| Код | 151789 | ||||
| Дата создания | 2014 | ||||
| Страниц | 82 ( 14 шрифт, полуторный интервал ) | ||||
| Источников | 26 | ||||
| Изображений | 16 | ||||
|
Файлы
|
|||||
|
Без ожидания: файлы доступны для скачивания сразу после оплаты.
Ручная проверка: файлы открываются и полностью соответствуют описанию. Документ оформлен в соответствии с требованиями ГОСТ.
|
|||||
Жилищно-коммунальное хозяйство является крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов (свыше 30 % выработки тепловой энергии в России). Ежегодная потребность в расходах на ЖКХ колеблется от 35% до 50% муниципальных бюджетов.
Реформирование ЖКХ ведет к прекращению государственного дотирования энергетических предприятий и потребителей их продукции, что обусловливает необходимость приведения тарифов на энергетическую продукцию в соответствии с фактическими затратами на ее производство.
Возникла объективная необходимость более рационального энергоиспользования путем повсеместного внедрения энергоэффективных технологий, учета фактически потребляемых тепловой энергии, холодной и горячей воды, газа, электроэнергии. Отсутствие должного приборного учета приводит к колоссальным потерям тепловой энергии и теплоносителя в протяженных и сильно разветвленных городских тепловых сетях, а также низкую надежность централизованных теплоснабжающих систем. По экспертным оценкам, в настоящее время утечки теплоносителя из сетей достигают 20% транспортируемого расхода, тепловые потери в сетях доходят до 30 % отпущенной энергии.
Кроме того, конструкции отопительных установок жилых зданий существующей застройки не позволяют регулировать теплоотдачу отопительных приборов. Как правило, отсутствует регулирование отопительной нагрузки на тепловых пунктах, что приводит к перерасходу тепловой энергии в домах. Значительные перерасходы воды на горячее и холодное водоснабжение также можно связать с отсутствием приборов учета. Этому способствуют и существующие до настоящего времени способы расчета с потребителями за холодную и горячую воду - на основе нормативов.
За последние 3- 4 года значительно расширился круг отечественных производителей энергосберегающего оборудования и увеличилась номенклатура этой продукции; на российском рынке также достаточно в большом количестве представлены технические средства, выпускаемые иностранными фирмами. Для учета количества израсходованных воды, пара и тепла используются счетчики воды и пара, а также теплосчетчики. Метрологические характеристики этих приборов (погрешность, диапазон измерения, межповерочный интервал и др.) должны быть удостоверены сертификатом Госстандарта РФ.
Основной функцией счетчика является измерение расхода (объема) энергоносителя (вода, пар), прошедшего по трубопроводу за время учета, и фиксирование этого количества в цифровой форме. Для формирования, хранения и регистрации информации используется устройства памяти, регистраторы, таймеры. Современные счетчики имеют в своем составе устройства, обеспечивающие возможность выполнения этих и некоторых других функций (защита от несанкционированного доступа, самодиагностика, представление результата измерения в различной форме, сигнализация о превышении предельных значений параметра), которые можно назвать дополнительными.
Определение тепловой энергии, передаваемой теплоносителем, может быть осуществлено лишь путем косвенного измерения объема поступившего теплоносителя, его температуры и давления до и после отдачи тепла.
Для обработки результатов измерения расхода теплоносителя и его параметров в составе теплосчетчика имеется вычислительное устройство, использование которого возможно также и для выполнения целого ряда дополнительных функций, таким образом, приборы, обеспечивающие все измерительные операции, необходимые для учета параметров теплоносителя и тепловой энергии в составе узлов учета, это - счетчики воды или пара, теплосчетчики и тепловычислители.
Наряду с измерениями и обработкой результатов измерений приборы учета должны выполнять также дополнительные функции по хранению и регистрации информации о потребленных количествах теплоносителя и тепловой энергии, а также о режимах теплоснабжения. Ряд современных теплосчетчиков могут обеспечить выполнение практически всех функций по измерению, обработке, хранению и регистрации информации.
Выпускаемые счетчики воды и пара, тепловычислители и теплосчетчики различаются по методу измерения, метрологическим характеристикам, структурно-функциональным особенностям, условиям монтажа и эксплуатации, цене. В этих условиях выбор средств приборного обеспечения для учета тепла и теплоносителя представляет собой непростую задачу, которая состоит в том, чтобы, во-первых, правильно выбрать метод измерения расхода (количества) теплоносителя, во-вторых, выбрать тип прибора, наиболее соответствующий вашим условиям и возможностям.
