RU2300088C1 - Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems - Google Patents
Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300088C1 RU2300088C1 RU2006109170/28A RU2006109170A RU2300088C1 RU 2300088 C1 RU2300088 C1 RU 2300088C1 RU 2006109170/28 A RU2006109170/28 A RU 2006109170/28A RU 2006109170 A RU2006109170 A RU 2006109170A RU 2300088 C1 RU2300088 C1 RU 2300088C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heat
- coolant
- enthalpy
- supply
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экспериментальной измерительной технике и может быть использовано в энергетике, водоснабжении, коммунальном промышленном хозяйстве.The invention relates to experimental measuring equipment and can be used in energy, water supply, public utilities.
Известен теплосчетчик для измерений тепловой энергии и объемного (массового) расхода теплоносителя в водяных системах теплоснабжения. Конструкция расходомера этого теплосчетчика содержит: канал (металлический патрубок), два измерительных термопреобразователя, два компенсационных термопреобразователя (пленочные терморезисторы), включенные в схемы неуравновешенных мостов постоянного тока с усилителями, блок управления нагревателями и вычислительный блок. Блок управления нагревателями периодически включает нагреватель, генерируя в поток тепловые метки. При включении нагревателя в вычислительном блоке реализуется команда на начало измерения времени и начинается отсчет времени переноса метки терморезисторами. Далее определяется время переноса метки по контрольному участку времени, а следовательно, и величина объемного расхода. По разности времени определяется плотность теплоносителя и затем определяют величину массы.Known heat meter for measuring thermal energy and volumetric (mass) flow of coolant in water heat supply systems. The design of the flow meter of this heat meter contains: a channel (metal pipe), two measuring thermocouples, two compensation thermocouples (film thermistors) included in the unbalanced DC bridges with amplifiers, a control unit for heaters and a computing unit. The heater control unit periodically turns on the heater, generating heat marks into the stream. When the heater is turned on, the command to start the time measurement is implemented in the computing unit and the counting time of the label transfer by the thermistors begins. Next, the label transfer time is determined by the control time section, and, consequently, the volumetric flow rate. From the time difference, the density of the coolant is determined and then the mass value is determined.
Такое решение позволяет измерять объемный расход теплоносителя косвенным способом (Динамический термоконвективный метод измерения массового расхода бинарных растворов жидкости «Коммерческий учет энергоносителей». Материалы 20-й Международной научно-практической конференции 23-24 ноября 2004 г., стр.150-154. Авторы: Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р.).Such a solution allows one to measure the volumetric flow rate of the coolant in an indirect way (Dynamic thermoconvective method for measuring the mass flow rate of binary liquid solutions “Commercial metering of energy carriers.” Materials of the 20th International Scientific and Practical Conference November 23-24, 2004, pp. 150-154. Authors: Sokolov G.A., Syagaev N.A., Tugushev K.R.).
Недостатки этого теплосчетчика: погрешность определения массового расхода 1,2-1,8%; затруднен контроль плотности измеряемой среды, состоящей из двух компонентов и больше, затруднена скорость измерения жидкости при разной вязкости, большая длительность времени измерения.The disadvantages of this heat meter: the error in determining the mass flow rate of 1.2-1.8%; it is difficult to control the density of the measured medium, which consists of two or more components, the speed of measuring the liquid at different viscosities is difficult, and the length of the measurement time is large.
Известен способ определения объемного расхода теплоносителя (жидкости):A known method for determining the volumetric flow rate of a coolant (liquid):
- путем анализа теплопроводности и конвекции определяют объемный расход жидкости при реализации меточного метода измерения процесса переноса теплоты от источника меток (нагревателя) в поток вещества и от потока к термопреобразователям;- by analyzing the heat conductivity and convection, the volumetric flow rate of the liquid is determined when implementing the labeling method for measuring the heat transfer process from the label source (heater) to the substance stream and from the stream to thermal converters;
- показывают, что время переноса метки по контрольному участку однозначно связано с объемным расходом и не зависит от свойств и состава измеряемой среды;- show that the label transfer time in the control section is uniquely related to the volumetric flow rate and does not depend on the properties and composition of the medium being measured;
- аналитически определяют одномерные задачи о распространении теплового импульса в потоке жидкости и достигают максимума метки в зоне регистрации.- analytically determine the one-dimensional problems of the propagation of a thermal pulse in the fluid flow and reach a maximum mark in the registration zone.
Такое решение позволяет определить объемный расход жидкости (Динамический термоконвективный метод измерения массового расхода бинарных растворов жидкости «Коммерческий учет энергоносителей». Материалы 20-й Международной научно-практической конференции 23-24 ноября 2004 г., стр.150-154. Авторы: Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р.).Such a solution allows us to determine the volumetric flow rate of the liquid (Dynamic thermoconvective method for measuring the mass flow rate of binary liquid solutions "Commercial metering of energy carriers." Materials of the 20th International Scientific and Practical Conference November 23-24, 2004, pp. 150-154. Authors: Sokolov G .A., Syagaev N.A., Tugushev K.R.).
Недостатки этого способа заключаются в том, что в процессе измерения время переноса метки потоком состоит из длительности процесса кондуктивного переноса теплоты от нагревателя к потоку жидкости и от потока через стенку камеры (металлической трубы) к термопреобразователю.The disadvantages of this method are that in the measurement process, the transfer time of the label with the stream consists of the duration of the conductive transfer of heat from the heater to the liquid stream and from the stream through the wall of the chamber (metal pipe) to the thermal converter.
Известно устройство, т.е. ПТ для измерения температуры водяных систем теплоснабжения. В качестве ПТ для теплосчетчиков рекомендован тип ТСП по ГОСТ 6651, т.к. другие средства измерений температуры по точности и стабильности метрологических характеристик не приемлемы для теплосчетчиков. К конструкциям гильз ПТ по существу предъявляются только два очень важных требования. Так, допускаемые пределы глубины погружения в потоке ПТ должны соответствовать 0,3-0,71, а наибольшее значение отношения наружного диаметра гильзы dг к внутреннему диаметру подающего и обратного трубопроводов D установлено как dг/D≤0,26. Поэтому в качестве гильз ТСП вполне могут применяться заглушенные с одного конца отрезки труб диаметром Dy 15 мм или Dy 20 мм, что на практике в массовых масштабах и происходит.A device is known, i.e. PT for measuring the temperature of water heating systems. As PT for heat meters, the TSP type is recommended according to GOST 6651, because other temperature measuring instruments for accuracy and stability of metrological characteristics are not acceptable for heat meters. In essence, only two very important requirements are imposed on the designs of PT liners. So, the permissible limits of the immersion depth in the PT stream must correspond to 0.3-0.71, and the largest value of the ratio of the outer diameter of the sleeve d g to the inner diameter of the supply and return pipelines D is set to d g / D≤0.26. Therefore, pipe sections blanked from one end with a diameter of D y 15 mm or D y 20 mm, which in practice occurs on a massive scale, can well be used as TPS sleeves.
Такое конструктивное решение ПТ позволяет измерять температуру в водяных системах теплоснабжения (М.Н.Бурдунин, А.А.Варгин, Ю.Н.Осипов. О методах оценки прочности гильз для преобразователей температуры теплосчетчиков, стр.229-237. Коммерческий учет энергоносителей XXI-я международная научно-практическая конференция. Санкт-Петербург, 2005).Such a constructive solution of PT makes it possible to measure the temperature in water heat supply systems (MN Burdunin, A. A. Vargin, Yu. N. Osipov. On methods for evaluating the strength of thermowells for temperature meters of heat meters, pp. 229-237. Commercial metering of energy carriers XXI International Scientific and Practical Conference, St. Petersburg, 2005).
Такой ПТ обладает следующими недостатками: для улучшения температурного контакта в гильзу заливают жидкое масло. Масло запекается по-разному в подающем и обратном трубопроводах. Это, соответственно, вызывает дополнительный вклад в погрешность измерений температуры и особенно разности температур за счет того, что теплопроводности спекшихся субстанций могут существенно отличаться друг от друга и от исходного масла.Such a PT has the following disadvantages: to improve the thermal contact, liquid oil is poured into the sleeve. Oil is baked differently in the supply and return pipelines. This, accordingly, causes an additional contribution to the error in temperature measurements and especially the temperature difference due to the fact that the thermal conductivity of sintered substances can significantly differ from each other and from the original oil.
