Современные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) являются сложными инженерными системами, обеспечивающими эффективное теплоснабжение зданий. Одним из ключевых элементов таких систем являются расходомеры, которые играют решающую роль в точном измерении и контроле потребления тепловой энергии. Разнообразие типов расходомеров позволяет выбрать оптимальное решение для конкретных условий эксплуатации, что значительно повышает точность учета и способствует оптимизации работы тепловых пунктов. Этот материал подготовили мы, научная группа из Московского Энергетического института. В данной статье мы рассмотрим основные виды расходомеров, используемых в ИТП, их принципы работы, преимущества и недостатки.

Расходомеры в ИТП в первую очередь обеспечивают возможность регулирования количества теплоносителя, поступающего в систему отопления. Установка данных средств контроля производится на подающем трубопроводе. Различают следующие виды расходомеров:

• Электромагнитные — используются для измерения объемного расхода электропроводящей жидкости посредством фиксации напряжения, возникающего в результате действия магнитного поля, между двумя электродами. В таком типе приборов скорость транспортировки теплоносителя остается неизменной ввиду отсутствия дополнительных деталей, изменяющих площадь поперечного сечения трубопровода. Могут работать в большом динамическом диапазоне, получили широкое распространение для измерения расхода агрессивных сред, имеют невысокую относительную погрешность на уровне 0,2%, 0,5%. Основным недостатком является чувствительность к магнитным и токопроводящим осадкам в жидкости.

• Ультразвуковые — рассчитывают объемный расход жидкости на основе разности времени прохождения ультразвукового сигнала пропорционального скорости и количеству, проходящего теплоносителя. Могут устанавливаться на трубопроводах с большим условным проходом, имеют средний динамический диапазон измерений, выпускаются с пределом относительной погрешности расхода в ± 1%, ± 2%, ± 2,5%. К недостаткам относятся повышенная чувствительность к вибрациям, завихрениям потока, необходимость контроля отложений в трубопроводе на рабочем участке.

• Тахометрические — в таких устройствах первичным преобразователем расхода могут служить крыльчатка, турбина, шарик и прочие, скорость вращения которых прямо пропорциональна измеряемому объемному расходу. Распространены для использования на бытовом уровне, не требуют электропитания, просты и дешевы в обслуживании. К основным недостаткам относятся повышенная металлоемкость при применении на трубопроводах больших диаметров, высокое гидравлическое сопротивление, малый динамический диапазон, относительно невысокая точность учета.

• Кориолисовы — напрямую рассчитывают массовый расход жидкостей в зависимости от изменения фаз механических колебаний U‑образных трубок. Подходят как для измерения расхода жидкостей, так и газов вне зависимости от их электрической проводимости, давления, вязкости, температуры, не требуют наличия прямолинейных участков трубопровода до и после установки прибора, не чувствительны к наличию осадков или загрязнений, выпускаются с пределом относительной погрешности расхода жидкости в ± 0,1%, ± 0,15%, ± 0,2%, для газа в ± 0,75%, ± 1%. Такой тип расходомеров имеет ограниченное применение, так как их производство высокозатратно и технологически сложно, необходимо обеспечение повышенной точности монтажа, помимо этого возможны искажения замеров при сильных вибрациях.

• Вихревые — в таких устройствах измерение расхода происходит за счет определения частоты колебаний, возникающих в потоке во время обхождения тела обтекания. Различают вихреакустические расходомеры, в которых частота образования вихрей измеряется ультразвуковым преобразователем. К их преимуществам относится возможность работы с различными средами, широкий динамический диапазон, простота эксплуатации. Но при этом имеют низкую эффективность при малых скоростях потока, значительные потери давления из‑за наличия дополнительного сопротивления в виде механического препятствия.

• Расходомеры перепада давления — принцип их работы основан на измерении перепада давления, возникающего при прохождении потока движущейся среды через сужающее устройство. Такой тип приборов прост в изготовлении, не имеет движущихся частей. К недостаткам относятся наличие механического препяствия в виде сужающего устройства, необходимость индивидуальной градуировки для реальных измеряемых сред, чувствительность к наличию загрязняющих частиц в потоке.

Погрешность системы рассчитывается по каналу измерения расхода. Канал измерения расхода представляет собой комплекс из нескольких приборов, позволяющих посчитать точный расход вещества. Расход приято поддерживать на определенном уровне для того, чтобы избежать затопления системы поставки тепла и горячей воды в помещения. Расчетные расходы теплоносителя определяются в зависимости от назначения тепловой сети, вида системы теплоснабжения (открытая или закрытая), принимаемого графика температур, а также схемы включения подогревателей горячего водоснабжения при закрытых системах теплоснабжения.

Расход в трубопроводе измеряется с помощью нескольких устройств. В первую очередь это суживающее устройство, которое создает перепад давления в прямом трубопроводе. В данном случае используется диафрагма, которая устанавливается в трубопровод с помощью фланцевого соединения частей труб. Необходимо снять разность давлений, созданную суживающим устройством. Для этих целей можно использовать любой первичный преобразователь расхода (дифманометр или расходомер). В системе устанавливается преобразователь расхода вихреакустический.

Принцип действия вихреакустических расходомеров основан на образовании вихревых дорожек, срывающихся с противоположных сторон тела поочередно, при обтекании твердого тела потоком жидкости. Регистрация вихревых потоков и определение частоты их образования происходит с помощью ультразвуковых преобразователей. Именно это и позволяет определить объемный расход среды, который прибор преобразовывает во вторичный унифицированный токовый сигнал и подает на регистратор.

Пример: Информация о преобразователе расхода и регистраторе производства фирмы Метран, популярных в использовании в ИТП на территории России.

Авторы материала: Темрина Д.Н, Гужов С.В.