RU1814036C - Тепломер - Google Patents

Abstract

Использование: дл  измерени  расхода тепла в тепловых сет х, содержащих центробежные электронасосы. Сущность изобретений: , тепломер содержит статический преобразователь мощности 12, измерительный трансформатор 13 напр жени , измерительный трансформатор тока 14, узел 15 компенсации потерь в электродвигателе, узел 16 делени  давлени , развиваемого насосом , на мощность, датчик 17 давлени  на -. : . .. $г выходе насоса, датчик 18 давлени  на приеме насоса, узел 19 вычитани  давлений, регул тор 20 напр жени , усилитель 21 результата делени  давлени  на мощность, узел 22 вычитани  напр жени , масштабный задатчик 23, узел 24 умножени  расхода на разность температур, усилитель 25 схемы измерени  разности температур, мостовую схему 26 измерени  разности температур, термометр 27 сопротивлени  на подающем трубопроводе, термометр 28 сопротивлени  на обратном трубопроводе, источник 29 питани  мостовой схемы измерени , масштабный делитель 30, интегратор 31 формировател  нормируемых импульсов, компаратор 32, триггер Шмитта 33, функциональный задатчик 34. Тепломер имеет ключ 35, счетчик 36 импульсов, усилитель 37 дл  дистанционной передачи сигналов, интегратор 38 реле времени, компаратор. 39 реле времени, задатчик 40 реле времени, передающее телемеханическое устройство .41, линию св зи 42, приемное устройство 43 телемеханики на диспетчерском пункте и блок 44 опорного напр жени . 5 ил. С «т

Description

Изобретение относитс  к системам теплоснабжени  городов и поселков и может быть использовано дл  измерени  расхода тепла в тепловых сет х, содержащих центробежные электронасосы.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  расхода тепла, ликвидаци  малонадежных существующих устройств по замеру расхода тепла, уменьшение эксплуатационных расходов.

На фиг. 1 показана схема участка тепловой сети, в которой осуществл етс  измере- ние расхода тепла известными устройствами и предлагаемым тепломером; на фиг. 2 - типовые характеристики насоса Д 2000-34 и нова  энергетическа  характеристика; на фиг, 3 - характеристики насоса при различных диаметрах рабочих колес и нова  энергетическа  характеристика; на фиг. 4 - характеристики насоса ЦНС-180 и также нова  энергетическа .характеристика; на фиг. 5 - структурна  схема тепломера,

Теплова  сеть (фиг. 1) состоит из источника 1 тепла, подающего трубопровода 2, потребителей 3 тепла, обратного трубопровода 4, насоса на обратном трубопроводе 5 с электродвигателем 6.

Дл  измерени  количества тепла необходимо иметь манометры 7 и 8 на приеме и выходе насоса, термометр 9 на обратном трубопроводе и термометр 10 на подающем трубопроводе, устройство 11 измерени . Процесс измерени  заключаетс  в том, что измер ют разность температур теплоносител  в в подающем и обратном трубопроводах , расход теплоносител  Q на обратном трубопроводе и наход т произведение разности температур на расход:

.

Дл  измерени  расхода предлагаемым тепломером необходимо измерить мощность , потребл емую электродвигателем 6 насоса, а также измерить давление на приеме насоса с помощью манометра 7 и давление на выходе насоса с помощью манометра 8, Как и в первом случае, необходимо также измерить разность температур в пр мом и обратном трубопроводах тепловой сети. При этом расход находитс  не пр мым методом измерени , а через мощность и давление, развиваемое насосом.

Наиболее сложным при измерении расхода тепла  вл етс  измерение расхода теп- лоносител . Обычно это делаетс  счетчиками, которые устанавливаютс  непосредственно в потоке измер емой жидкости .

В предлагаемом тепломере расход жид- хости определ етс  без установки специальных устройств в потоке жидкости, а непосредственно путем анализа параметров самой установки.

Насос служит дл  подачи жидкости. Основными параметрами электроцентробежного насоса  вл ютс : подача Q и развиваемый напор Н, Напор равен максимальной высоте, на которую может подн тьс  жидкость (вода). Напор и подача

величины взаимосв занные. Чем выше развиваемый данным насосом напор, тем ниже его производительность. Поскольку все типовые характеристики насоса сн ты на воде с плотностью 1000 кг/м3, то вместо напора

в метрах будем в дальнейшем пользоватьс  давлением в МПа из расчета 1 МПа равен 100 м напора, Типична  зависимость развиваемого насосом давлени  от подачи показана на фиг. 2.

Дл  измерени  расхода предлагаетс  ввести в число паспортных характеристик насоса новую характеристику M-Q (фиг. 2- 4). Эта характеристика насоса отражает значение потребл емой единицы мощности на

создание единицы давлени , которую обозначим через М, а соответствующую характеристику - через M-Q, котора  дл  использовани  в тепломере преобразована к виду:

(A-k ф

где N - мощность на валу насоса;

р - разность давлений на приеме и выходе насоса.

Причем от давлени  на выходе насоса отнимаетс  только та часть давлени , действующа  на приеме насоса, котора  превышает номинальное паспортное давление на приеме насоса.

