1. Meranie prietoku vodnej pary

Výpočet clonového zariadenia na meranie prietoku (Q 0) vodnej pary sa vykonáva podľa nasledujúceho postupu

Určte chýbajúce údaje pre výpočet

Absolútny tlak meraného média pred clonou sa stanoví ako súčet barometrických a pretlakových tlakov

kde - barometrický tlak (P b = 1 kgf / cm2 = 9,8066 * 104 Pa);

Pretlak ().

Hustota meraného média za prevádzkových podmienok (a t = 340 0 С).

Príloha 3

Stanovíme hodnotu D zodpovedajúcu prevádzkovej teplote t = 340 0 С látky v potrubí podľa vzorca:

kde je vnútorný priemer potrubia pred obmedzovacím zariadením pri teplote t = 20 0 С (D = 200 mm);

Priemerný koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti materiálu obmedzujúceho zariadenia (potrubia) v rozsahu od 20 do t ° С, 1 / deg

t je teplota meraného média pred otvorom (t = 340 0 С).

Dynamická viskozita meraného média za prevádzkových podmienok

Teplota, 0 С
Dynamická viskozita, 10 -5 Pa * s

Schvaľujeme.

Vezmeme adiabatický exponent rovný k = 1,38.

Prijímame zúžovacie zariadenie Nozzle, ktoré sa riadi nasledujúcimi úvahami

a) pri rovnakých hodnotách modulu a poklesu tlaku vám dýza umožňuje merať vyšší prietok ako membrána a pri D? 300 mm tiež poskytuje vyššiu presnosť merania v porovnaní s membránou (najmä pri malých moduloch);

b) pri rovnakých hodnotách modulu a prietoku je tlaková strata v dýze oveľa menšia ako v membráne;

c) presnosť merania prietoku plynov a pary pri použití dýzy je vyššia ako pri použití membrány;

d) zmena alebo kontaminácia vstupného profilu otvoru počas prevádzky ovplyvňuje prietok membrány v oveľa väčšej miere, ako je rýchlosť prúdenia dýzy.

1.3. Horná hranica merania diferenčného tlakomeru QP (Q OP, Q NI, Q MP) sa volí podľa zadaného maximálneho nameraného prietoku Q max = 0,8 m 3 / s = 2880 m 3 / h tak, aby štandardná hodnota QP je najbližšie väčší vo vzťahu k hodnote Q m ax. Preto vezmeme Q P = 3200 m 3 / h.

1.4. Modul zariadenia na zúženie akceptujeme z nasledujúcich dôvodov:

Pri použití trysiek a Venturiho dýz má najmenší vplyv na súčiniteľ prietoku nepresnosť korekcie na Reynoldsovo číslo DQ, keď 0,5? m? 0,65.

Vezmeme teda m = 0,5.

1,5. Podľa hodnoty m vypočítam:

Koeficient spotreby a A podľa vzorca:

a H ​​= 0,9100 + 0,6258m - 1,4m 2 + 1,6667m3, s m = 0,5 a H = 1,0812;

Hodnota koeficientu spotreby b podľa vzorca:

a = a I * k 2,

kde k 2 je korekčný faktor pre drsnosť potrubia (k 2 = 1,005).

analógový spínač tlaku pary

a = .0812 * 1,005 = 1,0866.

1.6. Stanovte limitný menovitý diferenčný tlak manometra diferenčného tlaku DRn. Nechajte prípustnú stratu tlaku v otvore udať pri najvyššom nameranom prietoku Qmax.

Určte prípustnú tlakovú stratu R PD pri prietoku rovnajúcom sa zvolenej hornej hranici merania diferenčného manometra Q P = 3200 m 3 / h.

Limitujúci diferenčný tlak manometra diferenčného tlaku ДРн je vybraný z niekoľkých štandardných čísel. Preto DRn = 250 kPa.

1.7. Určte Reynoldsovo číslo pri prietoku rovnajúcom sa Q CP = 2520 m 3 / h.

Pretože vypočítané Reynoldsovo číslo> pre daný modul m = 0,5, potom pokračujeme vo výpočte ďalej.

1,8. Najväčší pokles tlaku v obmedzovacom zariadení pre prstencové, vlnovcové a membránové manometre určujeme podľa vzorca:

1.9. Korekčný faktor určujeme podľa vzorca:

1.10. Výpočet pomeru

1.11. Korekčný faktor určujeme podľa vzorca:

1.12. Vypočítame (so štyrmi platnými číslicami) požadovanú hodnotu d 20 priemeru otvoru clony pri 20 ° C:

1.13. Pre plavákový diferenciál diferenčného tlaku

Vplyv spínacích obvodov ohrievačov energetických jednotiek na tepelnú účinnosť vykurovania

Prvým krokom pri výpočte PFS je stanovenie stavov vodnej pary v stupňoch turbíny. Za týmto účelom zostrojte proces pary v turbíne v h, S-diagrame. Používame techniku ​​...

Modernizácia systému napájania cementárne

Tepelná bilancia sa vykonáva: V súlade s VNTP 06-86 vyberáme parametre pary: T = 187,9 0C P = 1,2 MPa palivo, 0С. Priemerná teplota vykurovacieho oleja sa meria v zime - -20, v lete - 20 ...

Projekt 450 MW kondenzačnej elektrárne v Nazarove

Koeficient nedostatočného rozvoja tepelnej extrakčnej sily je: Pri prvej extrakcii: (4) kde je entalpia na výstupe z turbíny, kJ / kg; - entalpia pary na vstupe do prehrievača, kJ / kg; - entalpia pary na výstupe z prehrievača, kJ / kg ...

Projekt KVET s výkonom 500 MW

Koeficient nevyužitia výkonu tepelných extrakcií: pre prvú extrakciu: (30) pre druhú extrakciu: (31) Spotreba pary pre sieťové ohrievače sa určuje z rovnice tepelnej bilancie: (32) (33) Ak vezmeme regeneráciu koeficient Kр = 1 ...

Kogeneračný projekt s vývojom invariantných ACS

Spotreba pary pre turbínu je určená vzorcom :. Potom: kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s, kg / s. Výkon turbíny: = 80 MW - výkon ...

Dizajn GRES

Koeficient nevyužitia výkonu odberu tepla do dolného sieťového ohrievača: (2.21) kde iotb7 je entalpia pary vo vzlete do dolného sieťového ohrievača z tabuľky 2.2, kJ / kg; iк je entalpia pary v kondenzátore z tabuľky 2.2 ...

Tento kurzový kurz používa na meranie prietoku pary metódu variabilného diferenčného tlaku. Táto metóda je založená na skutočnosti, že prúd pary prúdiacej v potrubí ...

Návrh systémov regulácie prietoku a teploty pary

Na meranie teploty pary používame termoelektrický teplomer - termočlánok XK (kvapky chromelu). Termočlánok sú dva vodiče (termoelektródy) vyrobené z rôznych kovov spájkované v jednom bode ...

Návrh tepelného diagramu kogeneračnej jednotky pre priemyselný podnik a obytnú oblasť

Meranie prietoku a hmotnosti látok (kvapalných, plynných, sypkých, tuhých, parných atď.) Sa široko používa ako pri inventarizácii a ohlasovaní, tak aj pri kontrole, regulácii a riadení technologických procesov ...

Vývoj prietokomeru s premenlivým diferenciálnym tlakom s Venturiho trubicou

Na stanovenie koeficientu dynamickej viskozity h je potrebné vypočítať zníženú teplotu prehriatej vodnej pary tпр a znížený tlak pпр. Podľa referenčnej knihy: kde t je teplota vodnej pary ,? C; t = 500? C ....

Výpočet základného tepelného diagramu a technicko-ekonomických ukazovateľov elektrárne (energetická jednotka s turbínou PT-135 / 165-130 / 15)

pohonný agregát odvzdušňovač parnej turbíny Stanovenie predbežnej spotreby pary pre turbínu. Koeficient nedostatočného využitia sily priemyselného výberu :; kde Hi = i0-ik, hpr = i0-i3 sú použité tepelné kvapky v prúde pary. Ahoj = 3471,4-2063,26 = 1408,14 kJ / kg. hpr = 3471 ...

Výpočet pracovného obvodu jadrovej elektrárne

Množstvo pary odobratej na technologické potreby dvojokruhových JE (spotreba pary na pomocné potreby SN) je daná výkonom JE, zvláštnosťami prevádzkového princípu JE a JE braných do úvahy ako celku. ...

Výpočet tepelnej schémy turbíny K-800-240

Výpočet základného tepelného diagramu metódou postupných aproximácií je založený na predbežnom odhade prietoku pary turbínou pomocou režimového diagramu alebo približných vzorcov ...

