Aktuální vydání

celé číslo

08

2018

MSV 2018 v Brně

celé číslo

Měření průtoku horké vody v průmyslu v soupravách pro měření množství tepla

článku je popsáno úspěšné řešení úlohy měření tepla předaného vodou na zdroji tep­la pro horkovod. Jsou připomenuty a zdůrazněny základní zásady pro správnou mon­táž průtokoměru Krohne UFM 3030 tak, aby se optimálně využily jeho vynikající met­rologické a provozní vlastnosti.
 

Úvod

 
Měření množství tepla předaného vodou na výstu­pu zdrojů tepla (teplárna, kotelna) nebo v uzlových částech horkovodní sítě je v mnoha případech provo­zovateli kotelen a horko­vodů podceňováno. Spo­lehlivé údaje o množství vyrobeného tepla nebo množství tepla předaného vodou v daném uzlovém bodě horkovodní sítě jsou ovšem zásadní pro hod­nocení ekonomiky provo­zu, optimální řízení zdro­je tepla nebo horkovodu a z dlouhodobého hlediska jsou také zdro­jem významných informací pro posouzení velikosti tepelných ztrát a technického sta­vu horkovodu.
 

Základní části soupravy pro měření tepla předaného vodou a požadavky na průtokoměr

 
Základní části soupravy pro měření tepla předaného vodou jsou:
  • průtokoměr,
  • párované teploměry,
  • kalorimetrické počítadlo.
Požadavkům na průtokoměry pro průmys­lové měření tepla (na rozdíl např. od měření tepla na patách domů) vyhoví z hlediska přes­nosti měření a dlouhodobé stability zejména ultrazvukové průtokoměry. Průtokoměry musí splňovat tyto základní požadavky:
  • musí mít malou nejistotu měření a součas­ně dlouhodobou stabilitu a opakovatelnost měření i v náročných provozních podmín­kách (vysoká teplota a tlak měřené vody),
  • musí umožňovat diagnostiku a validaci za provozu bez nutnosti vypouštění hor­kovodu – při jakýchkoliv pochybnostech je nezbytné mít možnost snadno překont­rolovat jednotlivé základní části průtoko­měru (senzory, vyhodnocovací elektroni­ku, funkci výstupních obvodů),
  • konstrukce průtokoměru musí zaručovat dlouhodobou stabilitu a životnost sou­časně s možností výměny vyhodnocovací tepla elektroniky bez ovlivnění přesnosti měře­ní (např. po poškození výbojem atmosfé­rické elektřiny),
  • konstrukce průtokoměru a uspořádání měři­cích kanálů musí umožňovat měřit s požado­vanou přesností i při krátkých přímých úse­cích před průtokoměrem a za ním,
  • pro měření na zdrojích tepla nebo v místech, kde je měřicí místo pro obchodní styk (pra­covní měřidlo stanovené), musí mít průto­koměry příslušné rozhodnutí o schválení typu měřidla a musí být prvotně ověřeny,
  • průtokoměry musí být odolné proti půso­bení okolního prostředí, např. povětrnost­ním vlivům, i silám od potrubí, které mo­hou vzniknout za provozu tepelnou dilata­cí horkovodního potrubí,
  • průtokoměry musí být odolné proti neše­trné montáži i demontáži při rekalibraci, proti vakuu a tlakovým rázům.

Příklad měření množství tepla předaného vodou na výstupu zdroje

 
Pro měření tepla na výstupu tepelného zdroje byl nahrazen dosavadní clonový prů­tokoměr ultrazvukovým průtokoměrem UFM 3030 F DN 350, PN25 od firmy Krohne. Prů­tokoměr má platné schválení typu měřidla pro pracovní měřidlo stanovené a jeho vyni­kající metrologické vlastnosti jsou potvrze­ny jak vydaným národním schválením typu (ČMI TCM 142/04-4108), tak i schválením podle MID (0402-MID-503001). Průtokoměr je schválen i pro obousměrné měření průtoku topné vody nebo kondenzátu. Je tedy možné použít jej i v těchto speciálních úlohách. Prů­tokoměr se vyznačuje dlouhodobou stabilitou a jeho robustní provedení je vhodné pro ob­tížné provozní podmínky. Odolává teplotám do 180 °C a lze jej dodat pro tlak až 10 MPa.
 
V dané úloze je průtokoměr nastaven pro měření v rozsahu 0 až 1 000 m3/h. Tři měřicí kanály umožňují dosáhnout poměrných krát­kých požadovaných přímých úseků před průto­koměrem (10 DN) i za průtokoměrem (5 DN).
 
