Тепловая сеть - совокупность трубопроводов и устройств, предназначенных для передачи тепловой энергии.
Узел учета - комплект приборов и устройств, обеспечивающий учет тепловой энергии, массы (или объема) теплоносителя, а также контроль и регистрацию его параметров.
Водосчетчик - измерительный прибор, предназначенный для измерения объема (массы) воды (жидкости), протекающей в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока.
Теплосчетчик - прибор или комплект приборов (средство измерения), предназначенный для определения количества теплоты и измерения массы и параметров теплоносителя.
Тепловычислитель - устройство, обеспечивающее расчет количества теплоты на основе входной информации о массе, температуре и давлении теплоносителя.
Зависимая схема подключения системы теплопотребления - схема присоединения системы теплопотребления к тепловой сети, при которой теплоноситель (вода) из тепловой сети поступает непосредственно в систему теплопотребления.
Закрытая водяная система теплоснабжения - система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, из сети не отбирается.
Независимая схема подключения системы теплопотребления - схема присоединения системы теплопотребления к тепловой сети, при которой теплоноситель, поступающий из тепловой сети, проходит через теплообменник, установленный на тепловом пункте потребителя, где нагревает вторичный теплоноситель, используемый в дальнейшем в системе теплопотребления.
Открытая водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода частично или полностью отбирается из системы потребителями теплоты [2].
При использовании для учета тепловой энергии теплосчетчиков, тепловычислителей и счетчиков массы (объема), реализующих принцип измерения расхода теплоносителя методом переменного перепада давления (где в качестве сужающего устройства используется диафрагма, сопло или другое сужающее устройство, выполненное в соответствии с требованиями РД50 - 411- 83), узел учета должен быть аттестован в индивидуальном порядке Госстандартом и согласован с Госэнергонадзором.
Каждый прибор учета должен проходить проверку с периодичностью, предусмотренной для него Госстандартом. Приборы учета, у которых истек срок действия проверки и (или) сертификации, а также исключенные из реестра средств измерений, к эксплуатации не допускаются.
Выбор приборов учета для использования на узле учета источника теплоты осуществляет энергоснабжающая организация по согласованию с Госэнергонадзором.
Выбор приборов учета для использования на узле учета потребителя осуществляет потребитель по согласованию с энергоснабжающей организацией.
В случае разногласий между потребителем и энергоснабжающей организацией по типам приборов учета, окончательное решение принимается Госэнергонадзором.
Приборы учета должны быть защищены от несанкционированного вмешательства в их работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы (или объема) и регистрацию параметров теплоносителя.
В Правилах учета тепловой энергии и теплоносителя установлены требования к метрологическим характеристикам приборов учета, измеряющих тепловую энергию, массу (объем) воды, пара и конденсата и регистрирующих параметры теплоносителя для условий эксплуатации, определенных Договором.
Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии горячей воды с относительной погрешностью не более:
– 5%, при разности температур между подающим и обратным трубопроводами от 10 до 20 °С;
- 4%, при разности температур между подающим и обратным трубопроводами более 20 °С.
Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии горячей пара с относительной погрешностью не более:
– 5%, в диапазоне расхода пара от 10 до 30%;
– 4%, в диапазоне расхода пара от 30 до 100%.
Водосчетчики должны обеспечивать измерение массы (объема) теплоносителя с относительной погрешностью не более:
– 2% в диапазоне расхода воды и конденсата от 4 до 100%.
Счетчики пара должны обеспечивать измерение массы теплоносителя с относительной погрешностью не более:
– 3% в диапазоне расхода пара от 10 до 100%.
Для прибора учета, регистрирующего температуру теплоносителя, абсолютная погрешность Dt, °С, измерения температуры не должны превышать значений, определяемых по формуле:
Dt = ± (0,6 + 0,004*t),
где t температура теплоносителя.
Приборы учета, регистрирующие давление теплоносителя, должны обеспечивать измерение давления с относительной погрешностью не более 2%.
Приборы учета, регистрирующие время, должны обеспечивать измерение текущего времени с относительной погрешностью не более 0,1 % [3].
Одним из тепловычислителей, который может найти применение в системе может стать Тепловычислитель Многофункциональный Микропроцессорный ТВМ-441.
Тепловычислитель многофункциональный микропроцессорный ТВМ-441 (в дальнейшем - тепловычислитель) предназначен для сбора, обработки и регистрации информации о количестве полученной потребителем или выработанной производителем тепловой энергии, температуре, давлении, объеме (массе) теплоносителя и о времени работы в открытых и закрытых водяных системах теплоснабжения при давлениях до 1,6 МПА (16 кг\см2) и температурах до +150 °С.