Výpočet nízkotlakového valca (LPC) turbíny K-300-240-1

Tepelný obvod inštalácia je prevzatá podľa prototypu. Počet extrakcií, tlak pary v extrakciách a prietok pary pri každom extrakcii sa volia podľa tabuliek uvedených v prílohe ...

• Plynové ventily (solenoidové ventily, bezpečnostné uzatváracie ventily, poistné ventily, uzatváracie ventily a ventilové bloky)
• Skriňové jednotky s jednou redukčnou linkou a obtokom
• Kabinetné stanice s hlavnými a záložnými redukčnými linkami

Plynové bezpečnostné zariadenia vrátane plynového alarmu

Prostriedky na meranie a reguláciu tlaku

• Manometre, vákuové tlakomery, manometre ukazujúce a signalizujúce
• Ukazovatele a signalizácia tlakomerov, trakčných a ponorných meradiel
• Súvisiace zariadenia (membránové tesnenia, tlmiče pulzácií, polohovače atď.)

Prostriedky na meranie a reguláciu teploty

• Merače teploty, regulátory teploty a regulátory teploty
• Ovládače na reguláciu teploty vo vykurovacích systémoch
• Zariadenia na reguláciu teploty, viackanálové merače a regulátory

Prostriedky na meranie a reguláciu hladiny

• Súvisiace zariadenia pre zariadenia na meranie a kontrolu hladiny

Uzatváracie ventily a uzatváracie a regulačné ventily

• Regulačné ventily, zmiešavacie ventily, uzatváracie a regulačné ventily a regulátory tlaku vody
• Súvisiace zariadenie (detektory tesnosti, KOF, tepelné kryty atď.)

Priemyselné plynové kúrenie, plynové infračervené sálavé vykurovanie

• Ľahké priemyselné plynové infračervené žiariče
• Priemyselné plynové infračervené žiariče tmavého typu
• Vzduchové clony, plynové ohrievače vzduchu, generátory tepla
• Stropné, nástenné (nástenné) infrapanely a infračervené vykurovacie páskové systémy

Vaša aplikácia

Kúpte si produkt, ktorý potrebujete. Ak to chcete urobiť, prejdite na stránku s jej popisom a kliknite na tlačidlo
„Pridajte produkt do aplikácie“.

Meranie spotreby pary. Dobrodružstvá prístrojových inžinierov alebo vírivých metrov ako skutočná alternatíva k otvorom

Vydanie: Energetická analýza a energetická účinnosť č. 6. Rok: 2006

15.10.2006

V súčasnej dobe je otázkam účtovníctva energetických zdrojov spravodlivo venovaná zvýšená pozornosť. Je to dané skutočnosťou, že na jednej strane bez dostupnosti spoľahlivých informácií o spotrebovaných zdrojoch nie je možné kompetentne vykonávať opatrenia na úsporu energie, ktoré sú v kontexte neustáleho zvyšovania cien energií životne dôležité pre jednotlivé podniky, pre každé z odvetví a pre ekonomiku krajiny ako celku .... Na druhej strane, v podmienkach mnohonásobného nárastu počtu meracích zariadení, vystupuje do popredia problém nákladov na ich údržbu, alebo skôr údržba v prevádzkovom stave.

Meranie spotreby pary v dôsledku špecifík tohto média sa líši od oblasti úloh merania plynu. To je primárne určené vysokými teplotami a tlakmi v parných potrubiach, ako aj prítomnosťou v nich, a to aj v dôsledku zvýšeného opotrebovania rúrok v týchto extrémnych podmienkach, rôznych mechanických nečistôt (produkty korózie, vodného kameňa atď.), Ako aj ako kondenzát. Preto pri všetkých rôznych metódach merania prietoku skutočne existujú iba dve alternatívy na riešenie problému parného merania:

• prietokomery založené na metóde premenlivého diferenčného tlaku v obmedzovacom zariadení (DC);
• vortexové prietokomery (VR).

1. Mali by ste si vybrať prietokomer iba na základe nákladov, dynamického rozsahu (DD), presnosti a MTI?
2. Naozaj sa zhodujú? technické údaje Prietokomery ruskej výroby k najlepším zahraničným náprotivkom?

V čele priemerného metrológa sa vyvinuli nasledujúce charakteristiky uvažovaných metód merania prietoku:

Preto je záver veľmi jednoduchý: ak existujú finančné prostriedky, potom je lepšie kúpiť si vírivý prietokomer, pretože je presnejší a menej častý; ak je financovanie obmedzené, zostane iba „stará dobrá“ membrána.

Tento záver by mohol byť koncom článku, nebyť kľúčových bodov uvedených v preambule. Preto navrhujeme zabudnúť na obrázky a obrázky pre študované metódy merania a začať výber parného prietokomera od začiatku.

Na začiatok si pripomenieme, čo sú prietokomery CS a vírivé prietokomery.

Prvá pozostáva z druhu obmedzovacieho zariadenia inštalovaného v potrubí. Obvykle sa ako obmedzujúce zariadenie používa takzvaná membrána: kotúč, ktorého vnútorný priemer je menší ako vnútorný priemer potrubia. V dôsledku miestneho zúženia membrána vytvára diferenčný tlak, ktorého veľkosť sa meria snímačom diferenčného tlaku. Súčasne sa meria absolútny tlak pary v potrubí a teplota pary. Ak je známy prietok membránou, tieto informácie postačujú na výpočet prietoku plynu alebo pary a podľa toho na určenie množstva spotrebovaného produktu počas obdobia, za ktoré sa správa podáva.

Vortexový princíp merania prietoku je založený na von Karmanovom efekte, čo znamená, že keď kvapalina alebo plyn prúdi okolo blufového telesa, dochádza k pravidelnej tvorbe vírov, t.j. striedavá tvorba a oddeľovanie vírov na oboch stranách uvedeného telesa a rýchlosť opakovania vírov je úmerná rýchlosti toku. Táto vírivá formácia je sprevádzaná pravidelnými periodickými pulzáciami tlaku a rýchlosti prúdenia v brázde za telesom toku. Podľa toho je možné meraním frekvencie týchto pulzácií určiť rýchlosť alebo prietok plynu alebo pary za prevádzkových podmienok. Na stanovenie množstva prechádzajúcej pary je potrebné, ako v prípade SU, dodatočne zmerať tlak a teplotu pary.

V tomto článku sa budeme zaoberať charakteristikami dvoch podtypov vortexových prietokomerov (VR), ktoré sa v Rusku rozšírili, ktoré sa líšia v spôsobe detekcie vírov:

1. Pulzácie tlaku alebo rýchlosti zaznamenávajú snímače umiestnené na povrchu dráhy toku.
2. Tlakové pulzácie pôsobia na snímací prvok (krídlo, trubica, piezomikrofón a pod.) Za telom prúdnice, ktorý ich prenáša na snímač skrytý v hĺbke zariadenia.

Takže späť k úlohe, ktorú máme po ruke - musíme nainštalovať parnú meraciu jednotku.

S najväčšou pravdepodobnosťou sa hodnota spotreby pary zmení v závislosti od sezóny, objemov výroby a ďalších faktorov, preto je potrebné poskytnúť rezervu meracieho rozsahu prietokomera.

Štandardný pomer maximálnych a minimálnych hodnôt prietoku meraného CS je 1: 3, ale môže dosiahnuť 1:10 (ak používate viacrozsahové „inteligentné“, ale aj veľmi drahé snímače diferenčného tlaku). Už to nie je zlé, ale cena uzla v tomto prípade bude tiež nastavená na maximum jeho „dynamického rozsahu“.

Široký dynamický rozsah je nepochybnou výhodou vírivých prietokomerov. Tento údaj sa pohybuje od 1:20 do 1:40. Ale ani tu nie je všetko hladké. Konverzný faktor vortexového prietokomera (tj. Pomer vírovej frekvencie k okamžitému prietoku meraného média meracím úsekom zariadenia) je skutočne stabilný vo veľmi obmedzenom rozsahu prietokov určených Reynoldsom číslo Re (kritérium hydrodynamickej podobnosti). Na dosiahnutie maximálnej presnosti je potrebné zadať jednotlivé korekčné faktory, ktoré zaisťujú presnosť meraní v celom rozsahu. Použitie súboru koeficientov vyžaduje dobrý výpočtový výkon procesora, preto musia byť procesory najnovšej generácie nainštalované v moderných inteligentných vírivých prietokomeroch. Bohužiaľ, nie všetky domáce zariadenia používajú digitálne spracovanie signálu s korekciou Karmanovej závislosti, preto sa chyba merania v takýchto zariadeniach zvyšuje so zvyšujúcim sa dynamickým rozsahom.

Je zaujímavé, že použitie spracovania digitálneho spektrálneho signálu umožnilo prekonať ďalší nepríjemný nedostatok VR v minulosti. Faktom je, že princíp merania predpokladá detekciu prietokových pulzácií. V tomto prípade môžu byť vonkajšie vibrácie superponované na užitočný signál a dokonca ho úplne zablokovať. Interferencia viedla k zníženiu presnosti merania a možnosti výstupného signálu pri absencii prietoku v potrubí, takzvaný jav „s vlastným pohonom“.

