2.4 Измерение тепловой энергии передаваемой паром.

Измерение тепловой энергии в системе, где в качестве теплоносителя используется водяной пар, то же осуществляется по двум принципиальным схемам:

• Пар потребляется потребителем, и возврат конденсата отсутствует.

• Пар потребляется потребителем и конденсат полностью или частично возвращается теплоснабжающей организации.

В первом случае учет потребленной тепловой энергии осуществляется согласно формуле (2.7).

; (2. 7 )

Где: Q_пар. – измеряемая тепловая энергия передаваемая паром.

G_пар. – массовый расход пара в; кг/ч.

h_пар. – энтальпия пара.

Т₁ и Т₂ – время начала и конца измерения.

Не смотря на простоту алгоритма по формуле (7) на практике возникает много проблем.

Расход пара можно измерить только расходомерами, работающими по принципу “преобразования энергии измеряемой среды”:

• Расходомеры переменного перепада (“классические” на измерительной диафрагме и “перспективные” на базе сенсора «ANNUBAR»).

• Вихревые расходомеры.

При измерении расхода пара, расходомер должен выдерживать большие механические нагрузки ( например: при измерении расхода “острого” пара, идущего на турбину, давление может достигать 20 МПа, а температура 550 ^оС ). Конструктивно, большие механические нагрузки, могут выдержать только расходомеры переменного перепада. Поэтому, в 90% случаях, пар измеряется расходомерами по перепаду давления в сужающем устройстве. В качестве преобразователей давления в этих расходомерах используются дифференциальные манометры со стандартными токовыми выходами. Вихревые расходомеры работают при температуре менее 300 ^оС и давлении менее 6,3 мПа.

Энтальпия пара h_пар. определяется зависимостью (2.8) и определяется по ГСССД.

, (2.8)

Где: р_а – абсолютное давление измеряемой среды.

t^o – температура измеряемой среды.

Для перегретого пара нахождение энтальпии по зависимости (2.8) проблем не составляет. Схема измерения показана на рис. 2.3.

Рис.2.3. Схема измерения тепловой энергии перегретого пара.

Тпар._. – термометр, измеряющий температуру пара.

Рпар. – преобразователь давления, измеряющий давление пара в паровой магистрали.

Энтальпия насыщенного пара состоит из двух составляющих: сухого пара и влажной части. Причем энтальпия сухого пара определяется по зависимости (2.8) однозначно и определение энтальпии может быть упрощено:

, или , (2.9)

то есть схема на рис. 2.3 упрощается. Измеряют для дальнейшего расчета Тпар. или Рпар. Обычно измеряют Тпар., т.к. это проще и дешевле (см. рис.2.4).

Определить влажную составляющую насыщенного пара проблематично. Приборов, для ее прямого измерения, в настоящее время на нашем рынке нет. Влажная составляющая насыщенного пара в теплосчетчик пара в водится программно, в виде ее % содержания в общей массе измеряемого пара. Обычно, % содержания влажной составляющей насыщенного пара, определяется опытным путем, из расчета потребляемого газа и по “рабочей карте” котла, определяют его выработку и сравнивают с показаниями теплосчетчика.

Рис. 2.4. Схема измерения тепловой энергии насыщенного пара.

Тпар._. – термометр, измеряющий температуру пара.

При возращении конденсата полностью или частично необходимо учитывать ту тепловую энергию, которая возвращается вместе с конденсатом. Схема такого измерения (см. рис.2.5) реализуется по алгоритму согласно формуле (2.10).

, (2.10)

Для ее реализации необходимо два теплосчетчика:

- теплосчетчик пара – который считает тепловую энергию, переданную парам (левая часть формулы (2.10));

- теплосчетчик конденсата – который считает тепловую энергию, возвращенную конденсатом (правая часть формулы (2.10)). Тепловая энергия возвращаемого конденсата считается с температуры «холодного источника».

Разница между приходящей тепловой энергией пара и тепловой энергией возвращаемого конденсата – есть потребленная тепловая энергия.

Рис.2.5 Схема измерения тепловой энергии перегретого пара с возвратом конденсата. ТС_ХОЛ. и ТС_КОН. – термометры сопротивления, измеряющие температуру холодного источника и температуру возвращаемого конденсата.

В настоящее время, для реализации схем учета тепловой энергии по схемам типа рис. 2.2, где требуется несколько приборов учета тепловой энергии, используются многоканальные приборы. Где в одном приборе, реализована возможность, учитывать тепловую нагрузку по нескольким точкам учета тепловой энергии (например: теплосчетчик ТЭМ-05М-2 или ТЭРМ-02).