Разработка и исследование теплометрических методов и средств неразрушающих измерений параметров теплоносителя в системах теплоснабжения

• Автор: Зонова, Анна Дмитриевна
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
1.1 Отопительные приборы и системы
1.2 Энтальпийный метод измерений тепловой мощности и количества теплоты в системах теплоснабжения
1.3 Методы и средства измерений расхода теплоносителя
1.4 Анализ характеристик современных теплосчетчиков
1.5 Теплометрический метод измерений тепловой мощности и расхода теплоносителя
2 НЕРАЗРУШАЮЩИЙ ТЕПЛОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
2.1 Неразрушающие методы контроля и измерений
2.2 Модель объекта теплопотребления. Взаимосвязь параметров теплообмена с параметрами теплоносителей
2.3 Неразрушающий метод измерений тепловой мощности отопительных приборов и систем
2.4 Измерения тепловой мощности, выделяемой отдельными элементами системы теплоснабжения
3 РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩИМ МЕТОДОМ
3.1 Основные требования к измерителям параметров теплоносителя
3.2 Гибкие цилиндрические датчики теплового потока
3.3 Накладные дифференциальные датчики температуры
3.4 Установка для калибровки гибких цилиндрических датчиков теплового потока
4 ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО МЕТОДА

4.1 Исследование неразрушающего метода измерений тепловой мощности и расхода теплоносителя
4.2 Методические погрешности измерений теплового потока и температуры накладными датчиками
4.3 Оценка погрешности измерений тепловой мощности и расхода
4.4 Рекомендации по внедрению результатов работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Энергетические проблемы России с суровым климатом и длительным отопительным сезоном на большей части её территории приводят к объективной необходимости всё более рационального использования энергоресурсов путём внедрения энергоэффективных технологий, а также учёта фактически потребляемых тепловой энергии, холодной и горячей воды, газа и электроэнергии. Жилищно-коммунальное хозяйство является крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов (свыше 30 % выработки тепловой энергии в России). В основном в крупных городах оно ориентировано на центральное теплоснабжение с использованием систем водяного теплоснабжения. Однако в свете проводимых реформ жилищно-коммунального хозяйства весьма актуальным и до сих пор нерешённым остаётся вопрос учёта потребления тепла отдельными потребителями в многоквартирном жилом доме.
В последние два десятилетия существенно расширился круг отечественных и зарубежных производителей приборов и систем учёта тепла (теплосчётчиков), а также увеличились номенклатура и количество этой продукции. Существующие методы и средства учёта основаны на измерениях тепловой мощности и количества теплоты, выделяемых теплоносителем в системе отопления. При этом для получения значений исходных измеряемых параметров теплоносителя (расхода, температуры и давления) предусматривается использование встраиваемых в трубопроводы систем отопления первичных измерительных преобразователей, входящих в состав современных теплосчётчиков. Поэтому для определения тепловой мощности отдельного отопительного прибора при поквартирном учёте тепла или для оперативной диагностики его исправности такие теплосчётчики непригодны из-за высокой стоимости, сложности и громоздкости, а также необходимости их периодического демонтажа для технического обслуживания и поверки. Предназначенный для этих целей неразрушающий метод с накладными ультразвуковыми датчиками расхода имеет целый ряд существенных недостатков. В частности, при его реализации необходимо знать свойства материала, из которого изготовлен

- с подводом постоянной мощности к нагревателю (в этих расходомерах измеряется пропорциональное расходу изменение температуры потока).
Калориметрический расходомер имеет простую схему, включающую электронагреватель и два термометра, установленных до и после нагревателя. С помощью электронагревателя создается перепад температуры в потоке, который поддерживается обычно постоянным. В этом случае мерой расхода служит мощность, потребляемая нагревателем. Ее значение пропорционально средней скорости потока и соответственно расходу.
Калориметрические расходомеры используют для измерения расхода газа в широком диапазоне его изменения, в том числе малых расходов до 10 4 м3/ч, а также движущегося газа в трубках диаметром 2-3 мм. Погрешность измерения составляет от 0,5 % до 1 %. Кроме этого, для измерения микроколичеств жидкостей, в пищевой промышленности и фармацевтике - за счет возможности промывки и стерилизации непосредственно в системе.
К достоинствам калориметрических расходомеров следует отнести высокую точность, большой диапазон измерения, возможность измерения расхода пульсирующих потоков.
Недостатками этих расходомеров являются относительная сложность изготовления и монтажа их приемных устройств и нестабильность их характеристик, особенно при измерении в запыленных средах, из-за коррозии приемных устройств и осаждения на них различных частиц, приносимых потоком.
Основными производителями калориметрических расходомеров являются немецкие фирмы IFM Electronic, EGE Elektronik, Turck (Германия).
Проведённый анализ методов и средств измерений расхода жидкостей показывает, что большинство из них предназначено для измерений объёмного расхода. Поэтому для получения значений массового расхода, необходимых при учёте тепла, требуется перерасчёт измеренных значений объёмного расхода с привлечением данных по плотности находящегося в системе отопления теплоносителя. Кроме этого, все расходомеры, пожалуй, кроме ультразвуковых, предусматривают врезку их преобразователей в систему отопления, а, следовательно, не могут