ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / Energosberezhenie_2005

261

Qп – тепловые потери на участке от границы балансовой при-

надлежности (линия раздела элементов тепловых сетей между владельцами по признаку собственности, аренды или полного хозяйственного ведения) системы теплоснабжения потребителя до его узла учета. Эта величина указывается в договоре на поставку тепловой энергии и учитывается, если узел учета оборудован не на границе балансовой принадлежности;

Gп – масса сетевой воды, израсходованной потребителем на

подпитку систем отопления, определенная по показаниям водосчетчика (учитывается для систем, подключенных к тепловым сетям по независимой схеме);

Gгв – масса сетевой воды, израсходованной потребителем на во-

доразбор, определенная по показаниям водосчетчика (учитывается для открытых систем теплопотребления);

Gу – масса утечки сетевой воды в системах теплопотребления.

Ее величина определяется как разность между массой сетевой воды G1 по показанию водосчетчика, установленного на подающем трубо-

проводе, и суммарной массой сетевой воды (G2 + Gгв) по показаниям

водосчетчиков, установленных соответственно на обратном трубопроводе и трубопроводе горячего водоснабжения

Gу = [G1 - (G2 + Gгв)] ;

h2 – энтальпия сетевой воды на выводе обратного трубопровода

источника тепла;

hхв – энтальпия холодной воды, используемой для подпитки сис-

тем теплоснабжения на источнике тепла.

Величины h2, hхв, определяются пo измеренным на узле учета ис-

точника тепла средним за рассматриваемый период значениям температур и давлений.

В системах теплопотребления, где приборами учета определяется только масса (объем) теплоносителя, количество израсходованной тепловой энергии Qи находится по формуле

Qи = G1 (h1 − h2 )10 −3 ,

262

где G1 – масса сетевой воды в подающем трубопроводе, полученная

потребителем и определенная по его приборам учета;

h1 – энтальпия сетевой воды на выводе подающего трубопровода

источника теплоты;

h2 – энтальпия сетевой воды на выводе обратного трубопровода

источника теплоты.

Количество тепловой энергии, полученное потребителем из паровой сети, определяется по формуле

Q = Qи + Qп + (D - Gк )(hк − hхв )10 −3 ,

где D – масса пара, полученная потребителем и определенная по его приборам учета;

Gк – масса возвращенного потребителем конденсата, определен-

ная по его приборам учета;

hк – энтальпия конденсата в конденсатопроводе на источнике

теплоты;

hхв – энтальпия холодной воды, используемой для подпитки сис-

тем теплоснабжения на источнике теплоты.

Значения отклонений полученной тепловой энергии, массы и температуры теплоносителя от величин, нормируемых договором на поставку тепловой энергии, определяются энергоснабжающей организацией на основании показаний теплосчетчиков, водосчетчиков, а также приборов, регистрирующих параметры теплоносителя. Если на узле учета потребителя не используются приборы, регистрирующие параметры теплоносителя, порядок определения их значений нормируется договором.

Средние значения энтальпии за соответствующий интервал времени определяются на сновании измерений среднечасовых температур и давлений.

8.2. Приборы учета тепловой энергии

Узел учета тепловой энергия оборудуется средствами измерения (теплосчетчиками, водосчетчиками, тепловычислителями, счетчиками пара, приборами, регистрирующими давление и температуру теп-

263

лоносителя и др.), зарегистрированными в Государственном реестре средств измерений и имеющими сертификат Главгосэнергонадзора Российской Федерации.

Каждый прибор учета должен своевременно поверяться Госстандартом. Приборы учета, у которых истек срок действия поверки и (или) сертификации, либо исключенные из реестра средств измерений не допускаются к эксплуатации.

Приборы узла учета должны быть зашищены от несанкционированного вмешательства в их работу.

Выбор приборов для комплектации узла учета источника тепловой энергии осуществляет энергоснабжающая организация по согласованию с Госэнергонадзором. Выбор приборов для использования на узле учета потребителя осуществляет потребитель по согласованию с энергоснабжающей организацией.

