НОРМАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ

ПО МЕТРОЛОГИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ОТПУСКАЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ И ПРЕДПРИЯТИЯМИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ С ГОРЯЧЕЙ ВОДОЙ

 

РД 34.11.301

 

 

РАЗРАБОТАНО Ивановским ордена "Знак Почета" энергетическим институтом им. В. И. Ленина (доктор техн. наук А. Т. Лебедев, кандидаты техн. наук В. А. Новиков, Л. А. Баранов) и производственным объединением "Союзтехэнерго" (инженеры Б.Г. Тиминский, И.В. Марков).

 

УТВЕРЖДЕНО Заместителем начальника Главтехуправления Д.Я. Шамараковым 02 июля 1981 г.

 

 

Настоящий Нормативный материал устанавливает:

- норму точности измерения количества тепловой энергии (КТЭ), отпускаемой электростанциями и предприятиями тепловых сетей с горячей водой;

- методику оценки точности измерения КТЭ;

- методику выполнения измерения КТЭ.

Нормативный материал предназначен для использования проектными организациями, электростанциями и предприятиями тепловых сетей при проектировании и эксплуатации схем измерения количества тепловой энергии.

 

 

1. НОРМА ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КТЭ

 

При проектировании и эксплуатации схем измерения количества тепловой энергии должна быть обеспечена заданная точность измерения.

1.1. Нормой точности измерения КТЭ является интервал D, в котором с вероятностью P=0,95* находится суммарная погрешность измерения, ГДж:

,                                                                (1)

где Q - количество тепла, отпущенного за отчетный период, ГДж;

s_н - оценка среднего квадратического отклонения результата измерения КТЭ, определяющая норму точности измерения, %.

________________

* ГОСТ 8.207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений.

 

1.2. Оценка среднего квадратического отклонения результата измерений должна находиться в пределах

,                                                        (2)

где Ц - себестоимость тепловой энергии, руб/ГДж;

Q_г - количество тепловой энергии, отпускаемой в год с горячей водой, ГДж;

s - оценка среднего квадратического отключения результата измерений КТЭ, %.

Эти пределы определены из условий минимальных убытков (И), складывающихся из убытков за счет применения средств с повышенной погрешностью (И₁) и дополнительных затрат за счет применения более дорогостоящих средств с меньшей погрешностью измерений (И₂).

1.3. Убытки И = И₁ + И₂ могут быть оценены по империческим зависимостям

                                                      (3)

где К₁ - коэффициент потерь в производстве от неточности измерений (по статистическим и экспертным оценкам К₁ изменяется в пределах 0,3¸1,3);

К₂ - коэффициент затрат на измерение КТЭ, руб. %. На основании анализа множества существующих средств измерений К₂ » 3000 руб. %.

1.4. Электростанции и предприятия тепловых сетей должны применять средства и схемы измерения КТЭ с оценкой среднего квадратического отклонения результата измерения в пределах, указанных формулой (2).

1.5. Если на современных серийно выпускаемых средствах измерения невозможно достичь точности в пределах, указанных формулой (2), то временно допускается применять методы, средства и схемы измерения КТЭ, обеспечивающие:

- для открытых однотрубных тепломагистралей s_н = 1%;

- для закрытых тепломагистралей s_н = 2%.

 

2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КТЭ

 

2.1. Оценка среднего квадратического отклонения результата измерения количества отпущенной тепловой энергии с водой производится по формуле, %

,                                                    (4)

где

; ; ;                                                   (5)

Q₁ - количество тепла, отпущенного за отчетный период в подающий трубопровод, ГДж;

Q₂ - количество тепла, вернувшегося за отчетный период по обратному трубопроводу, ГДж;

Q_п - количество тепла, поступившего за отчетный период с подпиточной водой при температуре воды в холодном источнике водоснабжения, ГДж;

Q - количество тепла, отпущенного с водой за отчетный период, ГДж;

, ,  - оценки среднего квадратического отклонения результата измерения теплового потока по каждому трубопроводу тепломагистрали, %.

2.2. При учете тепловой энергии приборами, раздельно фиксирующими расход и температуру воды с последующей ручной обработкой результатов измерений, справедлива формула

,                                                         (6)

где s_G и s_t - оценки средних квадратических отклонений результатов измерений расхода и температуры воды, %;

;                                                             (7)

;                                                              (8)

s_GИ - оценка средней квадратической инструментальной погрешности измерения расхода воды, %.

