МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра “Интеллектуальные системы”
Курсовой проект
по дисциплине “Силовые полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы” на тему
" Моделирование интеллектуальных сенсорных систем измерения расхода горячей воды для определения, распределения теплоэнергии между потребителями"
Выполнил:
студент группы 103717 А. А. Рапейко
Руководитель: В. Я. Сунка
Минск-2010 г.
Содержание
Введение………………………………………………………………………….6
1. Выбор и обоснование проекта……………………………………...7
2. Изучение приборов учета тепла для теплосетей и систем горячего водоснабжения…………………………………………………………….10
2.1. Моделирование теплосчетчиков……………………………10
2.1.1. Основные технические характеристики прибора учета тепла на примере теплосчетчика Арвас ТЭМ-104……………11
2.1.2. Основные метрологические характеристики прибора учета тепла на примере теплосчетчика Арвас ТЭМ-104…….12
2.1.3. Примеры схем конфигурирования прибора учета на примере теплосчетчика Арвас ТЭМ-104……………………...13
2.1.4. Типы монтажных схем приборов учета тепла на примере теплосчетчика Арвас ТЭМ-104………………………….13
2.1.5. Алгоритмы вычислений теплосчетчиков…………...21
2.1.6. Классификация теплосчетчиков……………………..24
2.1.7. Комплектация проборов учета тепла………………..26
2.1.7.1. Расходомеры приборов учета тепла…………..28
2.1.7.2. Температурные преобразователи приборов учета тепла………………………………………………………32
2.1.7.3. Преобразователи давления приборов учета тепла……………………………………………………………..37
3. Конструктивные схемы приборов учета ………………………....38
3.1. Электрические схемы приборов учета для соответствующих конфигураций и монтажных схем………………………………38
3.1.1. Электрическая схема «Подача» и «Обратка»……………….38
3.1.2. Электрическая схема «Открытая»..………….……………….39
3.1.3.Электрическая схема «Тупиковая система горячего водоснабжения»…………………………………………………………….40
3.1.4. Электрическая схема «Подача. Пофасадное отопление»…..41
3.1.5. Электрическая схема «Циркуляционная ГВС. Система отопления»…………………………………………………………………42
3.1.6. Электрическая схема «Закрытая система отопления»……...43
3.1.7.Элетрическая схема «Открытая. ГВС циркуляция»…………44
3.1.8. Электрическая схема «Открытая. Расходомер V»…………..45
3.1.9. Электрическая схема «Две закрытые системы отопления»...46
3.1.10. Электрическая схема «Закрытая система отопления с преобразователями расхода»………………………………………………..47
3.2. Конструкционные схемы расходомеров…………………...48
3.2.1. Ультразвуковые расходомеры……………………….48
3.2.2. Тахометрические расходомеры……………………...50
3.2.3. Электромагнитные расходомеры……………………50
3.2.4. Вихревые расходомеры………………………………51
3.3. Конструкционные схемы температурных преобразователей………………………………………………………………………51
3.4. Конструкционные схемы преобразователей давления…..52
4. Снятие полученных показаний с приборов учета тепла. Занесение полученных показаний в базу данных…………………………………..53
4.1. Существующая технология снятия показаний с приборов учета тепла……………………………………………………………..53
4.2. Существующая технология снятия и занесения показаний прибора учета в базу…………………………………………………..54
4.2.1.Характеристика существующей технологии снятия показаний, снятых с приборов учета тепла………………………………………54
4.2.2. Занесение показаний, снятых с прибора учета тепла, в базу данных. Программа «Тепловая инспекция»…………………………54
4.3. Новые решения проблемы снятия и хранения показаний с приборов учета тепла………………………………………………….57
4.3.1. Программа FileReader для снятия, занесения и хранения показаний, снятых с прибора учета тепла………………..57
5. Выводы, сделанные в ходе выполнения курсовой работы……...66
Заключение………………………………………………………………….67
Литература…………………………………………………………………..68
2. Изучение приборов учета тепла для теплосетей и систем горячего водоснабжения
Моделирование теплосчетчиков очень важный и ответственный момент в системах учета тепла и горячей воды в системах горячего водоснабжения, так как правильная конструкция, соответствующее качество микросхем, правильное расположение сенсоров есть залог точных измерений.
2.1. Моделирование теплосчетчиков
Приборы учета тепла изменялись на протяжении всего времени их существования. На данный момент наиболее распространенной моделью приборов учета тепла, используемой в Беларуси, является теплосчетчик ТЭМ-104. Поэтому теплосчетчики будут рассмотрены на его примере.