Moderná inteligentná VR analyzuje signálne spektrum, eliminuje šum a zosilňuje užitočné harmonické, aby zaistila presné merania. Indikátory odolnosti voči vibráciám sa súčasne v priemere zvýšili o rádovo.

K vlastnostiam merania pary, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri výbere meracieho prístroja, patrí vysoká teplota média, možné upchatie potrubia v blízkosti prietokomera, možnosť usadenín na vnútorných povrchoch prietokomera, ako aj pravdepodobnosť periodického vodného rázu a tepelného šoku. Uvažujme o vplyve týchto faktorov.

Teplota pary sa môže pohybovať od 100 ° C do 600 ° C. Prietokomery pri CS je možné súčasne používať v celom určenom rozsahu. Presnosť merania prietokomerov v riadiacom systéme sa však zhorší so zvýšením teploty, ktoré je spojené so zmenou vnútorného priemeru potrubia a priemeru membrány, ako aj s dodatočnou teplotnou chybou tlaku snímač. Vplyv zmeny geometrické rozmery je obzvlášť dôležité pri meraní na potrubiach s priemerom menším ako 300 mm a dodatočná teplotná chyba snímača tlaku (napríklad „Metran-100“) je 0,9% na 100 ° C.

Teplotný rozsah prevádzky BP môže zodpovedať 150, 200, 350, 450 0 ° C, v závislosti od modelu a výrobcu. Posledné dve hodnoty navyše zodpovedajú vlastnostiam dovážaných zariadení. Dúfame, že si čitatelia dobre uvedomujú rozdiel medzi pojmom „zariadenie funguje a niečo ukazuje“ a „zariadenie funguje v súlade s deklarovanými charakteristikami“. Výrobcovia BP veľmi často mlčia o dodatočných teplotných chybách spojených so zmenou geometrických rozmerov prvkov dráhy toku. V zahraničných prietokomeroch sú hodnoty prietoku automaticky korigované teplotou, niekedy dosahujúcou 0,2% na každých 100 ° C. V domácej inteligentnej VR sa vykonáva aj korekcia teploty. Nezabudnite preto pri výbere prietokomera overiť u výrobcu prítomnosť takejto opravy chýb.

Zanesenie potrubia a výskyt usadenín na hlavných prvkoch meniča prietoku v priebehu času môže vaše úsilie pri výbere a inštalácii meracej jednotky anulovať. Dôvod je jednoduchý: Konštrukcia prietokomeru na CS predpokladá tvorbu usadenín na dne potrubia v blízkosti prednej steny membrány. Ako sa upchávanie zvyšuje, zvyšuje sa jeho vplyv na chybu ovládania, ktorá niekedy dosahuje desiatky percent. Priľnavosť látky k povrchu membrány, ako aj opotrebovanie jej okrajov, prispievajú k transformácii dávkovacej jednotky na snímač prítomnosti prúdu v potrubí. Aby sa tomu zabránilo, je potrebné pravidelne (každé dva mesiace) čistiť prietokomer v riadiacom systéme.

A čo BP? Proces tvorby vírov je kontamináciou výrazne menej ovplyvnený ako pokles tlaku v riadiacom systéme; navyše jednoducho neexistujú žiadne dutiny a vrecká, kde by sa v TK mohli hromadiť usadeniny, a preto je stabilita týchto hodnôt oveľa vyššia. Okrem toho bolo experimentálne dokázané, že tvorba víru vedie k samočisteniu nielen samotného prietokového telesa, ale aj úseku potrubia vo vzdialenosti približne 1 nominálneho priemeru potrubia (DN) pred a 2-4 DN po prietokovom telese. Použitie špeciálnych tvarov a veľkostí prietokových telies umožnilo ďalšie zníženie vplyvu uvedených zmien v geometrických rozmeroch dráhy toku BP.

Výrobcovia dnes používajú špeciálne tvarované zjednodušené telesá. Sú navrhnuté tak, aby ich zmena ovplyvnila presnosť merania oveľa menej ako u riadiaceho systému a VR s obdĺžnikovými alebo navyše valcovými telieskami. Malo by sa však pamätať na to, že v našich potrubiach sa spolu s parou môžu niekedy „prepravovať“ handry, kľúče a iné druhy „mechanických nečistôt“. Ak teda nie je pred meracou stanicou nainštalovaný filter (aspoň hrubá sieť), mali by ste venovať pozornosť VR s odnímateľným obalom... Takéto zariadenie je možné čistiť bez demontáže a následného overenia.

Dôležitým ukazovateľom spoľahlivosti jednotky na meranie pary je jej odolnosť voči hydraulickým šokom, ktoré často vznikajú v dôsledku porúch v prevádzke zdrojov tepla a „osobnej iniciatívy“ personálu údržby. Aby mal čitateľ rešpekt pred týmto javom, poznamenávame, že vodné kladivo a zvyčajne nárast tlaku, ktorý po nich nasleduje, vedú k prasknutiu vykurovacích batérií a často sú hlavným dôvodom poruchy senzorov.

Prietokomery v riadiacom systéme sa neboja vodného rázu a BP bol rozdelený do dvoch táborov. Pri BP založenom na tlakových pulzáciách sú citlivé prvky umiestnené pod tenkou membránou, a preto nie sú chránené pred vodným rázom. Výrobcovia na to spravidla čestne upozorňujú, pričom však pripomínajú, že záruka na zariadenie je v tomto prípade neplatná. V BP na základe ohybových napätí snímací prvok je oddelený od meraného média, preto nevie nič o vodnom kladive.

Keď je para dodávaná cez chladené potrubie, dochádza k prudkému zvýšeniu teploty, zatiaľ čo citlivé prvky senzora sú zvnútra veľmi vyhrievané a zvonku chladené. Toto zvýšenie teploty sa nazýva tepelný šok a podľa toho aj nebezpečné iba pre pulzácie tlaku TK ktorých citlivé prvky sú v tesnej blízkosti meraného média.

Teraz si predstavme potrubie, na ktoré namontujeme meraciu jednotku. Ak je meracia jednotka inštalovaná vonku alebo v nevykurovanej miestnosti, riadiaci systém bude vyžadovať zvýšenú pozornosť: impulzné vedenia spájajúce snímač tlaku s potrubím môžu zamrznúť, takže ich bude potrebné zahriať a vyfúknuť.

Vortexové prietokomery nie sú náladové voči miestu inštalácie a nevyžadujú údržbu. Odporúčame iba, aby ste sa uistili, že zariadenie vyhovuje klimatickej verzii C3 od (-40 do +70) 0С, a uistite sa, že je kalkulačka teplá.

Mimochodom o kalkulačkách. Objemový prietok pary, ktorého hodnoty sú dané prietokomerom, sám osebe nemá žiadnu praktickú hodnotu. Je potrebné poznať buď hmotnosť pary, alebo termálna energiaže nesie. Na tieto účely sa používajú merače tepla, ktoré vypočítavajú požadované parametre na základe údajov zo snímačov prietoku, tlaku a teploty. Medzi nevyhnutné a povinné funkcie kalkulačky patrí udržiavanie archívu nameraných parametrov, ako aj monitorovanie a zaznamenávanie núdzových situácií.

Prietokomer je možné k kalkulačke pripojiť pomocou prúdového signálu 4-20 mA, ktorý je k dispozícii snáď vo všetkých prietokomeroch, v SU aj vo vírivých.

Medzi výhody vírivých prietokomerov patrí dodatočný výstupný frekvenčný signál... Jeho výhodou je vyššia presnosť. Výrobcovia uvádzajú relatívnu chybu frekvenčného signálu a zníženú chybu aktuálneho výstupu. Citovaná neistota znamená, že presnosť hodnôt sa bude úmerne zhoršovať so vzdialenosťou od maximálneho prietoku. Ak je napríklad pre prietokomer s DD 1:10 znížená chyba, povedzme, 1,0%, potom to znamená, že pri maximálnom prietoku bude relatívna chyba skutočne 1,0%a pri minimálnom už zodpovedajú 10%. Záver je jednoduchý: uprednostňuje sa frekvenčný signál. Navyše všetky moderné počítače majú frekvenčný vstupný signál 0-1000 Hz alebo 0-10000 Hz.