Следовательно, давление на выкиде насоса равно давлению, которое развивает собственно насос;

(рп-рн)рв-рп+рн, где р - давление на выходе насоса, создава- емое собственно насосом;

Рв - давление на выходе насоса;

рп - давление, действующее на приеме насоса;

Рн - давление, которое должно сущест- вовать на приеме насоса в соответствии с его паспортной характеристикой.

Дл  измерени  расхода тепла предлагаемым устройством необходимо произвести следующие измерени  и вычислени . На участке тепловой сети с электроцентробежным насосом измер етс  активна  мощность, потребл ема  электродвигателем привода насоса из сети, а затем мощность на валу насоса N. давление на выходе насоса рв, давление на приеме насоса рп,

температура в подающем трубопроводе Тп. температура в обратном трубопроводе Т0 по алгоритму

J(A-kЈ)(Tn-To)dt,

и

осуществл етс  непрерывное измерение расхода тепла. Тепломер 11 содержит (фиг. 5) статический преобразователь 12 мощности , который через трансформатор напр жени  13 и трансформатор тока 14 подключен к силовой сети электродвигател  насоса; узел 15 компенсации потерь в электродвигателе насоса напр жение с которого подаетс  на узел 16 делени  давлени , развиваемого насосом, на мощность, действующую на валу насоса; датчик 17 давлени  на выходе насоса и датчик 18 давлени  на приеме насоса, которые св заны с узлом вычитани  19; регул тор напр жени  20 и усилитель 21; узел 22 вычитани , св занный с источником опорного напр жени  через масштабный задатчик 23; узел 24 умножени  расхода жидкости на разность температур; усилитель 25 измерени  разности температур, который св зан с измерительной мостовой схемой 26; термометр 27 сопротивлени  на подающем трубопроводе и термометр 28 сопротивлени  на обратном трубопроводе; источник 29 питани  мостовой схемы измерени ; масштабный делитель 3D, св занный с интегратором 31 формировател  нормируемого сигнала и компаратором 32, триггера Шмитта 33, св занный с функциональным задатчиком 34 и ключом 35, а через него со счетчиком импульсов 36; усилитель дистанционной передачи 37, который св зан с реле времени на интеграторе 38 и компараторе 39, и содержит задатчик 40 реле времени; передающее устройство 41 системы телемеханики, которое через линию св зи 42 св зано с приемным устройством, расположенным на диспетчерском пункте 43, и блок 44 опорного напр жени .

Рассмотрим работу отдельных узлов тепломера.

Статический преобразователь мощности служит дл  получени  напр жени , пропорционального активной мощности, потребл емой электродвигателем привода насоса. Преобразователь включаетс  так же, как и обычный ваттметр однофазного тока. В высоковольтной сети обмотка напр жени  включаетс  через измерительный трансформатор 13 напр жени , а токовый трансформатор - через трансформатор 14 тока. Заданный уровень выходного напр жени  с учётом компенсации мощности холостого хода электродвигател 

устанавливаетс  с помощьюузла 15 компенсации потерь. Узел 16 делени  выполнен на одной микросхеме. Датчики давлени  17 и 18 имеют потенциометрические выходы, на- пр жение с которых пропорционально измер емому давлению. В качестве датчиков температур используютс  медные термометры сопротивлени , которые включены в смежные плечи моста 26. С помощью потен0 циометра RPi мост сбалансирован при температуре 150°С. Питание измерительного моста осуществл етс  от отдельного стабилизированного источника 29, который питаетс  от общего силового трансформатора.

5 Напр жение разбаланса с моста подаетс  на усилитель 25, а с него - на узел 24 умножени ., который выполнен на микросхеме .

Интегратор 31, компаратор 32 и триггер

0 Шмитта 33 служат дл  формировани  нормируемых импульсов, пропорциональных прин той единицы измерени  тепла. Интегратор 38 и компаратор 39  вл ютс  элементами реле времени, которое сравнивает

5 врем  формировани  нормируемых импульсов с заданным, и в случае, если врем  формировани  нормируемых импульсов станет больше заданного, выдаетс  сигнал в виде .отрицательного импульса, который затем

0 поступает на усилитель 37.

Телемеханическое устройство служит дл  передачи на диспетчерский пункт сигналов положительной пол рности, образующихс  при срабатывании счетчика 35

5 импульсов и сигналов отрицательной пол рности , образующихс  при снижении расхода тепла ниже заданного.

