Исследовательская работа: «Опыт применения ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителями для измерения количества тепла»

Всероссийский фестиваль педагогического творчества

Номинация конкурса

« Педагогические идеи и технологии: профессиональное образование»

Исследовательская работа:

«Опыт применения ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителями для измерения количества тепла»

Выполнил:

студент группы № 217 Досаев Владимир

Руководитель проекта:

преподаватель спецдисциплин БОУ СПО ВО

«Череповецкий технологический техникум» Беляева О.А

Череповец, 2015 год

Оглавление

С.

1. Введение 3 - 4

2. Основная часть 5 - 8

3. Заключение 9

4. Библиографический список 10

5. Доклад к выступлению 11-16

Введение

Ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями (теплосчетчики) достаточно стабильно работают в системах отопления с низким содержанием воздуха.

Наиболее широкое распространение при разработке теплосчетчиков получили ультразвуковой и электромагнитный метод измерения расхода. При измерении определяется скорость потока воды в трубопроводе, которая пересчитывается в объемный расход при умножении на площадь трубопровода. Каждый метод имеет определенные плюсы и минусы, которые проявляются при практическом использовании расходомеров. Ультразвуковой метод измерения основан на измерении разности времени прохождения ультразвука по потоку воды и против. Разность времени прохождения ультразвука в воде пропорциональна скорости воды в трубопроводе. При нулевом расходе временные интервалы прохождения ультразвука по потоку и против равны, поэтому разность временных интервалов будет равна нулю. При максимальном расходе разность будет также максимальной. Технически расходомер представляет собой отрезок трубопровода с двумя врезанными ультразвуковыми датчиками. Либо датчики врезаются непосредственно в трубу. Но в этом случае необходимо точно соблюсти размеры врезки. Врезка в трубу используется в основном на котельных, где применяются трубопроводы больших диаметров. Прохождение луча не обязательно может быть прямым от датчика к датчику. Точность измерений улучшается при нескольких преломлениях луча. Конструктивно преломление ультразвукового луча достигается при помочи установки специальных зеркал. Основные преимущества ультразвуковых и электромагнитных расходомеров в комплекте с тепловычислителями заключаются в том, что в отличие от механических крыльчатых, турбинных расходомеров они не имеют движущихся частей. Не смотря на более высокую стоимость расходомеры в комплекте с тепловычислителями сохраняют измерительные характеристики в течении довольно долгого времени, что является более ценным свойством в коммерческом учете тепловой энергии, чем ценовая характеристика

Итак, объектом исследования в нашей работе является измерение тепловой энергии с помощью теплосчетчиков в системах теплоснабжения на объектах промышленности и жилых домах

Предмет исследования - ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями (теплосчетчики)

Цель данной работы - исследовать возможность получения экономии в денежном эквиваленте, при использовании ультразвуковых расходомеров в составе теплосчетчиков при измерении тепла.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

- иметь понятие об ультразвуке

-области применения ультразвука в разных областях науки и техники

- изучить технологию применения ультразвука в ультразвуковых расходомерах.

- пояснить работу ультразвукового расходомера в комплекте с тепловычислителем

- определить достоинства ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителем

-подчеркнуть, какие среды можно измерять ультразвуковыми расходомерами

- диапазоны измерения ультразвуковых расходомеров

При выполнении работы использованы следующие методы:

- методы сбора информации из справочной литературы и

Интернет-ресурсов;

- методы анализа собранной информации на основе знаний предмета

«Основы автоматизации производства»

- методы статистического исследования: рекламации и отзывы при использовании комплекта прибора

- измерительные методы: математические расчеты, показания приборов.

Основную гипотезу данной работы сформулируем так:

можно ли используя, вышеуказанные методы измерения количества тепла теплосчетчиками, сделать вывод об экономии денежных ресурсов.

Новизна данной работы заключается в том, чтобы проанализировать расширение применения ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителями (теплосчетчиками) на территории РФ.

1.Теоретическая часть

1. Источники ультразвука

Частота сверхвысокочастотных ультразвуковых волн, применяемых в промышленности и биологии, лежит в диапазоне порядка нескольких МГц. Фокусировка таких пучков обычно осуществляется с помощью специальных звуковых линз и зеркал. Ультразвуковой пучок с необходимыми параметрами можно получить с помощью соответствующего преобразователя

1.2 В каких средах ультразвук распространяется?

Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Гальтон. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (она составляет около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак. Другая разновидность механических источников ультразвука - сирена. Она обладает относительно большой мощностью и применяется в милицейских и пожарных машинах. Все сирены состоят из камеры, в которой сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске - роторе. В камеру непрерывно подаётся сжатый воздух, который вырывается из неё в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.

1.3 Ультразвук в природе

Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом или имеющим форму параболического зеркала носовым отверстием сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. Летучие мыши могут обходить при полете препятствия. Механизм этой высокой помехоустойчивости еще неизвестен.

1.4 Применение ультразвука

- На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в металлической детали узкое отверстие сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. Ультразвуком можно даже делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине, в алмазе. На ультразвуковом станке резьбу можно делать в уже закалённом металле и в самых твёрдых сплавах

- Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Еще в 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Подобные эмульсии играют большую роль в промышленности: это лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.

- В лабораториях и на производстве применяются ультразвуковые ванны для очистки лабораторной посуды и деталей от мелких частиц. В ювелирной промышленности ювелирные изделия очищают от мелких частиц полировальной пасты в ультразвуковых ваннах. В некоторых стиральных машинах применяют ультразвук для стирки белья.

В некоторых пищевых производствах применяют ультразвуковые ванны для очистки корнеплодов (картофеля, моркови, свеклы и др.) от частиц земли.

1.5 Применение ультразвука в расходометрии и определении количества затраченного тепла

- Для контроля расхода и учета воды, и теплоносителя в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями. Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: надежность высокая точность, быстродействие, помехозащищенность - определили их широкое распространение. Комплект ультразвукового расходомера в комплекте с тепловычислителем позволяет определить количество теплоты, отданного теплоносителем. Ультразвуковой расходомер в комплекте с тепловычислителем предназначен для измерения тепловой энергии и регистрации теплоэнергетических параметров на узлах учета водяных систем теплоснабжения с соответствии с «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя» Электрические сигналы от ультразвукового расходомера, термопреобразователей подаются на соответствующие входы тепловычислителя и вычисляется затраченное количество теплоты. Ультразвуковой расходомер в комплекте с тепловычислителем монтируется на трубопроводах подачи горячей воды для обогрева на прямой подаче и обратном трубопроводе. По разнице показаний температур прямой и обратной воды вычисляется тепловычислителем количество затраченного тепла.

Кроме того, в настоящее время выпускаются ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителем, для установки в квартирах.

Получая счета за коммунальные услуги, иногда бросает в жар. Причиной тому вовсе не горячие радиаторы в квартире, а несправедливая сумма, представленная к оплате. Возможно, вам повезло, и во время отопительного сезона в комнатах была приятная температура или вы, задыхаясь от жары, делились теплом с окружающей средой. Но может быть и так, что градусов тепла явно не хватало и приходилось дополнительно утепляться, но, тем не менее, дискомфорт никоим образом не повлиял на сумму в квитанции. Получая счета за коммунальные услуги, иногда бросает в жар. Причиной тому вовсе не горячие радиаторы в квартире, а несправедливая сумма, представленная к оплате. Возможно, вам повезло, и во время отопительного сезона в комнатах была оснащенным ЖК-дисплеем. Достаточно нажатия на кнопку, чтобы считать информацию. Результатом всей ваших усилий станет экономия материальных и отопительных ресурсов. Приблизительно за пару сезонов вложения окупятся, и низкие суммы в квитанциях не будут больше шокировать, приятная температура или вы, задыхаясь от жары, делились теплом с окружающей средой. Но может быть и так, что градусов тепла явно не хватало и приходилось дополнительно утепляться, но, тем не менее, дискомфорт никоим образом не повлиял на сумму в квитанции. Принцип действия квартирных ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителем (теплосчетчик) тот же самый, что и промышленных теплосчетчиков. Все теплосчетчики оснащенным ЖК-дисплеем. Достаточно нажатия на кнопку, чтобы считать информацию. Результатом всех ваших усилий станет экономия материальных и отопительных ресурсов. Приблизительно за пару сезонов вложения окупятся, и низкие суммы в квитанциях не будут больше шокировать. Если вы созрели до решения установить личный теплосчетчик в квартиру, он позволит сэкономить на отоплении в пределах разумного, отражая текущее потребление. Вы заметите, что малейшее колебание температурного режима в сторону снижения отразится на содержимом кошелька к вектору увеличения. Только снижение параметров в 1°С до 6% экономит тепловую энергию

