Теплосчетчик и способ определения тепловой энергии теплоносителя в открытой водяной системе теплоснабжения

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТЕПЛОСЧЕТЧИК И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТКРЫТОЙ ВОДЯНОЙ СИСТЕМЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ(71) Заявитель Совместное общество с ограниченной ответственностью АРВАС(72) Авторы Бакаленко Владимир Иванович Печенев Виктор Алексеевич Жаврид Екатерина Николаевна(73) Патентообладатель Совместное общество с ограниченной ответственностью АРВАС(57) 1. Теплосчетчик для определения тепловой энергии теплоносителя в открытой водяной системе теплоснабжения с подающим, обратным и подпиточным трубопроводами,содержащий устанавливаемые в каждом из указанных трубопроводов преобразователь давления теплоносителя и преобразователь его температуры, а также два объемных расходомера, устанавливаемые соответственно в подающем и обратном трубопроводах, при этом выходы преобразователей давления соединены со входами соответствующих блоков вычисления плотности теплоносителя и энтальпии в подающем и обратном трубопроводах и со входом блока вычисления энтальпии в подпиточном трубопроводе, а выходы всех блоков вычисления энтальпии соединены с соответствующими входами индикатора, соединенного входом через блок вычисления массы теплоносителя в обратном трубопроводе с выходами объемного расходомера в обратном трубопроводе и блока вычисления 16699 1 2012.12.30 плотности теплоносителя в нем, отличающийся тем, что содержит три блока ввода индивидуальных статических коэффициентов для трех указанных преобразователей температуры, выход каждого из блоков ввода соединен со входом соответствующего блока расчета температуры, соединенного входом с выходом соответствующего преобразователя температуры, а выходом - со входом соответствующего блока вычисления энтальпии и плотности теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и блоком вычисления энтальпии в подпиточном трубопроводе, при этом выходы объемного расходомера в подающем трубопроводе и блока вычисления плотности теплоносителя в нем через блок вычисления массы теплоносителя в подающем трубопроводе соединены с индикатором. 2. Способ определения тепловой энергии теплоносителя в открытой водяной системе теплоснабжения с подающим, обратным и подпиточным трубопроводами, включающий установку преобразователя давления теплоносителя и резистивного преобразователя его температуры в каждый из указанных трубопроводов, а также установку соответствующего объемного расходомера в подающий и обратный трубопроводы, измерение давления и температуры теплоносителя в каждом из трех трубопроводов, измерение объемных расходов теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах, расчет с учетом результатов измерений энтальпии, плотности и массы теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, а также энтальпии в подпиточном трубопроводе и определение искомой тепловой энергии в соответствии с итогами расчета, отличающийся тем, что перед установкой в трубопроводы преобразователи температуры калибруют с определением индивидуальных статических коэффициентов 0,идля каждого -го преобразователя, а температурув каждом -м трубопроводе определяют в соответствии с выражениями 22 где- сопротивление -го преобразователя при температуре . Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в энергетике, в системах водоснабжения и теплоснабжения, коммунальном хозяйстве и в приборах для измерения тепловой энергии. Известны теплосчетчики (электромагнитные) для определения тепловой энергии и объемного (массового) расхода теплоносителя (холодной, горячей воды), предназначенные для измерения и коммерческого учета количества теплоты, объема и массы теплоносителя, потребляемой жилыми, общественными зданиями и т.д. в закрытых и открытых системах водяного теплоснабжения для измерения и регистрации объемного и массового расхода и параметров теплоносителя, протекающего в обоих направлениях через первичные преобразователи расхода, а также для использования в автоматизированных системах учета, контроля и регулирования теплоты. В состав теплосчетчика входят объемный электромагнитный расходомер (один для закрытой, два для открытой водяной системы теплоснабжения), преобразователи температуры и давления, электронный блок 1. Электронный блок выполняет измерение, оцифровку и последующую обработку выходных сигналов преобразователей объемных электромагнитных расходомеров (ОЭР), температуры (ПТ) и давления теплоносителя (ПД). Такой теплосчетчик позволяет определять тепловую энергию, объемный и массовый расход, температуру и давление теплоносителя в закрытых и открытых водяных системах теплоснабжения. 