Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы и приборы коммерческого учета топливно-энергетических ресурсов в энергетике, промышленности и коммунальном хозяйстве. Учебное пособие
.pdf
23
ствующие началу (
) и окончанию (
о
) интервала времени измерения тепло-
1
вой энергии.
Количество теплоносителя определяется по следующей формуле:
масса воды, прошедшая по любому трубопроводу, G
G
1
= gедd (2.8)
ед
о
ед
– масса теплоносителя, отобранного из тепловой сети или от источника тепловой энергии, G
от
1 1 1
Gот = g1 d – g2 d = (g1 – g2)d. (2.9)
о о о
В формулах (2.5) – (2.9) разность массовых расходов (g1 – g2) может
быть заменена на другие равные массовые расходы или суммы расходов,
например, расходы подпитки, горячего водоснабжения.
В случае измерения объѐмного расхода массовый расход m определяется по формуле
g = 10
-3
qp, (2.10)
где p – плотность теплоносителя в соответствии с температурой и давлением, кг/м3; q – объѐмный расход теплоносителя, м3/ч.
Приведѐнные уравнения являются исходными для разработки алгоритмов изменений, применяемых в средствах измерений, методах выполнения
измерений и схемах узлов учѐта тепловой энергии.
До середины 70-х гг. измерение расхода жидкостей, газов и паров осуществлялось стандартными диафрагмами и соплами в соответствии с Правилами 28-64 [20]. С 01.07.1982 г. были введены в действие правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД
50-213-80 [21]. С 01.06.1992 г. была принята методика выполнения измерений расхода, массы и объема природного газа с помощью сужающих устройств [25]. С 01.01.1999 г. все действующие методики и правила были отменены и измерение расхода и количество жидкостей и газов методом переменного перепада давления осуществляется в соответствии с ГОСТ
8.563.1…2 97ГСИ [22; 23]. Порядок организации, применения и состояния
измерительных комплексов с сужающими устройствами регламентирован в
[24]. Так как основные измерения параметров и расхода и количества газов,
24
жидкостей и паров на источниках тепловой энергии осуществляются измерительными комплектами с сужающими устройствами, то применение нормативно-технической документации [22; 24] является обязательным.
Отклонение от уравнений (2.5) – (2.9) обуславливает методическую погрешность, которую необходимо учитывать при проектировании узлов тепловой энергии.
В работе [15] показано, что рекомендуемая Правилами [5] формула (2.1)
противоречит основному закону сохранения энергии и его частному случаю
– первому началу термодинамики. Формула (2.1) некорректна и может быть
использована только для закрытых систем (g1 = g2). Необходимость вычисления третьего слагаемого формулы (2.1) в энергоснабжающей организации
приводит к дополнительному «ручному» подсчѐту, т.е. к приборнорасчетному способу учѐта вместо приборного. Формулу (2.1) можно откорректировать, заменив в ней h2 источника на h
, измеренную у потребителя.
2п
Алгоритм расчѐта тепловой энергии у потребителя имеет вид, соответствующий формулам (2.5) – (2.9). При этом измерение тепловой энергии
может осуществляться с учѐтом и без учѐта тепловой энергии холодной
воды.
Основные требования к приборам учѐта тепловой энергии сформулированы в п. 5 Правил [5]. Кроме того, алгоритм измерений тепловой энергии и
количества теплоносителя должен соответствовать Рекомендациям [14].
Положения нормативно-технической документации [5; 14] необходимо
дополнить требованиями, которые вытекают из конкретных условий организации учѐта тепла:
– метод измерения расхода теплоносителя должен исключать наличие
вращающихся частей в конструкции первичного преобразователя, установленного на трубопроводе (крыльчаток, турбин). Это требование
обусловлено реальным качеством сетевой воды;
– преобразователь расхода должен обеспечивать реверсивное измерение
массы сетевой воды по обратному трубопроводу в неотопительный
период и при заполнении сети. Это требование обусловлено практикой эксплуатации тепловых сетей;
– преобразователь расхода и расходомерные участки должны вносить
минимальное дополнительное гидравлическое сопротивление в теп-
25
ловую схему. Величина дополнительных потерь напора должна быть
регламентирована в НТД на прибор. Это требование определяется
существующим гидравлическим режимом тепловых сетей;
– теплосчѐтчик должен учитывать теплопотребление по подающему и
обратному трубопроводу, а также обеспечивать в трубопроводе ГВС и
циркуляционном введение договорной температуры холодной
воды.
В заключение отметим, что проведенный анализ нормативно-правовой
базы организации приборного учета энергоносителей, в том числе тепловой
энергии и теплоносителя, позволяет сформировать следующие выводы.