2. Практические выводы:

На основании сбора и анализа собранной информации сделаем следующие выводы:

ДОСТОИНСТВА

Достоинства ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителем на примере преобразователя расхода US800 и тепловычислителя ВТД-В:

-высокая степень защиты преобразователя расхода US800 от внешних воздействий

-возможность установки измерительных участков в нерегулируемых климатических условиях, а также в полностью залитых колодцах и на глубине (только для US800!)

-беспроливная методика поверки преобразователей расхода (без демонтажа первичных преобразователей, утверждена Госстандартом РФ)!

-измерительные участки на любой диаметр трубопровода до 2000 мм включительно!

-тепловычислитель ВТД-В является программируемым микропроцессорным устройством с широкими эксплуатационными возможностями (возможность просмотра на индикаторе как текущих, так и архивных данных, накопленных за время эксплуатации, получения отчетных данных при помощи ПК и др.), с применением высококачественной элементной базы ведущих зарубежных фирм.

-межповерочный интервал -4 года.

-вся продукция сертифицирована!

-ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями рассчитывают часовые, суточные и месячные значения объема, времени работы и архивируют информацию в электронном виде
-глубина архивирования часовых архивных параметров не менее 1488 часов, суточных - не менее 366 дней. Время хранения архивной информации в обесточенном состоянии не менее 10 лет.

- не создают сопротивления потоку

-имеют широкий динамический диапазон

-требуют меньшую длину прямолинейных участков

-ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями имеют возможность подключения к ЭВМ с помощью интерфейса RS-485 с группами ультразвуковых расходомеров (до 32 шт.), образуя локальную информационную сеть. Дистанционный информационный обмен с ультразвуковыми расходомерами в таком случае реализуется посредством программного обеспечения

-надежность

-высокая точность измерения до 0.5%

-помехозащищенность

-полное отсутствие подвижных и механических частей, обеспечивает его надежную эксплуатацию в течение длительного времени и безопасность в любых, даже самых тяжелых условиях эксплуатации

-позволяют измерять расход жидкости до 110000м3/ч

-взрывозащищенное исполнение

Недостатки:

- высокая стоимость;

- необходимость периодически прочищать проходной диаметр первичного преобразователя;

3. Заключение

ВЫВОД: Ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями находят все большее применение в промышленности, а в ближайшем будущем будут установлены и в каждой квартире. География внедрения приборов будет только расширяться, т.к. позволяет оплачивать коммунальные услуги за реальное потребление тепла.

Библиографический список

1. Иванов.Б.К. Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике -Издательство «Феникс»,2011г,

2. Руководство по эксплуатации В12.00-00.00-50 РЭ Расходомер-счетчик ультразвуковой многоканальный УРСВ, С-Петербург,2011

3. Селевцев Л.И Автоматизация технологических процессов, - Москва, 2014

4. Демченко В. А. Автоматизация и моделирование технологических процессов. - Издательство: Астроприн, 2010

5. Староверов А.Г. Основы автоматизации производства-Издательство Академия», 2010 Г.

6. Лекции преподавателя по предмету «Основы автоматизации производства»

7. Интернет- ресурсы

Доклад к выступлению

Тема нашей исследовательской работы: «Опыт применения ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителями (теплосчетчиками)для измерения количества тепла». Все знают, что за тепло мы переплачиваем приличные деньги.

Поэтому, объектом исследования в нашей работе является измерение тепловой энергии с помощью теплосчетчиков в системах теплоснабжения на объектах промышленности и жилых домах

Предметом исследования. - ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями (теплосчетчики)

Цель данной работы - исследовать возможность получения экономии в денежном эквиваленте, при использовании ультразвуковых расходомеров в составе теплосчетчиков при измерении затраченного тепла.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи - иметь понятие об ультразвуке

-области применения ультразвука в разных областях науки и техники

-изучить технологию применения ультразвука в ультразвуковых расходомерах.