Zámorskí výrobcovia považujú digitálny výstup za ďalšiu možnosť, pretože spotrebitelia už dlho oceňujú výhody digitálnej komunikácie. V Rusku sa opačná situácia stále vyvíja: digitálny signál je ponúkaný ako bezplatný bonus, ale v skutočnosti sa používa v zriedkavých prípadoch. Ruskí výrobcovia sekundárnych zariadení to často uľahčujú, pretože podporu digitálnych vstupných signálov považujú za nepotrebnú. Na prechod digitálneho signálu sú navyše potrebné kvalitnejšie komunikačné linky, ktoré v súčasnosti nie sú k dispozícii všade. Prítomnosť digitálneho kanála v prietokomere však môže byť veľmi užitočná pri automatizácii technologických procesov alebo jednoducho pri zobrazovaní hodnôt prístrojov na počítači. Dôležitý bod na vedomie: vyberajte zariadenia so štandardizovanými svetovo uznávanými digitálnymi protokolmi HART, Foundation Field Bus, ProfiBus, Modbus. V opačnom prípade bude uzavreté štandardy len málo využívať, pochopiteľné iba pre výrobcu zariadenia.

Vráťme sa však k potrubiu a miestu inštalácie parnej meracej jednotky. Väčšina prístrojov na meranie prietoku by mala byť inštalovaná na priamych potrubných úsekoch s dĺžkou 1 až 100 nominálnych priemerov (DN). Pri prietokomeroch s CS sú požadované najdlhšie rovné úseky od 30 do 100 DN. Nedodržanie týchto požiadaviek vedie k narušeniu rovnomernosti toku média a v dôsledku toho k zníženiu presnosti merania.

V porovnaní so SU ukladá spoločnosť BP menej prísne požiadavky na dĺžky priamych úsekov. Zodpovedajúce odporúčania sú 30 DN s možným znížením na 10 DN v závislosti od konfigurácie potrubia. Vo väčšine prípadov je zníženie na 10 DN bez zhoršenia presnosti možné až po zavedení ďalších korekčných faktorov, ktoré zohľadňujú špecifiká miesta inštalácie.

Všimnite si toho, že niektorí ruskí výrobcovia BP uvádzajú „víťazstvo nad zákonmi hydrodynamiky“ a uvádzajú požiadavky na priame úseky od 3 do 5Du, čo je 2 alebo dokonca 3 krát lepšie ako zahraničné vzorky. Podcenenie požiadaviek na dĺžky rovných úsekov nechajme na svedomí týchto výrobcov. Odporúčame spotrebiteľom, aby sa nepodvádzali a neinštalovali BP na potrubia s rovnými časťami najmenej 10Du a CS - najmenej 30Du.

A teraz pozývame čitateľov, aby namáhali svoju predstavivosť a predstavili si nie jedno, ale tri identické potrubia s parou a troch inžinierov Shaibova, Fishkina a Vikhreva, z ktorých každého poveríme inštaláciou a údržbou meracej jednotky na jednom z potrubí.

Inžinieri sa rozhodli ísť rôznymi spôsobmi na riešenie problému s parným meraním a vybrali si merač na báze CS, dovážanú parnú meraciu jednotku na báze BP a domácu parnú meraciu jednotku na báze BP. Shaibov sa zároveň v prvom rade riadil nákladmi na meraciu jednotku. Fishkin sa rozhodol presadiť sa v domnení, že „lakomec platí dvakrát“ a kúpil si importovaný vírivý prietokomer. Vikhrev túto otázku dôkladne preštudoval a podľa zásady „ak nie je žiadny rozdiel, prečo platiť viac?“ Sa usadil na domácom vírivom ohybovom merači napätia. Sledujme svoje postavy.

Na našich hrdinov čakali problémy už v prvej fáze, pri nákupe prietokomerov.

Počas výpočtov Shaibov nemal podozrenie, že by sa náklady na snímač tlaku zvýšili o tretinu, pretože jednotka by bola umiestnená v nevykurovanej miestnosti a impulzné vedenia s ventilovými blokmi sa ukázali ako lacné očakávané. Výsledkom bolo, že náklady na meraciu jednotku v riadiacom systéme sa rovnali riešeniu založenému na domácej VR.

Fishkin bol trochu rozrušený, keď sa po 5 týždňoch čakania na doručenie zariadenia dozvedel, že kvôli meškaniu na colnici bude musieť ešte pár týždňov počkať.

Vikhrevove problémy v tejto fáze pravdepodobne zahrnujú ťažkosti pri výbere z veľkého sortimentu kalkulačiek. (Radi by sme sa však v tomto článku nedotkli problému výberu kalkulačky, takže výberu Vikhrev budeme dôverovať a ani sa ho nebudeme pýtať, ktorý počítač si kúpil.)

Nakoniec všetci inžinieri dostali zariadenie, zostáva ho nainštalovať a prvá etapa je dokončená. Vortex to zvládol najrýchlejšie, pretože technologická vložka a sada montážnych dielov boli dodávané spolu s prietokomerom. Shaibov musel stráviť oveľa viac času, aby splnil všetky povinné požiadavky na inštaláciu membrány: aby sa zaistilo, že sa priemer membrány a membrány zhoduje, CS a potrubie sú zarovnané, prepojte komoru CS so snímačom poklesu tlaku impulzným spôsobom. linky. Shaibov sa tiež musel zmieriť s tým, že presnosť dávkovacej jednotky bude nižšia, ako je uvedené, kvôli nezapočítaným faktorom: drsnosť potrubia a nesúlad medzi skutočným vnútorným priemerom potrubia a vypočítanými údajmi.

Inštalácia dávkovacej jednotky na základe dovezeného zariadenia prebehla hladko vďaka dobre ilustrovanému návodu na obsluhu. Miestny predajca však hodil muchu do masti, odmietol dodať sadu montážnych dielov do prietokomera a presunul jeho výrobu na Fishkin. Fishkinova radosť z úspešnej inštalácie uzla bola tiež krátkodobá, pretože programovanie zariadení sa ukázalo ako ťažké kvôli nedostatku ruského menu a zjavným chybám prekladu v sprievodnej dokumentácii. Výzva miestnemu dodávateľovi ukázala, že na nastavenie zariadenia nemali špecialistu, a tak boli všetky otázky zaslané do sídla zastúpenia firmy v Rusku. A Fishkin dlho čakal na odpovede na svoje otázky. Fishkin je však už zvyknutý čakať ...

Takže zariadenie je nainštalované a pripojené, jednotka je odovzdaná. Čas však plynul a Shaibov mal podozrenie, že svedectvo SU nekorešponduje s realitou. Po otvorení, vyčistení membrány a priľahlej časti potrubia od blokád a vyčistení impulzných vedení začali namerané hodnoty zodpovedať očakávaným, záver bol však sklamaním: čistenie zostavy je potrebné každé dva mesiace.

Fishkin a Vikhrev s úškrnom sledovali ruch svojho kolegu a mysleli si, že si svoje uzly v BP zapamätajú až o tri roky neskôr, keď príde čas na ich overenie. Vydané uznesenie miestneho FMC vyvrátilo očakávania: región každoročne zaviedol príkaz na overenie všetkých prietokomerov tepelnej energie bez ohľadu na predpis federálnych dekrétov.

Shaibovova najlepšia hodina prišla: celé overenie meracieho zariadenia viedlo k ďalšiemu odstráneniu membrány (počas roka priateľstva so SU sa inžinier naučil rýchlo odstrániť membránu, pretože tento postup vykonával pravidelne) a v prítomnosti zmeral jej geometriu zástupcu CSM, ako aj pri overovaní senzorov tlaku a teploty ...

Dovážaný prietokomer Fishkin je možné overiť dvoma spôsobmi: vyliatím zariadenia na vodný stojan alebo metódou, ktorá sa nerozleje. Druhá možnosť sa ukázala ako výhodnejšia. Postup overenia sa ukázal byť celkom jednoduchý: meranie geometrie prúdového telesa a overenie elektronickej jednotky. Je pravda, že Fishkin musel dodatočne kúpiť špeciálnu drahú overovaciu súpravu, od ktorej by bolo možné upustiť, keby zariadenie používalo štandardné, a nie jedinečné proprietárne konektory.

Vikhrev bol pripravený na postup overenia a dokonca naň čakal, pretože v štádiu nákupu sa rozhodol v prospech ohybových napätí BP, ktoré je vzhľadom na ich univerzálnosť možné overiť nielen na vzduchu, ale aj na kalibrácii vody. stánok, ktorý je k dispozícii v každom regionálnom centre ... Príjemným prekvapením pre Vikhreva bola prítomnosť oficiálne schválenej metódy overovania nerozliatia, podobnej prietokomeru Fishkin.

Nakoniec navrhujeme, aby ste si predstavili, že prietokomery inžinierov sú nefunkčné. Ľutujeme iba Shaibova: koniec koncov, už neodchádza zo SU, pretože je neoddeliteľnou súčasťou meracej jednotky. Nech sú poruchy prietokomerov Fishkin a Vikhrev rovnakej povahy, napríklad si predstavme, že frekvenčný výstup oboch zariadení je mimo prevádzky kvôli chybe pracovníka, ktorý zamiešal polaritu spojenia kontakty.

