Реферат: Моделирование интеллектуальных сенсорных систем измерения расхода горячей воды для определения,
· максимальное количество термодатчиков – 6;
· максимальное количество датчиков давления – 4.[5]
2.1.7.1. Расходомеры приборов учета тепла
Для приборов учета тепла используется несколько видов расходомеров:
1) ультразвуковые расходомеры применяются с 60-х годов 20 века, их основными достоинствами являются малое, а в некоторых случаях и полное, отсутствие гидравлического сопротивления, а также высокая точность, быстродействие, помехозащищенность и надежность, так как нет подвижных механических элементов. Существуют основные методики определения расхода жидкости при помощи ультразвуковых расходомеров: время-импульсный метод (метод фазового сдвига), доплеровский метод, метод сноса ультразвукового сигнала (корреляционный);[9]
2) тахометрические. Потребность в таких расходомерах особенно проявляется, когда для теплоснабжения и для горячего водоснабжения используется вода различного качества: так для теплоснабжения могут использовать воду худшего по чистоте качества, т.е. техническую воду, чем для горячего водоснабжения. Наличие механических частичек в измеряемой среде приводит к износу чувствительных элементов и уменьшает технический ресурс прибора. В тоже время выдвигаются серьезные требования к точности измерения, к эксплуатационной надежности и т.д. Этим требованиям в полной мере соответствуют шариковые тахометрические расходомеры и счетчики количества жидкости. Также эти приборы способны измерять расходы пульп и жидких многофазных смесей. Применение тахометрических расходомеров обусловлено их многочисленными преимуществами, к которым следует отнести: нечувствительность к механическим частичкам в измеряемой жидкости при их концентрации до 40 г/л и размерами до 2 мм; возможность изготовления всех деталей прибора, которые находятся в контакте с измеряемой жидкостью, из полимерных материалов, что делает возможным измерение агрессивных сред; высокая надежность и большой технический ресурс работы; бесконтактный съем сигнала с первичного преобразователя. Благодаря данным преимуществам тахометрические расходомеры нашли свое применение в некоторых системах теплоснабжения, в системах контроля различных технологических процессов на АЭС, в химической и фармацевтической промышленности, при измерении многофазных сред, сверхмалых расходов. Принцип действия тахометрических расходомеров базируется на передаче скорости движения жидкости свободно плавающему телу. В тахометрических расходомерах в качестве свободно плавающего тела используется шарик. Это объясняется тем, что для обеспечения постоянного силового воздействия со стороны потока на тело, а значит и равномерного его вращения при неизменной скорости измеряемого потока необходимо, чтобы площадь проекции этого тела на плоскость, перпендикулярную вектору скорости потока, была постоянной. Это условие выполняется для тела в форме шарика. При плотности материала шарика, близкой к плотности измеряемой жидкости, можно считать, что шарик двигается со скоростью жидкости. Угловая скорость вращения шарика прямо пропорциональна скорости протекания жидкости через прибор, и, следовательно, пропорциональна измеряемому расходу. Существующие конструкции тахометрических расходомеров можно разделить на два типа по способу сознания угловой составляющей скорости потока в рабочей камере с осевым подводом потока или с тангенциальным подводом потока. В случае осевого подвода потока угловая составляющая скорости потока создается лопастями неподвижного струенаправляющего аппарата. Подвод и отвод потока осуществляется по оси рабочей камеры; [10]
3) электромагнитные расходомеры применяются для измерения расхода жидкости с 40-х годов 20 века. Основными достоинствами таких расходомеров являются: отсутствие гидродинамического сопротивления, отсутствие подвижных механических элементов, которые увеличивают уязвимость прибора, высокая точность измерений и быстродействие. Принцип действия электромагнитных расходомеров заключается в следующем: в проводнике, пересекающем силовые линии поля, индуцируется ЭДС, которая пропорциональна скорости движения проводника. При этом направление тока, возникающего в проводнике, перпендикулярно к направлению движения проводника и направлению магнитного поля. То есть основой работы таких расходомеров является закон электромагнитной индукции – закон Фарадея. Если проводником является проводящая жидкость, текущая между полюсами магнита, измеряя ЭДС, наведенную в жидкости по закону Фарадея, можно получить принципиальную схему электромагнитного расходомера, которую предлагал еще Фарадей.