Дифференциальные расходомеры - миф или реальность?!

#21

AGL, а о каких суммах идет речь? Во сколько раз дифРППД дороже "обычного" способа измерения? Во сколько раз данная система дороже? Допустим если брать трубопровод Ду 100 и стоимость монтажа около 200 000. Если данные суммы пока небольшая тайна или коммерческая, то пойму.
В два, три ...или все глобальнее?

#22

Думаю, что в привычные 200 тыс. ДИС по стоимости никак не уложится, и на трубах Ду100 это удовольствие будет стоить в несколько раз дороже. Тут надо считать затраты на изготовление первичных преобразователей расхода (патрубки, фланцы, кольцевые камеры, диафрагмы, крепёж) – сколько это железо будет стоить? Наше крупногабаритное железо (для больших тепломагистралей) стоит сотни тысяч руб. А "мелкое железо" мы никогда не покупали ввиду отсутствия у нас "мелких" труб... Правда, у нас и окупаемость этих затрат – несколько недель или (в худшем случае) месяцев эксплуатации. Ну, а в мелких узлах учета ждать окупаемости придется несколько лет.
Плюс довольно дорогая импортная измерительная техника – цифровые дифманометры класса 0,02 по расходу со встроенными цифровыми манометрами (Иокогава, Япония), цифровой двухканальный преобразователь температуры и управляющий контроллер (тоже японские и тоже не дешевые), четыре трёхходовых клапана с электроприводом из Америки (цена каждого - $1500), конвертер цифровых сигналов и прочая мелочь... Из дешевых и привычных комплектующих – только пара отечественных термометров (типа КТСПР) и тепловычислитель СПТ961.2.
Кстати: СПТэшки в узле учета может и не быть, т.к. её функции отлично исполняет японский контроллер "Стардом", обученный работать с РППД (позже мы сравним результаты учета, выдаваемые СПТ и Стардомом). Правда, в Стардоме нет кнопочек и нет дисплея – показания и прочие данные можно увидеть только на компьютере (нетбук, ноутбук), что несколько непривычно для отечественного пользователя. "Снять показания" с дисплея и записать их в блокнот не получится, т.к. у Стардома нет привычного нам дисплея.
В общем, перед тем, как ставить в узле учет ДИС, желательно предварительно ответить на вопрос - а какой ожидаемый эффект от применения ДИС (за счет повышения точности учета) по сравнению с обычными измерениями? Думаю, что в дальнейшем мы подробнее рассмотрим и этот вопрос на примерах из ныне действующих узлов учета. Для этого надо взять сегодняшний архив (часовой) и выполнить расчеты для обычных и дифференциальных измерений (в тоннах, гигах, процентах и рублях). И конкретный ответ на вопрос "ставить сюда ДИС или не ставить" будет незамедлительно получен.

#23

Познакомимся с первыми результатами работы первой в СПб (и пятой в стране и в мире) дифференциально-интегрирующей системы учета тепловой энергии и теплоносителя, построенной на базе РППД.
ДИС установлена на ТЭЦ на выходе слабооткрытой заводской тепломагистрали Ду700 с циркуляцией в 800 – 900 т/ч и очень незначительной подпиткой (в среднем 0,5% от М1), компенсирующей потребление горячей воды заводчанами.
Подпитка магистрали настолько мала, что измеренная разность масс dM12 = M1-M2 едва отрывается от нуля (см. зеленый график, построенный по левой оси, по которой также отложены часовые массы М1 и М2). Для лучшего рассмотрения этой весьма малой разности масс её график в пурпурном цвете также построен по правой оси в 10-кратно увеличенном масштабе.

В ночные часы на заводе остается совсем мало людей (но тут люди работают и по ночам – на заводе есть непрерывное производство), потребление воды с дневных нескольких т/ч падает до нескольких сотен кг/ч (в выходные) или до 1000 – 1900 кг/ч ночью по рабочим дням. Понятно, что при циркуляции 800 – 900 т/ч столь малую разность расходов измерить обычным способом никак не возможно.
А вот пара дифРППД практически безошибочно измеряет разность М1-М2 даже при относительных водоразборах в несколько сотых (!) долей процента.

Хотелось бы дождаться момента, когда в какой-нибудь ночной час ни один заводчанин не откроет кран горячей воды, и мы получим идеально закрытую магистраль (разумеется, при отсутствии на заводе мелких протечек). Чрезвычайно интересно: какое рассогласование каналов измерений М1 и М2 мы получим на трубах Ду700 в идеально закрытой системе? Думаю, что в идеально закрытой системе часовые массы М1 и М2 сойдутся с точностью до нескольких тысячных долей процента.
Увы, но этому не бывать – вряд ли нам удастся эксперимент с полным закрытием всех кранов на довольно большом заводе. Правда, есть надежда на грядущую новогоднюю ночь – можно ожидать, что в праздничную ночь потребление горячей воды на заводе достигнет абсолютного минимума, хотя вряд ли это потребление будет нулевым. Но посмотрим, какой относительный водоразбор зафиксируют дифРППД в новогоднюю ночь.