– установка приборов учета отпущенной тепловой энергии и теплоно-
сителя на промышленных котельных является обязательной;
– для промышленных предприятий устройство ЦТП является обяза-
тельным;
– приборы контроля параметров теплоносителя и учета теплоты следу-
ет предусматривать во всех тепловых пунктах;
– для учета тепловых потоков и расхода воды потребителями должны
предусматриваться приборы учета тепловой энергии в соответствии с
действующими «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя» [5];
– выбор объема параметров, контролируемых на тепловом пункте, за-
висит от фактической нагрузки потребителя и типа схемы теплоснабжения. Представленные варианты охватывают весь диапазон нагрузок
потребителей.
3. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕТА И РАСХОДА ХОЛОДНОЙ ВОДЫ
Учет количества и расхода воды следует предусматривать счетчиками
на вводах котельных и технологических объектов [3; 7]. Диаметр условного
прохода счетчика (Dу) следует выбирать из среднечасового расхода воды за
период потребления. Счетчик с принятым Dу должен обеспечивать:
– пропуск максимального посекундного расхода воды, при котором
потери напора в крыльчатых счетчиках воды не должны превышать
2,5 м, в турбинных – 1 м.
– пропуск максимального секундного расхода воды с учетом подачи
воды на внутреннее пожаротушение. Потери не более 10 м.
26
Р и с. 3.1. Схема размещения счетчиков и преобразователей на водомерном узле по-
требителя (а) и водомерном узле котельной с передачей сигнала на теплосчетчик (б):
ТЕ – преобразователь температуры; TI – термометр; PT – преобразователь давления; FQ – счетчик коли-
чества воды; FT – преобразователь расхода; QY – теплосчетчик (тепловычислитель), один канал которо-
го используется для учета количества воды
С каждой стороны счетчика следует предусматривать прямой участок
трубопроводов, длина которых определяется в соответствии с НТД. Обводная линия счетчиков холодной воды рассчитывается на максимальный расход (с учетом противопожарного). На рис. 3.1 показано установка счетчика
воды на вводе абонента (а), а также на вводе котельной (б) при автоматизированном съеме и обработке информации.
4. Организация учета потребления природного газа
На протяжении ряда лет прослеживается тенденция преобладающего
развития систем коммерческого учета тепловой энергии у потребителей тепла. В то же время вопросам учета первичных энергоносителей, в том числе
природного и попутного газа, уделяется меньше внимания. Это обусловлено
следующими объективными причинами.
Традиционно сложилось, что учет потребленного количества энергоносителей организуется и контролируется в основном газоснабжающими организациями, которые мало заинтересованы в соблюдении точности измере-
27
ний у потребителей и списывают небаланс потребления на организации, не
охваченные учетом. Среди других причин можно отметить также, что проектировщики-технологи используют устаревшие типовые проекты, которые
требуют переработки разделов КИП и А в соответствии с новыми техническими требованиями к коммерческому учету. Работники эксплуатации из-за
недостатка опыта и квалификации не занимаются решением вопросов реконструкции действующих систем учета. Поэтому используются устаревшие
системы раздельного измерения параметров газа и косвенные методы ручной обработки результатов измерений, при этом зачастую полученные результаты носят субъективный характер. В настоящее время наметилось отставание в оснащении ГРП и ГРС промышленных и коммунальных котельных современными техническими средствами коммерческого учета газа.
Рассмотрим основные организационно-технические проблемы, возникающие при организации коммерческого учета потребления природного газа
в рамках действующей нормативно-технической документации [8-10;16;17].
Основными задачами на начальном этапе создания системы учета являются сбор и системный анализ исходных данных по результатам двухлетней
эксплуатации оборудования для определения:
– значений максимального и минимального расхода природного газа в
отопительный и неотопительный периоды при рабочих параметрах;
– значений рабочих параметров газа (барометрическое и абсолютное
давления, температура);
– физических и химических параметров природного газа (удельная теп-
лота сгорания низшая, плотность, влажность, химический компонентный состав).
Среднегодовые и среднемесячные объѐмы потребления природного газа
на отдельном предприятии зависят от назначения и мощности газоиспользующего оборудования, а также состояния и мощности действующих котельных установок.
Имеется определенное влияние состава газового топлива на тип и характеристики корректора расхода.
