Seriál o měření páry IV: 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. Na základě naměřených hodnot je potřeba stanovit parametry páry (množství páry, tepla, hustota apod.). V tomto případě se již nejedná o fyzikální měření, ale 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?

Obr. 1. Přepočítávací jednotka   EngyCal® RS33 a její zapojení 

Přepočítávací jednotka páry a tepla EngyCal® RS33

Jednotka pro přepočítávání páry má tyto charakteristiky:

1. české menu,
2. jeden okruh,
3. IP66 pro venkovní instalace,
4. změna barvy displeje při poruše nebo jiné definované události,
5. poruchové počítadlo (pára mimo parametry),
6. RS-485, ModBus TCP/RTU, M-Bus,Ethernet TCP/IP (Webserver),
7. 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 je na obr. 2 doplněn tak, aby lépe představil, jak přepočítávací jednotky fungují.

V ideálním případě je pára udržována v přehřáté oblasti, kdy 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 kondenzátu a také se snižuje množství energie.

Obr. 2. Molliérův T/h diagram

Pokud je teplota definována vztahem T = Tsat + 2 °C, potom přepočítávací jednotka hlásí varování, že se přibližujeme mezi sytosti (křivka I). V tuto chvíli se z hlediska počítadla nic neděje, jen dostáváme informaci, že se parametry páry horší a blíží se akceptovatelné hranici.

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

Pokud se jsou 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 kvůli vznikajícímu kondenzátu.

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

Jak již bylo zmíněno, v oblasti mokré páry se ztrácí kvalita a nelze jednoznačně určit, kterém stavu (suchost/mokrost) se pára nachází. Hodnoty tlaku a teploty nejsou jednoznačné a pokud se pára dostane pod mez sytosti, ztrácí další měření prakticky 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 tlakem 1 MPa_abs a teplotou 179,9 °C má při suchosti 1 % pouze 20,153 kJ/kg a při  suchosti 100 % 2 015,31 kJ/kg.

A k čemu to celé je? Proč takto složitě popisovat tak prostou věc, jako je pára?

Následující článek poodkryje zákonitosti, které přináší závazkový vztah výrobce/odběratele páry.

(Endress+Hauser)