 |
Технические требования и выбор аппаратуры учета теплопотребления зданием
|
|
|
|
Здания, присоединяемые к сетям централизованного теплоснабжения, должны быть оборудованы устройствами коммерческого учета потребляемой тепловой энергии, устанавливаемыми на абонентских вводах. Коммерческий учет теплопотребления осуществляют для определения стоимости тепловой энергии, израсходованной абонентом. Эту стоимость рассчитывают по показаниям прибора учета, называемого тепловычислителем.
Тепловычислитель определяет количество потребленной энергии за установленный период времени на основании массового расхода и разности энтальпий теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.
Для тепловых пунктов с расчетной тепловой нагрузкой менее 2,5 МВт (рисунок 3.1) установка расходомера на обратной магистрали строго не обусловлена, поэтому на схеме он выделен пунктирной линией. Однако большинство теплоснабжающих организаций требуют его установки, мотивируя необходимостью учета утечек теплоносителя [8].
Выбор средств аппаратуры учета тепловой энергии следует производить согласно правилам учета тепловой энергии и теплоносителя. Согласно пунктам с 5.1.5 по 5.1.10 настоящего нормативного документа, аппаратура учета должна соответствовать следующим требованиям:
- приборы узла учета должны быть защищены от несанкционированного вмешательства в их работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы и регистрацию параметров теплоносителя;
- теплосчетчики и информационно – измерительные системы должны иметь возможность ввода энтальпии или температуры подпиточной воды на источнике тепла;
- теплосчетчики и информационно – измерительные системы должны автоматически проводить диагностику работоспособности приборов узла учета и, в случае появления неисправности любого прибора, фиксировать время нахождения в неисправности и выдавать сообщение на табло;
|
|
|
- теплосчетчики и информационно – измерительные системы должны иметь возможность архивирования почасовых значений основных параметров теплопотребления на период не менее 10 суток;
- теплосчетчики и информационно – измерительные системы должны иметь выход для подключения приборов регистрации на бумажном носителе.
- теплосчетчики и информационно – измерительные системы должны иметь стандартный выход для передачи информации на диспетчерские пункты энергоснабжающей организации [9].
Тепловычислитель СПТ 943.1 предназначен для измерения и учета тепловой энергии и количества теплоносителя в закрытых и открытых водяных системах теплоснабжения. Тепловычислитель рассчитан для работы в составе теплосчетчиков, обслуживающих два теплообменных контура (тепловых ввода), в каждом из которых могут быть установлены три датчика объема, три датчика температуры и два датчика давления. Совместно с тепловычислителем применяются:
- преобразователи объема, имеющие числоимпульсный выходной
сигнал с частотой следования импульсов 0-18 или 0-1000 Гц;
- преобразователи температуры ТСП или ТСМ с R0=100 Ом и
W100={1,3850, 1,3910, 1,4280};
- преобразователи давления с выходным сигналом 4-20 мА.
Электропитание тепловычислителя осуществляется от литиевой батареи или от внешнего источника постоянного тока. Датчики объема, работающие при напряжении питания 3,2-3,6 В, могут получать его непосредственно от тепловычислителя. Тепловычислитель снабжен дискретным выходом для сигнализации о нарушении допустимых диапазонов измеряемых параметров и дискретным входом для фиксации внешнего события. Внешний вид тепловычислителя СПТ943.1 показан на рисунке 3.2. Классификационные параметры моделей тепловычислителей приведены в таблице 3.1, где приняты обозначения: ТВ1, ТВ2 – первый и второй тепловые вводы, V – датчик объема, t – датчик температуры, P – датчик давления.
