Přepočítávací jednotky – aby měření páry mělo smysl

Jak pomocí průtokoměrů, tlakoměrů a teploměrů změřit základní provozní ukazatele páry proudící v potrubí, bylo popsáno v předchozích dílech seriálu o páře (Automa 2/2023, str. 24, a Automa 3/2023, str. 32). Na základě naměřených hodnot je třeba stanovit parametry páry (množství páry a tepla, hustotu apod.). V tomto případě již nejde o fyzikální měření, ale o výpočetní úlohu podle mezinárodních standardizovaných tabulek (IAPWS-IF97). Za tímto účelem jsou údaje z jednotlivých přístrojů přivedeny do přepočítávací jednotky, která se postará o jejich zpracování a interpretaci výsledků.

Co nabízí Endress+Hauser?

Pro parní okruhy je k dispozici přepočítávací jednotka EngyCal^® RS33 v provedení do venkovního prostředí (IP66), která splňuje požadavky, s nimiž se lze běžně setkat. Jednotka vyhovuje přísným kritériím a mezinárodním standardům (IAPWS-IF 97, OIML R75, EN ISO 5167, EN 1434).

Přepočítávací jednotka páry a tepla EngyCal^® RS33

Jednotka pro přepočítávání páry má tyto charakteristiky:

• české menu,
• jeden okruh,
• krytí IP66 pro venkovní instalace,
• změna barvy displeje při poruše nebo jiné definované události,
• poruchové počítadlo (pára mimo parametry),
• RS-485, Modbus TCP/RTU, M-Bus, Ethernet TCP/IP (webový server),
• schválení typu pro fakturační účely.

Měřicí řetězec je nyní kompletní. Díky měření a přepočítávací jednotce lze vyvodit, zda v potrubí proudí mokrá pára, sytá pára či přehřátá pára. Diagram z prvního článku o teo­rii páry (Automa 1/2023, str. 31) je na obr. 2 doplněn tak, aby lépe představil, jak přepočítávací jednotky fungují.

V ideálním případě je pára udržována v přehřáté oblasti, kde nehrozí potenciální rizika. Ze znalosti měřených veličin je možné spočítat, kdy se pára blíží k mezi sytosti, a dostává se tedy do pásma, kde roste riziko vzniku kondenzátu a také se snižuje množství energie.

Je-li teplota definována vztahem T = T_sat  + 2 °C, přepočítávací jednotka hlásí varování, že se přibližuje mez sytosti (křivka I). V tuto chvíli se z hlediska počítadla nic neděje, jen jde o informaci, že se parametry páry horší a blíží se akceptovatelné hranici.

Jestliže je teplota definována vztahem T = T_sat, přepočítávací jednotka hlásí alarm, kdy je pára na mezi sytosti a dostává se do oblasti mokré páry (křivka II).

Jsou-li parametry v oblasti mokré páry, přepočítávací jednotka automaticky pracuje v režimu poruchového počítadla, protože pára nesplňuje kvalitativní požadavky z hlediska obsaženého tepla a stává se pro technologii nebezpečnou z důvodu vznikajícího kondenzátu.

Přepočítávací jednotky, které pracují podle mezinárodních standardů, mají takto definované hranice. Jde o hodnotu vypočítanou z tabulek na základě vstupních měřených veličin, a je tedy do jisté míry teoretická.

V oblasti mokré páry se ztrácí kvalita a nelze jednoznačně určit, v kterém stavu (suchost/mokrost) se pára nachází. Hodnoty tlaku a teploty nejsou jednoznačné, a když se pára dostane pod mez sytosti, ztrácí další měření smysl.

Je lhostejné, zda je definováno několik úrovní pod křivkou sytosti, protože mokrá pára se suchostí 1 % má stejný tlak a teplotu jako mokrá pára se suchostí 100 %. To znamená, že znalost teploty a tlaku neříká absolutně nic o suchosti páry, a tedy ani o množství energie v ní obsažené. Například pára s absolutním tlakem 1 MPa a teplotou 179,9 °C má při suchosti 1 % pouze 20,153 kJ/kg a při suchosti 100 % 2 015,31 kJ/kg.

Následující článek poodkryje zákonitosti, které přináší závazkový vztah mezi výrobcem a odběratelem páry.

(Endress+Hauser)