Известен способ измерения температуры в тепловом счетчике с помощью ПТ. Способ измерения температуры с помощью ПТ, содержащего гильзы, осуществляют следующим образом:A known method of measuring temperature in a heat meter using PT. The method of measuring temperature using PT containing sleeves is as follows:
- гильзы входят в комплект поставки теплосчетчиков и в его составе проходят тепловые испытания. Кроме этого, к гильзам предъявляют следующие требования:- the sleeves are included in the scope of supply of heat meters and undergo heat tests in its composition. In addition, the following requirements are imposed on the sleeves:
- устанавливают погружаемые части ТСП в трубопроводы с поточной жидкостью без прерывания ее движения;- install the submersible parts of the TSP in pipelines with flowing fluid without interrupting its movement;
- защищают погружаемые части ПТ от механических повреждений в процессе эксплуатации;- protect the immersed parts of the PT from mechanical damage during operation;
- не вносят искажений в показаниях ПТ при измерениях потока среды.- do not introduce distortions in the readings of the FT when measuring the flow of the medium.
Далее производят прочностные расчеты, исходя из реального условия работы гильзы с некоторым допущением. Допускают, что на гильзу действует равномерная нагрузка, определяют изгибающий момент, напряжения, производят расчет гильзы на прочность гидравлическому удару и т.д.Next, strength calculations are performed based on the actual operating conditions of the sleeve with some assumption. It is assumed that a uniform load acts on the sleeve, bending moment, stress are determined, the sleeve is calculated for the strength of hydraulic shock, etc.
Такой способ позволяет измерять температуру с помощью ПТ в водяных системах теплоснабжения (М.Н.Бурдунин, А.А.Варгин, Ю.Н.Осипов. О методах оценки прочности гильз для преобразователей температуры теплосчетчиков, стр.229-237. Коммерческий учет энергоносителей XXI-я Международная научно-практическая конференция. Санкт-Петербург, 2005).This method allows you to measure the temperature using PT in water heating systems (MN Burdunin, A. A. Vargin, Yu. N. Osipov. On methods for evaluating the strength of thermowells for temperature transducers of heat meters, pp. 229-237. Commercial metering of energy carriers XXI-th International Scientific and Practical Conference, St. Petersburg, 2005).
Недостатком способа измерения температуры в водяных системах теплоснабжения практически совпадают с недостатками устройства, т.е. ПТ, используемых в теплосчетчике.The disadvantage of the method of measuring temperature in water heating systems practically coincides with the disadvantages of the device, i.e. PT used in the heat meter.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для определения тепловой энергии. Устройство содержит подающий, обратный подпиточный трубопроводы. Подающий трубопровод оснащен преобразователями расхода (ПР), давления (ПД), температуры (ПТ), блоками вычисления плотности теплоносителя, энтальпии, массовых расходов. Аналогичные блоки содержит обратный трубопровод. Подпиточный трубопровод содержит ПТ для измерения температуры холодной воды и блок вычисления энтальпии холодной воды. Выходы соответствующих блоков соединены с входами индикатора для вычисления тепловой энергии. Это устройство позволяет измерять температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.Closest to the proposed invention is a device for determining thermal energy. The device contains a supply, return make-up pipelines. The supply pipeline is equipped with converters of flow (PR), pressure (PD), temperature (PT), units for calculating the density of the coolant, enthalpy, mass flow. Similar blocks contains the return pipe. The make-up pipeline contains a PT for measuring the temperature of cold water and a unit for calculating the enthalpy of cold water. The outputs of the respective blocks are connected to the inputs of the indicator for calculating thermal energy. This device allows you to measure the temperature of the coolant in the supply and return pipelines.
Такое решение позволяет измерять температуру теплоносителя в водяных системах теплоснабжения [М.Н.Бурдунин, А.А.Варгин. К вопросу о типовых испытаниях теплосчетчиков для водяного теплоснабжения. «Коммерческий учет энергоснабжения» XXII-я Международная научно-практическая конференция. Санкт-Петербург. 2005, стр.80-89].This solution allows you to measure the temperature of the coolant in water heat supply systems [M.N. Burdunin, A.A. Vargin. To the question of type tests of heat meters for water heat supply. “Commercial metering of energy supply” XXII-th International scientific-practical conference. St. Petersburg. 2005, pp. 80-89].
Недостатком этого устройства является то, что измеряют температуру теплоносителя без учета температуры окружающей среды подающего и обратного трубопроводов. Из-за этого повышается погрешность определения расхода тепловой энергии и массы теплоносителя.The disadvantage of this device is that they measure the temperature of the coolant without taking into account the ambient temperature of the supply and return pipelines. Because of this, the error in determining the flow of thermal energy and the mass of the coolant increases.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения тепловой энергии теплоносителя в водяных системах теплоснабжения.Closest to the proposed invention is a method for determining the thermal energy of the coolant in water heating systems.
Способ измерения обоснован тем, что в большинстве современных теплосчетчиков (ТС) применяют поэлементную поверку их составных частей: тепловычислителя (ТВ), счетчиков количества теплоносителя и комплекта согласованных пар термопреобразователей сопротивления.The measurement method is justified by the fact that in most modern heat meters (TS), element-by-element verification of their components is used: a heat calculator (TV), heat carrier quantity counters and a set of matched pairs of resistance thermal converters.
Показывают, что одним из основных информативных параметров, учитываемым в расчете тепловой энергии, является разность Δt температур теплоносителя в прямом t1 и обратном t2 трубопроводах систем теплоснабжения.It is shown that one of the main informative parameters taken into account in the calculation of thermal energy is the difference Δt of the coolant temperatures in the forward t 1 and return t 2 pipelines of the heat supply systems.
При поверке современных тепловычислителей для имитации разности температур Δt=t1-t2 используют метод косвенной имитации разности, при котором раздельно имитируют температуры t1, t2 многозначными мерами электрического сопротивления класса 0,02. Показывают, что в настоящее время метод косвенного измерения разности при имитации разности температур Δt=t1-t2 в общем случае не соответствует требованиям действующих нормативных документов к погрешности образцовых средств измерения, используемых при поверке теплосчетчиков.When checking modern heat meters to simulate the temperature difference Δt = t 1 -t 2 use the method of indirect difference simulation, in which the temperatures t 1 , t 2 are separately simulated by multivalued measures of electrical resistance of class 0.02. It is shown that at present the method of indirect measurement of the difference when simulating the temperature difference Δt = t 1 -t 2 in the general case does not meet the requirements of the current regulatory documents for the error of the standard measuring instruments used in the calibration of heat meters.
Косвенный метод измерения разности применяют для имитации разности температур Δt, превышающих 20°С. Использование его для поверки современных теплосчетчиков при регламентированных значениях Δt=(1-10)°С увеличивает брак контроля.An indirect method of measuring the difference is used to simulate a temperature difference Δt in excess of 20 ° C. Using it for checking modern heat meters with regulated values of Δt = (1-10) ° C increases the marriage of control.
