Курс лекций для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»
| Вид материала | Курс лекций |
Содержание11.4. Приборы учета количества теплоты 11.5. Средства измерения уровня Поплавковые уровнемеры Дифманометрические уровнемеры Электрические уровнемеры Ультразвуковые уровнемеры |
- Курс лекций для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» москва, 1244.1kb.
- Курс лекций для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» москва, 877kb.
- Курс лекций для специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» москва 2011, 1206.2kb.
- Курс лекций для специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» москва 2011, 2337.25kb.
- Рабочая программа для студентов Vкурса по специальности 140104 промышленная теплоэнергетика, 69.12kb.
- Рабочая программа для студентов IV курса специальности 100700 промышленная теплоэнергетика, 243.31kb.
- Рабочая программа для студентов Vкурса специальности 290800. Промышленная теплоэнергетика, 63.46kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «экономика» Для студентов специальностей:, 1055.87kb.
- Нисаев Игорь Петрович, д т. н., профессор учебно-методический комплекс, 329.37kb.
- Нисаев Игорь Петрович, д т. н., профессор учебно-методический комплекс, 356.38kb.
11.4. Приборы учета количества теплоты
Строгий учет производства и потребления тепловой энергии является необходимым условием оптимизации режимов работы теплового оборудования предприятий и упорядочения норм теплопотребления.
В отдельных случаях учет потребления теплоты производится, на основании показаний механических водосчетчиков, учитывающих расход теплоносителя за месяц, и по усредненному месячному температурному перепаду в тепловой сети, определяемому расчетным путем по тепловому балансу станции. При этом все потери теплоты принимаются по нормативным данным.
Применение для учета теплоты специальных приборов - теплосчетчиков - позволяет повысить точность измерений, быстро и просто осуществлять учет отпускаемой и израсходованной теплоты. Анализ конструктивных решений теплосчетчиков, используемых в отопительных системах, показывает, что в основном существует две группы теплосчетчиков.
К первой группе относятся приборы для коммерческого учета, т.е. для тарифных расчетов за тепловую энергию и потребление теплоносителя и энергоносителя (газ, нефть, вода и т.д.). В свою очередь приборы этой группы подразделяются на абонентские (личного потребления) и промышленные.
Абонентские теплосчетчики рассчитаны на измерение количества теплоты, расходуемой одним пользователем, имеют малый диаметр условного прохода, вычислительное устройство с высокими эргономическими показателями, выход в центральную систему контроля и учета.
Рис. 38. Схема узла элеваторного присоединения системы отопления к тепловым сетям: FE - теплосчётчик, РР - регулятор расхода прямого действия, М - манометр, ТС - термометр сопротивления, Т - термометр, Э - элеватор.
Рис. 39. Теплосчетчик - регистратор ВЗЛЕТ ТСР-М.
Промышленные приборы для коммерческого учета устанавливаются на ЦТП, бойлерных и служат для учета большого количества теплоты; диаметры условного прохода датчиков расхода выше, чем у абонентских теплосчетчиков.
Выпускаемые электронно-механические теплосчетчики предназначены для местного измерения количества теплоты и объемного количества теплоносителя в закрытых сетях теплоснабжения. В качестве расходомера использован турбинный счетчик горячей воды с дистанционным выходом в виде импульсов постоянной длительности. Каждому импульсу соответствует прохождение определенного количества воды.
Ко второй группе относятся приборы для контроля и регулирования технологических процессов различных производств. Приборы данной группы устанавливают, например, на ТЭЦ для учета количества теплоты между вторичными и первичными контурами теплоснабжения. Они выполняются на микропроцессорной базе и имеют аналоговый выходной сигнал для связи с более высокими уровнями системы контроля и регулирования, высокую информативность (помимо счетного механизма - дисплей сервисных параметров).
11.5. Средства измерения уровня
Устройства для измерения и регулирования уровня жидкостей и сыпучих материалов широко используются при автоматизации различных технологических процессов.
Для измерений уровня жидкостей, находящихся под атмосферным, избыточным или вакуумметрическим давлением, применяются сильфонные или мембранные дифманометры-уровнемеры и измерительные преобразователи разности давления и гидростатического давления.
Кроме этих приборов для решения энергетических и технологических задач могут использоваться поплавковые, буйковые, емкостные и акустические уровнемеры и датчики уровня жидкостей и твердых сыпучих тел.
Датчики уровня состоят из первичного и передающего измерительных преобразователей. Электрические и пневматические уровнемеры включают в себя датчик уровня и измерительный прибор.
По виду используемой энергии и конструктивному исполнению приборы подразделяют на электрические, пневматические уровнемеры и датчики уровня, уровнемеры без использования вспомогательной энергии (с местным отсчетом) и комбинированные уровнемеры с местным отсчетом и электрической или пневматической дистанционной передачей показаний.
Поплавковые уровнемеры с пружинным уравновешиванием предназначены для местного и дистанционного контроля уровня нефтепродуктов с плотностью 0,7-1,2 г/см3 в различных емкостях и технологических аппаратах.
Рис. 40. Поплавковые уровнемеры (визуальный).
Рис. 41. Поплавковые уровнемеры: а) с плавающим поплавком; б) с тонущим поплавком.