Fishkin a Vikhrev sa sťažovali na robotníkov a začali študovať návody na obsluhu prietokomeru. Fishkin pomocou vstavanej funkcie autodiagnostiky zaistil, že iba frekvenčný výstup je mimo prevádzky. Keď zavolal do servisného strediska (SC), zistil, že výmena elektroniky je vďaka modulárnej konštrukcii zariadenia päťminútovou procedúrou. Dozorný výbor však odmietol poskytnúť dokumentáciu k opravám a vymeniteľný modul, pričom takéto utajenie vysvetlil politikou spoločnosti výrobcu. Fishkin musel zariadenie poslať do SC, kde, ako sa neskôr ukázalo, bol presne takým modulom tento moment nebol na sklade, takže bol objednaný v zahraničí. Toľko k vašej päťminútovej procedúre. Počkaj, Fishkin, počkaj. Si na to zvyknutý

Vikhrev tiež zavolal na SC a dokonca, vediac o Fishkinových nešťastiach, bol pripravený poslať zariadenie tam. Ale v SC bol príjemne prekvapený. Vikhrev bol informovaný, že jeho zariadenie je možné opraviť v teréne a bola mu zaslaná dokumentácia o opravách, ktorá ponúka možnosť buď výmeny modulu svojpomocne, alebo odstránenie zariadenia a jeho odoslanie na najbližší SC. Vikhrev, ktorý videl, že výmena elektroniky vyžaduje iba odskrutkovanie niekoľkých skrutiek, bez toho, aby ste museli demontovať celý prietokomer a ešte viac zastaviť prívod pary v potrubí, sa rozhodol vykonať opravu sám. O niekoľko dní neskôr bol Vikhrevovi z výrobného závodu odoslaný náhradný elektronický modul, ktorý dostal ráno; a do obeda bol chybný modul vymenený a zariadenie začalo opäť fungovať.

• mali by ste zvoliť BP, pretože SU vyžaduje neustálu údržbu. V opačnom prípade chyba v meraní riadiaceho systému výrazne prekročí deklarované hodnoty;
• všetky sprievodné dokumenty musia byť v ruštine;
• prietokomer musí mať úradne schválenú kalibračnú metódu nerozliatia a musí byť univerzálny, aby zaistil možnosť jeho overenia na vodnej hladine;
• citlivý prvok prietokomera musí byť spoľahlivo chránený pred vodným a tepelným šokom;
• konštrukcia prietokomeru by mala byť modulárna s možnosťou rýchlej a jednoduchej výmeny v oblasti každého z modulov;
• dokumentáciu o opravách musí výrobca poskytnúť na žiadosť spotrebiteľa;
• regionálny SC výrobcu by mal poskytnúť možnosť rýchlo opraviť chybný prietokomer, a to aj priamo na mieste prevádzky.

K odporúčaniam našich fiktívnych postáv dopĺňame, že pri výbere prietokomera by sa malo rozhodnúť nielen na základe údajov uvedených v reklamných brožúrach, ale aj na ďalších dôležitých technických a prevádzkových charakteristikách.

Užite si kúpeľ!

Ph.D., A. V. Kovalenko

Použité prehriate parné merače určujú: tlak, teplotu a, jeden„Parameter spotreby“. Ako už bolo uvedené, tieto informácie nie sú dostatočné na stanovenie tepla a hmotnosti mokrej pary.

Aby sa u takýchto meračov zaistila možnosť riadenia tepla a hmotnosti mokrej pary, plánuje sa použiť kalkulačky s možnosťou zadania korekcie na parameter „stupeň suchosti“. Také riešenie problému riadenia parametrov mokrej pary, založené na stave techniky, by však malo byť uznané za nedostatočne účinné.

V parných vedeniach prehriatej pary zodpovedá signál "parametra prietoku" týchto meračov hmotnostnému prietoku riadeného prietoku. Prietok prehriatej pary je možné vyjadriť nasledujúcim matematickým výrazom:

, (1 .1)

kde: - spotreba prehriatej pary;

Hustota prehriatej pary;

Rýchlosť prehriatej pary v parnom potrubí;

Riadený prietokový úsek.

Hustota prehriatej pary je známou funkciou tlaku a teploty pary v riadenom parnom potrubí.

Na stanovenie prietoku prehriatej pary () je možné použiť akýkoľvek prijateľný merací „prietokový parameter“, napríklad meraciu membránu.

Prietok prehriatej pary je teda určený meranými signálmi „prietoku“, teploty a tlaku. Tento dizajnový model je ideálny na stanovenie parametrov prehriatej pary.

Prehriata para sa však v procese využívania alebo straty tepelnej energie nevyhnutne stáva mokrou parou.

Spotreba mokrej pary môže byť reprezentovaná nasledujúcim matematickým výrazom:

, (1.2)

kde: - spotreba mokrej pary;

Prietok pary vo vlhkej pare (fáza nasýtená para);

Spotreba mokrej pary v kvapalnej fáze;

Rýchlosť pohybu kvapalnej fázy toku.

Nasýtená para s teplotou nasýtených pár; - mokrá para; - voda s teplotou nasýtených pár.

Hustoty fáz mokrej pary sú známymi funkciami tlaku pary v riadenom parnom potrubí. Iné parametre mokrej pary, ako napríklad: ,,,,, merače prehriatej pary, nie je možné určiť. V tejto situácii nemá zmysel opravovať signál „prietoku“ o nameranú hodnotu stupňa sucha, z dôvodu, že tento signál fyzicky nezodpovedá prietoku alebo jeho fázam. Takýto signál „parametra spotreby nie je potrebné opravovať, ale ... upravovať.

Uvedený problém riadenia tepla a hmotnosti mokrej pary je možné detailne ukázať na konkrétnych príkladoch.

Príklad systému merania prietoku... Systém merania prietoku pary pomocou tlakových potrubí špeciálnej konštrukcie podľa patentu pre vynález č. 2243508 (RU). V tomto systéme (zariadení) na stanovovanie prietoku sa statický tlak a tlakový rozdiel () merajú medzi dvoma tlakovými rúrami v kontrolovanom prúde pary na výstupe z reaktora, vstup jedného tlakového potrubia je nasmerovaný proti prietoku , a druhý je nasmerovaný po prúde.

Z publikovaných zdrojov je známe, že výsledky testov tohto systému v parovodných potrubiach jadrových elektrární a tepelných elektrární ukazujú výhodu použitia tlakových potrubí nad inými meračmi parametrov pary. Ich výhoda oproti meraniu membrán je ukázaná najmä v spoľahlivosti a jednoduchosti konštrukcie, jednoduchosti a jednoduchosti inštalácie a v praktickom prípade absencie tlakových strát.

V parnom potrubí reaktora, napríklad v energetických jednotkách VVER-1000, prúdi mokrá para so stupňom sucha nepresahujúcim 0,98. V tomto ohľade je pokles tlaku () meraný dvoma tlakovými rúrkami zariadenia tvorený oboma fázami riadeného prietoku. Závislosť tohto poklesu tlaku na tlakových potrubiach od parametrov prietoku možno vyjadriť nasledujúcim matematickým výrazom:

(1.3)

kde: je koeficient signálu dvoch meracích trubíc;

Skutočný objemový obsah pary v prúde mokrej pary;

Rýchlosť pohybu parnej fázy toku;

Rýchlosť pohybu kvapalnej fázy toku;

Hustota parnej fázy;

Hustota kvapalnej fázy.

Vyššie uvedená rovnica (1.3) obsahujetrineznáme parametre prietoku (,,) a koeficient ( ) signál meracích trubíc zariadenia. Tento systém nedostáva žiadne ďalšie informácie na vyriešenie problému. V tomto ohľade problém stanovenia prietoku mokrej pary nemožno vyriešiť bez použitia ďalších informácií alebo zavedenia obmedzujúcich podmienok.

Uvažované zariadenie, aby určilo prietok regulovaného toku mokrej pary, musí nejakým spôsobom určiť, alebo niekde vziať hodnoty, , a.

Toto zariadenie sa používa v riadiacom systéme hladiny chladiacej kvapaliny v reaktoroch JE. Systém spracovania informácií zariadenia používa model jednofázového toku. Vyplýva to z textu a vzorcov v jeho popise. Toto zariadenie preto ignoruje skutočnú prítomnosť kvapalnej fázy v kontrolovanom prietoku. Hlavný vzorec výpočtu zariadenia podľa patentu na vynález č. 2243508 (RU) môže byť reprezentovaný nasledovne:

(1.4)

To znamená, že sa používa rovnica (1.3) s pevnou hodnotou (rovnou jednej) skutočného objemového obsahu pary (). Rovnica (1.4) priamo ukazuje, ako to skresľuje vypočítanú hodnotu parametra rýchlosti parnej fázy toku. Ľavá strana vzorca je nameraný parameter tvorený dvoma pohybmi s rôzne rýchlosti(súvislá para a v svojom objeme dispergovaná kvapalina) fázy toku. Pravá strana vzorca je súčin hustoty parnej fázy (funkcia statického tlaku) a štvorca rýchlosti prúdenia parnej fázy.