16699 1 2012.12.30 Недостатком известного теплосчетчика является низкая точность измерения тепловой энергии, так как не учтена погрешность при измерении температуры и разности температур, а также влияние тепловых шумов, остаточной деформации материалов. Известен способ определения тепловой энергии и массы отобранного из тепловой сети теплоносителя 1. С помощью теплосчетчиков типа КМ-5 объемный и массовый расход, а также тепловую энергию определяют следующим образом подобранную пару платиновых преобразователей, установленную на подающем и обратном трубопроводах системы водяного теплоснабжения, расходомеры и преобразователи давления присоединяют ко входам теплосчетчика определяют тепловую энергию по одному из уравнений МИ 2412-97. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя. Так для закрытой водяной системы теплоснабжения используется уравнение(1-2), где- объем теплоносителя, протекающего через подающий (обратный) трубопровод за время наблюдения- плотность теплоносителя (сетевой воды), соответствующая температуре теплоносителя в подающем (обратном) трубопроводе, согласно ГСССД 188-99 1,2 - удельная энтальпия теплоносителя (сетевой воды) соответственно в подающем и обратном трубопроводах, согласно ГСССД 188-99 определяют объем измеряемой среды , прошедший через объемный расходомер за время наблюдений. Известный способ позволяет определить тепловую энергию и объем теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах открытых систем водяного теплоснабжения. Недостаток этого способа определения тепловой энергии связан с невозможностью измерения температуры и разности температур с высокой точностью. Учитывая, что измерение температуры и разности температур необходимо для определения энтальпии и массы, погрешность при измерении температуры и разности температур вносит существенный вклад в результаты измерений тепловой энергии. Известен также теплосчетчик для определения тепловой энергии теплоносителя в водяных системах теплоснабжения, содержащий подающий, обратный и подпиточный трубопроводы 2. Подающий и обратный трубопроводы оснащены преобразователями температуры, электромагнитными объемными расходомерами, блоками вычисления плотности, энтальпии и массы теплоносителя. Подпиточный трубопровод (трубопровод подачи холодной воды) оснащен преобразователем температуры и блоком вычисления энтальпии холодной воды, который соединен с индикатором. Выходы электромагнитных расходомеров подающего и обратного трубопроводов через блоки вычисления массы соединены со входом индикатора. Преобразователи температуры прямого и обратного трубопроводов смонтированы заподлицо с внутренней поверхностью трубопровода. На наружной поверхности подающего и обратного трубопроводов установлены преобразователи температуры окружающей среды. В теплосчетчик дополнительно введены три блока вычитания температуры первый блок вычитает температуру подающего и обратного трубопроводов прямого измерения разности температур, второй блок вычитает температуру окружающей среды подающего и обратного трубопроводов прямого измерения разности температуры, третий блок вычитает из разности температур подающего и обратного трубопроводов разность температуры окружающей среды подающего и обратного трубопроводов. Выход третьего блока вычитания соединен со входами блоков вычисления энтальпии и плотности в подающем и обратном трубопроводах. Все выходные сигналы указанных блоков поступают на вход индикатора. Через индикатор управляются все блоки, подача воды, поддержание температуры. В известном устройстве за счет прямого измерения разности температур (подающего и обратного трубопроводов) и измерения разности температур теплоносителя в середине сечения и на стенках трубы (перепад температур) снижается погрешность измерения массы теплоносителя и тепловой энергии. 