|
|
|
Таблица 3.1 - Классификационные параметры тепловычислителей
| Модель
| Количество подключаемых датчиков | Питание датчиков объема | Дискоетный выход | Дискретный вход | |||||
| ТВ1 | ТВ2 | ||||||||
| V | t | P | V | t | P | ||||
| СПТ943.1 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 2 | + | + | + |
Эксплуатационные характеристики:
Условия эксплуатации:
температура окружающего воздуха …….……… от минус 10 до 50 0С
относительная влажность ……………..……………. до 95 % при 35 0С
атмосферное давление …………………….………….. от 84 до 106,7 кПа
вибрация – амплитуда …………………….…….0,35 мм, частота 5-35 Гц
Механические параметры:
габаритные размеры ………………….………………...….208х206х87 мм
масса ……………………………………………….………не более 0,95 кг
степень защиты от пыли и воды……………………………………... IP54
Параметры электропитания:
литиевая батарея…………………………………….………………... 3,6 В
внешний источник постоянного тока……….… Uном=12 В, Iпот<15 мА
Показатели надежности:
средняя наработка на отказ…………….………………………. 75000 ч
средний срок службы …………………………………………….. 12 лет
Входные сигналы и диапазоны. Измерительная информация поступает на тепловычислитель от датчиков в виде электрических сигналов, перечень которых составляют: шесть числоимпульсных сигналов, соответствующих объему, каждый из которых может быть низкочастотным с диапазоном изменения 0-18 Гц или высокочастотным с диапазоном 0-1000 Гц. Низкочастотные сигналы формируются дискретным изменением сопротивления (замыкания-размыкания) выходной цепи датчика объема. Сопротивление цепи в состоянии "замкнуто" должно быть менее 1 кОм, в состоянии "разомкнуто" – более 500 кОм. Длительность импульса (состояние "замкнуто") должна составлять не менее 0,5 мс, паузы (состояние "разомкнуто") – не менее 12,5 мс. Высокочастотные сигналы формируются дискретным изменением напряжения выходной цепи датчика. Выходное сопротивление цепи не должно превышать 1 кОм. Низкий уровень сигнала (импульс) должен быть не более 0,5 В, высокий уровень (пауза) – не менее 3 и не более 5 В. Длительности импульса и паузы должны быть не менее 0,5 мс;
|
|
|
- четыре сигнала силы тока 4-20 мА, соответствующих давлению;
- шесть сигналов сопротивления, соответствующих температуре от минус 50 до 175 0С.
Кроме перечисленных, тепловычислитель воспринимает один дискретный сигнал, соответствующий внешнему событию (отключение питания датчиков, срабатывание охранной сигнализации и пр). Этот сигнал формируется внешним устройством в виде дискретного изменения напряжения. Высокий уровень сигнала должен лежать в диапазоне от 5 до 24 В, низкий уровень не должен превышать 1,0 В. Входное сопротивление тепловычислителя по дискретному входу составляет 4,7 кОм.
По результатам контроля входных сигналов, измеряемых и вычисляемых параметров тепловычислитель формирует выходной дискретный сигнал путем замыкания-размыкания выходной цепи. Он информирует о наличии каких-либо нарушений – нештатных ситуаций, выявленных при контроле, при этом факту нарушения соответствует замкнутое состояние цепи, которое поддерживается в течение всего времени, пока имеет место нарушение. Остаточное напряжение выходной цепи в состоянии "замкнуто" не превышает 2 В, ток утечки в состоянии "разомкнуто" – 0,01 мА. Предельно допустимые параметры коммутируемой нагрузки – 24 В, 200 мА постоянного тока.
Основные функциональные возможности:
- обслуживание двух независимых тепловых нагрузок, для каждой из которых может быть выбрана любая из двенадцати схем учета с тремя преобразователями расхода, двумя преобразователями давления и двумя или тремя преобразователями температуры;
- подключаемые датчики:
- шесть термопреобразователей сопротивления 100 П;
- четыре преобразователя давления с выходным сигналом 4-20 мА;
- шесть преобразователей расхода;
- возможность питания расходомеров, подобных SONO-2500СТ, непосредственно от тепловычислителя;
- архивирование средних и суммарных значений измеряемых и вычисляемых параметров с привязкой к расчетному дню и часу:
- ведение архивов изменений параметров настроечной базы данных и нештатных ситуаций;
|
|
|
- возможность измерения температуры холодной воды и температуры наружного воздуха;
- расширенная система диагностики - выбор алгоритмов обработки нештатных ситуаций;
- формирование двухпозиционного выходного сигнала по результатам диагностики;
- последовательный (RS232C-совместимый) и оптический (IEC1107) порты для обмена с внешними устройствами;
- работа с телефонными и GSM-модемами;
- считывание данных с помощью накопителя АДС90 и переносного компьютера;
- вывод отчетов на принтер (с помощью адаптера АПС45);
- скорость обмена 19200 бит/с;
- регистрация внешних событий (например пропадания напряжения питания расходомеров) с помощью специально предусмотренного дискретного входа;
- емкое табло - две строки по 20 символов, простой и удобный интерфейс пользователя, наглядные процедуры просмотра архивов.