Ďalší príklad... Zariadenie podľa patentu č. 2444726 (RU) obsahuje parné potrubie so selektívnym (selektívnym) vlastnostiam a parametrom parnej fázy, meter „parametra prietoku“ (napríklad Pitotova trubica, vstupné okno ktorý je nasmerovaný po prúde), merač statického tlaku a merač sucha.

- Zapnutý signál statický tlak () určujú potrebné „tabuľkové“ parametre toku, napríklad: hustota a merný obsah tepla vo svojich fázach:

Hustota parnej fázy;

Hustota kvapalnej fázy;

Entalpia plynnej fázy;

Entalpia kvapalnej fázy.

S ignorované dynamický merač zriedenia (ak je koeficient predtým definovaný alebo niekde zaznamenaný) vám umožňuje určiť rýchlosť parnej fázy toku:

,(2.1)

kde: - signál z dynamického merača zriedenia;

Koeficient signálu dynamického merača zriedenia;

Hustota parnej fázy;

Rýchlosť fázy pary v prúde mokrej pary.

- Zapnutý signál merač suchosti určte pomer prietoku parnej fázy (nasýtená parná fáza) k celkovému prietoku regulovaného prietoku:

, (2.2)

Riešenie systému dvoch rovníc (2.1) a (2.2) s tromi neznámymi parametrami: ,,, a štvrtým neznámym koeficientom je možné len so zapojením dodatočných informácií.

Taký Ďalšie informácie na vyriešenie problému možno použiť parameter fázového sklzu (). Pomer „miestnej“ hodnoty (skutočný objemový obsah pary) k „spotrebnej“ hodnote (objemový objemový obsah pary) pri technike označovanej ako parameter fázového sklzu ( ). Parameter fázového sklzu () je slabá funkcia tlaku a dá sa určiť empirickým vzorcom ().

Na vyriešenie problému sa teda získa tretia rovnica:

, (2.3)

Ak nejako určíme alebo niekde vezmeme koeficienty (,,), sústava troch rovníc (2.1), (2.2), (2.3) s tromi neznámymi parametrami prietoku (,,) podľa signálov prístrojových meračov (podľa patent č. 2444726) nám umožňuje vyriešiť úlohu riadenia tepla a hmotnosti toku mokrej pary. Zobrazené riešenie vyzerá veľmi ťažkopádne, ale za určitých podmienok implementácie je uvedená nevýhoda zanedbateľná. Malo by sa tiež vziať do úvahy, že parametre pary určené týmto zariadením zaostávajú za aktuálnym momentom za časové oneskorenie určeného parametra stupňa sucha (asi 30-40 sekúnd).

V predloženej práci na konkrétnych príkladoch ukázal, že:

- Pozoruhodné prehriate parné merače neposkytujú možnosť vytvorenia systému na ovládanie tepla a hmotnosti mokrej a nasýtenej pary.

Malo by sa uznať nezmyselnosť jednotiek na reguláciu tepla a hmotnosti mokrej pary pomocou meračov prehriatej pary. Sami o sebe neriadia teplo a hmotnosť prúdu mokrej pary a keď sú doplnené prostriedkami na kontrolu stupňa sucha, v najlepšom prípade tvoria ťažkopádny riadiaci systém, ktorý neposkytuje požadovanú presnosť s výrazným oneskorením stanovené parametre pary.

Dávaj pozor na najmodernejší spôsob riešenia problémov s ovládaním teplo a hmotnosť mokrej pary :.

Navrhované technické riešenia sú jadrom (verzia) systému na monitorovanie aktuálnych parametrov mokrej pary, ktorý poskytuje možnosť štandardizovať presnosť podľa referenčných signálov meračov sucha. Presnosť regulácie skutočného objemového obsahu pary a rýchlostí fáz toku je priamo normalizovaná. Podrobný popis tohto variantu systému na ovládanie tepla a hmotnosti toku mokrej pary bude predstavený neskôr v samostatnej práci.

Literatúra:

1. Kovalenko A. V. Problematika vytvárania systému riadenia mokrej pary pre účtovné úlohy

a technologické ciele. Článok na portáli RosTeplo. Publikované 06.02.2012

2. A.G. Ageev, R.V. Vasilieva, Yu.S. Gorbunov, B.M. Korolkov. Testy systému merania prietoku pary v parovodných potrubiach parogenerátorov elektrárne č. 3 JE Balakovo v dynamických režimoch. / Časopis „Novinky v ruskom energetickom priemysle“, č. 11, 2007 /

3. Ageev A.G. a ďalší patent RF k vynálezu č. 2243508. Zariadenie na meranie prietoku pary v parnom potrubí. Vestník vynálezov, 27.12.2004 / Držiteľ patentu ERIC/

4. Kovalenko A.V. RF patent na vynález č. 2444726 (RU). Zariadenie na ovládanie tepelného výkonu, hmotnostného prietoku, entalpie a suchosti toku mokrej pary. Bulletin vynálezov č. 7, 2012

5. Tong L. Vriaci prenos tepla a dvojfázový tok. M.: Mir, 1969.-344 s.

6. Kovalenko A.V. RF patent na vynález č. 2380694 (RU), MKP G 01N 25/60. Spôsob regulácie stupňa suchosti mokrej pary / A.V. Kovalenko // Bulletin vynálezov. 2010. č. 3. č. 2008119269. Priorita 15.05.2008

7. Patent Kovalenko AV RF podľa vynálezu č. 2459198 (RU), zariadenie na riadenie stupňa sucha, entalpie, tepla a hmotnostného prietoku mokrej pary. Vestník vynálezov č. 23, 2012

8. Kovalenko A.V. Prihláška vynálezu č. 2011129977 (RU). Zariadenie na stanovenie stupňa suchosti prúdu mokrej pary. Prednosť od 19.07.2011. Rozhodnutie o udelení patentu na vynález zo dňa 09.07.2012.

9. Kovalenko A.V. Prihláška vynálezu č. 2011120638 (RU). Spôsob regulácie skutočného objemového obsahu pary a rýchlostí fáz toku mokrej pary v parnom potrubí parného generátora. Priorita od 20.05.2011. Rozhodnutie o udelení patentu na vynález zo dňa 12.10.2012.

10. Kovalenko A.V. Prihláška vynálezu č. 2011121705 (RU). Spôsob regulácie skutočného objemového obsahu pary a rýchlostí fáz toku mokrej pary v parnom potrubí na toku. Prednosť od 27.05.2011. Rozhodnutie o udelení patentu na vynález zo dňa 12.10.2012.

G. Sychev

Tento článok popisuje mokrú paru a spôsoby jej merania, ktoré sa používajú v zariadeniach na výrobu pary (predovšetkým v praxi priemyselných kotlov a tepelných elektrární). Ich energetická účinnosť je do značnej miery určená presnosťou merania, ktorá závisí od princípu merania a od kvality parného prietokomera.

Vlastnosti vodnej pary

Nasýtená para je vodná para v termodynamickej rovnováhe s vodou, ktorej tlak a teplota navzájom súvisia a nachádzajú sa na krivke nasýtenia, ktorá určuje bod varu vody pri danom tlaku.

Prehriata para sa týka vodnej pary zahriatej na teplotu nad bodom varu vody pri danom tlaku, získaného napríklad zo nasýtenej pary dodatočným zahrievaním.

Suchá nasýtená para je bezfarebný transparentný plyn, ktorý je homogénnym, to znamená homogénnym médiom. Do určitej miery to možno považovať za abstrakciu, pretože je ťažké ho získať - v prírode sa nachádza iba v geotermálnych zdrojoch a nasýtená para produkovaná parnými kotlami nie je suchá - typické hodnoty stupňa suchosti pre moderné kotly sú 0,95-0,97. V abnormálnych situáciách (odkvapkávanie kotlovej vody, keď kotol pracuje so zníženým prevádzkovým tlakom alebo s prudkým zvýšením spotreby pary) je stupeň sucha ešte nižší. Suchá nasýtená para je navyše metastabilná: keď sa teplo dodáva zvonku, ľahko sa prehrieva a keď sa teplo uvoľňuje, je vlhké nasýtené.

