Тепломер

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЕСПУБЛИ 5 О ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Скрицкий Л, Г. Основы автоматики и автоматизации систем теплогазоснабжения и вентиляции, - М.: 1968. С. 43-44.Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие, Изд, 3-е. Под ред. Б, Д, Кошарского, - , Л;: Машиностроение, 1976, С. 61.(57) Использование: для измерения расхода тепла в тепловых сетях, содержащих центробежные злектронасосы, Сущность изобретения: тепломер содержит статический преобразователь мощности 12, измерительный трансформатор 13 напряжения, измерительный трансформатор тока 14, узел 15 компенсации потерь в электродвигателе, узел 16 деления давления, развиваемого насосом, на мощность, датчик 17 давления нал, бган 5 6 01 К 1 /14/д=-.24-.С,.19 выходе насоса, датчик 18 давления на при еме насоса, узел 19 вычитания давлений, регулятор 20 напряжения, усилитель 21 результата деления давления на мощность, узел 22 вычитания напряжения, масштабный задатчик 23, узел 24 умножения расхода на разность температур, усилитель 25 схемы измерения разности температур, мостовую схему 26 измерения разности температур, термометр 27 сопротивления на подающем трубопроводе, термометр 28 сопротивления на обратном трубопроводе, источник 29 питания мостовой схемы измерения, масштабный делитель 30, интегратор 31 формирователя нормируемых импульсов, компаратор 32, триггер Шмитта 33, функциональный задатчик 34. Тепломер имеет ключ 35, счетчик 36 импульсов, усилитель 37 для дистанционной передачи сигналов, интегратор 38 реле времени, компаратор 39 реле времени, задатчик 40 реле времени, передающее телемеханическое устройство 41, линию связи 42, приемное устройство 43 телемеханики на диспетчерском пункте и блок 44 опорного напряжения, 5 ил,Изобретение относится к системам теплоснабжения городов и поселков и можетбыть использовано для измерения расхода тепла в тепловых сетях, содержащих центробежные электронасосы,Цель изобретения - повышение точности измерения расхода тепла, ликвидация малонадежных существующих устройств позамеру расхода тепла, уменьшение эксплуатационных расходов.На фиг. 1 показана схема участка тепловой сети, в которой осуществляется измерение расхода тепла известными устройствами и предлагаемым тепломером; на фиг, 2 - типовые характеристики насоса Д 2000 - 34 и новая энергетическая характеристика; на фиг, 3 - характеристики насоса при различных диаметрах рабочих колес и 10 15 новая энергетическая характеристика; нафиг. 4 - характеристики насоса ЦНСи 20также новая энергетическая характеристика; на фиг, 5 - структурная схема тепломера,Тепловая сеть (фиг. 1) состоит из источника 1 тепла, подающего трубопровода 2,потребителей 3 тепла, обратного трубопровода 4, насоса на обратном трубопроводе 5с электродвигателем 6.Для измерения количества тепла необходимо иметь манометры 7 и 8 на приеме ивыходе насоса, термометр 9 на обратном 30трубопроводе и термометр 10 на подающемтрубопроводе, устройство 11 измерения.Процесс измерения заключается в том, чтоизмеряют разность температур теплоносителя Ов подающем и обратном трубопроводах, расход теплоносителя О на обратномтрубопроводе и находят произведение разности температур на расход:6=С ОО,Для измерения расхода предлагаемым 40тепломером необходимо измерить мощность, потребляемую электродвигателем 6насоса, а также измерить давление на приеме насоса с помощью манометра 7 и давление на выходе насоса с помощью 45манометра 8, Как и в первом случае, необходимо также измерить разность температурв прямом и обратном трубопроводах тепловой сети, При этом расход находится непрямым методом измерения, а через мощность и давление, развиваемое насосом.Наиболее сложным при измерении расхода тепла является измерение расхода теплоносителя, Обычно это делаетсясчетчиками, которые устанавливаются непосредственно в потоке измеряемой жидкости,8 предлагаемом тепломере расход жидкости определяется без установки специальных устройств в потоке жидкости, а непосредственно путем анализа параметровсамой установки,Насос служит для подачи жидкости. Основными параметрами электроцентробежного насоса являются: подача О иразвиваемый напор Н. Напор равен максимальной высоте, на которую может подняться жидкость (вода). Напор и подачавеличины взаимосвязанные. Чем выше развиваемый данным насосом напор, тем нижеего производительность, Поскольку все типовые характеристики насоса сняты на водес плотностью 1000 кгlм, то вместо напорав метрах будем в дальнейшем пользоватьсядавлением в МПа из расчета 1 МПа равен100 м напора, Типичная зависимость развиваемого насосом давления от подачи показана на фиг. 2.Для измерения расхода предлагаетсяввести в число паспортных характеристикнасоса новую характеристику М-О (фиг. 24), Эта характеристика насоса отражает значение потребляемой единицы мощности насоздание единицы давления, которую обозначим через М, а соответствующую характеристику - через М-О, которая дляиспользования в тепломере преобразованак виду,О=в(А- )йгде й - мощность на валу насоса,р - разность давлений на приеме и выходе насоса.Причем от давления на выходе насосаотнимается только та часть давления, действующая на приеме насоса, которая превышает номинальное паспортное давление наприеме насоса.