[11] Таким образом, электромагнитные расходомеры могут быть выполнены как с постоянными, так и с электромагнитными, питаемыми переменным током частотой. Эти электромагнитные расходомеры имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения. Погрешность данных приборов определяется в основном погрешностями их градуировки и измерения разности потенциалов Е. Но электрохимические процессы в потоке жидкости, различные помехи и наводки, непостоянство напряжения питания и другие помехи не позволяют получить потенциально высокой точности измерений расхода на данном этапе развития. Существенным и основным недостатком электромагнитных расходомеров с постоянным электромагнитом, ограничивающим их применение для измерения слабо пульсирующих потоков, является поляризация измерительных электродов, при которой изменяется сопротивление преобразователя, из чего следует появление дополнительных погрешностей. Поляризацию уменьшают, применяя электроды из специальных материалов (угольные или каломелиевые электроды) или специальные покрытия для электродов (платиновые или танталовые). В расходомерах с переменным магнитным полем явление поляризации электродов отсутствует, но появляются такие эффекты как: трансформаторный эффект, когда на витке, образуемом жидкостью, находящейся на трубопроводе, электродами, соединительными проводами и вторичными приборами наводится трансформаторная ЭДС, источником которой является обмотка электромагнита (для их компенсации в измерительную схему прибора вводят компенсирующие цепи или питают электромагнит переключаемым постоянным током); емкостной эффект, возникающий из-за большой разности потенциалов между системой возбуждения магнитного поля и электродами и паразитной емкости между ними (средством борьбы с этим эффектом является тщательная экранировка). Первичные преобразователи электромагнитных расходомеров не имеют частей, выступающих внутрь трубопровода, сужений или изменений профиля, благодаря чему гидравлические потери на приборе минимальны, что является основным достоинством электромагнитных преобразователей расхода. Также к положительным качествам относится и то, что преобразователь расходомера и технологический трубопровод можно чистить и стерилизовать без демонтажа. К очень важному положительному качеству можно отнести, что физико-химические свойства измеряемой жидкости (вязкость, плотность, температура и др.) не влияют, если только они не изменяют ее электропроводность, на показания. Конструкция таких преобразователей позволяет применять новейшие изоляционные, антикоррозийные и другие покрытия, благодаря чему можно измерять расход агрессивных и абразивных сред. Такие приборы имеют высокую стабильность показаний, также стоит отметить, что метод незначительно чувствителен к неоднородностям, турбулентности потока, неравномерности распределения скоростей потока в сечении канала. Но кроме перечисленных положительных качеств данных приборов, которые обеспечили широкое распространение электромагнитных расходомеров, стоит отметить и их недостатки, к которым относится: конструктивная сложность, необходимость тщательного каждодневного ухода (регулировка нуля, настройка и т.д.), электромагнитные расходомеры непригодны для измерения потока газов, а также жидкостей с электропроводностью менее 10-3 – 10-5 сим/м (10-5 – 10-7 Ом-1 см-1 ). Наибольшее применение электромагнитные расходомеры нашли в учете водных и энергетических ресурсов, в частности отопительных системах. Их широко применяют в металлургической, биохимической и пищевой промышленности, в строительстве и других производствах;[11]
4) вихревые расходомеры основаны на зависимости от расхода частоты колебаний давления, возникающих в потоке в процессе вихреобразования или колебания струи либо после препятствия определенной формы, установленного в трубопроводе, либо специального закручивания потока. К достоинствам вихревых расходомеров следует отнести: отсутствие подвижных частей, независимость показаний от давления и температуры, большой диапазон измерений, частотный измерительный сигнал на выходе , возможность получения универсальной градуировки, сравнительно небольшая стоимость и др. Но также имеются и недостатки, к которым относятся значительные потери давления (до 30-50 кПа), ограничения возможностей их применения, так как они не пригодны при малых скоростях потока среды, для измерения расхода загрязненных и агрессивных сред. [13]
2.1.7.2. Температурные преобразователи приборов учета тепла
Для приборов учета тепла используется только один вид температурных преобразователей – термопары. Термопара – термоэлемент, который применяется в измерительных и преобразовательных устройствах и в системах автоматизации. По международному стандарту термопара определяется ?