сигнал от ДС экранированными проводами подается на вход измерительного блока, обеспечивающего его дальнейшую обработку. Испытания приборов показали, что благодаря применению разработок «ТБН энергосервис» удалось повысить точность измерения расхода и расширить динамический диапазон до 1:100.
На рис. 4 представлены данные об относительной погрешности определения расхода (G) по измеренной локальной скорости v.
Сплошные линии - величина G, полученная в результате обработки значений v по предложенной методике с учетом поправки . Пунктирные линии - относительная погрешность определения G по тем же значениям локальной скорости, обработанным «классическим» методом «площадь - скорость».
Как видно использование «классического» метода может приводить к недопустимо высоким значениям G (до 20%). Предложенная методика позволяет существенно уменьшить G, до величины не превышающей 2% во всем диапазоне измерений.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о приборах учета тепловой энергии и теплоносителя. Состав теплосчетчика. Функции, выполняемые тепловычислителем. Способы измерения расхода теплоносителя. Датчики расхода теплоносителя. Погрешность показаний электромагнитных расходомеров.
контрольная работа [545,6 K], добавлен 23.12.2012Измерение расхода и количества тепла, поставляемого потребителю, его роль в системах энергосбережения и автоматизации тепловых сетей. Теплосчетчики как вид приборов учета тепловой энергии, общие принципы их работы. Типы теплосчетчиков и их характеристика.
реферат [2,3 M], добавлен 24.07.2012Построение схем управления по принципу времени в качестве датчиков. Электронные реле времени. Время разряда конденсатора. Электромеханическое и электромашинное реле скорости. Схема двигателя постоянного тока, используемого в качестве датчика скорости.
реферат [1004,2 K], добавлен 15.01.2012Выбор измерительных датчиков. Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе. Разработка схемы преобразователя расхода газа с коррекцией по температуре и давлению газа. Выбор и работа микроконтроллера. Расчет элементов блока питания.
курсовая работа [789,0 K], добавлен 20.02.2015Разработка системы стабилизации скорости электропривода на основе двигателя постоянного тока. Расчёт силового согласующего трансформатора, полупроводниковых приборов, фильтров, регуляторов скорости и тока. Рассмотрена методика наладки электрооборудования.
курсовая работа [614,7 K], добавлен 27.02.2012Изучение единиц выражения скорости и приборов, которыми она измеряется. Определение зависимости скорости от времени для двух тел, скорости при равномерном движении. Исследование понятий механического движения, тела отсчета, траектории и пройденного пути.
презентация [1,2 M], добавлен 12.12.2011Использование законов кинематики поступательного и вращательного движения для определения скорости пули. Схема установки для определения скорости пули кинематическим методом. Формулы для определения частоты вращения дисков. Начало системы отсчета.
лабораторная работа [96,1 K], добавлен 24.10.2013Определение длины волны де Бройля молекул водорода, соответствующей их наиболее вероятной скорости. Кинетическая энергия электрона, оценка с помощью соотношения неопределенностей относительной неопределенности его скорости. Волновые функции частиц.
контрольная работа [590,6 K], добавлен 15.08.2013Методика косвенного измерения скорости полета пули с помощью баллистического маятника. Закон сохранения полной механической энергии. Определение скорости крутильных колебаний. Формула для расчета погрешности измерений. Учет измерения момента инерции.
лабораторная работа [53,2 K], добавлен 04.03.2013Определение зависимости сопротивления сети от скорости потока, расчет сопротивления для определенного значения. Принцип работы и внутреннее устройство насосной установки, определение расхода воды в зависимости от перепада давления на дифманометре.
курсовая работа [75,8 K], добавлен 21.02.2009Принципиальная тепловая схема парогенератора. Предварительный расчет тепловой мощности, расхода теплоносителя и рабочего тепла. Выбор материалов и параметров. Определение гидравлических сопротивлений препятствующих движению теплоносителя и рабочего тела.
курсовая работа [356,4 K], добавлен 09.08.2012Разделение четырехмерного пространства на физическое время и трехмерное пространство. Постоянство и изотропия скорости света, определение одновременности. Расчет эффекта Саньяка в предположении анизотропии скорости света. Изучение свойств NUT-параметра.
статья [26,4 K], добавлен 22.06.2015Расчет тангенциального и полного ускорения. Определение скорости бруска как функции. Построение уравнения движения в проекции. Расчет начальной скорости движения конькобежца. Импульс и закон сохранения импульса. Ускорение, как производная от скорости.
контрольная работа [151,8 K], добавлен 04.12.2010Определение модуля и направления скорости меньшей части снаряда. Нахождение проекции скорости осколков. Расчет напряженности поля точечного заряда. Построение сквозного графика зависимости напряженности электрического поля от расстояния для трех областей.
контрольная работа [205,5 K], добавлен 06.06.2013Исследование устройства и принципов работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей. Абсолютная и относительная влажность воздуха, их отличительные особенности. Оценка преимуществ и недостатков гигрометра.
лабораторная работа [232,2 K], добавлен 09.05.2011Вычисление скорости молекул. Различия в скоростях молекул газа и жидкости. Экспериментальное определение скоростей молекул. Практические доказательства состоятельности молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модуль скорости вращения.
презентация [336,7 K], добавлен 18.05.2011Закон изменения угловой скорости колеса. Исследование вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Определение скорости точки зацепления. Скорости точек, лежащих на внешних и внутренних ободах колес. Определение углового ускорения.
контрольная работа [91,3 K], добавлен 18.06.2011Законы изменения и сохранения момента импульса и полной механической энергии системы. Измерение скорости пули с помощью баллистического маятника. Период колебаний физического маятника. Расчет погрешности прямых и косвенных измерений и вычислений.
лабораторная работа [39,7 K], добавлен 25.03.2013Расчет мощности и выбор типа двигателя постоянного тока. Вычисление катодного дросселя, подбор типа преобразователя и элементов регуляторов тока и скорости. Разработка принципиальной схемы управления электроприводом подъемной тележки и её описание.
курсовая работа [225,3 K], добавлен 04.08.2011Определение высоты и времени падения тела. Расчет скорости, тангенциального и полного ускорения точки окружности для заданного момента времени. Нахождение коэффициента трения бруска о плоскость, а также скорости вылета пульки из пружинного пистолета.
контрольная работа [95,3 K], добавлен 31.10.2011