С учетом недостатков косвенного измерения разности переходят к прямым измерениям разности температур как:Given the disadvantages of indirect measurement of the difference, they switch to direct measurements of the temperature difference as:
- одним магазином сопротивления МС2 имитируют меньшую из двух температур t2, а вторым - МС1, включенным последовательно с первым, - непосредственно разность температур Δt=t1-t2. Суммарное сопротивление двух магазинов имитирует температуру t1;- one resistance store MC2 simulates the lower of two temperatures t 2 , and the second - MC1, connected in series with the first, - directly the temperature difference Δt = t 1 -t 2 . The total resistance of the two stores simulates the temperature t 1 ;
- прямое измерение разности температур t1, -t2 выполняют не одновременно, а путем поочередного включения в общую измерительную схему тепловычислителя сначала одного ПТ сопротивления, затем другого. Предлагают принципиальные электрические схемы вычисления магазина сопротивления по методу прямого измерения разности температур;- direct measurement of the temperature difference t 1 , -t 2 is performed not simultaneously, but by alternately including in the general measuring circuit of the heat meter, first one PT resistance, then another. They offer electrical circuits for calculating the resistance store using the direct method of measuring the temperature difference;
- для применения прямого измерения разности температур при поверке тепловычислителей необходимо выполнять следующие условия:- to use direct measurement of the temperature difference when calibrating heat meters, the following conditions must be met:
а) обязательный учет при задании сопротивлений ПТ AR=R1-R2 начального сопротивления Rн магазинов в соответствии с эксплуатационной документацией на магазины сопротивления;a) mandatory accounting when setting the resistance of the AR = R1-R2 resistance of the initial resistance R n stores in accordance with the operational documentation for the resistance stores;
б) оптимальный выбор температур t1, t2 для поверочных режимов тепловычислителя с Δt<10°C.b) the optimal choice of temperatures t 1 , t 2 for calibration modes of the heat meter with Δt <10 ° C.
Такое решение обеспечивает прямое измерение разности температур теплоносителя в водяных системах теплоснабжения [П.И.Зуев. Поверка тепловычислителей методом прямой имитации разности температур. Коммерческий учет энергоносителей. Материалы 15-й Международной научно-практической конференции. 2002 г. Санкт-Петербург, стр.109-119].This solution provides a direct measurement of the temperature difference of the coolant in water heat supply systems [P.I. Zuev. Calibration of heat meters by direct simulation of the temperature difference. Commercial energy metering. Materials of the 15th International Scientific and Practical Conference. 2002 St. Petersburg, pp. 109-119].
Недостаток известного способа состоит в том, что измерение разности температур теплосчетчика основано на отсутствии учета влияния температуры окружающей среды. Из-за этого недостатка снижается точность определения расхода тепловой энергии и массы теплоносителя.The disadvantage of this method is that the measurement of the temperature difference of the heat meter is based on the lack of consideration of the influence of ambient temperature. Due to this drawback, the accuracy of determining the flow of heat energy and the mass of the coolant decreases.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения расхода тепловой энергии и массы теплоносителя путем прямого измерения перепада температуры на внутренней поверхности в подающем и обратном трубопроводах.The objective of the present invention is to improve the accuracy of measuring the flow of thermal energy and mass of the coolant by directly measuring the temperature difference on the inner surface in the supply and return pipelines.
Технический результат достигается тем, что в теплосчетчике, содержащем трубопроводы подающий, обратный, подпиточный, подающий и обратный трубопроводы оснащены преобразователями температуры, электромагнитными расходомерами, блоками вычисления плотности и энтальпии теплоносителя, массы теплоносителя, подпиточный трубопровод оснащен преобразователем температуры и блоком вычисления энтальпии холодной воды, выходы преобразователей температуры соединены с входом индикатора, а выходы блоков вычисления плотности через блоки вычисления массы присоединены к входу индикатора, преобразователь температуры холодной воды через блок вычисления энтальпии соединен с индикатором, выходы электромагнитных расходомеров подающих и обратных трубопроводов через блоки вычисления массы соединены с входом индикатора, дополнительно введены три блока вычитания температуры, первый блок вычитает температуру подающего и обратного трубопроводов прямого измерения разности температуры, второй блок вычитает температуру окружающей среды подающего и обратного трубопроводов прямого измерения разности температуры, третий блок вычитает из разности температур подающего и обратного трубопроводов разность температуры окружающей среды подающего и обратного трубопроводов, выходы ПТ окружающей среды соединены с входами первого блока вычитания, выход которого соединен с входом третьего блока вычитания, выход этого блока соединен с входами блоков вычисления энтальпии и плотности в подающем и обратном трубопроводах, также выходы преобразователей температуры подающего и обратного трубопроводов соединены с входом второго блока вычитания, выход этого блока соединен с входом третьего блока вычитания.The technical result is achieved in that in a heat meter containing pipelines the supply, return, make-up, supply and return pipelines are equipped with temperature converters, electromagnetic flow meters, units for calculating the density and enthalpy of the coolant, mass of the coolant, the make-up pipe is equipped with a temperature converter and a unit for calculating the enthalpy of cold water, the outputs of the temperature converters are connected to the indicator input, and the outputs of the density calculation blocks through the calculation blocks the masses are connected to the indicator input, the cold water temperature transducer is connected to the indicator through the enthalpy calculation unit, the outputs of the electromagnetic flow meters of the supply and return pipelines are connected to the indicator input through the mass calculation blocks, three temperature subtraction units are additionally introduced, the first block subtracts the temperature of the supply and return pipelines of the direct measuring the temperature difference, the second unit subtracts the ambient temperature of the supply and return pipelines direct measurement According to the temperature difference, the third block subtracts the difference in the ambient temperature of the supply and return pipelines from the temperature difference of the supply and return pipelines; calculation of enthalpy and density in the supply and return pipelines, also the outputs of the temperature converters of the supply and return pipelines are connected to the input of the second block subtraction, the output of this block is connected to the input of the third subtraction block.
Технический результат также достигается тем, что в способе определения тепловой энергии теплоносителя градуируют ПТ в условиях пренебрежимо малого теплообмена с окружающей средой в паровых или жидкостных термостатах неподвижной или мало подвижной среды, ПТ на трубопроводах устанавливают на достаточном удалении от местных сопротивлений и других источников, измерительные участки тщательно теплоизолируют, способом прямого измерения измеряют разность температур с помощью двух ПТ, с одним магазином сопротивления измеряют меньшую из двух температур t2, со вторым магазином сопротивления включают последовательно первый, непосредственно определяют разность температур двух ПТ Δt=t1-t2, по суммарному сопротивлению двух магазинов имитируют температуру t1, затем измеряют объемный расход теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, по результатам измерения расхода теплоносителя, температуры и заданного значения избыточного давления вычисляют плотность, энтальпию и расход массы теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, затем вычисляют тепловую энергию в системах теплоснабжения, в нем дополнительно при разной степени теплоизоляции в соответствующих сечениях и на внутренней поверхности трубопроводов неоднократно измеряют температуру, на основе полученных результатов измерений определяют расхождение температуры между сечениями и внутренней поверхностью трубопроводов, затем определяют величины поправочных коэффициентов 1,03-1,06 при хорошей изоляции трубопроводов; удовлетворительно - 1,06-1,15; плохо - 1,15-1,4, реальное значение температуры теплоносителя, измеренное ПТ, получают путем умножения измеренной температуры на внутренней поверхности трубопроводов на поправочные коэффициенты и рекомендуют для измерения температуры теплоносителя ПТ монтировать заподлицо с внутренней поверхностью трубопровода, затем в первом блоке вычитают и определяют перепад Δt0 температур t01-t02 окружающей среды подающего и обратного трубопроводов, во втором блоке вычитают и определяют перепад Δt температур t1-t2 теплоносителя в подающем t1 и обратном трубопроводах, на третьем блоке вычитают перепад температур Δt-t0 в подающем, обратном трубопроводах Δt и окружающей среды Δt0, после выполнения Δt=t0-tп получают разность перепада температуры теплоносителя Δtп внутри поверхности трубопровода.The technical result is also achieved by the fact that in the method for determining the thermal energy of the coolant, the grades are calibrated under conditions of negligible heat exchange with the environment in steam or liquid thermostats of a stationary or slightly mobile medium, the pipelines are installed at a sufficient distance from local resistances and other sources, measuring sections they are thoroughly insulated, a direct temperature measurement is used to measure the temperature difference using two PTs, with one resistance store the smaller of the two x temperatures t 2, a second resistance in series include a first store, directly determine the temperature difference between two PT Δt = t 1 -t 2, on the total resistance of the two stores mimic temperature t 1 and then measure the volume flow of coolant in forward and return pipes, the results of measuring the flow rate of the coolant, temperature and the set value of the overpressure, calculate the density, enthalpy and mass flow rate of the coolant in the supply and return pipelines, then calculate the thermal energy in topics of heat supply, in addition, with varying degrees of thermal insulation, the temperature is repeatedly measured in the corresponding sections and on the inner surface of the pipelines, based on the measurement results, the temperature difference between the sections and the inner surface of the pipelines is determined, then the correction factors are determined to be 1.03-1.06 when good insulation of pipelines; satisfactory - 1.06-1.15; bad - 1.15-1.4, the real value of the coolant temperature, measured by the PT, is obtained by multiplying the measured temperature on the inner surface of the pipelines by correction factors and it is recommended that the temperature of the coolant be measured to be mounted flush with the inner surface of the pipeline, then subtract in the first block and determined temperature difference Δt 0 t 01 -t 02 environment supply and return conduits in the second block is determined and subtracted differential temperature Δt t 1 -t 2 the coolant in the feed back 1 and t pipes, and the third subtracting unit temperature difference Δt-t 0 in the flow, and return pipelines Δt Δt 0 environment, after Δt = t 0 -t n obtained difference coolant temperature differential Δt n inside surface of the pipeline.