Определяется либо по "Правилам 28-64. Измерение расхода воды, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами" (М.: Издательство стандартов, 1964), либо может быть принята равной 1,3%;

s_tИ - оценка средней квадратической инструментальной погрешности измерения температуры воды. Может быть принята равной 0,5%;

s_GП и s_tП - оценки средних квадратических погрешностей планиметрирования суточных диаграмм расхода и температуры воды, могут быть приняты равными: s_GП  = 1,45 %; s_tП = 0,80 %;

s_QM - оценка средней квадратической методической погрешности измерения теплового потока, %:

,                                                            (9)

где t_cp - средняя за отчетный период температура воды, °С;

Dt - максимальный диапазон изменения температуры воды за сутки, °С.

2.3. При учете тепловой энергии приборами с автоматическим непрерывным умножением расхода воды на ее температуру и последующим автоматическим интегрированием

,                                                       (10)

где s_в - оценка средней квадратической погрешности вычислительных операций (нормирования, умножения, суммирования, интегрирования и др.);

s_GИ, s_tИ - оценки средних квадратических инструментальных погрешностей измерения расхода и температуры воды без учета погрешностей измерительных приборов, могут быть приняты соответственно равными 0,8 и 0,3%.

 

3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ КТЭ

 

3.1. Учет КТЭ можно осуществлять любыми средствами измерения и по любым схемам измерения, которые предусмотрены "Инструкцией по учету отпуска тепла электростанциями и предприятиями тепловых сетей" (М.: Энергия, 1976), а также автоматическими тепломерами (например, ТС-20), схемами на микропроцессорах и другими, но при этом величина s должна удовлетворять требованиям пп.1.4, 1.5.

3.2. В приложении в качестве примера приведена схема измерения КТЭ на серийно выпускаемых отечественной промышленностью приборах, обеспечивающая s » 1,5 %.

 

 

Приложение

 

1. Схема измерения КТЭ на серийно выпускаемых средствах измерения, обеспечивающая s»1,5 %, приведена на рисунке.

2. Схема измерения реализует формулу

,

где G₁(t), G₂(t), G_п(t) - расходы прямой, обратной и подпиточной воды, т/ч;

t₁(t), t₂(t), t_х.в(t)- температуры прямой, обратной и исходной воды в холодном источнике теплоснабжения, °С;

с_в - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·К);

Т - отчетный период, ч;

t - текущее время.

3. Схема основана на установке однотипных комплектов измерительных приборов на каждом из трубопроводов. Количество устанавливаемых комплектов измерительных приборов определяется технологической схемой теплоснабжения.

Приборы расхода 7 и температуры воды 8 предназначены для оперативного контроля при управлении режимом работы тепловой магистрали и периодического эксплуатационного контроля всей схемы автоматического учета КТЭ.

Дополнительно к указанным на рисунке средствам измерения функциональная схема теплотехнического контроля тепловой магистрали должна быть оснащена приборами в соответствии с "Руководящими указаниями по объему оснащения тепловых электрических станций контрольно-измерительными приборами, средствами автоматического регулирования, технологической защиты, блокировки и сигнализации" (М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1969) для оперативного контроля при управлении режимом работы тепловой магистрали.

 

 

Функциональная схема автоматического учета КТЭ

 

4. Номенклатура рекомендуемых средств измерения и их метрологические характеристики приведены в таблице.

5. Количество тепловой энергии, отпущенной за расчетный период, определяется по показаниям счетчика интегратора 11

Q = m_Q (n₁ – n₂),

где n₁, n₂ - показания счетчика интегратора в начале и в конце расчетного периода;

m_Q - постоянная счетчика, определяемая по номинальным статическим характеристикам преобразования средств измерений КТЭ.

Номинальные статические характеристики преобразования должны быть линейными в рабочем диапазоне или линеаризованы с помощью функциональных блоков нелинейных преобразователей.