Природный газ большинства месторождений соответствует ГОСТу
5542-87 [17]. Корректор газа должен осуществлять расчет (коррекцию) потребления (расхода) газа при рабочих условиях и преобразование потребления (расхода) газа в стандартные условия по ГОСТ 2939-63 (Tc=293,15oK,
28
Pc=0,101325 МПа). В практике используются два основных способа опреде-
ления расхода при стандартных условиях:
– при известном неполном составе газа (известны СО2 , N2 и плотность
сухого газа) коррекция выполняется при значениях плотности от 0,6
до 0,9…1,0 кг/м3;
– при неполном известном составе газа коррекция возможна при значе-
ниях плотности до 1,20 кг/м3.
Большинство выпускаемых отечественных и западных корректоров
(«Гиперфлоу-3П» НПФ «Вымпел», г. Саратов; «ВГК-1» НПФ «Теплоком»,
г. Санкт-Петербург; «ЕК-260» ELSTER/AMCO, Германия/ООО Арзамасский
приборостроительный завод») работают по первому алгоритму, используя
параметры неполного состава газа и его плотность. Это существенно сужает
область применения перечисленных корректоров. Технические возможности
корректора СПГ-761 [18] по учету компонентного состава газа значительно
шире, так как обеспечивают оба варианта расчета. Приборы для учета попутного газа практически отсутствуют.
Р и с. 4.1. Предлагаемая функциональная схема автоматизированного узла учета
потребления природного газа на ГРУ с регулятором РДУК-100 к типовому проекту
МОСГАЗПРОЕКТ – 1977 г.:
TE – преобразователь температуры (3а – газа, 4а – наружного воздуха); PT– преобразователь абсолютно-
го давления (3д); FE – сужающее устройство (3б); FT – преобразователь перепада давления на сужаю-
щем устройстве (3в, 3г); TI– термометр; PI – манометр; (F,W, P, T, K) IR – корректор газа (3е);
ET – адаптер связи (3з); ER – печатающее устройство (3и); EY– источник электропитания (3ж)
29
На рис. 4.1 представлена функциональная схема автоматизированного
узла учета природного газа на базе стандартного сужающего устройства с
коррекцией расхода по температуре и абсолютному давлению нередуцированного природного газа. Узел учѐта газа с корректором позволяет проводить следующие измерения физических параметров потребления природного газа:
– температуры природного газа с помощью ртутного технического тер-
мометра и термопреобразователя сопротивления класса допуска А,
подключѐнного к корректору по четырехпроводной схеме;
– абсолютного давления природного газа с помощью датчика микро-
процессорного абсолютного давления взрывозащищенного с блоком
питания, подключѐнного к корректору по двухпроводной схеме с токовым сигналом 4-20 мА;
– избыточного давления газа с помощью технического манометра;
– расхода природного газа с помощью камерной диафрагмы ДСК и
двух датчиков микропроцессорных разности давления взрывозащищенного исполнения для расширения диапазона измерений с блоком
питания, подключѐнных к корректору по двухпроводной схеме с токовым сигналом 4-20 мА;
– вычисление объемного расхода природного газа, приведенного к
стандартным условиям (Tc=293,15oK, Pc=0,101325 МПа), выполняется
прибором в соответствии с ГОСТ 8.563.1..2-97 [22; 23] с коррекцией
по температуре и давлению газа.
Корректор представляет в цифровом виде следующую технологическую
информацию: температура газа; давление газа абсолютное или избыточное;
барометрическое давление; перепад давления; плотность и удельная объемная теплота сгорания газа; вычисленное значение объемного расхода при
рабочих условиях; вычисленное значение объемного расхода при стандартных условиях; вычисленное значение массового расхода; вычисленное значение объема при стандартных условиях.
Корректор позволяет учитывать: временные параметры работы узла;
объемный расход при рабочих и стандартных условиях; объем при стандартных условиях по трем газопроводам и суммарно по потребителю газа
нарастающим итогом; среднечасовые и среднесуточные температуру и дав-
30
ление по газопроводу; перерывы в электропитании прибора; самодиагностику и диагностику внешней аппаратуры с ведением архивов нештатных ситуаций.
Корректор ведет часовые, суточные, декадные и месячные архивы значений объема при стандартных условиях, массы, а также средних значений
температуры и давлений газа, обеспечивает вывод и регистрацию на печатающем устройстве.
5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРИБОРАМ УЧЕТА
5.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИБОРАМ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Узел учета тепловой энергии оборудуется средствами и измерения (теплосчетчиками, водосчетчиками, тепловычислителями, счетчиками пара,
приборами, регистрирующими параметры теплоносителя, и др.), зарегистрированными в Государственном реестре средств измерений и имеющими
сертификат Главгосэнергонадзора Российской Федерации.