Mokrá nasýtená para je mechanická zmes suchej nasýtenej pary so suspendovanou jemne rozptýlenou kvapalinou v termodynamickej a kinetickej rovnováhe s parou. Kolísanie hustoty plynnej fázy, prítomnosť cudzích častíc vrátane elektrické náboje- ióny, vedie k vzniku centier kondenzácie, ktoré sú homogénnej povahy. Keď sa obsah vlhkosti nasýtenej pary zvyšuje, napríklad v dôsledku tepelných strát alebo zvýšenia tlaku, najmenšie kvapôčky vody sa stávajú centrami kondenzácie a postupne rastú a nasýtená para sa stáva heterogénnou, to znamená dvojfázovým médiom. (zmes pary a kondenzátu vo forme hmly). Nasýtená para, ktorá je plynnou fázou zmesi pary a kondenzátu, pri svojom pohybe prenáša časť svojej kinetickej a tepelnej energie do kvapalnej fázy. Plynná fáza toku nesie vo svojom objeme kvapôčky kvapalnej fázy, ale rýchlosť kvapalnej fázy toku je výrazne nižšia ako rýchlosť jej plynnej fázy. Mokrá nasýtená para môže tvoriť rozhranie napríklad pod vplyvom gravitácie. Štruktúra dvojfázového toku počas kondenzácie pary v horizontálnych a vertikálnych potrubiach sa mení v závislosti od pomeru pomerov plynnej a kvapalnej fázy.

Povaha toku kvapalnej fázy závisí od pomeru trecích a gravitačných síl. V horizontálne umiestnenom potrubí pri vysokej rýchlosti pary môže prúd kondenzátu zostať filmový, ako vo zvislom potrubí; v priemere môže mať špirálový tvar a pri nízkom je tok filmu pozorovaný iba na horný vnútorný povrch potrubia a v spodnej časti sa vytvára súvislý tok, „prúd“.

Vo všeobecnom prípade teda tok zmesi pary a kondenzátu počas pohybu pozostáva z troch zložiek: suchej nasýtenej pary, kvapaliny vo forme kvapiek v jadre toku a kvapaliny vo forme filmu alebo lúča steny potrubia. Každá z týchto fáz má svoju vlastnú rýchlosť a teplotu a počas pohybu zmesi pary a kondenzátu dochádza k relatívnemu sklzu fáz.

Meranie hmotnostného prietoku a tepelnej energie vlhkej nasýtenej pary je spojené s nasledujúcimi problémami:

1) plynná a kvapalná fáza vlhkej nasýtenej pary sa pohybujú rôznymi rýchlosťami a zaberajú variabilnú ekvivalentnú plochu prierez potrubie;

2) hustota nasýtenej pary sa zvyšuje s rastom jej obsahu vlhkosti a závislosť hustoty vlhkej pary od tlaku pri rôznych stupňoch sucha je nejednoznačná;

3) špecifická entalpia nasýtenej pary klesá s rastom obsahu vlhkosti;

4) je ťažké určiť stupeň suchosti mokrej nasýtenej pary v prúde.

Zvýšenie stupňa suchosti mokrej nasýtenej pary je zároveň možné dvoma známymi spôsobmi: „rozdrvením“ pary (znížením tlaku a podľa toho aj teploty vlhkej pary) pomocou redukčného ventilu. a oddelenie kvapalnej fázy pomocou parného separátora a odtoku kondenzátu. Tieto metódy sú známe viac ako sto rokov. Tak ako. Lomshakov vo svojej práci „Testovanie parných kotlov“ (Petrohrad, 1913) napísal: „Oddelenie vody od pary v parnom potrubí nie je ťažké. Ak sa para pohybuje rýchlosťou asi 15 m / s alebo vyššou, väčšina odlučovačov vody ju vysuší na 1% obsahu vody, aj keď bola pred odlučovačom vody veľmi vlhká. To bolo dokázané Zentnerovými experimentmi. “ Moderné odlučovače pary poskytujú takmer 100% odvlhčovanie mokrej pary.

Princípy merania prietoku pary

Meranie prietoku dvojfázových médií je mimoriadne náročná úloha, ktorá zatiaľ nepresiahla rámec výskumných laboratórií. To platí najmä pre zmes pary a vody. Väčšina parných prietokomerov sú rýchlomery, to znamená, že merajú prietok pary. Patria sem prietokomery s premenlivým diferenciálnym tlakom na základe clonových zariadení, vírivé, ultrazvukové, tachometrické, korelačné a prúdové prietokomery. Oddelené sú Coriolisove a tepelné prietokomery, ktoré priamo merajú hmotnosť prúdiaceho média.

Prietokomery diferenčného tlaku na báze otvorov (membrány, dýzy, Venturiho trubice a iné lokálne hydraulické odpory) sú stále hlavným prostriedkom na meranie prietoku pary. V súlade s pododdielom 6.2 GOST R 8.586.1-2005 „Meranie prietoku a množstva kvapalín a plynov metódou diferenčného tlaku“ však podľa podmienok používania zariadení so štandardným otvorom musí byť kontrolované „médium“ jednofázové a homogénne vo fyzikálnych vlastnostiach. "

V prítomnosti dvojfázového média pary a vody v potrubí nie je zaistené meranie prietoku chladiacej kvapaliny zariadeniami s premenlivým diferenciálnym tlakom s normalizovanou presnosťou. V tomto prípade by sa dalo hovoriť o nameranom prietoku parnej fázy (nasýtenej pary) mokrej pary pri neznáma hodnota stupeň sucha. Použitie takýchto prietokomerov na meranie prietoku mokrej pary teda povedie k nepresným hodnotám.

Posúdenie vznikajúcej metodologickej chyby (až 12% pri tlaku do 1 MPa a stupni suchosti 0,8) pri meraní mokrej pary prietokomermi s premenlivým poklesom tlaku na základe clonových zariadení bolo vykonané v práci E Abarinov a K. Sarelo „Metodické chyby pri meraní energie mokrej pary meračmi tepla na suchú nasýtenú paru“.

Ultrazvukové prietokomery

Ultrazvukové prietokomery, ktoré sa úspešne používajú na meranie prietoku kvapalín a plynov, zatiaľ nenašli široké uplatnenie pri meraní prietoku pary, napriek tomu, že niektoré z ich typov sa vyrábajú hromadne alebo boli oznámené výrobca. Problém je v tom, že ultrazvukové prietokomery, ktoré implementujú princíp Dopplerovho merania na základe frekvenčného posunu ultrazvukového lúča, nie sú vhodné na meranie prehriatej a suchej nasýtenej pary z dôvodu absencie nepravidelností v prietoku potrebných na odrážanie lúča a na meranie prúd mokrej pary, podceňujte hodnoty v dôsledku rozdielu rýchlostí plynnej a kvapalnej fázy. Ultrazvukové prietokomery pulzného typu, naopak, nie sú použiteľné pre vlhkú paru kvôli odrazu, rozptylu a lomu ultrazvukového lúča na kvapkách vody.

Vortexové prietokomery

Pri meraní mokrej pary sa vortexové prietokomery od rôznych výrobcov správajú odlišne. To je určené jednak konštrukciou primárneho prevodníka toku, jednak princípom detekcie vírov, elektronickými obvodmi a softvérom. Hlavným faktorom je vplyv kondenzácie na činnosť citlivého prvku. V niektorých prevedeniach vznikajú vážne problémy pri meraní prietoku nasýtenej pary, keď sa v potrubí nachádza plynná aj kvapalná fáza. Voda sa koncentruje pozdĺž steny potrubia a narúša správnu funkciu zapustených prevodníkov tlaku. V iných prevedeniach môže kondenzát zaplaviť snímač a blokovať meranie prietoku. Ale pre niektoré prietokomery to prakticky nemá vplyv na hodnoty.

Okrem toho dvojfázový prúd, dopadajúci na teleso toku, tvorí celé spektrum frekvencií vírenia súvisiace s rýchlosťou plynnej fázy a s rýchlosťami kvapalnej fázy (kvapôčková forma jadra toku a film alebo prúd v blízkosti steny) vlhkých nasýtených pár. Amplitúda vortexového signálu kvapalnej fázy môže byť zároveň dosť významná, a ak elektronický obvod neznamená digitálne filtrovanie signálu pomocou spektrálnej analýzy a špeciálneho algoritmu na extrakciu „pravého“ signálu spojeného s plynnej fáze toku, čo je typické pre zjednodušené modely prietokomerov, potom dôjde k silnému podhodnoteniu hodnôt prietoku. Najlepšie modely vírivých prietokomerov majú systémy DSP (Digital Signal Processing) a SSP (Fast Fourier Transform Spectral Signal Processing), ktoré nielen zlepšujú pomer signálu k šumu, izolujú „skutočný“ vírivý signál, ale tiež eliminujú vplyv. vibrácií potrubia a elektrického rušenia.