3 16699 1 2012.12.30 Недостатком известного устройства является невозможность измерения температуры и разности температур с высокой точностью, так как область допустимых значений погрешности измерений температур, подобранных в пару термометров, не позволяет измерять разность температур с высокой точностью. Для измерения тепловой энергии в открытых системах водоснабжения необходимо измерение трех температур одной парой термометров, установленной на подающем и обратном трубопроводах и одиночным термометром для измерения температуры холодной воды, характеристики которого могут существенно отличаться. Это приводит к погрешности измерения температуры и разности температур. Кроме того, подбор термометров в пару ухудшает эксплуатационные характеристики теплосчетчиков, так как при поломке одного термометра необходима замена всего комплекта. Известен способ определения тепловой энергии теплоносителя в водяных системах теплоснабжения, заключающийся в том, что в подающем и обратном трубопроводах измеряют объемные расходы и температуру 1, 2 теплоносителя, вычисляют плотность, энтальпию, массу 1, 2 теплоносителя, по которым определяют тепловую энергию 2. В известном способе теплоизолируют измерительные участки, измеряют температуру окружающей среды подающего и обратного трубопроводов 01, 02, определяют перепад температур теплоносителя внутри поверхности трубопровода. Вычисляют плотность и энтальпию теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах как функцию давления и перепада температур, а массу теплоносителя определяют по вычисленным значения плотности и энтальпии. Недостатком известного способа также являются вышеуказанные недостатки. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является теплосчетчик для открытых водяных систем теплоснабжения, который содержит подающий, обратный и подпиточный трубопроводы 3. Подающий и обратный трубопроводы содержат по одному объемному расходомеру, преобразователю температуры ПТ и преобразователю давления ПД. Подпиточный трубопровод (трубопровод подачи холодной воды) содержит преобразователь температуры и блок вычисления энтальпии холодной воды х.в, выход которого соединен с индикатором. Подающий и обратный трубопроводы снабжены блоками вычисления плотности, энтальпии и расхода массы. Выходы преобразователей температуры ПТ и давления ПД в подающем и обратном трубопроводах соответственно соединены со входами блоков вычисления энтальпии (1 и 2) и плотности в подающем и обратном трубопроводах, выходы которых соединены со входами индикатора, где происходит вычисление измеряемой тепловой энергиив открытой системе водяного теплоснабжения. Теплосчетчик дополнительно содержит блок прямого измерения разности объемных расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, блок разности плотностей, с которым соединены выходы блоков вычисления плотности, блок вычисления массового расхода теплоносителя в обратном трубопроводе, блок вычисления разности массовых расходов и блок вычисления массы отобранного из сети теплоносителя. Выходы блоков вычисления плотности в прямом и обратном трубопроводах соединены со входом блока вычитания плотностей, выходы объемных расходомеров соединены со входами определения объемных расходов, выходы последнего блока объемного расходомера подающего трубопровода и выход блока вычитания плотности соединены со входом блока разности массовых расходов, выходы последнего блока соединены со входом блока масс, отобранных из сети теплоносителя. В подающем, обратном и подпиточном трубопроводах для измерения температуры использованы преобразователи температуры ПТ по ГОСТ 6651 из платины с номинальным сопротивлением 100, 500 Ом. Погрешность измерения ПТ выбирается исходя из требуемых пределов допускаемой относительной погрешности комплекта ПТ (подобранной пары) при измерении разности температур , , т.е.(0,53/), где- численное значение разности температур- относительная погрешность измерения разно 4 16699 1 2012.12.30 сти температур- нижний предел диапазона разности температур, выбирается из ряда 1, 2, 3 С в зависимости от класса применяемого комплекта ПТ. В известном устройстве повышение точности измерения тепловой энергии теплоносителя и массы, отобранной из сети теплоносителя, достигается за счет введения в теплосчетчик дополнительно блока прямого измерения разности объемных расходов и блока измерения разности плотностей в подающем и обратном трубопроводах в открытых водяных системах теплоснабжения, что позволяет производить определение значения массы без применения операции вычитания значений масс теплосчетчика. Однако в известном устройстве не учитывается погрешность при измерении температуры и разности температур