При использовании для учета тепловой энергии теплосчетчиков, тепловычислителей и счетчиков массы (объема), реализующих принцип измерения расхода теплоносителя методом переменного перепада давления (где в
качестве сужающего устройства используется диафрагма, сопло или другое
устройство, выполненное в соответствии с требованиями ГОСТ 8.563.1-97,
ГОСТ 8.563.2-97), узел учета должен быть аттестован в индивидуальном порядке Госстандартом [22; 23] и согласован с Госэнергонадзором.
Каждый прибор должен проходить поверку с периодичностью, предусмотренной для него Госстандартом. Приборы учета, у которых истек срок
действия поверки и (или) сертификации, а также исключенные из реестра
средств измерений, к эксплуатации не допускаются.
Выбор приборов для использования на узле учета источника теплоты
осуществляет энергоснабжающая организация по согласованию с Госэнергонадзором.
Выбор приборов для использования на узле учета потребителя производит потребитель по согласованию с энергоснабжающей организацией. В
случае разногласий между потребителем и энергоснабжающей организацией
31
по типам приборов учета окончательное решение принимается Госэнергонадзором.
Приборы узла учета должны быть защищены от несанкционированного
вмешательства в их работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы и регистрацию параметров теплоносителя.
5.2. ТРЕБОВАНИЯ К МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
ПРИБОРОВ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии го-
рячей воды с относительной погрешностью не более:
– 5%, при разности температур в подающем и обратном трубопроводах
от 10 до 200С;
– 4%, при разности температур в подающем и обратном трубопроводах
более 200С.
Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии пара
с относительной погрешностью не более:
– 5% в диапазоне расхода пара от 10 до 30%;
– 5% в диапазоне расхода пара от 30 до 100%.
Водосчетчики должны обеспечивать измерение массы теплоносителя с
относительной погрешностью не более 2% в диапазоне расхода воды и конденсата от 4 до 100%.
Счетчики пара должны обеспечивать измерение массы теплоносителя с
относительной погрешностью не более 3% в диапазоне расхода пара от 10
до 100%.
Для прибора учета, регистрирующего температуру теплоносителя, аб-
солютная погрешность измерения температуры Δt, 0С, не должна превышать
значений, определяемых по формуле
Δt = +(0,6+0,004t), (5.1)
где t – температура теплоносителя.
Приборы учета, регистрирующие давление теплоносителя, должны обеспе-
чивать измерение давления с относительной погрешностью не более 2%.
Приборы учета, регистрирующие время, должны обеспечивать измере-
ние текущего времени с относительной погрешностью не более 0,1%.
32
5.3. ОБЩИЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К СЧЕТЧИКАМ ВОДЫ
Для вновь строящихся, реконструируемых и капитально ремонтируе-
мых зданий с системами холодного и горячего водоснабжения, а также
только холодного водоснабжения, следует предусматривать приборы измерения водопотребления – счетчики холодной и горячей воды, параметры которых должны соответствовать действующим стандартам.
Счетчики воды следует устанавливать на вводах трубопровода холодного и горячего водоснабжения в каждое здание и сооружение, в каждую квартиру жилых зданий и на ответвлениях трубопроводов в магазины, столовые,
рестораны и другие помещения, встроенные или пристроенные к жилым,
производственным и общественным зданиям.
Установка счетчиков воды на системах раздельного противопожарного
водопровода не требуется.
На ответвлениях к отдельным помещениям общественных и производственных зданий, а также на подводках к отдельным санитарно-техническим
приборам и к технологическому оборудованию счетчики воды устанавливаются по требованию заказчика.
Счетчики горячей воды (на температуру воды до 90°С) следует устанавливать на подающем и циркуляционном трубопроводах горячего водоснабжения (при двухтрубных сетях) с установкой обратного клапана на циркуляционном трубопроводе.
Диаметр условного прохода счетчика воды следует выбирать исходя из
среднечасового расхода воды за период потребления (сутки, смену), который не должен превышать эксплуатационного, принимаемого по табл. 5.1.
Счетчик с принятым диаметром условного прохода надлежит проверять:
– на пропуск расчетного максимального секундного расхода воды, при
этом потери напора в счетчиках воды не должны превышать: 5,0 м –
для крыльчатых и 2,5 м – для турбинных счетчиков;
– на пропуск максимального (расчетного) секундного расхода воды с
учетом подачи расчетного расхода воды на внутреннее пожаротушение, при этом потери напора в счетчике не должны превышать 10 м.
Потери давления в счетчиках h, м, при расчетном секундном расходе
воды q, л/с, следует определять по формуле
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]