Основным инструментом учета тепловой энергии является теплосчетчик. Он включает в себя: тепловычислитель - главный компонент счетчика; два датчика (термометры сопротивления); первичный преобразователь (расходомер). Тепловычислитель ведет все расчеты по расходу тепла и имеет возможность передавать их на расстояние, например, на центральный учетный пункт. Датчики определяют разницу температур на входе и выходе в отопительный контур, а первичный преобразователь измеряет расход теплоносителя. У бытовых теплосчетчиков (диаметр которых от 15 до 30 мм) тепловычислитель и первичный преобразователь, как правило, выполняются в общем корпусе.
По конструкции счетчики тепла делятся на тахометрические, электромагнитные, вихревые и ультразвуковые; они различаются по принципу работы расходомеров, которые уже были описаны выше. Тахометрические счетчики тепла могут устанавливаться в квартирах, построенных по проектам с горизонтальной разводкой. Электромагнитные счетчики также применяются для поквартирного и домового учета тепла. Использование ультразвуковых и вихревых теплосчетчиков с небольшим диаметром трубы (бытовое назначение) будет неоправданным из-за довольно высокой их стоимости, к тому же, ультразвуковые требуют повышенного внимания с точки зрения их обслуживания.
Задание
Требуется спроектировать теплосчетчик на основе электромагнитного расходомера с переменным магнитным полем.
Теплосчетчик предназначен для измерения, вычисления, индикации, регистрации, хранения и передачи значений количества и параметров тепловой энергии, теплоносителя, горячего и холодного водоснабжения, а также подпитки на источниках тепловой энергии, в системах теплоснабжения/теплопотребления различного типа.
Диаметр условного прохода трубопровода (мм), 32;
Диапазон измерения массового расхода (м3/ч), от 0,39 до 34,70;
Диапазон измерения температуры (гр. С), от 0 до 180;
Диапазон измерения разности температур в подающем и обратном трубопроводах (гр. С), 3-180;
Погрешность измерения объемного расхода, объема теплоносителя
Qm(v)наим - Qm(v)пер - 2,0%
Qm(v)пер - Qm(v)наиб - 1,0%
1.1 Теоретические основы измерения количества тепла
В настоящее время в системах теплоснабжения при учете энергии используются две измеряемые величины: тепловая энергия и количество теплоты. В качестве измеряемой величины тепловая энергия в последнее время получила широкое распространение. Практически во всей технической документации, имеющей общий характер, употребляется в качестве измеряемой величины тепловая энергия. Она используется в Законе «Об энергосбережении», «Правилах учета тепловой энергии и теплоносителя», Рекомендации МИ 2412-97, Рекомендации МИ 2451-98 и во многих описаниях для Госреестра на теплосчетчики и тепловычислители и др. документации. В то же время, в качестве измеряемой величины в ряде случаев используется количество теплоты, например, в рекомендации МИ 2164-91 (которая в настоящее время корректируется), некоторых описаниях для Госреестра на теплосчетчики и тепловычислители. Возникает вопрос, насколько целесообразно применение первой или второй величины.
...
1.3 Классификация и обзор аналогов
Теплосчетчик предназначен для учета, регистрации и мониторинга параметров теплопотребления по двум тепловым вводам с закрытой и открытой водяной системой. Температура воды в трубопроводах может быть от 0 до 1800, разность температур - от 0 до 180 0С, давление - до 16 МПа.
Системы централизированного теплоснабжения в России, как правило, четырехтрубные с зависимым элеваторным присоединением к источникам (элеватор – аппарат, смешивающий поступающую воду с выходящей).
В качестве датчика температуры используется измерительный мост на полупроводниковом терморезисторе. Принцип действия такого датчика основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры. Их называют также терморезисторами или термисторами (термочувствительными резисторами). Имеются два различных типа терморезисторов: с отрицательным (терморезисторы NTC) и с положительным (терморезисторы PTC, позисторы) температурным коэффициентом сопротивления. При очень низких температурах все полупроводники являются идеальными изоляторами. Увеличение их электрической проводимости с повышением температуры может быть приблизительно выражено экспоненциальной функцией:
...
1.3.1 Метод переменного перепада давления (дифманометрический)
При течении жидкости или газа по трубе перепад давления на сужающем устройстве (диафрагме) пропорционален квадрату скорости потока.