в подающем и обратном трубопроводах, которая вносит существенный вклад в определение погрешности измерения тепловой энергии и массы теплоносителя. Подбор термометров в пару ограничивает область использования теплосчетчиков, так как при поломке одного термометра необходима замена всего комплекта. Кроме того, при подборе в пару всегда остаются термометры, не обеспечивающие заданную относительную погрешность при заданном . Поэтому приходится либо мириться с некоторым количеством не вошедших в пару термометров, либо ухудшать качество подбора, увеличивая . Наиболее близким к заявляемому способу определения потребления тепловой энергии в открытых системах теплоснабжения является способ определения объемных расходов теплоносителя в открытых водяных системах теплоснабжения, 3 включающий установку преобразователей температуры, преобразователей давления на подающем, обратном и подпитывающем трубопроводах, а также объемных расходомеров на подающем и обратном трубопроводах. На подающем и обратном трубопроводах измеряют объемные расходы теплоносителя, а также температуру и давление для вычисления энтальпии и плотности теплоносителя, измеряют температуру холодной воды в подпиточном трубопроводе для вычисления энтальпии холодной воды, измеряют разность объемных расходов и разность плотностей теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и определяют значение тепловой энергии. В известном способе значение температур при подсчете энтальпии и теплового расхода теплоносителя определяется с помощью согласованной пары (комплекта) платиновых термопреобразователей и минимизация погрешности производится на этапе подбора термопреобразователей в комплект. Недостатком известного способа также является измерение температуры и разности температур с помощью подбора платиновых преобразователей температуры в пару. Учитывая, что измерение температуры и разности температур является определяющим для большинства измеряемых величин, погрешность при измерении температуры и разности температур вносит существенный вклад в результаты измерений теплосчетчика. Кроме того, теплосчетчик комплектуется одной парой термометров (установлены на подающем и обратном трубопроводах), а температура холодной воды на подпиточном трубопроводе измеряется термометром, характеристики которого могут значительно отличаться, что приводит к увеличению погрешности измерения температур. Подбор термометров в пару ухудшает эксплуатационные характеристики теплосчетчиков, так как при поломке одного термометра необходима замена всего комплекта. Задачей, решаемой изобретением, является расширение области использования теплосчетчиков и повышение точности измерения тепловой энергии теплоносителя путем уменьшения погрешности измерения температуры и разности температур. Поставленная задача достигается тем, что теплосчетчик для определения тепловой энергии теплоносителя в открытой водяной системе теплоснабжения с подающим, обратным и подпиточным трубопроводами, включающий устанавливаемые в каждом из указанных трубопроводов преобразователь давления теплоносителя и преобразователь его температуры, а также два объемных расходомера, устанавливаемые соответственно в подающем и обратном трубопроводах, при этом выходы преобразователей давления соединены со входами соответствующих блоков вычисления плотности теплоносителя и 5 16699 1 2012.12.30 энтальпии в подающем и обратном трубопроводах и со входом блока вычисления энтальпии в подпиточном трубопроводе, а выходы всех блоков вычисления энтальпии соединены с соответствующими входами индикатора, соединенного входом через блок вычисления массы теплоносителя в обратном трубопроводе и блока вычисления плотности теплоносителя в нем, содержит три блока ввода индивидуальных статических коэффициентов для трех указанных преобразователей температуры, выход каждого из блоков ввода соединен со входом соответствующего блока расчета температуры, соединенного входом с выходом соответствующего преобразователя температуры, а выходом - со входом соответствующего блока вычисления энтальпии и плотности теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и блоком вычисления энтальпии в подпиточном трубопроводе, при этом выходы объемного расходомера в подающем трубопроводе и блока вычисления плотности теплоносителя в нем через блок вычисления массы теплоносителя в подающем трубопроводе соединены с индикатором. Поставленная задача