Тепломер работает следующим образом . При работе насосной установки сигнал

0 с преобразовател  12, пропорциональный мощности, действующей на валу насоса, подаетс  в узел 16 делени , на него же подаетс  напр жение, пропорциональное разности давлений в подающем и обратном

5 трубопроводах, измер емое с помощью датчиков давлени  17 и 18. Далее напр жение, пропорциональное результату делени , через регул тор 20 и усилитель 21 подаетс  в узел 22 вычитани , где от некоторого прису0 щего данной установке посто нного числа вычитаетс  результат делени  давлени  на мощность. Затем напр жение с блока 22 поступает в узел 24 умножени . Результирующее напр жение, пропорциональное рас5 ходу тепла, поступает через масштабный делитель 30 на интегратор 31 формировател  нормируемых импульсов. При этом на выходе интегратора постепенно растет напр жение , и когда уровень этого напр жени  достигнет величины уставки

компаратора 32, последний опрокидываетс  и выдает импульс на срабатывание триггера 33. Последний опрокидываетс  на 0,5 с и контактом ключа 35 разр жает конденсатор интегратора 31. Последний возвращаетс  в исходное состо ние. Одновременно срабатывает счетчик 36 импульсов. И так повтор етс  каждый раз, когда выход с интегратора достигает величины уставки компаратора 32. Нормирование импульса осуществл етс  масштабным делителем 30. Функциональный преобразователь 34 служит дл  линеаризации энергетической характеристики путем регулировани  времени разр да конденсатора в интеграторе 31. Реле времени на интеграторе 38 служит дл  сравнени  времени формировани  нормируемых импульсов с заданным. Так, если при очередности срабатывани  триггера 33 срабатывает и возврат реле времени на интеграторе 38 и если врем  формировани  нормируемого импульса будет больше, чем врем  срабатывани  реле времени, то последнее срабатывает и выдает отрицательный импульс. В противном случае оно встает в исходное состо ние, не сработав. На диспетчерском пункте производитс  счет импульсов за определенное врем  или же измер етс  врем  между двум  следующими друг за другом импульсами.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тепломер дл  тепловой сети, имеющий центробежный насос с трехфазным электродвигателем , содержащий датчики температуры в пр мом и обратном трубопроводах, выполненные в виде термометров сопротивлений, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности, он содержит статический преобразователь мощности с трансформатором, трехфазный измерительный трансформатор напр жени , измерительный трансформатор тока, узел компенсации потерь в электродвигателе , узел делени  давлени , развиваемого насосом, на мощность, датчик давлени  на выходе насоса, датчик давлени  на приеме насоса, узел вычитани  давлений, регул тор напр жени , усилитель результата делени  давлени  на мощность, узел вычитани  напр жени , блок опорного напр жени , масштабный задатчик, узел умножени  расхода на разность температур, усилитель схемы измерени  разности температур, мостовую схему измерени  разности температур, источник питани  мостовой схемы измерени , масштабный делитель, интегратор формировател  нормируемых импульсов, компаратор , триггер Шмитта, функциональный

   задатчик, ключ, счетчик импульсов, усилитель дл  дистанционной передачи сигналов, интегратор реле времени, компаратор реле времени, задатчик реле времени, передающее . телемеханическое устройство, линию св зи, приемное устройство телемеханики на диспетчерском пункте, причем трансформатор напр жени  статического преобразовател  мощности св зан с одной из фаз

   0 обмотки измерительного трансформатора напр жени , а вторична  обмотка измерительного трансформатора тока включена последовательно в линию одной из фаз силовой цепи электродвигател , к которой

   5 подключен измерительный трансформатор, а вторична  обмотка измерительного транс- Форматора тока подключена к токовому входу статического преобразовател  мощности, выход которого св зан с входом

   0 узла компенсации потерь в электродвигателе , выход которого соединен с входом узла делени  давлени , развиваемого насосом, на мощность, выходы датчиков давлени  на выкиде и приеме насоса св заны с входом

   5 первого узла вычитани  давлений, выход которого соединен с узлом делени  давлени  на мощность, выход которого подключен к входу регул тора напр жени , выход которого св зан с входом усилител  результата

   0 делени , выход которого соединен с одним из входов узла вычитани  напр жени , другой вход узла вычитани  напр жени  соединен с выходом масштабного задатчика, подключенного к блоку опорного нэпр же5 ни , выход узла вычитани  напр жени  подключен к входу узла умножени , а другой вход узла умножени  соединен с выходом усилител  схемы измерени  разности температур , вход которого подключен к выходу

   0 мостовой схемы измерени  разности и температур , в одно плечо которой включён термометр сопротивлени  на подающем трубопроводе, а в другое плечо -термометр сопротивлени  на обратном трубопроводе,

   5 вход мостовой схемы св зан со стабилизированным источником питани , выход узла умножени  св зан с входом масштабного делител , выход которого соединен с входом интегратора формировател  нормирую0 щих импульсов, выход которого св зан с входом компаратора, а выход компаратора соединен с входом триггера Шмитта, один выход которого св зан с входом функционального задатчика, а другой - с ключом,

   5 выходы которого подключены к входу счет: чика импульсов, усилител  дл  дистанционной передачи сигналов и к входу интегратора реле времени, выходы которого св заны с входами компаратора реле времени , а второй вход - с зсдатчиком реле

   времени, выход компаратора реле времени соединен с вторым входом усилител  дл  дистанционной передачи сигналов, выход которого подключен к входу передающего

   устройства системы телемеханики, выход которого св зан с входом линии св зи, выход которой подключен к входу приемного устройства системы телемеханики.

   те плом ее

   насос

   . /

   750

   /soo

   ггзо

   Фиг. 2

   о:wo

   P, Mfl

   600fgffO iS.

   Фие.З - ; -.. .