2. Лабораторная работа «исследование узла учета тепловой энергии»

Цель работы: изучение принципов и условий работы узла учета тепловой энергии

2.1. Узел учета тепловой энергии 8-го учебного корпуса и

принципы работы приборов, входящих в состав узла учета

Узел учета тепловой энергии 8-го учебного корпуса предназначен для учета тепловой энергии, подаваемой через узел учета на отопление, приточную вентиляцию и горячее водоснабжение, а также определения параметров теплоносителя (давление и температура). Расчетные тепловые нагрузки 8-го учебного корпуса приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Тепловые нагрузки и расход теплоносителя в узле учета

№ п/п	Тип нгрузки	Зима		Лето
		Нагрузка Гкал/ч	Расход м3/ч	Нагрузка Гкал/ч	Расход м3/ч
1 2 3 4	Общая тепловая нагрузка Отопительная тепловая нагрузка Тепловая нагрузка на вентиляцию Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение	6,219 1,641 4,428 0,15	91,03 23,44 65,0 2,5	0,15 - - 0,15	2,5 - - 2,5

Структурная схема узла учета тепловой энергии 8-го учебного корпуса приведена на рис. 2.1.

Отопление Вентиляция Горячее G₁ t₁ t₂ P₁ P₂

водоснабжение

G₁ Q

G_гв

G₂ G₂

Рис. 2.3. Структурная схема узла учета тепловой энергии 8-го учебного корпуса

Перечень приборов, использованных в узле учета, приведен в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Перечень приборов, использованных в узле учета тепловой энергии

Наименование трубопровода	Преобразователь Расхода	Термопреобразо-ватель	Преобразователь давления
Подающий	UFM 001-80	КТСПР-001	МИДА-ДИ-01П Р = 1,6 МПа
Обратный	UFM 001-80	КТСПР-001	МИДА-ДИ-01П Р = 1,6 МПа
Горячей воды	ВСТ-32	-	-

Оборудование узла учета обеспечивает выполнение следующих функций измерения и учета параметров:

• Измерение, сбор и преобразование значений температуры, давления и расхода.

• Вычисление тепловой энергии и других параметров.

• Фиксацию параметров в памяти вычислителя и регистрацию параметров на твердом носителе.

• Передачу информации на ПЭВМ.

• Отображение информации на дисплее.

• Диагностику составных частей и внешних цепей с индикацией результата измерения.

Узел учета тепловой энергии реализует дополнительные функции:

• Энергонезависимое хранение информации.

• Защита информации от несанкционированного доступа.

• Обеспечение питания цепей электрической энергией в случае кратковременного отключения питающего напряжения.

Узел учета тепловой энергии обеспечивает вычисление и регистрацию следующих параметров:

• Время работы узла учета.

• Полученная узлом учета тепловая энергия.

• Масса воды, полученной по подающему и возвращенной по обратному трубопроводу.

• Масса воды, полученной по подающему и возвращенной по обратному трубопроводу за каждый час.

• Среднечасовая и среднесуточная температура воды в подающем и обратном трубопроводах.

• Среднечасовое давление воды в подающем и обратном трубопроводах.

В узле учета тепловой энергии определяется также масса воды, израсходованной на водоразбор в системе горячего водоснабжения.

В качестве преобразователей расхода в узлу учета тепловой энергии 8-го учебного корпуса использованы расходомеры-счетчики ультразвуковые UFM 001-80 с диаметром условного прохода 80 мм. Схема, поясняющая принцип действия расходомера-счетчика приведена на рис. 2.2.

ПЭП1

С₁ = С_о + Vcosα

D

C₁ = C_o + Vcosα

ПЭП2 α

ЭБ

Рис. 2.2. Схема работы расходомера-счетчика UFM 001

Расходомер-счетчик воды типа UFM 001 состоит из двух основных элементов: первичного ультразвукового преобразователя расхода, состоящего из двух пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП1 и ПЭП2) и вторичного преобразователя – электронного блока (ЭБ).

