2.1.6. Классификация теплосчетчиков.
Рассмотрим классификацию теплосчетчиков. Как уже говорилось выше, аппаратно счетчик представляет собой комплект средств измерений: вычислителя и преобразователей расхода, температуры и давления ( последние используются лишь на объектах с тепловой нагрузкой свыше 0,5 Гкал/ч). И если преобразователи температуры и давления для теплосчетчиков в общем сходны по конструкции и принципу действия, то типов преобразователей расхода существует достаточно много. Кроме того, преобразователь расхода в большой степени определяет метрологические и эксплуатационные характеристики теплосчетчика. Именно поэтому основным критерием классификации счетчиков является тип входящих в их состав расходомеров. В зависимости от него различают тахометрические, вихревые, ультразвуковые, электромагнитные (индукционные) и другие теплосчетчики.
В целом, сложилась устойчивая практика применения приборов того или иного типа в конкретных условиях эксплуатации. Например, на малых объектах (диаметр труб 15–20 мм) чаще всего используются тахометрические теплосчетчики. Когда диаметр труб средний, но бюджет ограничен, и/или нет возможности подвести сетевое электропитание, монтируют вихревые приборы. Если проблем с электропитанием нет, и важно не повышать гидравлическое сопротивление в точках измерений – используются электромагнитные счетчики. Трубопроводы больших диаметров (крупные потребители, магистрали) – это сфера применения ультразвуковых счетчиков.
Данное распределение не абсолютно: есть и тахометрические счетчики для магистралей, и ультразвуковые – для квартир. Важную роль при выборе приборов того или иного типа играет и качество теплоносителя, и диапазон расходов, которые необходимо измерять, и т. п.
Следующий критерий классификации – это конструктивное исполнение теплосчетчика. Здесь можно выделить компактные счетчики, «единые» и составные (комбинированные).
Компакты предназначены в основном для квартирного учета или для учета в закрытой системе с малой тепловой нагрузкой. У них вычислитель конструктивно совмещен с корпусом единственного преобразователя расхода; в некоторых моделях может использоваться и второй преобразователь, подключаемый кабелем.
Единый теплосчетчик – это прибор, у которого электронные блоки расходомеров находятся в корпусе вычислителя, а выходной сигнал преобразователей расхода не нормирован. Таким образом, вычислитель данного счетчика может работать только с данными конкретными преобразователями.
Но наибольшую популярность приобрели комбинированные теплосчетчики: их основой является универсальный вычислитель, способный работать с любым датчиком, имеющим стандартный выходной сигнал. Таким образом, комбинированный счетчик на базе одного и того же вычислителя может быть и тахометрическим, и ультразвуковым, и вихревым – другими словами, комбинированный счетчик существует во множестве модификаций различных типов.
Главное достоинство комбинированных приборов состоит в том, что, адаптируя их к различным условиям измерений путем выбора тех или иных преобразователей, мы сохраняем единый пользовательский интерфейс, обеспечиваемый вычислителем, а также заранее знаем метрологические характеристики той или иной модификации, приведенные в описании теплосчетчика и заверенные при его сертификации. Таким образом, можно оснастить приборами целый город, применяя на одних объектах, скажем, недорогие тахометрические расходомеры, а на других – высокоточные электромагнитные преобразователи, но т. к. все вычислители будут одинаковыми, то у сервисного персонала не возникнет проблем с техническим обслуживанием и со сбором и обработкой данных. Кроме того, значительно упростится процесс интеграции отдельных теплосчетчиков в единую систему учета. [4]
2.1.7. Комплектация приборов учета тепла
Основными в комплектации прибора учета тепла являются расходомеры, температурные преобразователи и преобразователи давления. От типа расходомера зависит и тип прибора учета тепла. Так они бывают: ультразвуковыми, тахометрическими, электромагнитными, вихревыми. Расходомеры и их количество в системе выбирается в зависимости от диаметра трубы и системы (система горячего водоснабжения, закрытая либо открытая система отопления и др.).
В зависимости от выбранной монтажной схемы выбираются преобразователи температуры и давления.
Неизменным в приборе соответствующей модели и фирмы изготовителя остается вычислитель. Его настройки можно изменять в соответствии с конфигурацией и монтажной схемой.