достигается также тем, что в способе определения тепловой энергии теплоносителя в открытой водяной системе теплоснабжения с подающим, обратным и подпиточным трубопроводами, включающем установку преобразователя давления теплоносителя и резисторного преобразователя его температуры в каждый из указанных трубопроводов, а также установку соответствующего объемного расходомера в подающий и обратный трубопроводы, измерение давления и температуры теплоносителя в каждом из трех трубопроводов, измерение объемных расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, расчет с учетом результатов измерений энтальпии, плотности и массы теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, а также энтальпии в подпиточном трубопроводе и определение искомой тепловой энергии в соответствии с итогами расчета,перед установкой в трубопроводы преобразователи температуры калибруют с определением индивидуальных статических коэффициентов 0, ,для каждого -го преобразователя, а температурув каждом -м трубопроводе определяют в соответствии с выражениями 2 2 где- сопротивление -го преобразователя при температуре. Таким образом, технический эффект в предлагаемом изобретении достигается за счет определения индивидуальных статических коэффициентов термометров в процессе калибровки и перерасчета температуры с учетом индивидуальных статических коэффициентов термометров по формуле Календера-ван-Дюзена, введение которых уменьшает погрешность измерения разности температур в трубопроводах и, соответственно, позволяет повысить точность измерения тепловой энергии теплоносителя. Предложенный способ обеспечивает возможность измерения температуры с более высокой точностью термометрами любого класса точности восстановление характеристики термометра в процессе калибровки отказ от подбора термометров в пару при одновременном повышении точности измерений. Кроме того, данный способ позволяет обеспечить измерение температуры практически с погрешностью эталонных термометров. Конкретный пример выполнения изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема теплосчетчика для определения тепловой энергии теплоносителя, отобранного в открытых системах теплоснабжения на фиг. 2 приведены результаты измерений допустимых погрешностей термометров на фиг. 3 приведены результаты измерений разности температур комплектами термометров 16699 1 2012.12.30 на фиг. 4 - результаты измерений разности температур для шести пар, образованных комбинацией термометров, не входящих в комплекты. На фиг. 1 изображена блок-схема теплосчетчика для определения тепловой энергии и массы теплоносителя, отобранного в открытых водяных системах теплоснабжения, на которой показаны подающий 23, обратный 24 и подпиточный (подачи холодной воды) 25 трубопроводы, которые условно показаны прямыми линиями. Подающий трубопровод 23 оснащен объемным расходомером 1, преобразователем температуры (ПТ) 3 и преобразователем давления ПД 5. Обратный трубопровод 24 соответственно содержит объемный расходомер 9, преобразователь температуры ПТ 11 и преобразователь давления ПД 10. Блок 4, установленный на подающем трубопроводе 23, предназначен для ввода индивидуальных коэффициентов статической характеристики термометра 1, 1, 01, определенных в процессе калибровки, блок 5 - для расчета температуры с учетом индивидуальных коэффициентов статической характеристики термометра, блок 7 - для вычисления энтальпии теплоносителя в подающем трубопроводе, блоки 6 и 8 - для вычисления плотности и массы теплоносителя в подающем трубопроводе 23. Аналогично блок 12 предназначен для ввода индивидуальных коэффициентов 2, 2, 02 статической характеристики термометра, установленного на обратном трубопроводе 24, определенных в процессе калибровки,блок 13 - для расчета температуры, блок 15 - для вычисления энтальпии, блок 14 - для вычисления плотности и блок 16 - для вычисления массы теплоносителя в обратном трубопроводе 24. Подпиточный трубопровод (трубопровод подачи холодной воды) 25 оснащен преобразователем температуры 19, преобразователем давления 18. Блок 20 предназначен для ввода индивидуальных коэффициентов 3, 3, 03 статической характеристики термометра, установленного на подпиточном трубопроводе, блок 21 - для расчета температуры с учетом этих коэффициентов, блок 22 - для вычисления энтальпии. Выходы ПТ 3 и 11 в подающем и обратном трубопроводах соединены соответственно со входами блоков расчета