Область применения - теплоэнергетика, системы коммерческого учета расхода горячей воды и тепловой энергии, автоматизированные систем сбора и обработки данных тепло и водопотребления.
Оборудован энергонезависимым таймером реального времени и обеспечивает вычисление следующих параметров по заданной гидравлической схеме:
– массы теплоносителя в трубопроводах систем теплоснабжения;
– разность температур;
– разность давления;
– потребленной тепловой энергии;
– тепловой мощности.
Производит диагностику датчиков, линий связи и напряжения батареи (аккумулятора), также контроль данных поступающих от датчиков. Информация о неисправностях архивируется и сохраняется в энергонезависимой памяти.
Установочные параметры тепловычислителя вводятся с клавиатуры с ограниченной возможностью доступа, обеспечивается вывод на жидкокристаллический индикатор необходимой информации по требованию, осуществляется установка необходимых параметров с помощью iButton фирмы Dallas Semiconductor, обеспечивается прием необходимых параметров и передача информации по спецификации RS485, RS232. Имеет возможность питания от сети переменного тока 220В 50Гц, обеспечивает передачу необходимой информации с помощью iButton в компьютер, имеет возможность включения в информационную сеть с другими тепловычислителями и компьютером по спецификации RS485, обеспечивает работу в автономном режиме (без внешнего источника питания).
Измерение температуры:
(Для измерения разности температур необходимо использовать подобранные пары датчиков)
– количество измерительных каналов - 4;
– тип температурных датчиков - термометры сопротивления, градуировочные характеристики Pt100 или Pt500;
– диапазон измерения температуры - +1…+150 °С;
– абсолютная погрешность измерения, не более ± (0,2 +0,04t) °С;
– абсолютная погрешность измерения разности температур - не более ± 0.1 °С;
– схема включения датчика - 3-х проводная;
– длина линии связи до датчика, - не более 100м.
Измерение расхода (массы) теплоносителя:
– количество измерительных каналов - 4;
– типы водосчетчиков (расходомеров) (выходной сигнал - импульсный) - ОСВИ Ду 25..40, ВМХ, ВМГ Ду 40…300, ВЭПС-ТИ Ду 20…200, ДНЕПР-7 Ду до 1600 и им аналогичные;
– диапазон измерения расхода (массы) - определяется типом водосчетчика;
– абсолютная погрешность измерения - ± 1 импульс;
– длина линии связи до датчика, не более - 100м.
Измерение давления теплоносителя в трубопроводах:
– количество измерительных каналов - 1;
– типы манометров (выходной сигнал 0-5мА, 0-20мА или 4-20мА) - САПФИР- 22М, САПФИР-100, СТАРТ-400 и им аналогичные;
– диапазон измерения - 0 - 1,6 МПА;
– относительная приведенная погрешность измерения выходного сигнала, не более - ±0,5%;
– длина линии связи до датчика, не более - 100м;
– относительная приведенная погрешность, не более - ±0,01%.
Вычисление тепловой энергии производится при разности температур не менее 0,1°С.
Измерение параметров и их архивация производится с дискретностью по времени 1час.
Время работы тепловычислителя в автономном режиме не менее 1 года.
Тепловычислитель имеет климатическое исполнение УХЛ 4 по ГОСТ 15150. По устойчивости к климатическим воздействиям - группа исполнения В4 по ГОСТ12997 и рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от +1 до +50 °С и относительной влажности не более 95%.
Тепловычислитель имеет степень защиты IP65 по ГОСТ 14254.
По устойчивости к механическим воздействиям тепловычислитель относится к виброустойчивому и вибропрочному исполнению группы 1 по ГОСТ12997.
Тепловычислитель устойчив к воздействию внешнего магнитного поля напряженностью до 400А/м, изменяющегося синусоидально с частотой 50 Гц [4].
1.2. Задачи, которые должны решать периферийные устройства системы
На данный момент реализации ТМС выполняет функции телеизмерения и телесигнализации. Проектируемая система является комплексом из трех основных частей:
– аппаратных средств (датчики, радиостанции, преобразователи);
– программного обеспечения для компьютера;
– математического обеспечения, содержащего правила и формулы преобразования информации.
Аппаратно-программный комплекс предназначен для передачи значений контролируемых параметров на значительное расстояние от объектов контроля. Основная задача, которая решается при создании телеизмерительной аппаратуры, заключается в том, чтобы обеспечить возможность измерения как электрических, так и неэлектрических параметров с высокой степенью точности. С этой целью любая измеряемая величина преобразуется в другую, вспомогательную величину, удобную для передачи по каналу связи, которая не искажалась бы каналом связи, не зависела от действия помех и могла передаваться с минимальной затратой энергии.