Особенности выбора приборов для узлов учета тепловой энергии с возможностью их функционирования в составе автоматизированных систем диспетчерского управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

Особенности выбора приборов для узлов учета тепловой энергии с возможностью их функционирования в составе АСДУ

Потапенко А.Н., Суков Д.С.

Представлен краткий анализ основных типов теплосчетчиков и особенности их выбора для узлов учета теплопотребления в индивидуальных тепловых пунктах с учетом возможности их функционирования в составе автоматизированных систем диспетчерского управления распределенными энергосистемами комплекса зданий.

При разработке проектов, связанных с созданием автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) распределенными энергосистемами с целью повышения эффективности использования энергии комплексом зданий, необходимо решать задачу, связанную с выбором приборов учета тепловой энергии и теплоносителей, устанавливаемых в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) наряду с системами автоматизации инженерного оборудования зданий. Административные, офисные и другие типы зданий при централизованной системе теплоснабжения в основном включают следующие инженерные системы, потребляющие тепловую энергию, а именно, отопления, горячего водоснабжения (ГВС) и приточно-вентиляционные установки, при этом в жилых домах, как правило, используются только системы отопления и ГВС. В качестве основного прибора для учета тепловой энергии в ИТП зданий применяются теплосчетчики, причем для учета расхода, массы или объема горячей воды - расходомеры или счетчики.

При этом не секрет, что среди отечественных литературных источников конца 80-х и начала 90-х годов отсутствовали не только каталоги и справочники по приборам для учета потребляемой тепловой энергии, но и практически отсутствовал термин «теплосчетчик». До настоящего времени еще не решены вопросы с некоторыми терминами для промышленного оборудования систем отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК), в связи с огромным количеством современных зарубежных энергоэффективных систем, поступивших на российский рынок. В учебниках, например [1], используется термин фанкойлы, в журналах «АВОК», «Энергосбережение» и других - это фэнкойлы, в каталогах - фэн-койлы (зарубежных фирм). В отечественной литературе пока еще нет определения, связанного с «интеллектуальными зданиями», в которых применяется комплексный подход на основе энергоэффективных объемно-планировочных решений, систем жизнеобеспечения и автоматизированных систем управления процессами жизнеобеспечения зданиями. «…Это направление в архитектуре и инженерии зданий не имеет строгих определений, научные основы только создаются, но сами направления реализованы в большом числе строительных объектов, в застройках районов городов и сельских мест. Реализованы в развитых странах, но не в России». Так высказал свое мнение президент АВОК, профессор, член-корр. РААСН Ю.А. Табунщиков [2].

Что касается вопроса о современных теплосчетчиках, то отечественная промышленность приступила к их интенсивному освоению и производству только в 90-х годах. Естественно, за аналоги были приняты лучшие зарубежные образцы. Это позволило российским разработчикам создать и наладить выпуск этих приборов, не уступающим по техническим характеристикам зарубежным аналогам, причем некоторые из них превзошли зарубежные образцы, например, электромагнитный теплосчетчик типа КМ-5.

В основе теплосчетчика - это первичные преобразователи температуры и расхода теплоносителя, а также блок тепловычислителя. Теплосчетчик выполненный на базе контроллера относится к приборам «интеллектуального» типа. В первичных преобразователях теплосчетчиков используются разнообразные методы измерения расхода теплоносителя. В настоящее время основными из них являются турбинные, электромагнитные, ультразвуковые, вихревые и переменного перепада давления с сужающими устройствами различного типа. Важно отметить, что в России по теплосчетчикам в настоящее время имеется сложившийся и достаточно хороший рынок за счет резкого роста производства отечественных приборов. Кроме того, появилось значительное количество публикаций по различным типам теплосчетчиков, их особенностям, принципу действия и др.

