Приборы учёта тепловой энергии пара с вихревыми расходомерами

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приборы учёта тепловой энергии пара с вихревыми расходомерами

Бутузов В.А., к.т.н., к.т.н. Репин Л.А.,

ЗАО «Южно-русская энергетическая компания»

На практике имеют место диапазоны измерения расходов пара 1:10 и более, что требует установки нескольких диафрагм. Альтернативой в таких случаях являются системы с вихревыми датчиками расхода. В стоимости систем учёта тепловой энергии пара на основе вихревых расходомеров затраты на приобретение тепловычислителей составляют 30-70 %.

В современных условиях для экономики любого промышленного предприятия исключительное значение приобретает учет потребляемых энергетических ресурсов. Определенные сложности возникают при организации учета тепловой энергии пара и особенно в случае, если пар насыщенный. В реальных условиях степень сухости такого пара практически всегда отличается от единицы, что вносит определенную погрешность в определении количества получаемой потребителем теплоты.

На большинстве промышленных предприятий для учёта тепловой энергии пара в основном применяют измерительные системы, в которых используются диафрагмы. В соответствии с ГОСТ Р 8.563.1-97 [1] , измеряемая среда должна быть однофазной и однородной по физическим свойствам, что может быть обеспечено установкой сепаратора. При этом сужающее устройство после сепаратора будет работать на сухом паре, а количество отводимого с конденсатом тепла можно определить по теплосчётчику.

Один из существенных недостатков таких систем - узкий диапазон измеряемых расходов теплоносителя (1:3). На практике имеют место диапазоны измерения расходов пара 1:10 и более, что требует установки нескольких диафрагм, усложняет исполнение и эксплуатацию измерительной системы.

Альтернативным решением в таких случаях являются системы с вихревыми датчиками расхода [1,2]. Принцип действия вихревых расходомеров основан на измерении колебаний давления, возникающих в потоке вблизи плохо обтекаемого тела. Они имеют широкий диапазон измерений расхода пара (от 4 до 100 %), могут быть установлены на горизонтальных и вертикальных участках трубопроводов, менее требовательны к длине прямых участков до и после расходомера.

В России вихревые преобразователи расхода пара выпускаются инженерно-производственной фирмой «Сибнефтеавтоматика» (г. Тюмень).

Преобразователи рассчитаны на измерение объёма (массы) насыщенного или перегретого пара с давлением от 0,05 до 1,6 МПа, температурой от 100 до 200 оС, имеют диапазон расхода от 5 до 100 % от номинального, могут устанавливаться на паропроводах при минимальной температуре окружающего воздуха - 45 оС, максимальной + 50 оС, т.е. на открытом воздухе. Основная относительная погрешность датчика - не более 2,5 %. Межповерочный интервал - 1 год. На рис. 1 представлена схема установки датчика расхода ДРГ.М в комплекте в тепловычислителем БКТ.М, датчиками давления и температуры, а в таблице 1 -технические и стоимостные характеристики датчиков расхода различных типов.

Таблица 1

При эксплуатации в Краснодарском крае с 1997 по 2000 год десяти вихревых преобразователей расхода ДРГ.М имело место 2 отказа с ремонтом на заводе-изготовителе. В обслуживании они не требуют высокой квалификации персонала.

Вихревые датчики расхода пара зарубежных производителей на российском рынке представлены в основном фирмами Danfoss (Дания) и EMCO (США). Технические и стоимостные характеристики датчиков расхода фирмы «Danfoss» приведены в таблице 2.

Таблица 2

Вихревые расходомеры VORFLO типа VOR 1100/100 фирмы «Danfoss» имеют более широкий динамический диапазон от 4 до 100 % от номинального, рассчитаны для работы на насыщенном или перегретом паре с температурой до 400 оС и давлением до 4 МПа. Основная относительная погрешность - не более 1,25 %. межповерочный интервал - 4 года. Конструктивное отличие данного расходомера состоит в наличии датчика VOR 1100 устанавливаемого на трубопроводе и электронного преобразователя VOR 1000, которые могут поставляться в компактном или раздельном исполнении. В первом случае расчётная температура окружающей среды должна быть положительной, во втором от - 30 до + 60 оС при максимальной длине кабеля между ними 10 м. Расходомеры VORFLO работают на насыщенном и перегретом паре в городах Туапсе, Тихорецке, Тимашевске. За три года эксплуатации отказы не имели место. Фирма «Danfoss» выпускает расходомеры следующих условных проходов, мм: 25, 40, 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300. В таблице 2 представлены технические и стоимостные характеристики некоторых из этих расходомеров.

В стоимости систем учёта тепловой энергии пара на основе вихревых расходомеров затраты на приобретение тепловычислителей составляют 30-70 %. В таблице 3 приведены характеристики наиболее распространённых тепловычислителей отечественных и импортных производителей, работающих как с вихревыми преобразователями расхода, так и с датчиками перепада давления пара на сужающем устройстве.

Таблица 3.

Данные тепловычислители имеют сетевое питание (220 В), энергонезависимые архивы. Вычисление расходов пара и его тепловой энергии основано на алгоритмах Правил учёта тепловой энергии и теплоносителя, ГОСТ Р 8.563.1(2,3)-97. Интерфейс RS-232, RS-485 позволяют работать с внешними устройствами измерительной техники.

Самые дешёвые тепловычислители ИМ-2300 опытно-конструкторского бюро «Маяк» (г. Пермь) не взаимозаменяемы, выполняются по индивидуальным заказам, из каждых трёх вычислителей, установленных в узлах учёта пара Краснодарского края, имеет место один отказ.