Диапазоны показаний:
Пределы диапазонов показаний составляют:
- 0-1,6 МПа (0-16 кгс/см2, 0 -16 бар) – давление;
- минус 50 - 175 0С – температура;
- 0-175 0С – разность температур;
- 0-99999 м3/ч – расход;
- 0-99999999 – объем [м3], масса [т], тепловая энергия [Гкал, МВт];
- 0-99999999 ч. – время.
Корпус тепловычислителя выполнен из пластмассы, не поддерживающей горение. Стыковочные швы корпуса снабжены уплотнителями, что обеспечивает высокую степень защиты от проникновения пыли и воды. Внутри корпуса установлена печатная плата, на которой размещены все электронные компоненты, клавиатура, табло и оптический порт. Литиевая батарея расположена в отдельном отсеке и удерживается в корпусе специальной крышкой с помощью винтов. Такое расположение позволяет производить замену батарей непосредственно на месте установки прибора. На рисунке 3.3 показано расположение органов взаимодействия с оператором, соединителей для подключения внешних цепей.
Тепловычислитель крепится на ровной вертикальной плоскости с помощью четырех винтов. Корпус навешивается на два винта, при этом их головки фиксируются в пазах петель, расположенных в верхних углах задней стенки, и прижимается двумя винтами через отверстия в нижних углах. Монтажный отсек закрывается крышкой, в которой установлены кабельные вводы, обеспечивающие механическое крепление кабелей внешних цепей. Подключение цепей выполняется с помощью штекеров, снабженных винтовыми зажимами для соединения с проводниками кабелей. Сами штекеры фиксируются в гнездах, установленных на печатной плате. Конструкция крышки монтажного отсека позволяет не производить полный демонтаж электрических соединений, когда необходимо временно снять тепловычислитель с эксплуатации – достаточно лишь расчленить штекерные соединители.
|
|
|
Помесячный архив данных составляет 24 месяца.
Расходомеры SONO 2500 CT предназначены для измерения объемного расхода воды в системах тепло- и водоснабжения. Общий вид ультразвукового расходомера приведен на рисунке 3.4.
Расходомер SONO 2500 CT представляет собой единый блок, состоящий из корпуса с ультразвуковыми преобразователями, преобразователя сигналов, закрепленного на корпусе, и кабеля для подключения к тепловычислителю.
Для измерения расхода используется ультразвуковой принцип измерения.
Два ультразвуковых датчика, работающие и как передатчики, и как приемники, установлены на входе и на выходе расходомера.
Ультразвуковые сигналы передаются по прямой линии одновременно от двух датчиков.