На чертеже представлена блок-схема теплосчетчика (тепловычислителя). Устройство содержит подающий 7, обратный 2 и подпиточный 3 трубопроводы. Подающий трубопровод оснащен ПТ t1, t01 4, 8, блоками вычисления плотности ρ1 5, энтальпии h1 6, массы M1 7. Обратный трубопровод содержит ПТ t2, t02 9, 10, блоки вычисления энтальпии h2 11, плотности теплоносителя ρ2 12, массы М2 13. Подпиточный трубопровод содержит ПТ холодной воды tхв 14 и блок вычисления энтальпии холодной воды hхв 15. Подающий и обратный трубопроводы оснащены объемными электромагнитными расходомерами (ОЭР). Устройство также содержит три блока вычитания температуры: первый блок вычитания 16, второй 17 и третий 18, и индикатор 19. Блоки теплосчетчика между собой соединены так: выходы ПТ 4, 9 соединены с входами второго блока вычитания температуры t1-t2 17. Выход блока 17 соединен с входом второго блока вычитания 18, выходы блока 18 соединены с входами блоков 5, 6, 11, 12. Выходы блоков 6, 11 соединены с входом индикатора 19 для вычисления тепловой энтальпии, а выходы блоков 5, 12 через соответствующие блоки вычисления массы 7, 13 соединены с входами индикатора 19. Причем выходы ПТ 8, 10 соединены с входами первого блока вычитания 16, выход которого соединен с одним из входов третьего блока вычитания 18. Преобразователь температуры холодной воды 14 через блок вычисления энтальпии холодной воды 15 соединен с входом индикатора.The drawing shows a block diagram of a heat meter (heat meter). The device contains a supply 7, return 2 and make-up 3 pipelines. The supply pipe is equipped with a PT t 1 , t 01 4, 8, density calculation units ρ 1 5, enthalpy h 1 6, mass M 1 7. The return pipeline contains a PT t 2 , t 02 9, 10, enthalpy calculation blocks h 2 11, coolant density ρ 2 12 mass M 2 comprises a conduit 13. Makeup water PT cold t xs calculating unit 14 and the cold water enthalpy h xs 15. The supply and return pipes are equipped with volumetric electromagnetic flowmeter (IER). The device also contains three temperature subtraction units: the first subtraction unit 16, the second 17 and the third 18, and the indicator 19. The heat meter blocks are interconnected as follows: PT outputs 4, 9 are connected to the inputs of the second temperature subtraction unit t 1 -t 2 17. Output block 17 is connected to the input of the second subtraction block 18, the outputs of block 18 are connected to the inputs of blocks 5, 6, 11, 12. The outputs of blocks 6, 11 are connected to the input of the indicator 19 to calculate the thermal enthalpy, and the outputs of blocks 5, 12 through the corresponding calculation blocks the masses 7, 13 are connected to the inputs of the indicator 19. Moreover PT outputs 8, 10 are connected to the inputs of the first subtraction unit 16, the output of which is connected to one of the inputs of the third subtraction unit 18. The cold water temperature converter 14 is connected to the indicator input through the cold water enthalpy calculation unit 15.
Три блока вычитания температуры, известные в электронной технике интегрального исполнения, выполняют следующие операции: первый блок 16 вычитает t01-t02=Δt0, второй блок 17 вычитает t1-t2=Δt, третий блок 18 вычитает Δt-Δt0=Δtп, где t1, t2 - температура в подающем и обратном трубопроводах; t01, t02 - температура окружающей среды; Δt, Δt0 - разность температуры (перепад) прямого измерения; Δtп - перепад температуры.Three temperature subtraction units, known in the electronic technology of integral execution, perform the following operations: the first block 16 subtracts t 01 -t 02 = Δt 0 , the second block 17 subtracts t 1 -t 2 = Δt, the third block 18 subtracts Δt-Δt 0 = Δt p , where t 1 , t 2 - temperature in the supply and return pipelines; t 01 , t 02 - ambient temperature; Δt, Δt 0 - temperature difference (differential) of direct measurement; Δt p - temperature difference.
Принципиальные электрические схемы включения магазина сопротивления по принципу прямого измерения разности температуры приведены на фиг.1а, 1b прототипа, стр.113. Измерительные участки хорошо теплоизолированы для сведения к минимуму теплообмена между теплоносителем и окружающей средой.Schematic diagrams of switching on the resistance store according to the principle of direct measurement of the temperature difference are shown in figa, 1b of the prototype, p. 113. The measuring sections are well insulated to minimize heat transfer between the coolant and the environment.
В подающем, обратном и подпиточном трубопроводах теплосчетчиков использован ПТ в большинстве из платины с номинальным сопротивлением 100, 500 Ом. Критерием выбора ПТ является стабильность, точность и стоимость. 100 Ом ПТ, с двумя токовыми и двумя потенциальными проводниками, соединяются с усилителем по 4-проводной линии связи. 500 Ом ПТ соединяются по двухпроводной схеме. При этом входное сопротивление усилителя должно быть сотни МОм. ПТ 4, 9 измеряют температуру теплоносителя, ПТ 14 измеряет температуру холодного теплоносителя. ПТ 8, 10 измеряют температуру на наружной поверхности подающего и обратного трубопроводов. Если эти трубопроводы изолированы от среды теплоизоляционным материалом, то измеряют температуру на поверхности изоляционного слоя. Зависимость выходного сигнала от температуры платиновых ПТ нелинейна. В реальности, например, погрешность измерения ПТ исходит из предела допускаемой относительной погрешности комплекта ПТ (подобранной пары) при измерении температур Δt, % δΔt=±(0,5+3Δtmin/Δt), где Δt - численное значение разности температуры, °С; Δtmin - нижний предел диапазона разности температур, выбирается из ряда 1, 2, 3°C в зависимости от класса применяемого комплекта ПТ.In the supply, return and make-up pipelines of heat meters, PT was used in most of the platinum with a nominal resistance of 100, 500 Ohms. The criterion for choosing the PT is stability, accuracy and cost. 100 Ohm PT, with two current and two potential conductors, are connected to the amplifier via a 4-wire communication line. 500 Ohm PTs are connected in a two-wire circuit. In this case, the input impedance of the amplifier should be hundreds of megohms. Fri 4, 9 measure the temperature of the coolant, Fri 14 measures the temperature of the coolant. Fri 8, 10 measure the temperature on the outer surface of the supply and return pipelines. If these pipelines are insulated from the medium by heat-insulating material, then measure the temperature on the surface of the insulating layer. The dependence of the output signal on the temperature of the platinum dots is nonlinear. In reality, for example, the measurement error of the PT comes from the limit of the permissible relative error of the set of the PT (matched pair) when measuring temperatures Δt,% δ Δt = ± (0.5 + 3Δt min / Δt), where Δt is the numerical value of the temperature difference, ° FROM; Δt min - the lower limit of the temperature difference range, is selected from a number of 1, 2, 3 ° C, depending on the class of applied PT set.