Теплосчетчик ТЭМ-104 предназначен для измерения и регистрации с целью коммерческого и технологического учета значений потребленного (отпущенного) количества теплоты (тепловой энергии), теплоносителя и других параметров систем теплоснабжения и горячего водоснабжения, а также для организации информационных сетей сбора данных. [1]
Так как теплосчетчик используют не только в системах теплоснабжения, но и в системах горячего водоснабжения, а также в циркуляционных системах горячего водоснабжения, то его схемы конфигурирования, монтажные схемы, а также схемы электрических подключений изменяются в соответствии с использованием. Соответственно с конфигурацией выбирается монтажная схема. После выбора монтажной схемы выбирается соответствующая ей электрическая схема, которая для некоторых монтажных схем может быть одной. Математическая модель расчетов прибора учета тепла тоже меняется, она зависит от электрических схем. Стоит отметить, что схема конфигурирования, монтажная схема и схема электрического подключения теплосчетчика может изменяться и в соответствии с местом подключения в системе теплоснабжения либо горячего водоснабжения.
2.1.1. Основные технические характеристики прибора учета тепла Арвас ТЭМ-104
| Диаметр условного прохода ППР, Ду, мм | Диапазон расхода | |
| Наименьший расход, Gн, м3/ч | Наибольший расход, Gв, м3/ч | |
| 15 | 0,015 | 1,5 |
| 20 | 0,03 | 3,0 |
Таблица 2.1.1.1. Диапазон измерений расходов. [2]
| Диапазон измерений: | |
| Температуры | 0-150 °С |
| Разности температур | 2-100 °С |
| Динамический диапазон измерения расхода | 1:100 |
| Длина линии связи: | |
| датчик расхода ПРПК – ИВБ | до 30 м (уточняется при заказе) |
| Термопреобразователь – ИВБ | до 30 м, четырехпроводная |
| Порт ввода-вывода RS-232С | по заказу |
| Порт ввода-вывода RS-485 (гальваноразвязанный) | по заказу |
| Подключение модема по RS-232С | есть, в т.ч. GSM-модем |
| Возможность подключения в сеть Ethernet | через адаптер ("ТЭМ-порт") |
| Импульсный выход | Есть |
| Габаритные размеры ИВБ | 171х147х57 мм |
| Межповерочный интервал | при выпуске из производства – 4 года, при периодической поверке – 2 года |
Таблица 2.1.1.2. Диапазон других измерений. [2]
2.1.2. Основные метрологические характеристики
Теплосчетчик ТЭМ-104-К соответствует классу В по СТБ ГОСТ Р 51649 (класс 2 СТБ ЕН 1434-1).
Пределы допускаемой относительной погрешности измерительного канала количества теплоты по СТБ ГОСТ Р 51649 не превышают значений, вычисленных по формуле:
Q max = ±(3 + 4dtн /dt + 0,02Gв/G) , - где:
dtн – минимальное измеряемое значение разности температур в подающем и обратном трубопроводах, °С;
dt – измеренное значение разности температур в подающем и обратном трубопроводах, °С;
G – измеренное значение объемного расхода теплоносителя, м3/ч.
| Диапазон измерений | Пределы допускаемой относительной погрешности Gmax, Vmax, % |
| Gн <= G < 0,04Gв | ±4 |
| 0,04Gв <= G <= Gв | ±(1,5+0,01Gв/G) |
| Примечание: G – измеренное значение объемного расхода теплоносителя, м3/ч | |
Таблица 2.1.2.1. Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении объемного расхода и объема теплоносителя. [2]
Пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении температуры, °C:
· при комплектации ТС класса А ±(0,35+0,003t);
· при комплектации ТС класса В ±(0,6+0,004t).
где t – измеряемая температура в градусах Цельсия.
Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении времени: ± 0,01 %. [2]
2.1.3. Примеры схем конфигурирования теплосчетчика ТЭМ-104
В соответствии с конфигурацией приборы учета бывают одноканальными и двуканальными. Примерами таких конфигураций являются следующие схемы:
Схема 1 представляет собой закрытую систему отопления здания. Датчик расхода Ду50 установлен на подающем трубопроводе. Давление в таких системах не измеряется, а устанавливается программно (Рп=0.6МПа, Ро=0.4МПа). Минимальная разность температур, измеряемая комплектом датчиков, Δtmin=3ºC. Тип датчиков температуры, используемых в приборе учета тепла - W100=1,3850. [3]
Схема 2 представляет собой тупиковую систему горячего водоснабжения (ГВС). В таких системах температура холодной воды не измеряется, а устанавливается программно (tХВ=10 ºC). Для измерения расхода в таком случае используют Ду25. Как и в схеме 1 давление не измеряется, а устанавливается программно (Рп=0.4МПа, Ро=0.4МПа). Тип датчиков температуры - W100=1,3850. [3]