-пояснить работу ультразвукового расходомера в комплекте с тепловычислителем

- определить достоинства ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителем

-подчеркнуть, какие среды можно измерять ультразвуковыми расходомерами

- диапазоны измерения ультразвуковых расходомеров

При выполнении работы использованы следующие методы:

- методы сбора информации из справочной литературы и

Интернет-ресурсы;

- методы анализа собранной информации на основе знаний предмета

«Основы автоматизации производства»

- методы статистического исследования: рекламации и отзывы при использовании комплекта прибора

- измерительные методы: математические расчеты, показания приборов.

Основную гипотезу данной работы сформулируем так:

можно ли используя, вышеуказанные методы измерения количества тепла теплосчетчиками, сделать вывод об экономии денежных ресурсов.

Новизна данной работы заключается в том, чтобы проанализировать расширение применения ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителями (теплосчетчиками) на территории РФ для измерения количества тепла. Использование теплосчетчиков позволяет платить деньги за реально потребленную теплоту. В этом состоит практическая значимость работы,

Глава 1. Теоретическая часть

1. Источники ультразвука

Частота сверхвысокочастотных ультразвуковых волн, применяемых в промышленности и биологии, лежит в диапазоне порядка нескольких МГц. Фокусировка таких пучков обычно осуществляется с помощью специальных звуковых линз и зеркал. Ультразвуковой пучок с необходимыми параметрами можно получить с помощью соответствующего преобразователя

1.2.В каких средах ультразвук распространяется?

Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Гальтон. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (она составляет около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак. Другая разновидность механических источников ультразвука - сирена. Она обладает относительно большой мощностью и применяется в милицейских и пожарных машинах. Все сирены состоят из камеры, в которой сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске - роторе. В камеру непрерывно подаётся сжатый воздух, который вырывается из неё в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.

1.3. Ультразвук в природе

Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом или имеющим форму параболического зеркала носовым отверстием сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. Летучие мыши могут обходить при полете препятствия. Механизм этой высокой помехоустойчивости еще неизвестен.

1.4. Применение ультразвука

- На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в металлической детали узкое отверстие сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. Ультразвуком можно даже делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине, в алмазе. На ультразвуковом станке резьбу можно делать в уже закалённом металле и в самых твёрдых сплавах

- Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Еще в 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Подобные эмульсии играют большую роль в промышленности: это лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.

- В лабораториях и на производстве применяются ультразвуковые ванны для очистки лабораторной посуды и деталей от мелких частиц. В ювелирной промышленности ювелирные изделия очищают от мелких частиц полировальной пасты в ультразвуковых ваннах. В некоторых стиральных машинах применяют ультразвук для стирки белья.

В некоторых пищевых производствах применяют ультразвуковые ванны для очистки корнеплодов (картофеля, моркови, свеклы и др.) от частиц земли.

1.5. Применение ультразвука в расходометрии и определении количества затраченного тепла

- Для контроля расхода и учета воды, и теплоносителя в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями. Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: надежность высокая точность, быстродействие, помехозащищенность - определили их широкое распространение. Комплект ультразвукового расходомера в комплекте с тепловычислителем позволяет определить количество теплоты, отданного теплоносителем. Ультразвуковой расходомер в комплекте с тепловычислителем предназначен для измерения тепловой энергии и регистрации теплоэнергетических параметров на узлах учета водяных систем теплоснабжения с соответствии с «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя» Электрические сигналы от ультразвукового расходомера, термопреобразователей подаются на соответствующие входы тепловычислителя и вычисляется затраченное количество теплоты. Ультразвуковой расходомер в комплекте с тепловычислителем монтируется на трубопроводах подачи горячей воды для обогрева на прямой подаче и обратном трубопроводе. По разнице показаний температур прямой и обратной воды вычисляется тепловычислителем количество затраченного тепла.

Кроме того, в настоящее время выпускаются ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителем, для установки в квартирах.