#24

Здесь мы видим (по правой оси) график изменения во времени относительной подпитки магистрали, измеренной парой дифРППД за первые (после ввода в эксплуатацию 01.12.2011) 564 часа работы ДИС.
Максимальный относительный водоразбор тут наблюдается по рабочим дням на 16-м часу суток и составляет 2,5 – 3,5% от М1 (в это время рабочие завода дружно направляются в душ). В остальное время относительный водоразбор не превышает 1%, а в ночные часы отн. подпитка сокращается до десятых (по рабочим дням) и до сотых (по выходным дням) долей процента. Здесь будет логичным предположить, что ночью по выходным на заводе работает меньше людей, чем в ночные часы по рабочим дням. Сейчас мы увидим, как распределены относительные водоразборы по часам суток.

#25

Да действительно процент погрешности между М1 и М2 мал, да и возможно, что будет и 0 погрешность. А возможно представить, что на данном заводе были бы установлены "обыкновенные" расходомеры с ну очень точной погрешностью 0,5 % - как бы повела себя система и кто бы выиграл или проиграл? Тепловики или потребитель? Примерная экономия от дифРППД какова?

#26

А в Новогоднюю ночь точно можно смело говорить об относительной погрешности дифРППД, так как даже трудяга прекратит свою работу на часок дабы съесть 100 гр оливье и выпить стакан газировки. Остается не так и много времени и узнаем всю правду о дифференциальных расходомеров!

#27

На этой диаграмме показано распределение относительных подпиток магистрали по времени суток по субботам и воскресеньям. Как видим, объемы потребления горячей воды заводчанами на выходных существенно меньше, чем по рабочим дням (что вполне логично – на выходных работников на заводе в несколько раз меньше, чем с понедельника по пятницу).
Минимум подпитки в выходные наблюдается ночью на 4-м часу суток – в это время относительная (по отношению к М1) подпитка изменяется на уровне, близком к нулю – от 0,02% до 0,12%. Абсолютный минимум подпитки зафиксирован вчера (в субботу, 24.12.11). На 9-м часу отн. подпитка составила всего +0,01%, или 104 кг/ч. И это при циркуляции в 884 т/ч...
В среднем же минимальная (на 4-м часу) относительная подпитка по выходным дням составила +0,078%.

#28

Скорее всего, на реальной тепломагистрали нулевого расхождения каналов масс М1 и М2 мы не получим даже в идеально закрытой системе (пока в новогоднюю ночь работники завода будут свой любимый оливье запивать газировкой;) ). Получить нулевую "разбежку" М1 и М2 нам помешают каналы измерения температуры и разности температур.
Известно, что разность температур dt12 = t1-t2 парой согласованных термометров измеряется с небольшой (в доли процента) ошибкой. Погрешность разности температур неизбежно даст какую-то (очень небольшую) погрешность в расчете разности плотностей воды ro1 и ro2. И эта ошибка в разности плотностей Dro12 = ro1-ro2 перекочует в ошибку разности масс dM12 = M1-M2. Так что чисто нулевого расхождения М1 и М2 в новогоднюю ночь мы вряд ли получим...
Кроме того, идеального совпадения масс М1 и М2 мы не получим из-за небольшой методической ошибки, связанной с погрешностью формулы расчета плотности, зашитой в СПТ961.2. Эта погрешность (максимальная) тоже довольно мала – +/-(0,005 – 0,008)% (в пересчете на массу), и мы её тоже можем увидеть в ненулевой разности масс, измеренной в закрытой системе.
Но недолго ждать осталось – скоро мы увидим, насколько активно трудящиеся заводчане будут налегать на оливье в новогоднюю ночь. И узнаем про них всю правду! :D

