Теплышев В.Ю., Шинелев А.А., Бурдунин М.Н.
Анализ состояния оснащенности источников теплоснабжения системами коммерческого учета показывает, что на многих объектах учет организован с применением физически и морально устаревших средств. Реструктуризация теплоэнергетики с юридическим разделением генерирующих предприятий и сетей делает необходимым оперативный и юридически верный коммерческий учет на границе балансовой принадлежности. В связи с этим, выпуск современных средств учета теплоты для применения на источниках весьма актуален.
Компанией «ТБН энергосервис» разработаны и производятся счетчики-расходомеры РМ-5-Б и теплосчетчики КМ-5-Б для коммерческого учета тепла и теплоносителя на объектах с трубопроводами больших диаметров.
В этих приборах применяются погружные электромагнитные преобразователи скорости (ПС) потока. Расход теплоносителя вычисляется по методу «площадь-скорость».
Метод измерения расхода «площадь-скорость» основан на измерении локальной (местной) скорости v в одной или нескольких точках поперечного сечения трубопровода, измерении площади сечения S в месте установки ПС, вычислении средней по сечению скорости жидкости u и расчете объемного расхода количества жидкости согласно выражению:
,
где N — число измерителей локальной скорости, i — нормировочные коэффициенты.
Обычно локальную скорость измеряют в так называемых точках средней скорости, где αi=1. Точки средней скорости при развитом турбулентном течении измеряемой среды расположены на расстоянии (0,242 ± 0,013) · R от внутренней поверхности стенки трубы, где R — внутренний радиус трубы в измерительном сечении (ГОСТ 8.361-79). Данный способ при введении различных датчиков в поток на разную глубину приводит к искажению профиля скорости потока и дополнительному гидросопротивлению.
Стремление упростить конструкцию расходомеров и одновременно снизить гидросопротивление обусловило появление расходомеров с постоянной глубиной погружения, меньшей 0,242 · R (погружные расходомеры пристенного типа). Дополнительным достоинством расходомеров этого типа является уменьшение составляющей погрешности, связанной с несимметрией профиля скорости потока.
Совершенно очевидно, что без учета зависимости α от средней скорости и температуры, погрешность определения расхода может достигать неприемлемой величины.
Специалистами ООО «ТБН энергосервис» разработан метод измерений, позволяющий устранить отмеченные недостатки. Сущность метода заключается в следующем: средняя скорость рассчитывается с учетом искажения исходного профиля скорости погружной частью датчика локальной скорости (или N датчиков) путем введения поправок Δαi к коэффициентам αiн для невозмущенного потока и расчете объемного расхода согласно выражению:
Алгоритм определения коэффициентов αiн и поправок Δαi реализован в виде, удобном для программирования микропроцессорного вычислительного устройства (ВУ). По предложенному алгоритму коэффициенты αiн рассчитываются как функции измеренных значений температуры t, локальной скорости потока u и введенных в ВУ значений параметров: диаметра трубопровода D и глубины погружения датчиков скорости Y, а поправки Δαi вычисляются как функции αiн и числа Рейнольдса, т. е. при расчете расхода учитывается перестройка режима течения при изменении скорости потока и вязкости контролируемой среды в зависимости от температуры.
Преобразователь расхода (ПР) состоит из вычислительного устройства (блок ИВБ-1П) и одного, в случае ПРБ-1, или трех, в случае ПРБ-3, измерителей скорости (ИС), соединенных линиями связи (см. Рисунок 1).
Рисунок 1. Состав ПРБ-3.
Градуировка и поверка теплосчетчиков КМ-5-Б и счетчиков-расходомеров РМ-5-Б возможна как проливным, так и имитационным методами.
Испытания приборов проводились на установке НИИТеплоприбор (г. Москва) — УРОКС-400, Ду=200 мм и установке ООО «Строймеханизация» (г. Санкт-Петербург), Ду=600 мм.
На основании полученных результатов на счетчики-расходомеры РМ-5-Б и теплосчетчики КМ-5-Б распространена имитационная методика градуировки и поверки, разработанная в «НИИТеплоприборе» (МИ 2299-2001).
Рисунок 2. Погрешность определения объемного расхода.
На Рисунке 2 представлены результаты проливной поверки счетчиков-расходомеров РМ-5-Б3, отградуированных имитационным методом на установке «Поток-Т». Результаты поверки показывают, что погрешность по объемному расходу не превышает допустимой величины ± 2% при скорости течения воды в трубопроводе большей 0,4 м/с.
В настоящее время запущены и приняты в эксплуатацию коммерческие системы учета тепла и теплоносителя на источниках теплоснабжения в г. Дудинка, Таймырского автономного округа (Ду=600 мм и Ду=400 мм), в котельной АО «Сибкриотехника», г. Омск (Ду=500 мм), на трубопроводах ГВС ООО «Монитор Энергосервис», г. Воронеж (Ду=700, 500).
Приборы показали устойчивую, надежную работу в условиях эксплуатации на промышленных объектах.
