Моделирование интеллектуальных сенсорных систем измерения расхода горячей воды для определения, (стр. 5 из 7)

· платинородий-платиновые — ТПП13 — Тип R

· платинородий-платиновые — ТПП10 — Тип S

· платинородий-платинородиевые — ТПР — Тип B

· железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК — Тип J

· медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн — Тип Т

· нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН — Тип N.

· хромель-алюмелевые — ТХА — Тип K

· хромель-константановые ТХКн — Тип E

· хромель-копелевые — ТХК — Тип L

· медь-копелевые — ТМК — Тип М

· сильх-силиновые — ТСС — Тип I

· вольфрам и рений — вольфрамрениевые — ТВР — Тип А-1, А-2, А-3.

Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. Тип L установлен только в немецком стандарте DIN 43710 и стандартные таблицы отличаются от таблиц для термопар ТХК.

В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ.

В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов.

К преимуществам термопар относятся:

· высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01°С)

· большой температурный диапазон измерения: от −200 °C до 1800—2500 °C

· простота

· дешевизна

· надежность

Но стоит отметить и недостатки:

· Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.

· На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.

· Эффект Пельтье (в момент снятия показаний, необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).

· зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.

· возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.

· на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.[14]

2.1.7.3. Преобразователи давления приборов учета тепла

Преобразователь давления - устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

В приборах учета тепла для теплосетей и систем горячего водоснабжения используются пьезоэлектрические датчики давления.

Пьезоэлектрический датчик, измерительный преобразователь механического усилия в электрический сигнал; его действие основано на использовании пьезоэлектрического эффекта. Под действием измеряемого давления на внешней и внутренней сторонах пары пластин пьезоэлектрика возникают электрические заряды, причём суммарная ЭДС между выводом и корпусом изменяется пропорционально давлению. Пьезоэлектрический датчик целесообразно применять при измерении быстроменяющегося давления, наиболее наглядным примером может послужить резкое падение давления в трубах теплотрассы или системы горячего водоснабжения во время аварии; если давление меняется медленно, то возрастает погрешность преобразования из-за «стекания» электрического заряда с пластин на корпус. Включением дополнительного конденсатора параллельно пьезоэлектрическому датчику давления можно уменьшить погрешность измерения, однако при этом уменьшается напряжение на выводах датчика. Основные достоинства пьезоэлектрического датчика давления - их высокие динамические характеристики и способность воспринимать колебания давления с частотой от десятков Гц до десятков МГц.

3. Конструктивные схемы приборов учета тепла

Принцип всех приборов учета одинаков, существуют лишь незначительные отличия, которые определяются местоположение прибора учета в системе теплосети или горячего водоснабжения.

В каждом приборе учета используются основные комплектные части – это преобразователь расхода, преобразователь температуры, датчик давления и вычислитель. Количество каналов в вычислителе зависит от конфигурации теплосчетчика, также от конфигурации зависит и монтажная схема. Приборы учета одной и той же модели могут отличаться между собой электрической схемой, которая зависит от конфигурации и монтажной схемы, также.

3.1. Электрические схемы приборов учета

Как уже говорилось выше, электрическая схема выбирается в соответствии с монтажной схемой. В электрической схеме уже четко определено количество каналов входа и выхода, количество расходомеров, которое зависит от местоположения в теплосети, а также и от того в какой системе используется теплосчетчик: закрыто или открытой системе отопления, системе горячего водоснабжения и др., - количество термопар, которое зависит так от системы в которой используется теплосчетчик, а также количество датчиков давления.

3.1.1. Электрическая схема для монтажных схем «Подача» и «Обратка».

Рисунок 3.1.1.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажных схем «Подача» и «Обратка». [3]

3.1.2. Электрическая схема прибора учета для монтажной схемы «Открытая»

Рисунок 3.1.2.1.Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Открытая». [3]

3.1.3. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы «Тупиковая система горячего водоснабжения».

Рисунок 3.1.3.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Тупиковая система горячего водоснабжения». [3]

3.1.4. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы «Подача. Пофасадное отопление».

Рисунок 3.1.4.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Подача. Пофасадное отопление».[3]

3.1.5. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы «Циркуляционная ГВС. Система отопления».

Рисунок 3.1.5.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Циркуляционная ГВС. Система отопления». [3]

3.1.6. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы «Закрытая система отопления».

Рисунок 3.1.6.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Закрытая система отопления». [3]

3.1.7. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы «Открытая. ГВС циркуляция».

Рисунок 3.1.7.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Открытая. ГВС циркуляция». [3]

3.1.8. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы «Открытая. Расходомер V».

Рисунок 3.1.8.1. Электрическая схема прибора учета Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Открытая. Расходомер V».

3.1.9. Электрическая схема приборов учета тепла для монтажной схемы «Две закрытые системы отопления».

Рисунок 3.1.9.1. Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Две закрытые системы отопления». [3]

3.1.10. Электрическая схема прибора учета тепла для монтажной схемы отопления «Закрытая система отопления с преобразователями расхода».

Рисунок 3.1.10.1.Электрическая схема прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104 для монтажной схемы «Закрытая система отопления с преобразователями расхода».

3.2. Конструкции расходомеров.

Конструкции расходомеров различаются в зависимости от принципа его действия. Так в приборах учета тепла используются четыре вида расходомеров: ультразвуковые, тахометрические, электромагнитные и вихревые, - которые отличаются между собой и конструктивным исполнением.

3.2.1. Ультразвуковые расходомеры.

Ультразвуковые расходомеры есть различных конструктивных исполнений, их конструкции зависят от таких параметров как, например, диаметр трубы и др. Стоит отметить, что в узких трубах ультразвуковые расходомеры не используют. Конструкции ультразвуковых расходомеров изображены на рисунках

Рисунок 3.2.1.1. Схема установки пьезоэлектрических преобразователей на трубопроводе. [15]

Рисунок 3.2.1.2. Одна пара пьезоэлектрических преобразователей на участке трубопровода. [15]

Рисунок 3.2.1.3. Схема установки двух пар пьезоэлектрических преобразователей на участке трубопровода. [15]

3.2.2. Тахометрические расходомеры

Рисунок 3.2.2.1. Принципиальная схема тахометрических расходомеров, где 1 – струенаправляющий аппарат; 2 – устройство для съема сигнала; 3 – шарик; 4 – ограничительное кольцо; 5 – корпус тахометрического расходомера. [10]

3.2.3. Электромагнитные расходомеры

Конструктивные схемы электромагнитных расходомеров просты, используемую и сейчас схему предложил еще Фарадей:

Рисунок 3.2.3.1. Принципиальная схема электромагнитного расходомера, где 1 – трубопровод; 2 – полюса магнита; 3 – электроды для съема ЭДС; 4 – электронный усилитель; 5 – система отсчета; 6 - источник питания магнита.[17]

3.2.4. Вихревые расходомеры