#29

Чтобы как-то скоротать время до новогодней ночи, посмотрим на работу пары дифРППД в "маленькой", но идеально закрытой системе.
На представленной картинке мы видим взаимосвязь показаний двух самых мелких (из возможных на практике) РППД Ду50, установленных последовательно друг дружке и работающих в дифференциальном режиме с максимально возможной частотой перестановки дифманометров – 1 раз в минуту.
Эта иллюстрация построена по данным часовых архивов, накопленных СПТ961 за почти 300 часов непрерывной работы в режиме идеально закрытой системы.
Здесь канал М7 измеряет массу в подающем трубопроводе закрытой системы, а канал М8 – в обратном.
Коль скоро физически М8 = М7 (утечка/подпитка между расходомерами равна нулю), то в идеальном случае, при нулевых погрешностях измерения масс М8 и М9, мы должны получить простое уравнение М8 = 1,0000000*М7 + 0,0000000, тонн за час.
Но нулевых погрешностей, как известно, не бывает, и потому идеальное уравнение М8 = М7 даже у дифРППД не получилось. А получилась вот такая средняя функция:
М8 = 1,0000000017*М7 + 0,0000028, тонн за час,
при немыслимо высоком показателе стабильности измерений R2 = 0,99999999996.
Видим, что фактическая функция М8 = f(M7) получилась чрезвычайно близка к идеальной. Потому что наклон этой функции (коэффициент при М7) отличается от идеальной единицы на 0,00000017% (менее двух десятимиллионных долей процента!), а смещение этой функции (слагаемое в формуле) составило 2,8 грамма (!) за час. И всю эту нанометрологию нам продемонстрировали РППД с верхним пределом измерений Qmax = 8000 кг/ч в диапазоне изменения статистических расходов 1:20.
Понятно, что в обыденной жизни мы не обращаем внимание на какие-то десятимиллионные доли процента и граммы на фоне тысяч килограмм, и даже у государственных эталонов погрешности на порядки более значимые не учитываются ввиду их чрезвычайной малости. Поэтому мы можем смело говорить об отсутствии сколь-нибудь значимого вклада в рассогласование инструментальных составляющих погрешностей каналов измерения масс М7 и М8 – все эти составляющие были "уничтожены" именно дифференциальным режимом работы дифманометров.
Правда, вся эта (без преувеличения) нанометрология стала возможной благодаря тому, что температуры Т1 и Т2 в процессе измерений были численно близки, дельтаТ составляла доли градуса, и потому разность погрешностей плотностей воды (ro1 - ro2) тоже оказалась близкой к нулю. Но, если бы здесь дельтаТ был равен, скажем, 20 – 40 °С, то такая нанометрология уже не случилась бы – погрешность разности плотностей, вызванная погрешностью каналов измерения температуры и формулой расчета плотности, не позволила бы нам получить столь глубокое сверхсогласование каналов измерения масс М7и М8. Так что вполне возможно, что наблюдаемая сейчас нанометрология превратилась бы в микрометрологию. Что тоже неплохо для ведения учета обычными (не эталонными) РППД, но в режиме дифизмерений.

#30

Александ Григорьевич, может Вячеслав Ивановича пригласить, чтобы форумчане могли задать вопросы и ему, как производителю?

#31

Пример приведен исходя из результатов испытаний на установке ФОРУСа?

#32

А почему бы и нет? Надо обязательно пригласить! Может быть, В.И. расскажет, что почем...

#33

Ну да. Последняя картинка - это с испытаний двух пар дифРППД на установке Форуса. Здесь стояла задача определить степень рассогласования инструментальных (вносимых приборами) погрешностей каналов измерения масс М1 и М2 (токовые дифманометры) и масс М7 и М8 (цифровые дифманометры). Результаты этих проливок полностью подтвердили теоретические расчеты: при работе расходомеров в дифференциальном режиме инструментальная составляющая рассогласования масс М1 и М2 (М7 и М8) стремится к нулю. А раз нет рассогласования, то нет ни "метрологической утечки", ни "метрологической подпитки", и измеренная в дифрежиме разность расходов весьма близка к своему истинному значению.

#34

А материал диафрагм стандартный или какой-то особенный, дабы избежать износ кромки и температурные расширения?

#35

Диафрагмы, как правило, изготавливают из обычной нержавейки марки 12Х18Н9Т или 12Х18Н10Т. Эти марки нерж. стали довольно износоустойчивы, и острые кромки остаются таковыми много лет. У нас на сетевой воде кромки не тупятся по 15-20 лет эксплуатации.
Но, если в воде есть песок, то песочком может кромки "прилизать". В таких случаях отверстие диафрагмы растачивается на десятые доли мм, измеряется полученный диаметр отверстия, и снова диафрагма готова к работе на многие годы.
Температурное расширение диаметра отверстия диафрагмы, конечно же, присутствует - чем выше Т, тем больше диаметр отверстия. Сей момент учитывается в математике расчета расхода коэффициентом температурного расширения Кд:
Кд = 1 + Bt*(t-20),
где Bt - к-т линейного расширения материала диафрагмы, t - рабочая температура.
Такой же поправочный коэффициент на влияние температуры вводится и к диаметру трубопровода.

#36

Но каждый расчет, вносит свою погрешность при измерениях, а вот что бы избавиться от такого коэф-та?

#37

Увы. От поправок на температуру никак не избавиться - против температурного расширения твердых тел не попрёшь. Все металлы расширяются с ростом температуры. Разве придумать какую-то хитрую керамику или полимер? Только зачем нам эти хлопоты? Поправки на температуру тихо-мирно сидят себе в формуле расчета расхода, есть не просят, ну и пусть себе сидят... И тем самым исключают небольшую погрешность в результатах учета массы. Зато у РППД (с учетом прочих поправок) нет температуробоязни, которую мы имеем у прочих расходомеров...
А чего это тебе не по душе маленькая и простенькая температурная поправка?

#38

Да столкнулся с маленькой поправкой на температуру, от которой потом по шеякам получил!!! =))

#39

... Если темы вдруг возникнут - сразу снять!
Бить не нужно. А не вникнут - разъяснять!
Ты разъяснял, а тебя побили? Нехорошие они люди. Злые. Уходи ты от них...

#40

Уже решили вопрос, с высказыванием "Не умничай", правда после того как вбили в мозг прибора этот коэф-ент

primteplo.ru