Особенности метода измерения:
- может быть применен для измерения пара и воды;
...
1.4 Формулирование требований к устройству
Измерению подлежат:
- разность количеств (расходов) теплоносителя, полученного оптовым или конечным потребителем из тепловой сети и возвращенного им в тепловую сеть, т.е. G1 - G2. Эта разность - количество теплоносителя, которое потребитель взял из тепловой сети и должен оплатить;
...
2.1 Определение расчетных соотношений для электромагнитного расходомера
Среди многих типов применяемых датчиков расхода жидкости (расходомеров, водосчетчиков) электромагнитные (индукционные, магнитные) расходомеры (ЭМР) занимают особое место. Это связано с тем, что ЭМР один из наиболее точных и совершенных средств измерений, обладающий рядом уникальных свойств. Первые серийные ЭМР, произведенные голландской Tobinmeter Company, появились на рынке в 1952 году.
В основу работы ЭМР положен закон электромагнитной индукции Майкла Фарадея, согласно которому изменение полного магнитного потока порождает в проводнике индукционную электродвижущую силу (э.д.с.), пропорциональную ему. При этом э.д.с. возникает независимо от причины изменения магнитного потока – как от изменения самого поля, так и от движения проводника. Поэтому при движении проводящей жидкости в магнитном поле на ней наводится э.д.с. пропорциональная скорости изменения магнитного потока, а значит скорости движения жидкости.
...
2.4 Выбор и обоснование датчиков температуры и давления
Теплосчетчик должен комплектоваться датчиками температуры с едиными параметрами, такими как погрешность, динамические характеристики, температурный коэффициент сопротивления и пр. Также необходимо учитывать единообразие методов установки датчиков.
Двухпроводные линии подключения термопреобразователей к теплосчётчику, требуют проведения калибровки сопротивлений этих линии связи для устранения их влияния на результаты измерений температуры.
Датчики давления, подключаемые к прибору, могут быть 2-х типов: датчики избыточного давления, датчики абсолютного давления. Определение типа датчика осуществляется независимо для каждого датчика давления, подключенного к прибору, так как особенности конструкции и алгоритм обработки данных тепловычислителем позволяют использовать независимые данные о давлении в трубопроводах. Выбираем датчики HCX-P-100.
...
3.1 Разработка электромагнитного расходомера
При осесимметричном потоке показания электромагнитного расходомера при одном и том же расходе будут приблизительно одинаковы как при турбулентном, так и при ламинарном движении. Это большое преимущество выбранного типа расходомеров по сравнению со многими другими. Оно является результатом действия циркуляционных токов между центральной зоной больших скоростей и периферией, которые снижают ЭДС на электродах настолько, насколько она могла бы возрасти от увеличения скоростей в центральной зоне.
...
3.2 Разработка тепловычислителя
Узел тепловычисления должен обеспечивать прием и обработку результатов измерений с измерительных преобразователей, вычисление отчетного параметра по одному из алгоритмов, хранение архива данных, а также индикацию запрашиваемых или мгновенных значений и возможность экспорта текущей и архивной информации по необходимости во внешние устройства.
Для реализации такого набора функций необходимо в качестве тепловычислителя использовать несложную микропроцессорную систему на основе 8- битного микропроцессора. Для реализации всех вышеописанных функций в микропроцессорной системе необходимо предусмотреть:
...
3.3 Расчет погрешности прибора
При учете результат измерений потребленных (отпущенных) за некоторый интервал времени энергоресурсов представляет собой накопленную сумму n промежуточных результатов измерений
...
Таблица 1 - Погрешность измерительной системы по времени методом статистического моделирования при различных параметрах
...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках данного дипломного проекта требовалось разработать прибор для учета потребления тепловой энергии в соответствии с техническим заданием на проект. В процессе разработки проекта были разработаны теоретический, технологический, конструкторский разделы, а также раздел по безопасности жизнедеятельности и технико- экономическое обоснование проекта.
В теоретическом разделе были рассмотрены требования к проектируемому прибору с точек зрения метрологии, действующей нормативной базы, а также произведен обзор существующих аналогов и сформулированы основные требования к прибору.
...
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Рисунок А.1 – Блок тепловычислителя
Рисунок А.2 – Установка измерительных преобразователей. Монтажная схема
Рисунок А.3 – Преобразователь расхода
Рисунок А.4 – Датчик температуры. Общий вид и характеристики