Один сигнал идет по направлению потока воды, другой — против. Поэтому сигналы от передатчиков не достигают своих соответствующих противоположных приемников одновременно. Чем большее количество воды протекает через расходомер, тем больше временная задержка между двумя сигналами. Встроенный в расходомер преобразователь сигналов преобразует время задержки в импульсный сигнал с частотой, пропорциональной фактическому расходу. Технические характеристики и габаритные размеры приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Технические характеристики расходомера SONO 2500 CT
| Параметры расходомера | Значения |
| Ду, мм. | 40 |
| Диапазон измерения, 0С | 20-150 (при горизонтальном монтаже) 20-120 (при вертикальном монтаже) |
| Относительная погрешность измерения | ±2% в диапазоне 0,02 Qmax – Q max ±5% в диапазоне 0,01 Qmax – 0.02Q max |
| Доступное давление, МПа | 2,5 |
| Потребляемая мощность, Вт | меньше 1 |
| Напряжение питания, В | 3,6±0,1 |
| Макс. расход Qmax, м3/ч | 20 |
| Номин.расход Qmin, м3/ч | 10 |
| Q2%’’, м3/ч | 0,4 |
| Q5% ’’, м3/ч | 0,2 |
| Порог чувствительности, л/ч | 20 |
| Цена импульса, имп/л | 10 |
| Диаметр d, мм. | 110 |
| Диаметр D, мм/Резьба G | 148 |
| Длина L, мм. | 300 |
| Масса, кг. | 7,9 |
Ультразвуковые расходомеры обладают незначительным гидравлическим сопротивлением, не искажают расходные характеристики регулирующих клапанов и не влияют тем самым на управление объектом регулирования.
Комплекты термопреобразователей КТПТР-01 и КТПТР-03 предназначены для измерения температуры и разности температур в составе теплосчетчиков и других приборов учета и контроля тепловой энергии в тепловых сетях промышленных предприятий и теплоснабжающих организаций. Габаритные размеры термопреобразователей КТПТР-01 и КТПТР-03 и их электрическое соединение показаны на рисунке 3.5.
Технические характеристики термопреобразователей КТПТР:
диапазон измеряемых температур, 0С ……………………...от 0 до 180
диапазон разности температур, 0С…………………….…… от 0 до 180
НСХ по ГОСТ 6615-94 ……………100П, 500П, Рt 100, Рt 500, Рt 1000
класс доступа……………………………….………………………….. А
показатель тепловой инерции не более, с……………………….. 3 – 15
погрешность измерения температуры:
- для кл.1: δt=±(0.15+0.001Δt)
- для кл.2: δt=±(0.15+0.002Δt)
погрешность измерения разности температуры:
- для кл.1:δt(Δt)=±(0.05+0.001Δt)
- для кл.2: δt(Δt)=±(0.10+0.002Δt)
где Δt – разность температур.
степень защиты от пыли по ГОСТ 14254 …………….……………IP65
виброустойчивые и вибропрочные по группе №3 ГОСТ 12997-84
условное давление, МПа………………………….……….. от 0,4 до 6,3
температура окружающей среды, 0С ……………….…... минус 50 – 60
По условиям эксплуатации термопребразватели соответствуют условиям У, ТВ, категории 3 ГОСТ 15150-69. Защитная арматура изготовлена из стали 12Х18Н10Т. Головка термопреобразователя изготовлена из сополимера марки АБС-2020-32. Рекомендуемый измерительный ток для 100П, Рt 100 – 1,0 мА, 0,2мА для Рt 500, 500П и 0,1 мА для Рt 1000.
Перечисленные выше устройства имеют возможность работы в едином аппаратном комплексе узла учета теплопотребления. Ориентируясь на автоматизированную систему контроля и учета энергоснабжения потребителя (АСКУЭ) на базе тепловычислителя СПТ 943.1 можно создать узел для централизованной системы учета теплопотребления на любом уровне через глобальную сеть INTERNET или региональные компьютерные сети.
Поскольку тепловычислитель СПТ 943.1 имеет порты обмена данными (последовательный RS232C-совместимый и оптический IEC1107 порты), её можно подключить через кабельную сеть к диспетчерскому пункту управления и учета теплопотребления, теплоснабжающей организации. Такая организация системы учета теплоэнергии отбрасывает необходимость ручного сбора информации с каждого узла учета теплопотребления.
Данный комплект аппаратуры узла учета теплопотребления легка в эксплуатации, данные можно распечатать на бумажный носитель или архивировать. Применение аппаратуры узла учета в значительной мере снизит расходы теплоносителя и горячей воды, так как потребитель будет реально заинтересован в экономии личных финансовых затрат на тепловую энергию.
|
|
|