Для линейных номинальных статических характеристик преобразований

,

где с_в - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·К);

m₁ - номинальный коэффициент преобразования термопреобразователя сопротивления 1 ГСП, Ом/°С;

m₃ - номинальный коэффициент преобразования сужающего устройства 2 и дифманометра 3, мА/(т/ч);

m₆ - номинальный коэффициент преобразования нормирующего преобразователя 6, мА/Ом;

m₉ - номинальный коэффициент преобразования блока умножения 9, мА/(мА)²;

m₁₀ - номинальный коэффициент преобразования сумматора 10, мА/мА;

m₁₁ - номинальный коэффициент преобразования интегратора 11, численно равный отношению изменения показаний счетчика n в час при подаче на вход интегратора токового сигнала 1 мА, ед/(мА·ч).

 

НОМЕНКЛАТУРА РЕКОМЕНДУЕМЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

 

№ позиции (см. рисунок)	Наименование и назначение	Тип	Метрологическая характеристика	Количество, шт.
1	2	3	4	5
1а; 1б; 1в	Термопреобразователь сопротивления ГСП для измерения температуры воды	ТСП-6097	Градуировка 100П. Класс точности I	3
2а; 2б; 2в	Сужающее устройство для измерения расхода воды	ДБ-0,25*	Доверительная граница погрешности результата измерения Dс = 1% при доверительной вероятности Р=0,95	3
3а; 3б; 3в	Дифманометр для измерения расхода воды	ДМЭР	Предел основной допустимой погрешности - 1,5%	3
4а; 4б; 4в 5а; 5б; 5в	Защитные диодные устройства для защиты от разрыва токовой цепи при отключении потребителей сигнала 0-5 мА	В01	-	6
6а; 6б; 6в	Нормирующие преобразователи для линейного преобразования сопротивления термометра в унифицированный сигнал постоянного тока	ПТ-ТС-68	Предел основной допустимой погрешности - 0,6%	3
7а; 7б; 7в	Измерительный прибор показывающий самопишущий для измерения температуры и расхода воды	КСУ-2-003	Входной сигнал постоянного тока 0-5 мА. Основная погрешность не более 0,5% диапазона измерения.	6
			Вариация показаний не более 0,5 абсолютного значения допустимой погрешности показаний.
			Основная погрешность записи не более 1% верхнего предела измерения
9а; 9б; 9в	Блок умножения для определения мгновенного расхода КТЭ по трубопроводам	А31	Формула преобразования, мА: Iвых = 0,2 I1 · I2	3
			Основная погрешность преобразования не более 1% верхнего предела выходного сигнала
10	Блок суммирования токовых сигналов для определения мгновенного расхода отпущенного КТЭ	А04	Номинальная статическая характеристика преобразования, мА:	1
11	Интегратор для учета КТЭ	С-1М	Основная погрешность интегратора в диапазоне измерения входного сигнала от 0,5 до 5 мА (не более ±0,25% измеряемой величины)	1

________________

* 0,25 - условный диаметр трубопровода по ГОСТ 355-67.

 

6. Оценка погрешности измерения.

6.1. Исходные данные для оценки погрешности учета КТЭ определяются метрологическими характеристиками средств измерения и результатами их поверки.

6.2. Систематическая составляющая погрешности измерения должна быть исключена из результата измерения путем регулировки средств измерения и введения поправок. Неисключенные систематические погрешности средств измерения и погрешности поправок должны рассматриваться как случайные величины.

6.3. Оценка среднего квадратического отклонения результата измерения отпущенной тепловой энергии, %:

;

где ;

Q₁ - количество тепла, отпущенного за отчетный период в подающий трубопровод, ГДж;

Q₂ - количество тепла, вернувшегося за отчетный период по обратному трубопроводу, ГДж;

Q₃ = Q_п - количество тепла, поступившего за отчетный период с подпиточной водой при температуре воды в холодном источнике водоснабжения, ГДж. Значения Q_i берутся средними за год из расчета тепломагистрали;

 - оценка среднего квадратического отклонения результата измерения расхода воды сужающим устройством в i-м трубопроводе, определяется расчетным путем по Правилам 28-64, %;

s_СМ, s_ИН, , , ,  - оценки средних квадратических отклонений результатов измерений сумматором, интегратором, термопреобразователем сопротивления ГСП, нормирующим преобразователем, дифманометром и блоком умножения, берутся равными 1/2 от доверительных границ погрешностей результатов измерения соответствующими средствами измерений, определенных на основании метрологических характеристик средств измерений и результатов поверки.