Прогрессивные методы контроля тепловых режимов центральных тепловых пунктов (ЦТП)

Е. С. Ильчинский, канд. техн. наук, старший научный сотрудник НИИ "Микроприборов",

В. В. Пасков, директор МГП "Мостеплоэнерго" г. Зеленоград,

В. Н. Прасолов, начальник службы АСУ ТП

Одной из основных задач, стоящих перед разработчиками и эксплуатационниками централизованных систем теплоснабжения, является автоматизация сбора и обработки информации по температурным режимам работы тепловых сетей и теплопотребляющих установок абонентов.

Существующая технология контроля температуры предусматривает врезание в трубу гильз – создание карманов, в которые помещаются держатели стеклянных ртутных термометров. Объем гильз заполняется маслом, температура которого измеряется термометром.

Кроме очевидных недостатков, таких как:

- снижение эксплуатационной надежности трубопроводов из-за дополнительных врезок, ослабляющих их конструкцию и часто вызывающих повреждения именно в местах врезки;

- ухудшение экологии из-за боя ртутных термометров;

- затраты на профилактику и эксплуатацию – чистка карманов, замена масла;

- невозможность автоматизации сбора и обработки информации,

требуются дополнительные энергетические затраты, обусловленные преодолением гидравлического сопротивления трубопроводов с врезанными в них гильзами (от 2 до 10% при контроле температуры в вертикальных стволах теплосетей).

В работе предлагается более прогрессивный способ контроля температуры трубопроводов и оборудования систем теплоснабжения с помощью поверхностных полупроводниковых датчиков температуры.

Система контроля температуры построена на применении новых базовых модулей, поочередно коммутируемых ко входу цифрового измерителя температуры (ЦИТ).

Каждый модуль содержит полупроводниковый датчик температуры на основе P-i-n диода и электрический разъем, к внутренним контактам которого припаяны выводы датчика.

Рисунок 1. (подробнее) Конструкция базового модуля

Рисунок 2. Цифровой измеритель температуры

Конструкция базового модуля приведена на рис. 1. Модуль жестко крепится к трубе еплосети с помощью точечной сварки в одной или двух точках, т. е. конструкция "труба-модуль" является монолитной. Это препятствует появлению механических обрывов выводов датчиков при вибрации всей системы.

С одной стороны модуля располагается электрический разъем для снятия напряжения, с другой стороны расположен регулировочный элемент (винт) для прижатия рабочей поверхности датчика к поверхности трубы. Между нерабочей поверхностью датчика и регулировочным винтом помещается амортизационная резиновая прокладка.

Кристаллы датчиков (P-i-n диода) выпускаются серийно отечественной промышленностью по техническим условиям.

Если рассматривать датчик как элемент системы передачи и обработки информации, то он выполняет функцию первичного преобразователя значения температуры в пропорциональное напряжение с последующим преобразованием аналогового значения (напряжения) в цифровой код.

Сбор необходимой информации с контрольных точек центральных тепловых станций может осуществляться как с помощью коммутатора с последовательным подключением сигналов на вход ЦИТ, так и с помощью последовательного обхода дежурным контрольных точек с ЦИТ и записью данных в журнал.

ЦИТ представляет собой автономный малогабаритный прибор (рис. 2), он имеет следующие характеристики:

Прибор обеспечивает цифровые показания значений температуры с индикацией десятых долей градуса. В приборе предусмотрена возможность проверки достаточности напряжения питания. Он может эксплуатироваться при температуре окружающей среды от –10 до +350С и относительной влажности 90+3% при температуре 300С.

Испытания разработанной методики контроля температуры проводились на ЦТП № 26 г. Зеленограда, при этом последовательно в гильзу каждой контрольной точки после замера ртутным термометром помещался контрольный полупроводниковый датчик и производился замер температуры с помощью ЦИТ, параллельно снимались данные и с модулей. Среднестатистические результаты замеров сведены в таблицу.

Анализ результатов показывает, что разброс полученных данных лежит в пределах ±1,2°С, а общая погрешность измерения не превышает ±1,5°С.

Разработанные модули могут быть использованы и для оперативного контроля емпературы в теплосетях промышленных и бытовых помещений путем временного закрепления швеллера модуля к трубе с помощью, например, хомутов. А установка датчиков температуры в выносных штангах измерителей длиной до 2 м обеспечивает быстрый контроль температуры в шахтах и колодцах (5–10 с).

Выводы.

Предложенные методы контроля позволили:

1. Ликвидировать как карманы, так и все недостатки, присущие существующим методам контроля температурных режимов ЦТП.

2. Повысить точность измерения температур.

3. Передавать информацию на расстояние и автоматизировать процесс обработки результатов.

4. Повысить эксплуатационную надежность системы контроля.

5. Существенно снизить затраты на внедрение процесса контроля температур.

Литература

Ильчинский Е. С. Изготовление полупроводниковых датчиков температуры диапазона 4–400 К. – “Электронная промышленность”, 1989, № 9, с. 15–17.

Тел. (095) 532-7500