Реферат теплосчетчики. Реферат Теплосчетчики. Реферат по дисциплине Оценка эффективности энергопотребления

• Название: Реферат по дисциплине Оценка эффективности энергопотребления
• Анкор: Реферат теплосчетчики
• Дата: 05.10.2021
• Размер: 1.13 Mb.
• Имя файла: Реферат Теплосчетчики.docx
• Тип: Реферат; #242058

Министерство просвещения Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования

Кафедра энергетики и транспорта

Реферат

по дисциплине «Оценка эффективности энергопотребления»

Тема: «Теплосчетчики»


Выполнил студент:

гр. ЗЭЭ-404С

Проверил:

2021г.
Содержание


Введение 1
1. Учет тепла 2
1.1 Приборы учета тепла 3
2. Типы теплосчетчиков 4
3. Влияние внешних факторов 10
4. Требования, применяемые к электросчетчикам 15
5. Критерии выбора электросчетчика 16
6. Вывод 17
Список используемой литературы 18

Введение

Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектроцентралями, производственными и районными отопительными котельными.

Производственные и отопительные котельные должны обеспечить бесперебойное и качественное теплоснабжение предприятий и потребителей жилищно-коммунального сектора. Повышение надёжности и экономичности теплоснабжения в значительной мере зависит от качества работы котлоагрегатов и рационально спроектированной тепловой схемы котельной. Ведущими проектными институтами разработаны и совершенствуются рациональные тепловые схемы и типовые проекты производственных и отопительных котельных.

1. Учет тепла

Измерение расхода и количества тепла, поставляемое потребителю, играет важную роль в системах энергосбережения и автоматизации тепловых сетей. В качестве энергоносителя в тепловых системах обычно используется горячая вода или пар.

Учет и регистрация отпуска и потребления тепловой энергии организуются с целью:

осуществления взаимных финансовых расчетов между энергоснабжающими организациями и потребителями тепловой энергии;

контроля за тепловыми и гидравлическими режимами работы систем теплоснабжения и теплопотребления;

контроля за рациональным использованием тепловой энергии и теплоносителя;

документирования параметров теплоносителя: массы (объема), температуры и давления.

Другими словами можно сказать, что учет приводит к правильной эксплуатации теплотехнического оборудования и использованию тепла и теплоносителя, как у поставщика, так и у потребителя, стимулируя как того, так и другого к проведению энергосберегающих мероприятий и внедрению энергосберегающего оборудования и технологий.

Расчеты потребителей тепловой энергии с энергоснабжающими организациями за полученное ими тепло осуществляются на основании показаний приборов учета и контроля параметров теплоносителя, установленных у потребителя и допущенных в эксплуатацию в качестве коммерческих.

В случаях, когда к магистрали, отходящей от источника теплоты, подключен один единственный потребитель (магистраль находится на балансе потребителя) допускается ведение учета потребляемой тепловой энергии по приборам на узле учета источника теплоты.

1.1 Приборы учета тепла

Основными приборами учета тепловой энергии являются теплосчетчики.

Теплосчетчик (счетчик тепла) - средство измерений или комплект средств измерений, предназначенный для определения тепловой энергии и измерения массы и параметров теплоносителя. Этот прибор позволяет определить количество тепла, полученное или отпущенное за некоторый отчетный период.

В состав теплосчетчика, входят:

тепловычислитель

преобразователи расхода (расходомеры)

преобразователи температуры (любые термоэлектрические термометры и термометры сопротивления)

преобразователи давления (на объектах с тепловой нагрузкой свыше 0,5 Гкал/час).

Все приборы, используемые при коммерческом учете теплоносителей должны полностью соответствовать метрологическим требованиям при определенных условиях эксплуатации.

Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии горячей воды с относительной погрешностью не более:

%, при разности температур в подающем и обратном трубопроводах от 10 до 20°С;

%, при разности температур в подающем и обратном трубопроводах более 20°С.

Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии пара с относительной погрешностью не более:

% в диапазоне расхода пара от 10 до 30 %;

% в диапазоне расхода пара от 30 до 100 %.
По информации от датчиков микропроцессорный вычислитель тепла каждое мгновенье определяет расход тепла на здание и интегрирует его по времени. В общем, самом простом случае, текущий расход тепла Q (Гкал/час) определяется как:


Рис.1 Принцип работы теплосчетчика.