Согласно литературным источникам наибольший процент выпускаемых первичных преобразователей расхода для теплосчетчиков составляют приборы турбинного типа (31%) [3]. За ними следуют электромагнитные приборы (27%) и ультразвуковые (24%). Вихревые преобразователи составляют около 12%.. Самые малочисленные преобразователи - это расходомеры переменного перепада давления (6%). Однако, что касается прогноза [3] относительно роста численности вихревых преобразователей, то он не сбылся из-за существенных недостатков вихревых отечественных преобразователей, которые заключаются в следующем:

влияние изменения геометрии обтекаемого тела в процессе эксплуатации на показания приборов (например, за счет осаждения на обтекаемом теле примесей, содержащихся в потоке теплоносителя);

влияние вибрации трубопроводов на показания приборов, связанное с тем, что узлы учета тепловой энергии находятся в энергоэффективном ИТП, снабженном циркуляционными насосами;

сбой показаний приборов при появлении электрического потенциала на трубопроводах;

относительно высокое значение нижней границы диапазона измерения расхода, поэтому относительно узкий диапазон измеряемых расходов теплоносителя;

преобразователи с измерительным электродом, погруженным в поток теплоносителя, предназначены для измерения расходов только электропроводных сред, причем, как показала практика, на электроде в магнитном поле в процессе эксплуатации происходит осаждение частиц из потока теплоносителя.

В отечественных вихревых расходомерах имеются и другие недостатки в сравнении с аналогичными зарубежными приборами [4]. Вместе с тем отечественные разработчики продолжают их совершенствовать и, по-видимому, добьются успеха.

Кроме того, следует отметить, что электромагнитные, ультразвуковые и вихревые преобразователи имеют один общий недостаток, связанный с уменьшением проходного сечения расходомеров за счет осаждения частиц на внутренних стенках элементов измерительных систем, что приводит к существенному искажению их показаний. В некоторых типах этих приборов проблема решена при помощи использования соответствующих покрытий и материалов. В ультразвуковых и вихревых преобразователях показания приборов зависят от потенциала, возникающего на трубопроводе от внешнего источника. Кроме того, вихревой электромагнитный преобразователь еще один существенный недостаток, связанный с возможностью проникновения измеряемой среды в стойку теплоизолятора через отверстие с проходящим электрическим проводником от измерительного электрода, и далее в коробку с усилителем-формирователем импульсов (УФИ), что приводит к выходу из строя УФИ. В связи с указанными недостатками вихревых преобразователей (особенно это связано с методом измерения расхода теплоносителя в отличие от зарубежных аналогов) они не находят широкое распространение как ожидалось. В настоящее время для узлов учета тепловой энергии в ИТП можно использовать теплосчетчики с первичными преобразователями расхода электромагнитного типа, которые хорошо зарекомендовали себя на практике.

Из анализа теплосчетчиков, выпускаемых зарубежными фирмами, следует выделить приборы фирмы Данфосс (Дания), так как эти приборы разработаны с использованием новейших микропроцессорных и измерительных технологий, что обеспечило их соответствие требованиям заказчиков в отношении точности и надежности [5]. Среди них следует выделить электромагнитные расходомеры типа MAGFLO, ультразвуковые расходомеры типа SONOFLO, вихревые расходомеры типа VORFLO и массовые расходомеры типа MASSFLO. При этом следует отметить, что массовые расходомеры выдерживают вибрацию, обладают стойкостью к истиранию и коррозии. Этот прибор является уникальным для измерений в химической, нефтехимической, пищевой и других перерабатывающих отраслях. Массовый расходомер типа MASSFLO представляет собой измерительную систему с определением массового и объемного расходов, плотности и температур, процентное содержание твердого вещества и жидкости, градусы Брикса и т. д. Особенно следует подчеркнуть, что он имеет высокую точность измерения (допустимая погрешность по расходу 0,15%, абсолютная допустимая погрешность измерения плотности 0,007 кг/м3) [5]. Этот прибор в настоящее время пока не имеет аналогов в мире.

При выборе приборов для узлов учета теплопотребления в ИТП с учетом возможности их функционирования в составе АСДУ распределенными энергосистемами комплекса зданий можно руководствоваться следующими основными пунктами или некоторыми из них: теплопотребление автоматизированный диспетчерский энергосистема

Выбор теплосчетчика и расходомера для горячего водоснабжения с учетом классификационных признаков систем централизованного теплоснабжения (например, однопоточный или двухпоточный теплосчетчик исходя из схемы измерения в системе теплоснабжения здания).