Теплосчетчики выпускаются в четырех типовых исполнениях:
1. ТЭМ-104 (1) - соответствует ТЭМ-104/1. [5]Данная модификация прибора позволяет использовать его для учета тепловой энергии в тупиковой системе горячего водоснабжения, в системе отопления без контроля утечек, а также в других системах теплоснабжения, где возможно использование только одного расходомера.[6] Максимальная комплектность теплосчетчика ТЭМ-104/1:
· максимальное количество расходомеров – 1;
· максимальное количество термодатчиков – 2;
· максимальное количество датчиков давления – 2; [5]
2. ТЭМ-104 (2) - соответствует ТЭМ-104/2. [5]Данная модификация прибора позволяет использовать его для циркуляционных систем горячего водоснабжения, систем отопления с контролем утечек, а также в других системах теплоснабжения, где возможно использование двух расходомеров. Один расходомер устанавливается на подающий трубопровод другой на обратный трубопровод. [7] Максимальная комплектность теплосчетчика ТЭМ-104/2:
· максимальное количество расходомеров – 2;
· максимальное количество термодатчиков – 3;
· максимальное количество датчиков давления – 4; [5]
3. ТЭМ-104 (3) – соответствует ТЭМ-104/3 и ТЭМ-104/4.[5] Данная модификация прибора позволяет использовать его для учета тепловой энергии одновременно в нескольких системах теплоснабжения, при условии, что общее количество расходомеров на этих системах не превышает четырех. Например, возможно использовать эту модификацию одновременно на системе отопления с контролем утечек и циркуляционной системы горячего водоснабжения. [8] Максимальная комплектность теплосчетчика ТЭМ-104/3 и ТЭМ-104/4:
· максимальное количество расходомеров – 4;
· максимальное количество термодатчиков – 6;
· максимальное количество датчиков давления – 4.[5]
2.1.7.1. Расходомеры приборов учета тепла
Для приборов учета тепла используется несколько видов расходомеров:
1) ультразвуковые расходомеры применяются с 60-х годов 20 века, их основными достоинствами являются малое, а в некоторых случаях и полное, отсутствие гидравлического сопротивления, а также высокая точность, быстродействие, помехозащищенность и надежность, так как нет подвижных механических элементов. Существуют основные методики определения расхода жидкости при помощи ультразвуковых расходомеров: время-импульсный метод (метод фазового сдвига), доплеровский метод, метод сноса ультразвукового сигнала (корреляционный);[9]
2) тахометрические. Потребность в таких расходомерах особенно проявляется, когда для теплоснабжения и для горячего водоснабжения используется вода различного качества: так для теплоснабжения могут использовать воду худшего по чистоте качества, т.е. техническую воду, чем для горячего водоснабжения. Наличие механических частичек в измеряемой среде приводит к износу чувствительных элементов и уменьшает технический ресурс прибора. В тоже время выдвигаются серьезные требования к точности измерения, к эксплуатационной надежности и т.д. Этим требованиям в полной мере соответствуют шариковые тахометрические расходомеры и счетчики количества жидкости. Также эти приборы способны измерять расходы пульп и жидких многофазных смесей. Применение тахометрических расходомеров обусловлено их многочисленными преимуществами, к которым следует отнести: нечувствительность к механическим частичкам в измеряемой жидкости при их концентрации до 40 г/л и размерами до 2 мм; возможность изготовления всех деталей прибора, которые находятся в контакте с измеряемой жидкостью, из полимерных материалов, что делает возможным измерение агрессивных сред; высокая надежность и большой технический ресурс работы; бесконтактный съем сигнала с первичного преобразователя. Благодаря данным преимуществам тахометрические расходомеры нашли свое применение в некоторых системах теплоснабжения, в системах контроля различных технологических процессов на АЭС, в химической и фармацевтической промышленности, при измерении многофазных сред, сверхмалых расходов. Принцип действия тахометрических расходомеров базируется на передаче скорости движения жидкости свободно плавающему телу. В тахометрических расходомерах в качестве свободно плавающего тела используется шарик. Это объясняется тем, что для обеспечения постоянного силового воздействия со стороны потока на тело, а значит и равномерного его вращения при неизменной скорости измеряемого потока необходимо, чтобы площадь проекции этого тела на плоскость, перпендикулярную вектору скорости потока, была постоянной. Это условие выполняется для тела в форме шарика. При плотности материала шарика, близкой к плотности измеряемой жидкости, можно считать, что шарик двигается со скоростью жидкости. Угловая скорость вращения шарика прямо пропорциональна скорости протекания жидкости через прибор, и, следовательно, пропорциональна измеряемому расходу. Существующие конструкции тахометрических расходомеров можно разделить на два типа по способу сознания угловой составляющей скорости потока в рабочей камере с осевым подводом потока или с тангенциальным подводом потока. В случае осевого подвода потока угловая составляющая скорости потока создается лопастями неподвижного струенаправляющего аппарата. Подвод и отвод потока осуществляется по оси рабочей камеры; [10]