=G·c· (t1-t2),
где t1 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе

С°;- температура теплоносителя в обратном трубопроводе

С°;- расход теплоносителя на объект теплоснабжения, тонн/час

с - теплоемкость теплоносителя, Гкал/ (тонн*С°).

2. Типы теплосчетчиков

В настоящее время на объектах жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) в качестве приборов учета тепла используют теплосчетчики, которые имеют различные методы измерений, метрологические и технические характеристики, условия монтажа и эксплуатации и т.д. Поэтому правильный выбор теплосчетчика является непростой задачей. Различают следующие виды теплосчетчиков:

тахометрические;

электромагнитные;

ультразвуковые;

вихревые,

т.е. тип теплосчетчика определяется типом измерителя расхода.

Тахометрические теплосчетчики (крыльчатые, турбинные, винтовые) являются механическими приборами и являются наиболее простыми. Принцип действия механических теплосчетчиков основан на преобразовании поступательного движения потока жидкости во вращательное движение измерительной части. Механические теплосчетчики состоят из тепловычислителя и механических роторных или крыльчатых водосчетчиков.

Это пока наиболее дешевые теплосчетчики, но при оценке их стоимости необходимо обязательно учитывать стоимость специальных фильтров, которые устанавливаются перед каждым механическим теплосчетчиком. В результате, цена таких комплектов на 10-15% ниже теплосчетчиков других типов, но только для условных диаметров трубопровода не более 32 мм. Для трубопроводов большего диаметра цена механических и других теплосчетчиков практически равна, а зачастую бывает и выше.

К недостаткам механических теплосчетчиков относится невозможность их использования при повышенной жесткости воды, присутствии в ней мелких частиц окалины, ржавчины и накипи, которые забивают фильтры и механические расходомеры. По этим причинам установка механических расходомеров рекомендуется только в квартирах, небольших частных домах и т.п. Кроме того, механические расходомеры создают наибольшие потери давления воды по сравнению с расходомерами других типов.

В качестве примера здесь приведена схема установки наиболее распространенного из крыльчатых теплосчетчиков типа "Supercal", пр-ва польской фирмы AQUATHERM.

Комплект установки включает в себя крыльчатый расходомер, два термометра сопротивления, устанавливаемые на подающем и обратном трубопроводах и энергонезависимый (его питание осуществляется от встроенной литиевой батарейки, рассчитанной на 5 лет работы) тепловычислитель.

С целью защиты крыльчатки расходомера от попадания загрязнений, перед ним устанавливается сетчатый фильтр. Для обеспечения возможности периодической очистки фильтра до и после расходомера устанавливаются шаровые краны, перекрытие которых позволяет произвести очистку фильтра или снятие расходомера без осушения системы отопления.

Тепловычислитель оснащен жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются показания о текущих расходах теплоносителя и тепла, температурах в прямом и обратном трубопроводах, времени работы прибора и интегральные показатели об общем потреблении теплоносителя и тепла зданием. Считывание показаний осуществляется с помощью нажатия одной кнопки на тепловычислителе.


Рис.2 Крыльчатый теплосчетчик "Supercal".
Все эти характерные особенности, показанные на примере теплосчетчика "Supercal", являются общими для всех крыльчатых (турбинных) теплосчетчиков.
Электромагнитные теплосчетчики, в основе которых лежат электромагнитные расходомеры используют способность измеряемой жидкости возбуждать электрический ток при ее движении в магнитном поле. Электромагнитные теплосчетчики производят вычисление тепловой мощности и тепловой энергии на основе данных об объемном расходе и объеме теплоносителя, температур на прямом и обратном трубопроводе с учетом изменения теплоемкости теплоносителя при изменении разности температур на входе и выходе. Поскольку при этом возникают малые величины тока, то электромагнитные теплосчетчики очень чувствительны к качеству монтажа, условиям эксплуатации.

Недостаточно качественное соединение проводов, появление дополнительных сопротивлений в соединениях, наличие примесей в воде, особенно соединений железа, резко увеличивают погрешности показаний этих приборов.
теплосчетчик прибор измерение энергия



Рис.3 Теплосчетчик электромагнитный микропроцессорный ТЭМ-104
Теплосчетчик позволяет одновременно вести учет потребления воды и (или) тепловой энергии в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения здания (до 4 систем).