Следовательно, давление на выкиде насоса равно давлению, которое развиваетсобственно насос;р=ре (рл рн) рв рп+рн,где р - давление на выходе насоса, создаваемое собственно насосом,рв - давление на выходе насоса;рп - давление, действующее на приеменасоса;рн - давление, которое должно существовать на приеме насоса в соответствии сего паспортной характеристикой.Для измерения расхода тепла предлагаемым устройством необходимо произвестиследующие измерения и вычисления,На участке тепловой сети с электроцентробежным насосом измеряется активнаямощность, потребляемая электродвигателем привода насоса иэ сети, а затем мощность на валу насоса й, давление на выходенасоса р, давление на приеме насоса рп,температура в подающем трубопроводе Тл, температура в обратном трубопроводе То по алгоритмуггО=В (А -"-) (Т - Т )й,осуществляется непрерывное измерение расхода тепла. Тепломер 11 содержит (фиг.5) статический преобразователь 12 мощности, который через трансформатор напряжения 13 и трансформатор тока 14 подключен к силовой сети электродвигателя насоса; узел 15 компенсации потерь в электродвигателе насоса напряжение с которого подается на узел 16 деления давления. развиваемого насосом, на мощность, действующую на валу насоса; датчик 17 давления на выходе насоса и датчик 18 давления на приеме насоса, которые связаны с узлом вычитания 19; регулятор напряжения 20 и усилитель 21; узел 22 вычитания, связанный с источником опорного напряжения через масштабный задатчик 23; узел 24 умножения расхода жидкости на разность температур; усилитель 25 измерения разности температур, который связан с измерительной мостовой схемой 26; термометр 27 сопротивления на подающем трубопроводе и термометр 28 сопротивления на обратном трубопроводе; источник 29 питания мостовой схемы измерения; масштабный делитель 30, связанный с интегратором 31 формирователя нормируемого сигнала и компаратором 32, триггера Шмитта 33, связанный с функциональным задатчиком 34 и ключом 35, а через него со счетчиком импульсов 36; усилитель дистанционной передачи 37, который связан с реле времени на интеграторе 38 и компараторе 39, и содержит задатчик 40 реле времени; передающее устройство 41 системы телемеханики, которое через линию связи 42 связано с приемным устройством, расположенным на диспетчерском пункте 43, и блок 44 опорного напряжения,Рассмотрим работу отдельных узлов тепломера.Статический преобразователь мощности служит для получения напряжения, пропорционального активной мощности, потребляемой электродвигателем привода насоса. П реобразовател ь вкл ючается так же, как и обычный ваттметр однофазного тока. В высоковольтной сети обмотка напряжения включается через измерительный трансформатор 13 напряжения, а токовый трансформатор - через трансформатор 14 тока. Заданный уровень выходного напряжения с учетом компенсации мощности холостого хода электродвигателя устанавливается с помощью узла 15 компенсации потерь. Узел 16 деления вылолнен наодной микросхеме. Датчики давления 17 и18 имеют потенциометрические выходы, на 5 пряжение с которых пропорционально измеряемому давлению. В качестве датчиковтемператур используются медные термометры сопротивления, которые включены всмежные плечи моста 26. С помощью потен 10 циометра ВР 1 мост сбалансирован при температуре 150 С. Питание измерительногомоста осуществляется от отдельного стабилизированного источника 29, который питается от общего силового трансформатора.15 Напряжение разбаланса с моста подается на усилитель 25, а с него - на узел 24умножениякоторый выполнен на микросхеме,Интегратор 31, компаратор 32 и триггер20 Шмитта 33 служат для формирования нормируемых импульсов, пропорциональныхпринятой единицы измерения тепла. Интегратор 38 и компаратор 39 являются элементами реле времени, которое сравнивает25 время формирования нормируемых импульсов с заданным, и в случае, если время формирования нормируемых импульсов станетбольше заданного, выдается сигнал в виде,отрицательного импульса, который затем30 поступает на усилитель 37,Телемеханическое устройство служитдля передачи на диспетчерский пункт сигналов положительной полярности, образующихся при срабатывании счетчика 3535 импульсов и сигналов отрицательной полярности, образующихся при снижении расхода тепла ниже заданного.Тепломер работает следующим образом, При работе насосной установки сигнал40 с преобразователя 12, пропорциональныймощности, действующей на валу насоса, подается в узел 16 деления, на него же подается напряжение, пропорциональноеразности давлений в подающем и обратном45 трубопроводах, измеряемое с помощью датчиков давления 17 и 18. Далее напряжение,пропорциональное результату деления, через регулятор 20 и усилитель 21 подается вузел 22 вычитания, где от некоторого прису 50 щего данкой установке постоянного числавычитается результат деления давления намощность. Затем напряжение с блока 22поступает в узел 24 умножения. Результирующее напряжение, пропорциональное рас 55 ходу тепла, поступает через масштабныйделитель 30 на интегратор 31 формирователя нормируемых импульсов, При этом навыходе интегратора постепенно растет напряжение, и когда уровень этого напряжения достигнет величины уставки50 55 компаратора 32, последний опрокидывается и выдает импульс на срабатывание триггера 33, Последний опрокидывается на 0,5 с и контактом ключа 35 разряжает конденсатор интегратора 31. Последний возвращается в исходное состояние. Одновременно срабатывает счетчик 36 импульсов, И так повторяется каждый раз, когда выход с интегратора достигает величины уставки компаратора 32. Нормирование импульса осуществляется масштабным делителем 30.