Пьезоэлектрические преобразователи ПЭП1 и ПЭП2 работают попеременно в режиме приемник-излучатель. Скорость распространения ультразвукового сигнала в воде, заполняющей трубопровод, представляет собой сумму скоростей ультразвука в неподвижной воде и проекции скорости потока воды на рассматриваемое направление распространения ультразвука. Время распространения ультразвукового импульса от ПЭП1 к ПЭП2 (t₁) и от ПЭП2 к ПЭП 1 (t₂) определяется по формулам:

, (2.1)

, (2.2)

где t₁, t₂ – время распространения импульса по потоку и против потока; L_д – расстояние между мембранами ПЭП1 и ПЭП2; L_а – длина активной части акустического канала; С_о – скорость распространения ультразвука в неподвижной воде; V – скорость воды в трубопроводе; α – угол установки ПЭП1 и ПЭП2 на трубопроводе.

По разности времени Δt = t₂ – t₁ в электронном блоке происходит вычисление объемного расхода воды G (м³/ч)

, (2.3)

где К – коэффициент коррекции, определяемый в соответствии с конкретными особенностями расходомера.

Расходомер-счетчик UFM 001-80 обеспечивает измерение расхода воды в пределах 2,0÷218 м³/ч, электронный блок имеет токовый и частотный выходы сигналов (информации о расходе воды). Значения погрешностей измерения расходов воды расходомером-счетчиком UFM 001 приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Погрешности измерения расхода воды расходомером-счетчиком

Диаметр трубо- провода мм	Диапазон изменения расхода	Погреш-ность по индикатору %	Погреш-ность по частотному выходу, %	Погреш-ность по токовому выходу, %	Погреш-ность изме-рения объ-ема, %
50÷150	Qнаиб÷Qнаиб/10 Qнаиб/10÷Qнаиб/25 Qнаиб/10÷Qнаиб/33 и менее	±2,0 ±2,0 ±3,0	±2,0 ±2,0 ±3,0	±2,5 ±2,5 ±3,0	±2,0 ±2,0 ±3,0
Более 200	Qнаиб÷Qнаиб/10 Qнаиб/10÷Qнаиб/25 Qнаиб/10÷Qнаиб/33 и менее	±1,0 ±1,5 ±3,0	±1,0 ±1,5 ±3,0	±1,0 ±2,0 ±3,5	±1,0 ±1,5 ±3,0

Для измерения расхода воды, потребляемой на горячее водоснабжение, использован крыльчатый счетчик горячей воды типа ВСТ-32. Счетчики типа ВСТ имеют счетный механизм с «герконом», позволяющий при подаче напряжения на «геркон» выдавать импульсы. Цена одного импульса для ВСТ-32 составляет 0,01 м³

Измерение давления воды в прямом и обратном трубопроводах в узле учета осуществляется датчиками избыточного давления типа МИДА-ДИ-01П. Датчик представляет собой единую конструкцию: первичный преобразователь объединен в одном корпусе с электронным блоком. Схема чувствительного элемента датчика приведена на рис. 2.3.

3,4

6

5

2 1

Рис. 2.3. Схема чувствительного элемента преобразователя:

1- штуцер; 2 – рабочая полость; 3 – металлическая мембрана; 4 – чувствительный элемент; 5 – изолятор; 6 – корпус датчика

Вода с избыточным давлением поступает в рабочую полость 2 и воздействует на мембрану 3. На внешней поверхности мембраны закреплен чувствительный элемент, который представляет собой монокристаллическую сапфировую подложку, на поверхности которой сформированы гетероэпитаксиальные кремниевые резисторы. Резисторы соединены между собой в мостовую схему. Выходной токовый сигнал, выдаваемый мостовой схемой датчика, пропорционален значению давления воды, поступающей в рабочую полость.