температуры 5 и 13. Входы блоков расчета температуры 5 и 13 в подающем и обратном трубопроводах соединены также с выходами блоков 4 и 12 ввода индивидуальных статических коэффициентов термометров 1, 1, 01 и 2, 2, 02, установленных в подающем 23 и обратном 24 трубопроводах. Выход ПТ 19 соединен со входом блока вычисления температуры 21, вход которого также соединен с выходом блока ввода индивидуальных статических коэффициентов термометра 20 (3, 3, 03), установленного в подпиточном трубопроводе 25 и определенных в процессе калибровки. Выходы блоков расчета температуры 5, 13 и 21 в подающем 23, обратном 24 и подпиточном 25 трубопроводах соединены со входами соответствующих блоков вычисления энтальпий 7, 15 и 22, на входы которых также поступает сигнал с выходов ПД 2, 10, 18,установленных в соответствующих трубопроводах 23, 24, 25. Выходы блоков вычисления энтальпий 7 (1) подающего, 15 (2) обратного и подпиточного 22 (хв) трубопроводов соединены со входом индикатора 17. Кроме того, выходы блоков расчета температур 5 и 13 соединены со входами блоков вычисления плотности 6 и 14, на входы которых также поступают сигналы с ПД 2 и 10. Выходы блоков вычисления плотности 6 и 14 соединены со входами блоков 8 вычисления массы теплоносителя, протекающего в подающем трубопроводе - 1 и 16 - в обратном трубопроводе - 2. На входы блоков 8 и 16 вычисления массы теплоносителя поступают сигналы с объемных расходомеров 1 подающего и 9 обратного трубопроводов соответственно. Выходы блоков 8, 7, 15, 16 и 22 соединены со входом индикатора 17, где происходит вычисление измеряемой тепловой энергиив открытой системе водоснабжения по формуле 1(12)(12)(2 хв). В блоках вычисления плотности 6, 14 (1, 2) и вычисления энтальпии в блоках 7, 15 и 22 (1, 2 и хв) соответственно вычисляют зависимости плотностии энтальпииот давления и температуры. Массовый расход или масса воды (теплоносителя) 1 и 2 в подающем и обратном трубопроводах вычисляется в блоках 8 и 16 как произве 7 16699 1 2012.12.30 дение расхода или объема на плотность теплоносителя. Вычисление этих параметров осуществляют согласно требованию нормативных документов, например ГСССД 188-99 или МИ-2412-97. Все выходные сигналы указанных блоков поступают на вход индикатора 17. В подающем 23, обратном 24 и подпиточном 25 трубопроводах теплосчетчика в качестве преобразователей температуры установлены платиновые термопреобразователи сопротивления по ГОСТ Р 8.625-2007 с номинальным сопротивлением 100 и 500 Ом. Поскольку в теплосчетчиках используются термопреобразователи температуры, то измерение температуры включает аналоговое измерение сопротивления термометра, преобразование аналогового сигнала в цифровой и построение зависимости сопротивлениетемпература. Для уменьшения погрешности измерения температуры и разности температур в теплосчетчик дополнительно введены блоки 4, 12 и 20 ввода индивидуальных статических коэффициентов термометров , В и 0, определенных в процессе калибровки, и блоки 5, 13, 21 расчета температуры с учетом этих коэффициентов. Для расчета зависимости температуры от сопротивления в блоках 5, 13 и 21 использовали обратную функцию Каллендара Ван-Дюзена (КВД) Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. ГОСТ 665511-94) 2 2 где , , 0 - индивидуальные коэффициенты статических характеристик термометров,определенные в процессе калибровки- температура теплоносителя- сопротивление преобразователя температуры. При таком расчете температуры погрешность расчета зависит от погрешности определения коэффициентов уравнения (индивидуальные коэффициенты статических характеристик термометров), которая, в свою очередь, зависит от характеристик эталонной установки. Таким образом, погрешность термометров уменьшается практически до погрешности эталонной установки (эталонных значений температур). Чаще всего эталонные установки измеряют сопротивление поверяемого термометра с погрешностью 0,01 Ом, а температуру - 0,01 С. Следовательно, можно оценить погрешность определения индивидуальных статических коэффициентов термометров , , 0, в конечном счете, от температуры. Эта погрешность будет зависеть от температур, при которых осуществляется калибровка. Например, оценка, выполненная для реперных точек 0 С, 80 С и 140 С, показывает, что погрешность расчета индивидуальной статической характеристики, обусловленная погрешностью эталонной установки, не будет превышать