Ультразвуковые теплосчетчики работают на принципе изменения времени прохождения ультразвукового сигнала от источника до приемника сигналов, которое зависит от скорости потока жидкости. Ультразвуковые теплосчетчики показали высокую свою надежность при измерении расхода чистой и однородной жидкости. Однако, при протекании жидкостей, имеющих посторонние включения - окалина, частицы накипи, песок, воздушные пузыри и при неустойчивом расходе, а также загрязнении внутренней поверхности трубопроводов они дают существенные неточности показаний.

Кроме стандартных функций по измерению расхода, объема теплоносителя, его температуры и давления, вычисления потребленного или произведенного тепла, ультразвуковые теплосчетчики также могут иметь функцию регулирования подачи теплоносителя по двум независимым каналам.


Рис.8 Ультразвуковой теплосчетчик СТД.
Вихревые теплосчетчики работают на принципе широко известного природного явления - образование вихрей за препятствием, стоящим на пути потока. Конструктивно вихревые теплосчетчики состоят из треугольной призмы, вертикально установленной в трубе, измерительного электрода, вставленного в трубу далее по течению жидкости, и установленного снаружи трубы постоянного магнита.

Вихревые теплосчетчики могут быть установлены на горизонтальных и вертикальных участках трубопроводов и менее требовательны к длине прямых участков до и после расходомера.



Рис 9. Вихревой теплосчетчик ТСК-7
Среди теплосчетчиков различают единые и комбинированные.

Единые теплосчетчики состоят из блоков, которые не сертифицированы как отдельные средства измерения, поэтому они поверяются как единое целое.

Комбинированный (составной) теплосчетчик состоит из блоков, каждый из которых является сертифицированным средством измерения со своей методикой поверки.

Теплосчетчики могут быть одноканальными - с одним преобразователем расхода и многоканальными - с двумя и более преобразователями расхода. Первые применяются в закрытых системах теплоснабжения, а вторые - в открытых системах теплоснабжения и на источниках теплоты.

Все теплосчетчики состоят из трех блоков, соединенных между собой линиями связи: преобразователи температуры, преобразователи расхода информационно-вычислительный блок. Сигналы с преобразователей расхода и температуры поступают в информационно-вычислительный блок (тепловычислитель), где обрабатываются в соответствии с заданным алгоритмом. Этот блок конструктивно объединен с преобразователями расхода и температуры или может быть использован отдельно.

В настоящее время выпускается достаточно много различных типов тепловычислителей, различающихся только количеством измерительных каналов. Поэтому при выборе тепловычислителя в составе комбинированного теплосчетчика следует ориентироваться на конфигурацию узла учета, т.е. на количество измерительных каналов. Наиболее часто в ЖКХ используются тепловычислители типов СПТ, ВКТ, Мультикал, Мульти-дата, Суперкал.

3. Влияние внешних факторов

На работу теплосчетчиков в реальных условиях эксплуатации влияют различные внешние факторы. Особенно сильно это влияние сказывается на работе расходомеров, входящих в состав теплосчетчиков. По интенсивности влияния внешние факторы можно расположить в следующем порядке:

изменение сечения измерительного участка трубопровода вследствие его "обрастания";

качество теплоносителя (содержание в жидкости механических и газообразных примесей);

отложение загрязнений на внутренних поверхностях измерительного участка и датчиках, приводящее к искажению выходного сигнала;

пульсации давления и расхода, вызванные местными гидравлическими сопротивлениями и другими факторами;

несбалансированность фаз по нагрузкам и отсутствие качественного заземления, приводящие к возникновению электрического потенциала на трубопроводах;

вибрация трубопроводов;

температура теплоносителя.

Наиболее сильно влияет на метрологические характеристики теплосчетчиков, расходомеры которых работающих по принципу "площадь - скорость" (вихревые, ультразвуковые) сужение сечения трубопроводов. В этом случае из-за сужения диаметра измерительного участка расходомера скорость в нем возрастает, а, следовательно, увеличивается и объемный расход. Это связано с тем, что в память расходомера вводится первоначальный диаметр измерительного участка, который не корректируется в процессе эксплуатации расходомера из-за отсутствия точных методов измерения толщины осадочного слоя.

В меньшей степени "обрастание" сказывается на метрологических характеристиках электромагнитных расходомеров, т.к. их измерительный канал футерован фторопластом и его сечение в процессе эксплуатации практически не изменяется.