Приборы для определения параметров теплоносителей разделяют на показывающие и регистрирующие.

Показывающие приборы обычно используются оперативным персоналом для текущего визуального контроля за соблюдением нормального режима работы теплового оборудования. Как правило, в качестве показывающих приборов для контроля температуры теплоносителей используют стеклянные термометры с ценой деления до 0,1°С и требуемыми пределами измерения. Давление теплоносителя контролируется манометрами с деформируемой камерой, стрелочной индикацией класса точности 1,5 и требуемым пределом измерения (обычно от 10 до 16 кг/см2).

Показания регистрирующих приборов непосредственно используются для расчета энтальпии теплоносителей. Методы и средства измерения температуры и давления, используемые для учета тепловой энергии в целом соответствуют описанным в параграфе 4.3.

Для измерения температуры обычно используются термометры сопротивления, а для измерения давления – датчики давления электромагнитного или пьезоэлектрического типа. Выходной сигнал этих датчиков должен обеспечивать возможность подключения к тепловычислителю.

Тепловычислители представляют собой выполненные на базе микропроцессоров электронные блоки, осуществляющие функции контроллеров. Программное обеспечение таких контроллеров реализует процедуры:

264

-измерения времени работы узла учета;

-вычисления энтальпий теплоносителей;

-вычисления количества тепловой энергии за требуемые промежутки времени;

-накопления и хранения этой информации;

-управления режимами работы тепловычислителя;

-самодиагностики;

-контроля рабочих диапазонов давлений и температур теплоносителей и формирования сигналов их нарушении.

Тепловычислители имеют:

-специальные входные разъемы для подключения электрических сигналов от датчиков давления, температуры и расходомерных устройств (либо счетчиков воды или пара);

-выходные разъемы для вывода результатов на принтер и/или для передачи данных в цифровой форме в компьютер;

-органы (кнопки) управления режимами работы и индикации;

-индикаторные табло для отображения измеряемой и оперативной информации.

Для определения массы (объема) теплоносителя используются водо- (и паро-) счетчики различных конструкций.

В системах теплопотребления, особенно при учете относительно малых тепловых потоков, водосчетчик и тепловычислитель, а в ряде случаев и датчики для измерения параметров теплоносителя, могут объединяться в единый конструктивный узел – теплосчетчик.

Таким образом, центральными элементам узлов учета тепловой энергии являются средства измерения расхода теплоносителей.

Под расходом понимают количество вещества, проходящее в единицу времени через контрольное сечение по нормали к нему.

Количество вещества измеряют в единицах массы или объема. Соответственно выделяют массовый Gm и объемный G0 расход. В качестве единиц расхода используются как системные (кг/с, м3/с), так и внесистемные (кг/ч, т/ч, м3/ч, л/с). Объемный расход среды принято определять при нормальных технических условиях (давление – 101325 Па, температура – 20 °С, относительная влажность – 0 %).

Уравнение неразрывности потока среды в канале в интегральной форме имеет вид

265

Gm = ρ w S,

где Gm, ρ, w – массовый расход, плотность и скорость среды;

S – площадь поперечного сечения канала.

Как видно из этого выражения, при фиксированном значении площади поперечного сечения канала массовый расход среды определяется значениями плотности и скорости среды. Для отдельных сред (жидкостей) плотность среды изменяется в небольших пределах, поэтому основным фактором, определяющим расход (массовый и объемный), является скорость потока.

Чтобы измерить расход необходимо однозначной зависимостью связать скорость среды с определенными её физическими характеристиками, которые могут быть измерены приборами тем или иным методом.

Для измерения расхода различных сред используют методы:

-переменного перепада давления среды на сужающем устройстве;

-вихревой;

-гидродинамический;

-тахометрический;

-силовой.

Вчисле методов, пригодных для измерения расхода, главным образом жидкостей, используются:

-ультразвуковой,

-электромагнитный.