области,ограниченной прямыми к(0,017810-5). Поскольку измерение температуры и разности температур влияет на вычисление энтальпий, массы и тепловой энергии, то уменьшается погрешность вычисления и этих величин. Так как в теплосчетчиках используют термопреобразователи сопротивления, то измерение температуры включает аналоговое измерение сопротивления термометра, преобразование аналогового сигнала в цифровой и построение зависимости сопротивлениетемпература. Для построения зависимости сопротивление-температура используют степенной полином аппроксимирующей НСХ по ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. Общепринятым способом уменьшения погрешности измерений температур является подбор термометров в пару. Из совокупности отдельных термометров образуют пары с близкими индивидуальными статическими характеристиками термометров. В соответствии с Государственной системой обеспечения единства измерений.Термометры сопротивления. Из платины, меди и никеля. Методика поверки. ГОСТ 3 8.624-2006 предложено 8 16699 1 2012.12.30 две модели расчета зависимости сопоротивление -температура - метод МТШ-90 и функция Каллендара-Ван Дюзена (КВД). На практике для подбора термометров в пару ограничиваются определением только двух коэффициентов 0 и , а значениепринимается равным стандартному. Такое решение обосновывается тем, что наиболее просто воспроизводятся две реперные точки при 0 и 100 С и добавление третьей приводит к необоснованному увеличению стоимости поверки. Пары составляют из термометров с наиболее близкими характеристиками. При этом при подборе в пару всегда остаются термометры, не удовлетворяющие измерению разности температур с относительной погрешностью при заданном . Поэтому приходится либо мириться с некоторым количеством не вошедших в пару термометров, либо ухудшать качество подбора, увеличивая . Другим недостатком является необходимость замены всего комплекта при выходе из строя одного термометра. Создание высокоточных термостатов и креостатов, воспроизводящих произвольные температуры в диапазоне от -40 до 200 С, позволяет проводить исследования статических характеристик в трех точках и определять все три характеризующих ее параметра. Исследование индивидуальных статических характеристик в трех точках позволяет определять все три характеризующих ее параметра (0,и ) и использовать для расчета зависимости температуры от сопротивления обратную функцию КВД. В этом случае способ определения тепловой энергии в открытых системах теплоснабжения осуществляют следующим образом 1-й этап проводят калибровку платиновых термометров сопротивления, устанавливаемых в подающем, обратном и подпиточном трубопроводах, с получением индивидуальных коэффициентов статической характеристики 1, 1, 01, 2, 2, 02 и 03, 3 и 3. Это выполняется на эталонном оборудовании, которое имеет погрешность измерения температуры не более 0,01 С. 2-й этап вводят в блоки 4, 12 и 20 теплосчетчика индивидуальные статические коэффициенты термометров 01, 1, 1, 02, 2 и 2 и 03, 3 и 3, установленные соответственно в подающем, обратном и подпиточном трубопроводах. 3-й этап в блоках расчета температур 5, 13 и 21, на вход которых поступает сигнал от ПТ 3, 11 и 19 подающего 23, обратного 24 и подпиточного 25 трубопроводов и сигналы с выходов блоков ввода индивидуальных статических коэффициентов 4, 12 и 20 соответствующих трубопроводов производят перерасчет сопротивления в температуру по формуле 2 2 где , , 0 - индивидуальные статические коэффициенты термометров, определяемые в соответствии с Государственной системой обеспечения единства измерений. Термометры сопротивления из платины, меди, никеля. Методика поверки ГОСТ Р 8.624-2006.- измеряемая температура- электрическое сопротивление при температуре 0 - электрическое сопротивление при температуре 0 С. 4-й этап определяют в блоках 7, 15 и 22 энтальпии теплоносителя в подающем, обратном и подпиточном трубопроводах как функцию соответствующего давления и температуры 1(1,1), 2(2,2), хв(1,1). Типичный алгоритм расчета энтальпии сетевой воды при средней температуре определяют как при использовании линейной интерполяции данных таблиц ГСССД 188-99. При этом температура поступает на вход блоков вычисления энтальпий 7, 15 и 22 с выходов блоков расчета температур 5, 13 и 21 с учетом индивидуальных статических коэффициентов термометров в соответствующих трубопроводах, а давление с ПД 2, 10, 18 соответствующих трубопроводов. 