Выбор теплосчетчика по принципу действия с учетом особенностей, например открытого разбора горячей воды из системы отопления, а также свойств теплоносителя региона (например, с учетом солей жесткости).

Учет архитектуры прибора, его универсальности и возможность конструирования многопоточных систем учета теплопотребления любой конфигурации.

Определение соответствия прибора установленным нормам погрешностей измерений теплопотребления и расхода теплоносителя.

Соответствие области применения прибора, указанном в техническом описании, и реальным условиям использования.

Определение соответствия диапазона измерений, указанного в паспортных данных на прибор, и режимам, указанным в технических условиях для исследуемого объекта.

Учет величины динамического диапазона измерения расхода теплоносителя n=Qmax/Qmin.

Суммарная длина прямых участков до и после первичного преобразователя теплосчетчика.

Особенности непосредственной взаимосвязи первичного расходомера с тепловычислителем.

Возможности подключения к одному тепловычислителю нескольких различных типов датчиков, например, 2-3 расходомеров, счетчиков воды, датчиков давления, температуры и т.д.

Возможность сопряжения приборов с каналами связи по стандартным интерфейсам RS-232 или RS-485 с компьютером. Наличие адаптеров для данных интерфейсов.

Возможность изменения пользователем протокола передачи данных с целью обеспечения связи по телефонным линиям или через модем без дополнительного согласующего адаптера между модемом и прибором.

Возможность выбора пользователем скорости передачи данных по последовательному интерфейсу.

Возможность заказа теплосчетчиков с различными первичными преобразователями расхода для разных каналов измерения, в том числе с разными значениями условных диаметров прохода и диапазонов измеряемого расхода.

Определение возможностей программного обеспечения тепловычислителя с учетом сбора параметров теплопотребления, выполнения необходимых вычислений и с возможностью создания архива данных.

Наличие у теплосчетчика возможности поддержания автоматической периодической калибровки АЦП по командам от его процессора.

Продолжительность межповерочного интервала для первичного преобразователя теплосчетчика.

Наличие методики и средств периодической поверки прибора на местах эксплуатации, основанной, например, на методах имитационного моделирования ("беспроливные методики").

Возможность сокращения срока окупаемости затрат на установку и обслуживание теплосчетчика с учетом цен на прибор и выполнения пунктов п. 0 и п. 0.

Устойчивость к различным воздействиям. Гарантии изготовителя.

Важно отметить, что при выборе приборов учета тепловой энергии и теплоносителей необходимо в основном ориентироваться на отечественные приборы, которые соответствуют уровню зарубежных, а некоторые из них превосходят зарубежные, например электромагнитный теплосчетчик типа КМ-5 имеет динамический диапазон измерения расхода теплоносителя n=Qmax/Qmin равный 1000, а ближайший зарубежный аналог имеет только 250. Во-первых, имеются преимущества при проведении поверок и регламентных работ. Во-вторых, отечественные приборы учета тепловой энергии и теплоносителей в настоящее время имеют лучшее соотношение цена/качество.

Литература

1. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Учебное пособие / Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д. и др.- М.: «Евроклимат», изд-во «Арина», 2000. - 416 с.

2. Табунщиков Ю.А. Интеллектуальные здания // АВОК, 2001. № 3.-С. 6 - 12.

3. Курносов Н.М., Звенигородский Э.Г. Критерии выбора и состояние рынка приборов учета тепловой энергии и теплоносителей // Энергосбережение, 1999. №6. - С. 14- 18.

4. Совершенствование средств измерения расхода жидкости, газа и пара // Труды Международной научно-технической конференции/Под ред. проф. П. Кремлевского - Санкт-Петербург, 1996 г. - 260 с.

5. Каталог промышленной контрольно-измерительной аппаратуры фирмы Данфосс. -Изд-во фирмы Данфосс, Москва, 2000 г. - 102 с.

Размещено на Allbest.ru