Napriek tomu, že vortexové prietokomery sú navrhnuté na meranie prietoku jednofázového média, môžu byť použité na meranie prietoku dvojfázovým médiom vrátane pary s kvapôčkami vody s určitou degradáciou metrologických charakteristík. Podľa experimentálnych štúdií spoločností EMCO a Spirax Sarco teda možno mokrú nasýtenú paru so stupňom sucha nad 0,9 považovať za homogénnu a vzhľadom na „rezervu“ v presnosti prietokomerov PhD a VLM (± 0,8-1,0%), spotrebe a tepelný výkon bude v medziach chýb uvedených v „Pravidlách účtovania tepelnej energie a nosiča tepla“.

So stupňom suchosti 0,7-0,9 môže relatívna chyba pri meraní hmotnostného prietoku týchto prietokomerov dosiahnuť 10% alebo viac.

Aby sa zabránilo zablokovaniu snímacieho prvku vortexového prietokomera, napríklad citlivého krídla kondenzátom, niektorí výrobcovia odporúčajú nasmerovať prietokový snímač tak, aby os snímacieho prvku bola rovnobežná s rozhraním pary / kondenzátu.

Iné typy prietokomerov

Prietokomery s variabilným rozdielom / variabilnou oblasťou, prietokomery s pružinovým zaťažením a ciele s premenlivou oblasťou neumožňujú meranie dvojfázového média kvôli možnému erozívnemu opotrebovaniu dráhy toku počas pohybu kondenzátu.

V zásade iba hmotnostné prietokomery typu Coriolis mohli merať dvojfázové médium, štúdie však ukazujú, že chyby merania Coriolisových prietokomerov do značnej miery závisia od pomeru fázových frakcií a „pokúšajú sa vyvinúť univerzálny prietokomer pre viacfázové médiá s väčšou pravdepodobnosťou vedú do slepej uličky “(správa V. Kravčenka a kol. M. Rikkena„ Merania prietoku pomocou Coriolisových prietokomerov v prípade dvojfázového toku “na XXIV. medzinárodnej vedeckej a praktickej konferencii„ Komerčná energia “ Meranie “v Petrohrade). Prietokomery Coriolis sa súčasne intenzívne vyvíjajú a možno sa čoskoro dosiahne úspech, ale na trhu zatiaľ nie sú žiadne také priemyselné meracie prístroje.

Korekcia suchosti v pare

Na výpočet hmotnostného prietoku a tepelného výkonu mokrej pary je potrebné meranie suchosti. Mnoho ruských kalkulačiek tepla a regulátorov tepla a výkonu má ako možnosť zavedenie konštantnej „suchosti pary“, pomocou ktorej sa upraví špecifická hustota a entalpia vlhkej nasýtenej pary.

Hustota nasýtených vodných pár je určená vzorcom:

ρ1. ρ2

ρ = --------------------- ,

ρ2. (1 - X) + ρ1. X

X - stupeň suchosti nasýtených vodných pár, kg / kg.

Pevnú hodnotu stupňa suchosti je možné stanoviť na základe odborného posúdenia alebo hmotnostnej bilancie (túto je možné stanoviť analýzou štatistických údajov a prítomnosti jedného zdroja a jedného spotrebiteľa pary), tieto metódy však vytvoria významná chyba, pretože neberú do úvahy dynamické chyby súvisiace so zmenou stupňa sucha počas práce.

V. rôzne roky V Rusku a SNŠ sa objavili informácie o implementácii meračov suchosti v pare v prúde (prietokomery), napríklad na základe metódy dielektrického merania (závislosť dielektrickej konštanty od vlhkosti pary), radiačného skenovania potrubia. s gama lúčmi, ale priemyselné parné vlhkomery sa na trhu zatiaľ neobjavili.

Americká spoločnosť EMCO (od roku 2005, značka Spirax Sarco) v skutočnosti vyrobila prietokový počítač FP-100, ktorý má prúdový vstup 4-20 mA s funkciou vstupu „para vlhkosti“ a samotný parný merač vlhkosti, ktorý pôsobí na závislosť stupňa absorpcie mikrovlnnej energie v prúde mokrej pary. Avšak na začiatku 90. rokov. tento vstup sa prestal používať a vlhkomer sa prestal vyrábať, pretože sa ukázalo, že používanie mokrej pary na akýkoľvek účel, s výnimkou veľmi obmedzených technologických účelov, je neprijateľné z dôvodu zníženia energetickej účinnosti systémov parného kondenzátu, zvýšené opotrebovanie parovodov, tvaroviek, armatúr a iných zariadení, zvýšenie rizika nehôd a katastrof v nebezpečných priemyselných a iných zariadeniach.

Riešenie problému s meraním prietoku mokrej pary

Iba správne rozhodnutie implementácia metrologicky spoľahlivého a spoľahlivého účtovania tepelnej energie a hmotnostného prietoku mokrej nasýtenej pary je nasledovná metóda:

1) separácia mokrej pary pomocou separátora a odtoku kondenzátu;

2) meranie prietoku suchej nasýtenej pary akýmkoľvek vhodným prietokomerom;

3) meranie prietoku kondenzátu akýmkoľvek vhodným prietokomerom;

4) výpočet hmotnostných prietokov a tepelných kapacít pary a kondenzátu;

5) integrácia parametrov v čase, archivácia a tvorba meracích protokolov.

Meranie prietoku kondenzátu by sa malo vykonávať v tej časti potrubia kondenzátu, kde je zaistený jednofázový stav kondenzátu (bez sekundárnej vriacej pary), napríklad za kondenzačnou nádržou (prijímačom), ktorá je pripojená do atmosféry (predsieňové potrubie), pomocou čerpadla kondenzátu alebo prenosového odvodu kondenzátu.

Meranie zvlneného toku

Meranie rýchlo sa meniacich (pulzujúcich) prietokov prietokomermi s premenlivým diferenčným tlakom môže v niektorých prípadoch dosiahnuť neprijateľne vysoké hodnoty. Je to spôsobené veľkým počtom zdrojov chýb: vplyv kvadratického vzťahu medzi prietokom a poklesom tlaku, vplyv miestneho zrýchlenia, vplyv akustických javov a impulzných (spojovacích) trubíc. Preto článok 6.3.1 GOST R 8.586.1-2005 „Meranie prietoku a množstva kvapalín a plynov metódou diferenčného tlaku“ stanovuje, že: „Prietok musí byť konštantný alebo sa v priebehu času pomaly mení.“

Meranie pulzujúcich prietokov vortexovými prietokomermi nie je problém, pretože tieto prietokomery sú dostatočne rýchle na meranie prietoku pary. Frekvenčný rozsah odstraňovania vírov z prietokového telesa pri meraní prietoku pary je stovky a tisíce hertzov, čo zodpovedá časovým intervalom od jednotiek do desiatok milisekúnd. Moderné obvody elektronického vortexového prietokomera analyzujú spektrum signálu v priebehu 3 až 7 periód sínusového vírového signálu a poskytujú odozvu kratšiu ako 30-70 ms, čo je dostatočné na sledovanie rýchlych procesov.

Prechodné meranie prietoku pary

Režimy uvedenia do prevádzky potrubia sú spojené s ohrevom potrubia nasýtenou alebo prehriatou parou a intenzívnou tvorbou kondenzátu. Prítomnosť kondenzátu ohrozí kinetické a termodynamické prúdenie vody ako samotných parných potrubí, tak ventilov, armatúr a ďalších zariadení inštalovaných na parnom potrubí, keď sa para dostane do kontaktu s kondenzátom. Odvodnenie parných potrubí je nevyhnutné nielen v zahrievacom a štartovacom režime, ale aj počas normálnej prevádzky. Separácia kondenzátu vytvoreného v prechodných režimoch pomocou parných odlučovačov a zachytávačov pary spolu so získaním suchej nasýtenej pary zaisťuje odvod kondenzátu, ktorý je možné merať pomocou prietokomeru akéhokoľvek druhu vhodného pre toto médium.

Kondenzácia vo vlhkej pare predstavuje vážne riziko úderu vodou. V tomto prípade je možná jednak tvorba kondenzátovej zátky, jednak okamžitá kondenzácia pary pri kontakte s kvapalinou. Prietokomery na obmedzovacích zariadeniach sa neboja vodného kladiva a pri vírivých zariadeniach je to o niečo komplikovanejšie. Faktom je, že vo vírivých prietokomeroch založených na tlakových pulzáciách sú citlivé prvky umiestnené pod tenkou membránou, a preto nie sú chránené pred vodným rázom. Výrobcovia na to spravidla úprimne upozorňujú a pripomínajú, že záruka na zariadenie je v tomto prípade neplatná. Pri vírivých prietokomeroch založených na ohybových napätiach je snímací prvok oddelený od meraného média a v prípade vodného kladiva sa nemôže poškodiť.

V súčasnosti sú na trhu známe stovky výrobcov vírivých prietokomerov, ale svetovými lídrami vo vývoji a výrobe tohto typu zariadení sú Yokogawa Electric Corporation (Japonsko), Endress + Hauser (Nemecko) a EMCO (USA).