Массовый расход или масса воды (теплоносителя) вычисляется как произведение расхода или объема на плотность теплоносителя. Вычисление плотности происходит в блоках 5, 12. Значения плотности теплоносителя определены в нормативных документах теплоснабжения, например МИ 2412-97 или в данных ГСССД 188-99. В этих источниках определено ρi=ρi(Pi, ti) и массовый расход Mi=ρiqiΔτ, hi=hi(Pi, ti), где i=1, 2 - номера подающего и обратного трубопроводов, ρi - плотность, hi - энтальпия теплоносителя как функция изменения давления Pi и температуры ti Плотность деаэрированной воды существенно зависит от температуры. С изменением температуры от 0 до 150°С плотность изменяется от 0 до -10%. Зависимость изменения плотности деаэрированной воды от абсолютного давления от 30 до 11 кгс/см2, плотность меняется от - 0,027 до - 0,013%.The mass flow rate or the mass of water (coolant) is calculated as the product of the flow rate or volume and the density of the coolant. The density is calculated in blocks 5, 12. The values of the heat carrier density are defined in the normative documents of heat supply, for example, MI 2412-97 or in the data of the GSSSD 188-99. These sources determine ρ i = ρ i (P i , t i ) and mass flow rate M i = ρ i q i Δτ, h i = h i (P i , t i ), where i = 1, 2 are the numbers of the server and return pipelines, ρ i - density, h i - coolant enthalpy as a function of changes in pressure P i and temperature t i. The density of deaerated water depends significantly on temperature. With a change in temperature from 0 to 150 ° C, the density changes from 0 to -10%. The dependence of the density change of deaerated water on absolute pressure is from 30 to 11 kgf / cm 2 , the density varies from - 0.027 to - 0.013%.
Влияние давления на результаты измерения массового расхода теплоносителя и тепловой энергии в предлагаемом изобретении в сравнении с изменением температуры незначительно. Поэтому влиянием давления на результаты измерений пренебрегают и давление задается договорной константой. При этом прямому измерению в трубопроводах водяной системы теплоснабжения подвергаются температура и объемный расход. Счетчики объема в теплосчетчиках выполняются, как правило, на базе объемных расходомеров, а объем теплоносителя за отчетный период вычисляется интегрированием расхода по времени. По значениям температуры, давления и данным ГСССД 188-99 вычисляются значения энтальпии и плотности в измерительных сечениях каждого трубопровода. И, в конечном итоге, по соответствующему уравнению измерения вычисляется искомое значение тепловой энергии.The effect of pressure on the measurement results of the mass flow rate of the coolant and thermal energy in the present invention in comparison with the temperature change is negligible. Therefore, the influence of pressure on the measurement results is neglected and the pressure is set by the contract constant. In this case, temperature and volumetric flow are directly measured in the pipelines of the water heating system. Volume counters in heat meters are usually performed on the basis of volumetric flow meters, and the heat carrier volume for the reporting period is calculated by integrating the flow rate over time. Using the values of temperature, pressure and GSSSD 188-99 data, the values of enthalpy and density in the measuring sections of each pipeline are calculated. And, finally, according to the corresponding measurement equation, the desired value of thermal energy is calculated.
ОЭР 20, 21 прямого действия скорости потока с индукционной системой. Теплоноситель протекает через трубопроводы 1-2, расположенные в магнитном поле, индукция которого равна В, и электрически изолированы от трубы. Если жидкость протекает через трубопровод со средней скоростью v, то в ней индуцируется электрический заряд и образуется разность потенциалов e=vBd, где d - внутренний диаметр трубопровода. Это выражение можно представить какOER 20, 21 direct-acting flow velocity with an induction system. The coolant flows through pipelines 1-2, located in a magnetic field, the induction of which is equal to B, and are electrically isolated from the pipe. If the fluid flows through the pipeline with an average velocity v, then an electric charge is induced in it and a potential difference is formed e = vBd, where d is the internal diameter of the pipeline. This expression can be represented as
где q - средний расход жидкости в мл/с. Питание переменным напряжением устраняет электролитическую поляризацию расходомера, если частота достаточно высокая, а также позволяет использовать усилитель переменного тока для усиления выходного сигнала расходомера. Выходное напряжение ОЭР не зависит от характера потока - ламинарный или турбулентный. Однако значимая осевая несимметрия потока может влиять на входной сигнал.where q is the average fluid flow rate in ml / s. AC voltage eliminates the electrolytic polarization of the flow meter if the frequency is high enough, and also allows the use of an AC amplifier to amplify the output signal of the flow meter. The output voltage of the OER does not depend on the nature of the flow - laminar or turbulent. However, significant axial flow asymmetry can affect the input signal.
Ошибки при измерении ОЭР теплоносителя могут возникать из-за паразитного напряжения между электродами расходомера. Эти напряжения появляются вследствие гальванических потенциалов между электродами и другими металлическими частями, а также при поляризации расходомера напряжением постоянного тока. Величина случайных шумов, возникающих в расходомере, и влияние внешних электромагнитных полей увеличиваются с ростом сопротивления теплоносителя.Errors in measuring the OER of the coolant can occur due to stray voltage between the electrodes of the flow meter. These voltages appear due to galvanic potentials between the electrodes and other metal parts, as well as when the flowmeter is polarized with DC voltage. The magnitude of random noise arising in the flow meter, and the influence of external electromagnetic fields increase with increasing resistance of the coolant.
Расходомеры, используемые в теплосчетчике, стандартные, например тип КМ-5.The flow meters used in the heat meter are standard, for example, type KM-5.
Тепловую энергию и массу теплоносителя, отобранного из тепловой сети, вычисляют окончательно в блоке 19.Thermal energy and mass of the heat carrier taken from the heat network are finally calculated in block 19.
Все выходные сигналы указанных блоков поступают на вход индикатора 19. Через индикатор управляются все блоки, подача воды, поддержание температуры. Согласно документу «Теплосчетчики электромагнитные КМ-5. Руководство по эксплуатации. Часть 1, АКП 42/8 2003» индикатор содержит преобразователи интерфейса; адаптер периферии АП-5 различных модификаций; модем; интегратор сети. Индикатор обеспечивает представление информации в следующей форме: количество теплоты Q [Гкал] и [МВт·ч] для одной или двух тепловых систем; объем V [м3] и масса М [т] теплоносителя в подающем и/или обратном трубопроводе; тепловая мощность; разность температур; время наработки теплосчетчика; давление в трубопроводах и т.д.All output signals of these blocks are fed to the input of the indicator 19. Through the indicator, all blocks are controlled, water supply, temperature maintenance. According to the document “Electromagnetic heat meters KM-5. Manual. Part 1, automatic transmission 42/8 2003 ”indicator contains interface converters; peripheral adapter AP-5 of various modifications; modem; network integrator. The indicator provides information in the following form: the amount of heat Q [Gcal] and [MW · h] for one or two heating systems; volume V [m 3 ] and mass M [t] of coolant in the supply and / or return pipe; thermal power; temperature difference; operating time of the heat meter; pressure in pipelines, etc.
Выходной электрический сигнал, позволяющий получить информацию о календарном времени, времени наработки, тепловой энергии, температуре и т.д.An electrical output signal that allows you to get information about the calendar time, operating hours, thermal energy, temperature, etc.
Режимы работы: «основной» («ЗИМА» ЛЕТО-1, ЛЕТО-2 и ЛЕТО-3) задаются вручную из меню теплосчетчика. Расход массы и объема производится согласно инструкции. Все согласующие и усилительные блоки размещены в герметично закрытом корпусе ОЭР и ПД и ПТ. Такое конструктивное оформление преобразователей защищает от любых внешних воздействий.Operating modes: “main” (“WINTER” SUMMER-1, SUMMER-2 and SUMMER-3) are set manually from the heat meter menu. The consumption of mass and volume is made according to the instructions. All matching and amplifying blocks are placed in a hermetically sealed enclosure OER and PD and PT. This design of the transducers protects against any external influences.
Установка ПТ на измерительных участках трубопроводов должна соответствовать требованию межгосударственного стандарта СНГ ГОСТ 8.563.2-97 и международным стандартам ENI434-97, МОЗМ Р75-1-2002 (OIMLR75-1).The installation of PT in the measuring sections of the pipelines must comply with the requirements of the CIS interstate standard GOST 8.563.2-97 and international standards ENI434-97, MOZM R75-1-2002 (OIMLR75-1).