Получая счета за коммунальные услуги, иногда бросает в жар. Причиной тому вовсе не горячие радиаторы в квартире, а несправедливая сумма, представленная к оплате. Возможно, вам повезло, и во время отопительного сезона в комнатах была приятная температура или вы, задыхаясь от жары, делились теплом с окружающей средой. Но может быть и так, что градусов тепла явно не хватало и приходилось дополнительно утепляться, но, тем не менее, дискомфорт никоим образом не повлиял на сумму в квитанции. Получая счета за коммунальные услуги, иногда бросает в жар. Причиной тому вовсе не горячие радиаторы в квартире, а несправедливая сумма, представленная к оплате. Возможно, вам повезло, и во время отопительного сезона в комнатах была оснащенным ЖК-дисплеем. Достаточно нажатия на кнопку, чтобы считать информацию. Результатом всей ваших усилий станет экономия материальных и отопительных ресурсов. Приблизительно за пару сезонов вложения окупятся, и низкие суммы в квитанциях не будут больше шокировать, приятная температура или вы, задыхаясь от жары, делились теплом с окружающей средой. Но может быть и так, что градусов тепла явно не хватало и приходилось дополнительно утепляться, но, тем не менее, дискомфорт никоим образом не повлиял на сумму в квитанции. Принцип действия квартирных ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителем (теплосчетчик) тот же самый, что и промышленных теплосчетчиков. Все теплосчетчики оснащенным ЖК-дисплеем. Достаточно нажатия на кнопку, чтобы считать информацию. Результатом всех ваших усилий станет экономия материальных и отопительных ресурсов. Приблизительно за пару сезонов вложения окупятся, и низкие суммы в квитанциях не будут больше шокировать. Если вы созрели до решения установить личный теплосчетчик в квартиру, он позволит сэкономить на отоплении в пределах разумного, отражая текущее потребление. Вы заметите, что малейшее колебание температурного режима в сторону снижения отразится на содержимом кошелька к вектору увеличения. Только снижение параметров в 1°С до 6% экономит тепловую энергию

Глава 2. Практические выводы:

На основании сбора и анализа собранной информации сделаем следующие выводы:

ДОСТОИНСТВА

Достоинства ультразвуковых расходомеров в комплекте с тепловычислителем на примере преобразователя расхода US800 и тепловычислителя ВТД-В

-высокая степень защиты преобразователя расхода US800 от внешних воздействий;

-возможность установки измерительных участков в нерегулируемых климатических условиях, а также в полностью залитых колодцах и на глубине (только для US800);

-беспроливная методика поверки преобразователей расхода (без демонтажа первичных преобразователей, утверждена Госстандартом РФ);

-измерительные участки на любой диаметр трубопровода до 2000 мм включительно;

-тепловычислитель ВТД-В является программируемым микропроцессорным устройством с широкими эксплуатационными возможностями (возможность просмотра на индикаторе как текущих, так и архивных данных, накопленных за время эксплуатации, получения отчетных данных при помощи ПК и др.), с применением высококачественной элементной базы ведущих зарубежных фирм;

-межповерочный интервал -4 года;

-вся продукция сертифицирована;

-ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями рассчитывают часовые, суточные и месячные значения объема, времени работы и архивируют информацию в электронном виде;
-глубина архивирования часовых архивных параметров не менее 1488 часов, суточных - не менее 366 дней. Время хранения архивной информации в обесточенном состоянии не менее 10 лет;

- не создают сопротивления потоку;

-имеют широкий динамический диапазон;

-требуют меньшую длину прямолинейных участков;

-ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями имеют возможность подключения к ЭВМ с помощью интерфейса RS-485 с группами ультразвуковых расходомеров (до 32 шт.), образуя локальную информационную сеть. Дистанционный информационный обмен с ультразвуковыми расходомерами в таком случае реализуется посредством программного обеспечения;

-надежность;

-высокая точность измерения до 0.5%;

-помехозащищенность;

-полное отсутствие подвижных и механических частей, обеспечивает его надежную эксплуатацию в течение длительного времени и безопасность в любых, даже самых тяжелых условиях эксплуатации;

-позволяют измерять расход жидкости до 110000м3/ч;

-взрывозащищенное исполнение.

3.Заключение

ВЫВОД: Ультразвуковые расходомеры в комплекте с тепловычислителями находят все большее применение в промышленности, а в ближайшем будущем будут установлены и в каждой квартире. География внедрения приборов будет только расширяться, т.к. позволяет оплачивать коммунальные услуги за реальное потребленное тепло

.