Широко известные тепловычислители ВТД фирмы «Динфо» (г. Москва) имеют устаревшую электронную базу, сложные в распайке разъёмы, не взаимозаменяемы. В приведённой ниже схеме узла учёта пара (г. Тимашевск) вычислитель данного типа дважды в течении года выходил из строя с ремонтом у изготовителя при паспортной наработке на отказ не менее 8000 часов.

Тепловычислители БКТМ фирмы «Сибнефтеавтоматика» (г. Тюмень) разработаны на основе тепловычислителей БВР.П на качественно новой элементной базе. Опыт эксплуатации 10 тепловычислителей БВР.П в городах края показан их низкую надёжность (5 отказов). При уменьшении расхода пара ниже минимального значения тепловычислитель прекращает регистрацию расхода пара.

Особенностью тепловычислителя СПТ-961 фирмы «Логика» (г. С.-Петербург) при работе с диафрагмами является наличие режима компенсации смещения «нуля» датчиков перепада давления, специальной уставки, исключающей самоход.

Тепловычислитель ВКТ-5 фирмы «Теплоком» (г. С.-Петербург) имеет возможность настройки на индивидуальную характеристику преобразователей расхода, коррекцию их систематической температурной погрешности. Данный тепловычислитель начал выпускаться в 2000 году. Опыт эксплуатации 200 тепловычислителей ВКТ-4 данного производителя показал их высокую надёжность (2 отказа).

В 2000 году фирмой «Метран» (г. Челябинск) начат выпуск тепловычислителя ТЭКОН-10, имеющего наиболее широкие функциональные возможности. Данный прибор обеспечивает теледоступ ко всем расчётным и измеренным параметрам, телеуправление подключёнными технологическим объектом и телесигнализацию его состояния.

Тепловычислитель FR 93 фирмы «Danfoss” (Дания) при подключении к сети (220 В) требует дополнительного стабильного источника питания 24 В постоянного тока. Четырёхлетний опыт эксплуатации двух тепловычислителей FR 93 на узлах учёта пара подтвердил их высокую надёжность.

Одной из особенностей организации учёта потребления тепловой энергии в системах пароснабжения технологических потребителей является широкий диапазон изменения тепловых нагрузок, что определяется изменениями технологического режима, количеством включаемых аппаратов, степенью их загрузки и т.п. В таких условиях существующими приборами на основе сужающих устройств трудно, а иногда и невозможно обеспечить измерение расхода пара во всём диапазоне.

В качестве примера системы учёта тепловой энергии пара с использованием вихревых преобразователей расхода отечественного и датского производства и тепловычислителя ВТД на рис. 2 приведена принципиальная схема узла учёта, смонтированная Южно-русской энергетической компанией в 1999 году на предприятии «Хладопродукт» фирмы Nestle в г. Тимашевске Краснодарского края.

Расчётный расход пара меняется от 30 до 6000 кг/ч при давлении около 1,0 МПа.

Рис. 2 Схема узла учёта пара на предприятии «Хладопродукт»

1 - принтер Epson LX 300

2 - тепловычислитель ВТД

3 - датчик давления MBS 33

4 - датчик температуры Pt-100

5 - вихревой преобразователь расхода пара VORFLO 1100/2000 Ду 80

6 - регулятор двухпозиционный БИТ 300

7 - клапан запорный с электроприводом

8 - вихревой преобразователь расхода пара ДРГ-160

9 - преобразователь частотно-токовый БИТ 300

При максимальном расходе пара электроклапан 7 открыт и работает вихревой датчик 5 VOR 1100. При уменьшении расход пара до 500 кг/час второй частотный сигнал поступает на двухпозиционный регулятор 6, который выдаёт сигнал на закрытие электроклапана. При дальнейшем снижении расхода пара до 400 кг/час тепловычислитель автоматически переключается на снятие показаний от вихревого датчика расхода 8 ДРГ-160. При увеличении расхода пара данная система работает в обратном порядке. Годичная эксплуатация системы учёта пара в г. Тимашевске показала её работоспособность и достаточную надёжность. Однако, дважды имели место отказы тепловычислителя ВТД.

С учётом изложенного можно сделать следующие выводы:

При широком диапазоне измеряемых расходов пара (более 1:3) целесообразно применение вихревых расходомеров.

Вихревые расходомеры на российском рынке представлены фирмой «Сибнефтеавтоматика» (г. Тюмень) и Danfoss (Дания). При почти одинаковом диапазоне измеряемых расходов фирма Danfoss имеет более широкий типоряд приборов при втрое большей стоимости.

Тепловычислители для систем учёта тепловой энергии пара выпускаются в России несколькими фирмами. При этом наименьшими функциональными свойствами и стоимостью характеризуются теплоэнергоконтроллер ИМ-2300 (г. Пермь), наибольшими возможностями и оптимальной стоимостью отличаются тепловычислители ВКТ-5 (С.-Петербург) и ТЭКОН-10 (г. Челябинск).

На основе отечественных и датских вихревых расходомеров успешно эксплуатируется коммерческая автоматизированная система учёта пара с диапазоном измерений 1:200.

энергетический датчик тепловой

Литература

1. Бутузов В.А. Тенденции развития систем учёта тепловой энергии пара / Промышленная энергетика, № 6, 1999

2. Бутузов В.А. Тенденции развития приборов учёта тепловой энергии / Энергосбережение, № 3, 2000

Размещено на Allbest.ru