Принцип работы устройства. При прохождении теплоносителя через подающий 1 и обратный 2 трубопроводы с определенной начальной температурой tи1, tи2 происходит изменение сопротивления ПТ 4, 9 от начального значения Rн1, Rн2. Приращение сопротивления ПТ, т.е. Rт1-Rн1=ΔR1 и Rт2-Rн2=ΔR2 и на выходе ПТ возникает термоэлектрическое напряжение, пропорциональное изменению температуры в соответствующих трубопроводах теплоносителя, где Rт1, Rт2 - текущие значения сопротивления ПТ.The principle of operation of the device. When the coolant passes through the supply 1 and return 2 pipelines with a certain initial temperature t and 1 , t and 2 , the resistance of the PT 4, 9 changes from the initial value of R n1 , R n2 . The increment of the resistance of the PT, i.e. R m1 -R H1 = ΔR 1 and R r2 -R 2n = ΔR 2 and the output FET occurs thermoelectric voltage proportional to the temperature change in the respective coolant pipes, wherein R m1, R m2 - the current values of FET resistance.
Принцип работы расходомера основан на явлении электромагнитной индукции при прохождении электропроводящей жидкости через подающий 7 и обратный 2 трубопроводы, содержащие соответственно объемные ОЭР 20, 21. Жидкость, проходящая со средней скоростью через магнитное поле В, в нем наводит ЭДС. Сигнал, снимаемый с выхода ОЭР, пропорционален величине индукции В и напряжению поляризации.The principle of operation of the flowmeter is based on the phenomenon of electromagnetic induction during the passage of an electrically conductive liquid through the supply 7 and return 2 pipelines, respectively containing volumetric OERs 20, 21. The fluid passing through the magnetic field B at an average speed induces an EMF in it. The signal taken from the OER output is proportional to the magnitude of the induction B and the polarization voltage.
Измерение температуры в теплосчетчике реализуют следующим образом.The temperature measurement in the heat meter is implemented as follows.
Объектом исследований представляют подающий и обратный трубопроводы с внутренним источником тепла и распределением температуры вдоль и поперек трубопровода, являющимся функцией места и времени. Предполагают, что за каждую единицу времени выделяется определенное количество тепла, равномерно распределенное по объему стенки. Следовательно, для того, чтобы достигнуть наружной поверхности трубы, это тепло должно пройти через стенки трубопровода и часто через промежуточный слой изоляции. Всякому тепловому потоку соответствует некоторый перепад. Поэтому внутри трубопровода температура изменяется от точки к точке, достигая в некотором месте наибольшей величины.The object of research is the supply and return pipelines with an internal heat source and temperature distribution along and across the pipeline, which is a function of place and time. It is assumed that for each unit of time a certain amount of heat is generated, evenly distributed over the volume of the wall. Therefore, in order to reach the outer surface of the pipe, this heat must pass through the walls of the pipeline and often through the intermediate layer of insulation. Any heat flux corresponds to a certain difference. Therefore, inside the pipeline, the temperature changes from point to point, reaching in some place the greatest value.
Допускают, что течение теплоносителя является одномерным, т.е. происходит без устойчивых вихревых образований низкой частоты со значительной амплитудой пульсации параметров потока.Assume that the coolant flow is one-dimensional, i.e. occurs without stable vortex formations of low frequency with a significant amplitude of pulsation of flow parameters.
1-й этап. Градуировку ПТ осуществляют в условиях пренебрежимо малого теплообмена с окружающей средой в паровых или жидкостных термостатах в неподвижной или малоподвижной среде. Но в условиях их применения в тепловых сетях скорости потока и теплообмен могут быть более значительными, чем при градуировке.1st stage. The graduation of the PT is carried out under conditions of negligible heat exchange with the environment in steam or liquid thermostats in a stationary or inactive environment. But under the conditions of their use in heating networks, flow rates and heat transfer can be more significant than during graduation.
2-й этап. ПТ на трубопроводах устанавливают на достаточном удалении от местных сопротивлений и других источников, способных значимо исказить тепловой градиент температуры теплоносителя, в частности за счет крупномасштабных вихрей.2nd stage. The pipelines are installed at a sufficient distance from local resistances and other sources that can significantly distort the thermal gradient of the temperature of the coolant, in particular due to large-scale vortices.
3-й этап. Измерительные участки трубопроводов тщательно теплоизолируют для минимизации теплообмена с окружающей средой. Это позволяет (совместно с выполнением первого этапа) максимально приблизить профиль температуры внутри трубопровода к прямоугольному виду и тем самым повысить точность измерений. Учитывают тот факт, что в трубопроводах, кроме адиабатичности, выполняются условия того, что течение является одномерным, т.е. происходит без устойчивых вихревых образований низкой частоты со значительной амплитудой пульсаций параметров потока. Такие вихри в потоке являются серьезными поглотителями энергии и, если чувствительный элемент ПТ попадет в вихревую зону, то может возникнуть значимая погрешность измерения температуры. Следовательно, имеют в виду, что источником образования крупномасштабных вихрей служат как местные сопротивления, так и сама гильза ПТ, являющаяся с точки зрения гидродинамики плохо обтекаемым телом. Несоответствие значений измеряемой и действительной температур возникает по двум основным причинам:3rd stage. Measuring sections of pipelines are carefully insulated to minimize heat exchange with the environment. This allows (together with the implementation of the first stage) to maximally approximate the temperature profile inside the pipeline to a rectangular view and thereby increase the accuracy of measurements. Take into account the fact that in pipelines, in addition to adiabaticity, the conditions are satisfied that the flow is one-dimensional, i.e. occurs without stable vortex formations of low frequency with a significant amplitude of fluctuations in the flow parameters. Such vortices in the flow are serious absorbers of energy and, if the sensitive element of the PT gets into the vortex zone, then a significant error in the temperature measurement may occur. Therefore, they mean that the source of the formation of large-scale vortices is both local resistance and the PT sleeve itself, which is a poorly streamlined body from the point of view of hydrodynamics. The discrepancy between the measured and actual temperatures arises for two main reasons:
- во-первых, применяют для ПТ нештатные защитные гильзы. В общем случае гильзы вносят искажения в процесс теплообмена между чувствительным элементом ПТ и измеряемой средой. В результате значимо измеряют градуировочную характеристику ПТ, что неизбежно вызовет погрешность при измерении температуры;- firstly, they use abnormal protective sleeves for PT. In the general case, the sleeves introduce distortions into the heat exchange process between the PT sensing element and the medium being measured. As a result, the calibration characteristic of the PT is significantly measured, which will inevitably cause an error in measuring temperature;
- вторая причина возможного несоответствия измеряемых и искомых значений температуры заключается в том, что ПТ помещают в некоторой точке поперечного сечения трубопровода, где и измеряют температуру, но в уравнение измерений тепловой энергии входит среднее по сечению значение энтальпии, которое вычисляют соответственно по значению средней по сечению температуры потока (теплоносителя). Следовательно, данную составляющую погрешности метода измерений температуры теплоносителя определяют отклонением температуры, измеренной с помощью ПТ от действительного значения средней интегральной по сечению температуры потока. Эта составляющая существенно зависит от вида искажения профиля температуры и ее отличия в измерительном сечении от прямоугольного (идеального) профиля, реализуемого при адиабатическом течении.- the second reason for the possible discrepancy between the measured and sought temperature values is that the PTs are placed at some point in the cross section of the pipeline, where the temperature is measured, but the thermal energy measurement equation includes the average cross-sectional value of the enthalpy, which is calculated according to the average cross-section flow temperature (coolant). Therefore, this component of the error of the method of measuring the temperature of the coolant is determined by the deviation of the temperature measured using PT from the actual value of the average integral over the cross section of the flow temperature. This component substantially depends on the type of temperature profile distortion and its difference in the measuring section from the rectangular (ideal) profile realized in an adiabatic flow.
