Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
V 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:
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