Изменение сечения измерительного участка трубопровода практически не сказывается на метрологических характеристиках классических электромагнитных расходомеров, т.к. их измерительный участок футерован диэлектриком (фторопласт, металлокерамика и т.д.). Для того, чтобы избавиться от дополнительной погрешности, возникающей в процессе эксплуатации ультразвуковых и вихревых расходомеров из-за изменения сечения их измерительного участка, его либо футеруют, например, эмалью, либо изготавливают из материала, который не "обрастает".

Качество теплоносителя влияет на метрологические характеристики практически всех типов расходомеров. Наличие в жидкости газообразных примесей особенно сильно сказывается на метрологических характеристиках ультразвуковых, тахометрических и вихревых (с ультразвуковым съемом сигнала) расходомеров.

Для устойчивой работы ультразвуковых расходомеров содержание газообразной фазы в общем объеме протекающего теплоносителя не должно превышать 1%. В противном случае возникает дополнительная погрешность, которая может достигать 3 12%.

Наличие газовой фазы в теплоносителе значительно влияет на метрологические характеристики тахометрических расходомеров. Например, содержание 5% по объему воздуха в теплоносителе может дать дополнительную погрешность при измерении расхода около 10%.

Метрологические характеристики электромагнитных и вихревых расходомеров также зависят от наличия газообразной фазы, хотя статистических данных по этому вопросу нет.

Наличие в теплоносителе механических примесей в виде твердых ферромагнитных частиц, продуктов коррозии и т.п. особенно сильно влияет на метрологические характеристики тахометрических расходомеров и вихревых расходомеров с электромагнитным съемом сигнала типа ВЭПС (ВЭПС - Вихревой Электромагнитный Преобразователь Счетчика жидкости). Метрологические характеристики вихревых расходомеров с электромагнитным съемом сигнала ВЭПС очень сильно зависят от наличия в теплоносителе ферромагнитных частиц, налипающих на тело обтекания в зоне действия постоянного магнита, что приводит к искажению показаний расходомера. Так, погрешность расходомеров ВЭПС в процессе эксплуатации по мере налипания частиц может возрасти в среднем с 2 до 68%.

Налипание ферромагнитных частиц происходит при малых и средних расходах. При увеличении расхода до значений, близких к максимальному, эти частицы смываются потоком жидкости, и метрологические характеристики расходомера восстанавливаются. Причем без проведения специальных исследований отследить это волнообразное изменение метрологических характеристик расходомера ВЭПС невозможно.

Избавиться от дополнительных погрешностей, вызываемых наличием механических примесей в теплоносителе, можно, если перед расходомерами установить специальные магнитомеханические фильтры.

В процессе эксплуатации расходомеров на внутренней поверхности их измерительных участков, датчиках и электродах происходит отложение осадков и загрязнений в виде ржавчины, нефтепродуктов, железноводных бактерий и других загрязнений. Это приводит к сужению сечения измерительного участка и, следовательно, изменению метрологических характеристик расходомеров, а также к искажению выходного сигнала и неконтролируемому изменению статической характеристики расходомеров. Кристаллические микропористые неорганические осадки влияют существенно меньше, чем аморфные и органические.

Пульсации давления и расхода теплоносителя, вызываемые большими местными гидравлическими сопротивлениями, особенно сильно влияют на работу вихревых расходомеров, которые не используют в процессе преобразования сигнала спектральные методы, позволяющие осуществлять его цифровую фильтрацию и выделять по определенным критериям основную рабочую частоту. Простой подсчет импульсов, генерируемых преобразователем, в случае зашумленного сигнала может привести к очень большой (десятки процентов) погрешности измерений расхода. К аналогичным результатам приводят электрические помехи сетевой частоты и ее гармоник при эксплуатации электромагнитных расходомеров.

Вибрации трубопроводов, обусловленные их некачественной подвеской и прокладкой, не допустимы для ультразвуковых расходомеров с многоходовым траком луча, т.к. могут полностью расфокусировать систему отражателей. Они также плохо сказываются на работе вихревых расходомеров, не имеющих систему фильтрации шумов.