Чувствительный элемент - поплавок, находящийся на поверхности жидкости (рис. 41, а). Поплавок 1 уравновешивается грузом 3, который связан с поплавком гибким тросом 2. Уровень жидкости определяется положением груза отно сительно шкалы 4. Пределы измерений устанавливают в соответствии с принятыми значениями верх. (ВУ) и ниж. (НУ) уровней.
Значительно надежнее тонущие поплавки - массивные буйки (рис. 41, б). При изменении уровня жидкости по закону Архимеда изменяется действующая на конец рычага 2 выталкивающая сила (вес буйка 1). Соотв. изменяющийся момент сил, действующих на рычаг 2, от буйка передается через вал 5, закрепленный в донышке 7, на трубку 6 и уравновешивается моментом ее скручивания. Изменение угла скручивания трубки пропорционально величине уровня.
В буйковых уровнемерах и измерительных преобразователях измеряемый уровень жидкости (с плотностью 0,6-2,5 г/см3) воздействует на буек, подвешенный к рычагу измерительного блока, и возникающая гидростатическая выталкивающая сила либо уравновешивается усилием электросилового преобразователя, либо преобразуется в линейную деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов. Такие преобразователи предназначены для эксплуатации со вторичной и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, работающими от стандартного токового сигнала.
Дифманометрические уровнемеры позволяют измерять уровень в открытых (атмосферное давление) или закрытых (давление либо разрежение) резервуарах (рис. 42). Относительно постоянный уровень жидкости в одном из колен измерительного прибора (дифманометра), а, следовательно, и в контролируемом аппарате обеспечивается уравнительным сосудом (наполнен до определенного уровня той же жидкостью, что и в аппарате). Высота столба жидкости в др. колене дифманометемпература изменяется с изменением уровня в аппарате. Каждому значению уровня в нем отвечает некоторый перепад давления, обусловленный расстоянием по высоте между аппаратом и прибором. Если аппарат работает при атм. давлении, уравнительный сосуд размещают на отметке нулевого уровня (рис. 42, а), если под давлением - на высоте макс. уровня (рис. 42, б).
Рис. 42. Дифманометрические уровнемеры: измерение уровня в открытом резервуаре (а) и аппарате, работающем под давлением (б).
Рис. 43. Пьезометрические уровнемеры для неагрессивных (а) и агрессивных (б) жидкостей под давлением.
Пьезометрические уровнемеры (рис. 43) основаны на принципе гидравлич. затвора (обычно водяного). Для измерения уровня используют воздух или инертный газ, который под давлением р продувают через слой жидкости (рх - давление над ней). Кол-во воздуха ограничивают диафрагмой 1 или регулирующими вентилями 2 так, чтобы скорость движения его в трубопроводе была минимальна (с целью уменьшения потерь на трение). Для контроля расхода воздуха устанавливают спец. стаканчики 3 или ротаметры. Перепад давления определяется по высоте столба жидкости h в манометре. В случае измерения уровня агрессивных жидкостей необходимо подводить воздух в обе линии, подсоединяемые к дифманометру. Пьезометрические приборы широко применяются для измерения уровня жидкости в подземных резервуарах.
Электрические уровнемеры (рис. 44). В них измеряемые значения уровня жидкости преобразуются в соответствующие электрические сигналы. Наиболее распространены емкостные и омические приборы.
Емкостные уровнемеры и датчики уровня применяются для определения уровня электропроводящих и неэлектропроводящих жидкостей, включая агрессивные и взрывоопасные, а также сыпучих твердых сред с диаметром частиц до 5мм.
Рис. 44. Электрические уровнемеры: а - емкостный; б - омический.
Емкостные уровнемеры (рис. 44, а). Вместе со стенками сосуда 1 электрод 2 образует чувствительный элемент -цилиндрический конденсатор, электрическая емкость которого изменяется пропорционально уровню жидкости. Емкость измеряется электронным блоком 3, сигнал из которого поступает в блок 4, представляющий собой релейный элемент (в схемах сигнализации достижения определенного уровня) или указывающий прибор (в схемах измеренного уровня).
Омические (кондуктометрические) уровнемеры (рис. 6, б)основаны на измерении сопротивления при замыкании электрической цепи, образованной электромагнитное реле 1, электродом 2 и контролируемой средой (уровень У) электропроводностью от 2•103 Ом.
Ультразвуковые уровнемеры (рис. 45). В них используется явление отражения ультразвуковых колебаний (импульсов) от плоскости раздела жидкость-газ (обычно воздух). Время между моментом посылки первичного импульса и моментом возвращения отраженного импульса является функцией высоты измеряемого уровня. Эти приборы позволяют измерять уровень без контакта с контролируемой средой в труднодоступных местах. Уровнемеры акустические предназначены для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред, в том числе вязких, налипающих, неоднородных, выпадающих в осадок и взрывоопасных, а также сыпучих и кусковых материалов с диаметром гранул 2-200 мм.
Рис. 45. Ультразвуковой уровнемер: 1, 2 - генераторы, соответственно, управляющий и импульсов; 3 - пьезоэлектрический излучатель; 4 - усилитель импульсов; 5 - измеритель времени; 6 - вторичный прибор.