Těleso snímače je velmi odolné proti po­škození i při opakované demontáži a montáži při ověřování měřidla. Je tvořeno ocelovým svařencem, který je tvarově naprosto stabilní a spolu s propracovanou elektronikou a do­konale provedenými senzory zajišťuje vyni­kající opakovatelnost měření po celou dobu životnosti průtokoměru.
 
Také robustní provedení senzorů zajišťuje jejich dlouhodobou životnost. Ve styku s hor­kou vodou nejsou žádné elastomery, pouze korozivzdorná ocel.
Průtokoměr může být instalován v přívo­du nebo ve vratné větvi v závislosti na poža­davku provozovatele a vykazuje nulovou tla­kovou ztrátu.
 
Plně využít vynikající vlastnosti ultra­zvukového průtokoměru Krohne UFM 3030 je možné při správně navržené a instalované měřicí trati. Je nutné respektovat požadova­né přímé úseky před průtokoměrem a za ním, zajistit trvalé zaplnění celého průřezu měři­cí trubice průtokoměru měřenou horkou vo­dou a dodržet přípustný požadovaný rozdíl mezi vnitřním průměrem potrubí měřicí tratě a vnitřním průměrem průtokoměru. Umístění měřicí tratě musí rovněž umožnit bezproblé­movou demontáž a opětovnou montáž průto­koměru při jeho ověřování.
 
Vyhodnocovací elektronika ultrazvuko­vého průtokoměru Krohne UFM 3030 F je umístěna na stěně tak, aby byla přístupná pravidelné vizuální kontrole. Se snímačem průtokoměru je propojena šestinásobným koaxiálním kabelem, který je součástí dodávky průto­koměru. Kabel je na koncích opatřen konektory typu SMB, které za­ručují bezproblémovou montáž i demontáž.
Průtokoměr má proudový výstup s komunikací HART, která je ve verzi pro pracovní měřidlo stanovené blokována tak, že nastavení a diagnostické hodnoty lze pouze číst, nikoliv měnit. Součástí dodáv­ky průtokoměru je soubor DTM pro PactWARE v plné verzi, je tedy možné kdykoliv překontrolovat nastavení průtokoměru i číst interní diagnostické hodnoty bez porušení metrologických plomb.
 
Provedení měřicí tratě a montáž průtokoměru jsou patrné na obr. 1. Snímek byl pořízen před zhotovením tepelné izolace. Průtokoměr může být s výjimkou připojovací svorkovnice zcela tepelně izolován, a to i při teplotách měřené vody až 180 °C.
Na obr. 2 je detail snímače průtokoměru, ze kterého je zřejmé jeho robustní průmyslové provedení. Na obr. 3 je umístění převodníku ul­trazvukového průtokoměru a kalorimetrického počítadla INMAT 66, které zpracovává údaje z impulzního výstupu průtokoměru a párova­ných teploměrů.
 

Závěr

 
Firma Krohne vyrábí přesné a spolehlivé ultrazvukové průtokomě­ry již téměř třicet let. Ve výrobním programu jsou ultrazvukové prů­tokoměry pro montáž do potrubí i v příložné verzi, pro měření prů­toku kapalin i plynů.
 
Zvláštní pozornost firma Krohne věnuje vývoji a výrobě ultra­zvukových průtokoměrů pro měření v obchodním styku, a to zejmé­na v těchto oblastech:
  • měření průtoku horké vody a kondenzátu (typ UFM 3030),
  • měření průtoku ropy a uhlovodíků (typy Altosonic III a Altosonic V),
  • měření průtoku vysokotlakého zemního plynu (typ Altosonic V12).
V článku je popsáno úspěšné řešení úlohy měření tepla předané­ho vodou na zdroji tepla pro horkovod. Jsou také připomenuty a zdů­razněny základní zásady pro správnou montáž průtokoměru Krohne UFM 3030 tak, aby byly optimálně využity jeho vynikající metrolo­gické a provozní vlastnosti.
 
Uživatel získal přesné a spolehlivé měřidlo množství tepla předa­ného vodou, které nevyžaduje údržbu, vykazuje zanedbatelnou tlako­vou ztrátu a poskytuje přesné výsledky v širokém rozsahu průtoků.
 
Více informací o ultrazvukovém průtokoměru UFM 3030 od fir­my Krohne zájemci získají v technických kancelářích firmy Krohne v Praze, Brně a v Ostravě nebo na internetových stránkách firmy Kro­hne (www.krohne.com).
Petr Komp, KROHNE CZ, spol. s r. o.
 
Obr. 1. Provedení měřicí tratě
Obr. 2. Detail snímače průtokoměru DN350, PN25
Obr. 3. Vyhodnocovací elektronika průtokoměru UFM 3030