Метод переменного перепада давления имеет следующие ха-

рактерные особенности:

-может быть использован для измерения пара и воды;

-при условии соблюдения требований Правил РД50-41l-83 не нуждается в градуировке на теплоносителе;

-если сужающее устройство изготовлено или эксплуатируется с нарушением стандарта, то следует провести специальную калибровку данного сужающего устройства;

-при измерении расхода сжимаемой среды отношение перепада давления на приборе к абсолютному давлению потока должно быть не более 0,25;

-требует протяженных прямолинейных участков трубопровода (несколько десятков Dу) до и после места установки сужаю-

266

щего устройства (значение относительной длины прямого участка между сужающим устройством и местным сопротивлением следует выбирать в соответствии с ГОСТ 8.563.1-97);

-расход и количество газов и жидкостей измеряется с помощью измерительных комплексов, состоящих из стандартных сужающих устройств, измерительных трубопроводов, средств измерений перепада давления на сужающем устройстве и параметров состояния среды, средств обработки результатов измерений, соединительных линий и вспомогательных устройств;

-погрешность измерения расхода и количества среды определяется расчетным путем с использованием ГОСТ 8.563.2-97;

-симметричные диафрагмы, выполненные в соответствии с ГОСТ 8.563.1-97, могут быть использованы для измерения расхода сред, текущих в прямом и обратном направлениях.

-использование метода приводит к потерям давления на сужающем устройстве;

-обеспечивает измерение расхода в диапазоне значений от

0,3 Gmax до 1,0 Gmax .

Этот метод целесообразно использовать при модернизации уже существующих систем учета расходов (массы, объема) теплоносителей. В этом случае первичные средства (сами сужающие устройства и измерительные трубопроводы) сохраняются, а изменяются датчики, обеспечивающие формирование сигналов в формате, пригодном для передачи их к тепловычислителю или водо- (тепло-) счетчику.

Вновь оборудуемые узлы учета тепловой энергии, как правило, комплектуются счетчиками прочих указанных типов, имеющих следующие отличительные особенности:

Тахометрический:

-первичный преобразователь не нуждается в питании;

-один из самых недорогих приборов;

-в полости трубопровода помещается вращающийся элемент конструкции;

-не обеспечивает измерения мгновенного расхода;

-критичен к твердым и вязким примесям в воде, для надежной работы необходим фильтр на входе прибора;

-имеются ограничения по верхнему пределу температуры среды.

267

В зависимости от диаметра условного прохода счетчики тахометрического типа комплектуются ротационным элементом крыльчатого (приDу < 50 мм) или турбинного (Dу > 50 мм) типа.

Вихревой:

-может быть использован для измерения пара и воды;

-обеспечивает измерение в широком диапазоне (до 1:50) изменения скорости потока;

-необходимо размещение в полости трубопровода тела обтекания, частично «затеняющего» сечение канала;

-требует протяженных прямолинейных участков трубопровода до (10 Dу ) и после (5 Dу ) места установки тела обтекания.

Ультразвуковой:

-не содержит элементов конструкции в потоке;

-обеспечивает измерение в широком диапазоне (до 1:50) изменения скорости потока;

-критичен к образованию слоев накипи на внутренней поверхности трубы;

-требует протяженных прямолинейных участков трубопровода до (10 Dу ) и после (5 Dу ) места установки тела обтекания.

Электромагнитный:

-не содержит элементов конструкции в потоке;

-не искажает профиля потока, не создает застойных зон и местных сопротивлений;

-обеспечивает измерение в широком диапазоне (до 1:100) изменения скорости потока;

-критичен к «замасливанию» внутренней поверхности трубы. Установка на узлах учета водо- и теплосчетчиков обусловливает

дополнительные гидравлические потери. Их величина зависит как от конструкции счетчиков расходомерного участка, так и от режима (скорости) движения теплоносителя через расходомер. Потери давления практически для всех счетчиков пропорциональны квадрату фактического объемного расхода. При изменении расхода от 10 % до 100 % от максимальной пропускной способности потери давления меня-

ются от 0,1 до 10..30 кПа (от 0,01 до 0,1..0,3 кг/см2).