Температура теплоносителя влияет на метрологические характеристик практически всех типов расходомеров. Однако достоверных статистических данных о влиянии температуры измеряемой среды на погрешность измерения расхода нет. От температуры теплоносителя сильно зависят метрологические характеристики двухканальных теплосчетчиков. В процессе эксплуатации при неизменных нагрузках потребителя разница в массе теплоносителя, проходящего по подающему и обратному трубопроводам, постоянно возрастает (теплосчетчики с тахометрическими расходомерами) или уменьшается и даже становится отрицательной (теплосчетчики с электромагнитными расходомерами). Это объясняется только влиянием температуры: расходомер, установленный на подающем трубопроводе, работает при температуре 70-130°С, а установленный на обратном трубопроводе - при температуре 30-70°С.

Современные теплосчетчики представляют собой комплексные измерительные системы, которые могут обслуживать учет одновременно по двум и более тепловым вводам и по магистрали горячего водоснабжения. В этом случае теплосчетчик становится универсальным и может удовлетворить требования самых разнообразных потребителей теплоты.

4. Требования, применяемые к теплосчетчикам

На каждом узле учета тепловой энергии источника теплоты с помощью приборов должны определяться следующие величины в водяных системах теплоснабжения:

время работы приборов узла учета;

отпущенная тепловая энергия;

масса (или объем) теплоносителя, отпущенного и полученного источником теплоты соответственно по подающему и обратному трубопроводам;

масса (или объем) теплоносителя, расходуемого на подпитку системы теплоснабжения;

тепловая энергия, отпущенная за каждый час;

масса (или объем) теплоносителя, отпущенного по подающему трубопроводу и полученного по обратному трубопроводу за каждый час;

масса (или объем) теплоносителя, расходуемого на подпитку системы теплоснабжения за каждый час;

среднечасовые и среднесуточные значения температур теплоносителя в подающем, обратном и трубопроводе холодной воды, используемой для подпитки;

среднечасовые значения давлений теплоносителя в подающем, обратном и трубопроводе холодной воды, используемой для подпитки;

в паровых системах теплоснабжения:

время работы приборов узла учета;

отпущенная тепловая энергия;

масса (или объем) отпущенного пара и возвращенного источнику теплоты конденсата;

тепловая энергия, отпущенная за каждый час;

масса (или объем) отпущенного пара и возвращенного источнику теплоты конденсата за каждый час;

среднечасовые значения температуры пара, конденсата и холодной воды, используемой для подпитки;

среднечасовые значения давления пара, конденсата и холодной воды, используемой для подпитки.

Среднечасовые и среднесуточные значения параметров теплоносителя должны определяться на основании показаний приборов, регистрирующих параметры теплоносителя.

5. Критерии выбора теплосчетчиков

комплектность поставки - получение комплекта теплосчетчика от одного поставщика гарантирует совместимость его элементов и работоспособность их в совокупности; в противном случае возможны недоразумения, связанные с адаптацией теплосчетчика к конкретным условиям применения и проявляющиеся в процессе эксплуатации;

Срок гарантии типичный срок гарантии - 2 года; повышенный срок гарантии привлекателен для покупателя и характеризует уверенность изготовителя в надежности своей продукции;

Цена стоимость комплекта различных теплосчетчиков колеблется в широком диапазоне и зависит, прежде всего, от цены преобразователей расхода, количества каналов измерений теплоты, необходимости измерений давления, наличия внешнего оборудования (принтер, модем), поставщика (отечественный, зарубежный) и других факторов; стоимость преобразователей в свою очередь зависит, прежде всего, от метода измерений расхода и диаметра условного прохода;

6. Вывод

1.Теплосчетчик производит учет реально потребленной тепловой энергии с регистрацией параметров теплоносителя.

2. Учет позволяет снизить расходы на оплату за потребленную тепловую энергию (в среднем до 30%) относительно расчетных нагрузок.

3. Наиболее оптимальными по соотношению цена/надежность являются теплосчетчики с электромагнитным и ультразвуковым принципом действия.

Список используемой литературы

1. Повышение эффективности систем централизованного теплоснабжения. Марков А.Р. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». №11. 2008 г.

2. Энергоэффективность сетей централизованного теплоснабжения. Пастушенко В.П., Иголкин В.И. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». №12. 2008 г.

3. В.И. Ливчак, к.т.н. Энергосбережение в системах централизованного теплоснабжения на новом этапе развития. 

4. Децентрализованное отопление. Куприянов Л. С.Доклад на ХVI Международной научно-практической конференции «Альтернативная энергетика и энергоэффективные технологии». 2007 г.

5. Энергоэффективные и энергосберегающие технологии в системе теплоснабжения жилого района А. Я. Шарипов.