При разных степенях теплоизоляции (хорошее, удовлетворительное, плохое) в соответствующих сечениях и на внутренней поверхности (заподлицо) трубопроводов неоднократно измеряют температуру. На основе полученных результатов измерений определяют расхождение температуры между сечениями и внутренней поверхностью трубопроводов. Затем определяют величины поправочных коэффициентов 1,03-1,06 при хорошей изоляции трубопроводов; 1,06-1,15 при удовлетворительной; 1,15-1,4 при плохой термоизоляции. Реальное значение температуры теплоносителя (измеренное ПТ и ПТ, смонтированным заподлицо с внутренней поверхностью трубопровода) получают путем умножения поправочного коэффициента на измеренное значение температуры на внутренней поверхности трубопроводов. Измерение температуры осуществляют путем прямой имитации разности температуры для двух ПТ, установленных заподлицо и в измеряемом сечении трубопроводов. Рекомендуют, чтобы ПТ устанавливали заподлицо с трубопроводами и ПТ не нарушали течения теплоносителя и не искажали результаты измерения объемного расхода теплоносителя.At different degrees of thermal insulation (good, satisfactory, poor), the temperature is repeatedly measured in the corresponding sections and on the inner surface (flush) of the pipelines. Based on the obtained measurement results, the temperature difference between the sections and the inner surface of the pipelines is determined. Then determine the values of the correction factors 1,03-1,06 with good insulation of pipelines; 1.06-1.15 satisfactory; 1.15-1.4 with poor thermal insulation. The actual value of the temperature of the coolant (measured by PT and PT mounted flush with the inner surface of the pipeline) is obtained by multiplying the correction factor by the measured temperature on the inner surface of the pipelines. Temperature measurement is carried out by directly simulating the temperature difference for two transformers installed flush and in the measured section of the pipelines. It is recommended that the PTs are installed flush with the pipelines and that the PTs do not disturb the flow of the coolant and do not distort the results of measuring the volumetric flow rate of the coolant.
4-й этап. После выполнения п.1-2 реализуют способ имитации прямого измерения разности температур с помощью двух ПТ:4th stage. After performing paragraphs 1-2, a method for simulating a direct measurement of the temperature difference using two temperature sensors is implemented:
- одним магазином сопротивления имитируют меньшую из двух температур t2 в обратном трубопроводе;- one store resistance imitate the lower of two temperatures t 2 in the return pipe;
- со вторым магазином сопротивления включают последовательно первый магазин сопротивления;- with the second resistance magazine, the first resistance magazine is connected in series;
- непосредственно имитируют разность температур, измеряемую двумя ПТ в подающем t1 и обратном t2 трубопроводах Δt=t1-t2;- directly simulate the temperature difference measured by two PT in the supply t 1 and return t 2 pipelines Δt = t 1 -t 2 ;
- по суммарному сопротивлению двух магазинов имитируют температуру в подающем трубопроводе t1.- the total resistance of the two stores simulate the temperature in the supply pipe t 1 .
Применение метода прямого имитирования разности температур при поверке теплосчетчиков обосновывают тем, что в большинстве теплосчетчиков измерение температуры в подающем t1 и обратном t2 трубопроводах выполняют одновременно. Затем поочередно включают в общую измерительную схему теплосчетчика сначала один ПТ сопротивления (или имитирующий его магазин сопротивления при поверке теплосчетчика), потом другой. На этом этапе также определяют абсолютную погрешность заданной номинальной разности сопротивления ΔRн, соответствующей номинальной имитируемой разности температур Δtи для магазина сопротивления типа МСР-60М и РЧ4831 кл. 0,02 в нормальных условиях применения.The use of the direct method of simulating the temperature difference during calibration of heat meters is justified by the fact that in most heat meters temperature measurement in the supply t 1 and return t 2 pipelines is performed simultaneously. Then, one by one resistance resistor (or a resistance store simulating it when calibrating the heat meter) is included in the heat meter’s overall measuring circuit, then another. This phase also determines the absolute error of a predetermined nominal resistance difference ΔR n corresponding to the nominal simulated temperature difference Δt and store type resistance MCP-60M and RCH4831 Cl. 0.02 under normal conditions of use.
5-й этап. На основе этапа 4 в первом блоке вычитания 16 определяют перепад двух температур окружающей среды подающего и обратного трубопроводов Δt0=t01-t02; поступающей из ПТ 8, 10.5th stage. Based on stage 4, in the first subtraction block 16, the difference in two ambient temperatures of the supply and return pipelines Δt 0 = t 01 -t 02 is determined; coming from Fri 8, 10.
Во втором блоке вычитания 17 определяют разность двух температур теплоносителя Δt=t1-t2, поступающих с выходов ПТ 4, 9 подающего и обратного трубопроводов соответственно.In the second block of subtraction 17, the difference between the two temperatures of the coolant Δt = t 1 -t 2 coming from the outputs of PT 4, 9 of the supply and return pipelines, respectively, is determined.
В третьем блоке вычитания 18 определяют разность двух температур. Первая разность температур определена при прямом измерении температуры окружающей среды Δt0 в подающем и обратном трубопроводах. Вторая разность температур Δt определена прямым измерением температуры в подающем и обратном трубопроводах. После вычисления в блоке 18 Δt-t0=tп на его выходе получают разность перепада температуры теплоносителя внутри поверхности трубопроводов Δtп. Значение Δt0 и Δt на вход блока 18 подают с выходов блоков 16 и 17.In the third unit of subtraction 18, the difference of two temperatures is determined. The first temperature difference is determined by direct measurement of the ambient temperature Δt 0 in the supply and return pipelines. The second temperature difference Δt is determined by direct temperature measurement in the supply and return pipelines. After calculating in the block 18 Δt-t 0 = t p at its output, the difference in the temperature difference of the coolant inside the surface of the pipelines Δt p is obtained. The value of Δt 0 and Δt to the input of block 18 is supplied from the outputs of blocks 16 and 17.
6-й этап. С выхода блока 18 перепад температуры Δtп одновременно поступает на входы вычисления плотности 5, 12 и энтальпии 6, 11, где соответственно вычисляют значение плотности ρi=ρi(Pi, Δtпi и энтальпии hi=hi(Pi, Δtпi) как функцию давления P1 и перепада температуры Δtпi, где i=1; i=2 соответствуют подающему и обратному трубопроводу. Величину давления Pi задают согласно договору. Эти вычисления проводят согласно ГСССД 188-99 Вода. Удельный объем и энтальпия при температуре 0-1000°С и давлениях 0,001-1000 МПа.6th stage. From the output of block 18, the temperature difference Δt p simultaneously enters the inputs of calculating the density 5, 12 and enthalpy 6, 11, where respectively the density ρ i = ρ i (P i , Δt pi and enthalpy h i = h i (P i , Δt pi ) as a function of pressure P 1 and temperature difference Δt pi , where i = 1; i = 2 correspond to the supply and return pipes. The pressure P i is set according to the contract. These calculations are carried out according to GSSSD 188-99 Water. Specific volume and enthalpy at a temperature of 0-1000 ° C and pressures of 0.001-1000 MPa.
7-й этап. Вычисляют массу теплоносителя по каждому трубопроводу в блоках 7 M1=ρ1q1Δτ и блоке 13 М2=ρ2q2Δτ, где значение плотности ρ1 и ρ2 поступает с выходов блоков 5, 12, значение расхода теплоносителя - с выходов 20, 21, Δτ - время, изменяющееся в интервале от Δτ0 - начало до Δτ1 - окончание отчетного периода.7th stage. The mass of the coolant is calculated for each pipeline in blocks 7 M 1 = ρ 1 q 1 Δτ and block 13 M 2 = ρ 2 q 2 Δτ, where the density values ρ 1 and ρ 2 come from the outputs of blocks 5, 12, the flow rate of the coolant is s outputs 20, 21, Δτ - time, varying in the interval from Δτ 0 - beginning to Δτ 1 - the end of the reporting period.