Правила учета тепловой энергии требуют, чтобы для прибора учета, регистрирующего температуру теплоносителя, абсолютная погрешность измерения температуры t (в °С), не превышала значений, определяемых по формуле

268

t = 0,6 + 0,004t,

где t – температура теплоносителя.

Приборы учета, регистрирующие давление теплоносителя, должны обеспечивать измерение давлений с относительной погрешностью не более 2 %.

Водосчетчики должны обеспечивать измерение массы (объема) 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 %, при расходе пара от 10 до 100%.

Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой, энергии горячей воды с относительной погрешностью не более:

-5 %, при разности температур в подающем и обратном трубопроводах от 10 до 20 °С;

-4 % при разности температур в подающем и обратном трубопроводах более 20 °С.

Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии пара с относительной погрешностью не более:

-5 % при расходе пара от 10 до 30 %;

-4 % при расходе пара от 30 до100 %.

Относительная погрешность при измерении и регистрации текущего времени времени не должна превышать 0,1 %.

8.3.Вспомогательное оборудование узлов учета тепловой энергии

Наряду с приборами контроля параметров теплоносителя и учета массы (объема) тепла для комплектации узлов учета тепловой энергии используются грязевики, фильтры, обратные клапаны, задвижки, вентили (краны) переходные элементы.

Переходные элементы предназначены для локального сужения проходного сечения трубопроводов на участке установки расходомерного устройства. Для нормальной работы трубопроводной системы и обеспечения приемлемых потерь напора скорость теплоносителей обычно выдерживается в интервале 0,7..1,1 м/с для воды (кон-

269

денсата) и 10..20 м/с для пара. При частичных режимах работы сети (что наиболее часто встречается для трубопроводов горячего водоснабжения) скорость теплоносителя может значительно снижаться. Между тем для повышения точности показаний расходомерных устройств желательно обеспечить более высокие уровни скорости движения измеряемой среды. Локальное сужение диаметра трубопровода в 2 раза позволяет повысить скорость теплоносителя в 4 раза. Вместе с тем уменьшение установочного диаметра снижает стоимость самого расходомерного устройства. Фактическое значение диаметра трубопровода на участке установки расходомера выбирается в зависимости от соотношения потерь напора, возникающих на расходомерном участке, погрешности показаний расходомерного устройства при номинальном режиме работы сети и стоимости расходомерной системы.

Для защиты элементов системы учета тепловой энергии от механических повреждений на входе в узлы учета по прямому и обратному трубопроводам водяных сетей устанавливаются грязевики. Грязевики обеспечивают очистку потока воды от взвешенных в нем твердых частиц крупных фракций (размером до 5 мм) инерционным способом. Грязевик представляет собой сосуд цилиндрической формы (бак), ось которого перпендикулярна оси трубопровода, а диаметр обычно в 2-3 раза больше диаметра трубопровода. Высота бака превышает его диаметр в 1,5-2 раза. В нижней части бака имеется коническое сужение и кран для слива отстоявшегося осадка (шлама).

Поступая на вход грязевика, поток воды увлекает взвешенные инородные частицы в сепарационный патрубок, имеющий отверстия для пропуска воды в бак. В широкой части бака скорость воды гасится. Механические включения по инерции движутся в сепарационном патрубке, где тормозятся, оседая под действием гравитационной силы, и накапливаются в нижней части бака. Под давлением в подающем трубопроводе очищенная вода вытесняется в приемный патрубок грязевика и далее очищенная поступает к измерительным приборам узла учета.

Механическая очистка воды не только защищает датчики и элементы конструкции счетчиков от повреждений, но и повышает точность их показаний, предохраняя датчики давления от искажающего их показания ударно-импульсного воздействия твердых частиц. Кроме того, удаление инородных дисперсных взвесей из потока обеспе-