Функциональный преобразователь 34 служит для линеаризации энергетической характеристики путем регулирования времени разряда конденсатора в интеграторе 31, Реле времени на интеграторе 38 служит для сравнения времени формирования нормируемых импульсов с заданным, Так, если при очередности срабатывания триггера 33 срабатываети возврат реле времени на интеграторе 38 и если время формирования нормируемого импульса будет больше, чем время срабатывания реле времени, та последнее срабатывает и выдает отрицательный импульс. В противном случае она встает в исходное состояние, не сработав, На диспетчерском пункте производится счет импульсов за определенное время или же измеряется время между двумя следующими друг эа другом импульсами. Формула изобретения Тепломер для тепловой сети, имеющий центробежный насос с трехфазным электродвигателем, содержащий датчики температуры в прямом и обратном трубопроводах, выполненные в виде термометров сопротивлений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, он содержит статический преобразователь мощности с трансформатором, трехфазный измерительный трансформатор напряжения, измерительный трансформатор тока, узел компенсации потерь в электродвигателе, узел деления давления, развиваемого насосом, на мощность, датчик давления на выходе насоса, датчик давления на приеме насоса, узел вычитания давлений, регулятор напряжения, усилитель результата деления давления на мощность, узел вычитания напряжения, блок опорного напряжения, масштабный задатчик, узел умножения расхода на разность температур, усилитель схемы измерения разности температур, мостовую схему измерения разности температур, источник питания мостовой схемы измерения, масштабный делитель, интегратор формирователя нормируемых импульсов, кампаратор, триггер Шмитта, функциональный 5 10 15 20 25 30 35 40 задатчик, ключ, счетчик импульсов, усилитель для дистанционной передачи сигналов, интегратор реле времени, компаратор реле времени, задатчик реле времени, передаощее телемеханическое устройство, линию связи, приемное устройство телемеханики на диспетчерском пункте, причем трансформатор напряжения статического преобразователя мощности связан с одной из фаз обмотки измерительного трансформатора напряжения, а вторичная обмотка измерительного трансформатора тока вклочена последовательно в линию одной из фаз силовой цепи электродвигателя, к которой подключен измерительный трансформатор, а вторичная обмотка измерительного трансформатора тока подключена к токовому входу статического преобразователя мощности, выход которого связан с входам узла компенсации потерь в электродвигателе, выход которого соединен с входом узла деления давления, развиваемого насосам,на мощность, выходы датчиков давления на выкиде и приеме насоса связаны с входом первого узла вычитания давлений, выход катарага соединен с узлам деления давления на мощность, выход которого подключен к входу регулятора напряжения, выход которого связан с входам усилителя результата деления, выход которого соединен с одним из входов узла вычитания напряжения, другой вход узла вычитания напряжения соединен с выходом масштабного задатчика, подключенного к блоку опорного напряжения, выход узла вычитания напряхения подклачен к входу узла умножения, а другой вход узла умнакения соединен с выходом усилителя схемы измерения разности температур, вход которого подключен к выходу мостовой схемы измерения разности и температур, в одно плечо которой включен термометр сопротивления на подающем трубопровода, а в другое плечо - термометр сопротивления на обратном трубопроводе,вход мостовой схемы связан со стабилизированным источникам питания, выход узла умножения связан с входам масштабного делителя, выход которого соединен с входом интегратора формирователя нармируащих импульсов, выход которого связан с входам компаратара, а выход компаратара соединен с входом триггера Шмитта, один выход которого связан с входом функционального задатчика, а другой - с ключом, выходы которого подключены к входу счетчика импульсов, усилителя для дистанционной передачи сигналов и к входу интегратора реле времени, выходы которого связаны с входами кампаратора реле времени, а второй вход - с зсдатчикам реле1814036 5 времени, выход компаратора реле времени соединен с вторым входом усилителя для дистанционной передачи сигналов, выход которого подключен к входу передающего устройства системы телемеханики, выходкоторого связан с входом линии связи, выход которой подключен к входу приемногоустройства системы телемеханики.1814036 аю ЯмЯ Р,м го Фиг оставитель В. Кричке ехред М. МоргенталКорректор О. Редактор Т, Рошков ва Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аэ 1825ВНИИПИ Госуда эводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101