8-й этап. В индикаторе 19 вычисляют тепловую энергию в системах теплоснабжения 8th stage. Indicator 19 calculates thermal energy in heat supply systems
где М1i, М2i - массы теплоносителя, поступающие с выходов блоков 7, 13; h1i, h2i, hxbi - энтальпия теплоносителей, поступающих с выходов блоков 6, 11, 15.where M 1i , M 2i are the mass of the coolant coming from the outputs of blocks 7, 13; h 1i , h 2i , h xbi - enthalpy of coolants coming from the outputs of blocks 6, 11, 15.
Все виды вычислений осуществляют в индикаторе, измеренное и расчетное значения i-то параметра хранят в индикаторе согласно требованию существующих руководящих материалов.All types of calculations are carried out in the indicator, the measured and calculated values of the i-parameter are stored in the indicator according to the requirement of existing guidance materials.
Технико-экономический эффект теплосчетчика, используемого в сетях водоснабжения, повышается за счет прямого измерения разности двух температур (подающего и обратного трубопроводов) и измерения разности температур теплоносителя в середине сечения и на стенке трубы (перепад температур), благодаря чему снижается погрешность измерения массы теплоносителя и тепловой энергии в 15-20 раз. В расчете перепада температуры учитывают несанкционированные потери энергии, степень теплоизоляции: плохая, средняя или хорошая, правильное установление ПТ, себестоимость теплоносителя.The technical and economic effect of the heat meter used in water supply networks is increased by directly measuring the difference in two temperatures (supply and return pipelines) and measuring the temperature difference of the heat carrier in the middle of the section and on the pipe wall (temperature difference), thereby reducing the error in measuring the mass of the heat carrier and thermal energy 15-20 times. In calculating the temperature difference, unauthorized energy losses, the degree of thermal insulation: bad, medium or good, the correct establishment of the PT, the cost of the coolant are taken into account.
С этой целью в OOO «ТБН энергосервис» были проведены испытания двух комплектов платиновых ПТ типа КТСП-Р (всего ПТ - 4 шт.): два для измерения температуры окружающей среды и два для измерения температуры подающего и обратного трубопроводов градировочного стенда. Был использован магазин сопротивления типа Р4831 класса точности 0,02. Начальное сопротивление магазина сопротивления от 0,01 до 0,02 Ом, добавочное сопротивление 0,03 Ом. Для проверки ПТ задают перепад температуры Δtп 20°C. При этом погрешность измерения расхода теплоносителя (около 50 м3/ч) составляла 1,0%. При таких же условиях при косвенном измерении погрешность измерения расхода теплоносителя равнялась 2-2,5%.For this purpose, OOO “TBN Energoservice” tested two sets of platinum PTs of the KTSP-R type (total PT - 4 pcs.): Two for measuring the ambient temperature and two for measuring the temperature of the supply and return pipelines of the calibration stand. A resistance store of type P4831 of accuracy class 0.02 was used. The initial resistance of the resistance store is from 0.01 to 0.02 ohms, the additional resistance is 0.03 ohms. To check the PT set the temperature drop Δt p 20 ° C. In this case, the error in measuring the flow rate of the coolant (about 50 m 3 / h) was 1.0%. Under the same conditions in indirect measurement, the error in measuring the flow rate of the coolant was 2-2.5%.
На градуировочном стенде измерительный участок трубопровода был изолирован материалом «стекловата» хорошо, удовлетворительно и плохо. Измерение температуры по сечению и внутри поверхности трубопровода было проведено 10 раз. Диапазон температуры в сечении tc=80,3°C и на внутренней поверхности tв=78,8°С. Поправочные коэффициенты определялись соотношениемAt the calibration stand, the measuring section of the pipeline was insulated with glass wool material well, satisfactorily and poorly. The temperature was measured over the cross section and inside the surface of the pipeline 10 times. The temperature range in the cross section t c = 80.3 ° C and on the inner surface t in = 78.8 ° C. Correction factors were determined by the ratio
для хорошей изоляции;for good insulation;
для удовлетворительной;for satisfactory;
для плохой изоляции.for poor insulation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109170/28A RU2300088C1 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109170/28A RU2300088C1 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2300088C1 true RU2300088C1 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=38310769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006109170/28A RU2300088C1 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2300088C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101368853B (en) * | 2007-08-15 | 2010-12-22 | 北京众力德邦智能机电科技有限公司 | Method for measuring heat quantity for user heating based on flux temperature coefficient |
| RU2443984C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Хабаровская электротехническая компания" (ООО "ХЭТК") | Heat meter (device) for unit for metering heat energy in conditions of operation of premises with high hazard risk |
| RU2464550C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-20 | Александр Васильевич Коваленко | System for regulating coolant enthalpy in steampipe of once-through wet steam generator |
| RU2694277C1 (en) * | 2018-08-10 | 2019-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Энергетические Технологии" | Self-contained heat meter and method of its implementation |
| RU2702701C1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-10-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Device for measuring exergy of working medium |
-
2006
- 2006-03-23 RU RU2006109170/28A patent/RU2300088C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Коммерческий учет энергоносителей. Материалы 22-й Международной научно-практической конференции. С.-Петербург, 2005, с.80-89. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101368853B (en) * | 2007-08-15 | 2010-12-22 | 北京众力德邦智能机电科技有限公司 | Method for measuring heat quantity for user heating based on flux temperature coefficient |
| RU2443984C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Хабаровская электротехническая компания" (ООО "ХЭТК") | Heat meter (device) for unit for metering heat energy in conditions of operation of premises with high hazard risk |
| RU2464550C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-20 | Александр Васильевич Коваленко | System for regulating coolant enthalpy in steampipe of once-through wet steam generator |
| RU2694277C1 (en) * | 2018-08-10 | 2019-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Энергетические Технологии" | Self-contained heat meter and method of its implementation |
| RU2702701C1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-10-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Device for measuring exergy of working medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107407590B (en) | With the MEMS thermal flow rate sensor compensated for fluid composition | |
| US4080837A (en) | Sonic measurement of flow rate and water content of oil-water streams | |
| US5576487A (en) | Apparatus for calibrating a fluid mass flowmeter | |
| US20150192442A1 (en) | Mass flow meter hardware | |
| Tawackolian et al. | Calibration of an ultrasonic flow meter for hot water | |
| RU2300088C1 (en) | Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems | |
| Amina et al. | An overview of thermal mass flowmeters applicability in oil and gas industry | |
| RU2300086C1 (en) | Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems | |
| Dutta et al. | Study of a noncontact flow transducer using semicylindrical capacitive sensor | |
| RU2310820C1 (en) | Method and device for measuring heat energy and flow rate of heat transfer agent in open water heat supply systems | |
| RU2300087C1 (en) | Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open water heat supply systems | |
| RU2383866C2 (en) | Heat metre and method for detection of heat carrier thermal energy with direct measurement of flow rates difference with compensation of temperature error | |
| Silin et al. | Thermal mixing between subchannels: measurement method and applications | |
| Chaboki et al. | Experimental and simulation studies of the effect of restrictor and distributor on the performance of thermal mass flow meter | |
| US6962077B2 (en) | System and method of measuring convection induced impedance gradients to determine liquid flow rates | |
| Olin | New developments in thermal dispersion mass flow meters | |
| RU2296959C1 (en) | Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method | |
| Everts et al. | Test sections for heat transfer and pressure drop measurements: construction, calibration, and validation | |
| Fenyvesi et al. | Investigation on the Nonconstant Behavior of a Vortex Flow Meter with Narrow Gauge Pipe via Conducting Measurements and Numerical Simulations | |
| CN104457797B (en) | Method for determining a physical and/or chemical, temperature dependent, process variable | |
| Beck et al. | Assessing the effects of local turbulence and velocity profiles on electromagnetic flowmeter accuracy | |
| RU57894U1 (en) | DEVICE FOR HEAT ENERGY METERING UNIT AND QUANTITY OF HEAT CARRIER | |
| Rajita et al. | Anemometric type flow transmitter using LM335–A temperature sensing IC | |
| Li et al. | Modelling and calibration of microthermal sensor for underwater wall shear stress measurement | |
| Sârbu | Modern water flowmeters: Differential pressure flowmeters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190324 |