9 16699 1 2012.12.30 Определяют также плотность теплоносителя в блоках вычисления плотности 6 и 11 подающего и обратного трубопроводов как функцию соответствующего давления и температуры 1(1,1), 2(2,2), кд/кг. При этом в подающем трубопроводе 23 на вход блока вычисления плотности 6 поступает сигнал с выходов блока расчета температуры 5 и ПД 2, а в обратном трубопроводе 24 на вход блока вычисления плотности 14 поступают сигналы с блока расчета температур 13 и ПД 10. 5-й этап вычисляют массу теплоносителя 1 и 2 по каждому трубопроводу в блоках 8 и 16, где значение плотности поступает с выходов блоков 6 и 14, а значение расходов теплоносителя с выходов объемных расходомеров 1 в подающем и 9 в обратном трубопроводах. Массу теплоносителя 1 и 2 определяют как произведение расхода или объема на плотность теплоносителя. 6-й этап в индикаторе 17 вычисляют тепловую энергиютеплоносителя по формуле 1(2)(12)(2 хв). Значения энтальпии 1, 2 и хв поступают на вход индикатора 17 с выходов блоков вычисления энтальпий 7, 15 и 22 соответствующих трубопроводов, а значения массы теплоносителя 1 и 2 в прямом и обратном трубопроводах поступают на вход индикатора 17 с выходов блоков 8 и 16. Для наглядности преимуществ использования индивидуальных статических коэффициентов термометров для определения погрешности измерения температуры и разности температур СООО Арвас использовался измерительно-вычислительный комплекс ИСТМ 16, имеющий два канала измерения температуры, программное обеспечение которого было доработано с целью возможности пересчета измеренных значений сопротивлений в значения температуры с использованием полинома, аппроксимирующего НСХ (подбор термометров в пару) и функции КВД с использованием индивидуальных статических коэффициентов. Для исследований были случайным образом выбраны три комплекта термометров, у которых были определены индивидуальные статические коэффициенты термометров 0,ипо трем точкам при температурах 0 С, 80 С и 140 С. Перед проведением исследований были оценены СКО каналов измерений при подключении к ним эталонной меры сопротивлений 100 Ом, которые составляли около 0,02 С. Все термометры были помещены в один термостат, в котором последовательно устанавливались температуры 70 С, 100 С и 120 С. В каждой точке испытаний было выполнено по 10 наблюдений, при этом СКО результатов не превышало 0,01 С. Далее были оценены погрешности каждого термометра, а также погрешности измерения разности температур комплектами и произвольно образованными парами термометров. На фиг. 2 представлены результаты, подтверждающие, что все участвующие в эксперименте термометры соответствуют классу А при расчете характеристики традиционным способом (подбор термометров в пару), обеспечивают измерение с погрешностью, не превышающей 0,1 С, т.е. в три раза точнее, при расчете характеристики предлагаемым способом. Значкомотмечены термометры при подборе в пару, а значком- термометры с использованием индивидуальных статических коэффициентов. На фиг. 3 приведены результаты измерений разности температур комплектами термометров. Если учесть, что в соответствии с Методикой пара термометров должна обеспечивать измерение разности температур с относительной погрешностью 0,030,005 ,где- минимальная измеряемая разность температур, выбираемая из ряда 1, 2, 3 С, то при 0 С, разность показаний термометров не должна превышать 0,3 0,6 и 0,9 С для. Таким образом, как видно из графика на фиг. 3, при введении индивидуальных статических коэффициентов термометров погрешность измерения разности температур уменьшается и в случае использования комплектов термометров. На фиг. 4 показаны аналогичные результаты для шести пар, образованных комбинацией термометров, не состоящих в паре. В этом случае также большинство пар соответству 10 16699 1 2012.12.30 ет минимальной погрешности 1 С при использовании индивидуальных статических коэффициентов термометров и только одна пара при использовании подбора термометров в пару имеет минимальную погрешность 3 С. Таким образом, расчеты и результаты испытаний подтверждают возможность измерения температуры и разности температур с более высокой точностью термометрами любого класса точности, восстановление характеристики термометра в процессе калибровки,отказ от подбора термометров в пару при одновременном повышении точности измерений. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.