АВТОНОМНОЕ УСТРОЙСТВО УЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПАРА/ГАЗА И РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к технологии измерения параметров пара или газа в трубопроводе.
Из уровня техники известно устройство учета параметров пара/газа (RU 138067 U1, 27.02.2014).
Известное устройство учета параметров пара/газа содержит датчики температуры, давления и расхода, соединенные с измерительным модулем, включающим в себя схему обработки измеренных сигналов, соединенную с модулем передачи данных, и соединенный с преобразователем напряжения локальный источник питания, к выходу которому через преобразователь напряжения подключены все перечисленные элементы, отличающееся тем, что локальный источник питания представляет собой солнечную батарею, подключенную к входу преобразователя напряжения, к выходу которого дополнительно подключен резервный источник питания, содержащий устройство заряда, соединенное с буферной батареей.
Недостатками известного устройства является применение в его конструкции солнечной батареи, поскольку работоспособность данного элемента, а именно выработка электрической энергии обуславливается наличием солнечного света и его продолжительностью, что снижает работоспособность все устройства в целом.
Из уровня техники известно электронное контрольное устройство для мониторинга паросепаратора (RU 2384873 С2, 10.11.2009).
Известное электронное устройство содержит размещенные в кожухе датчик первого технологического параметра (температуры), соединенную с ним схему измерения, функционально связанную со схемой обработки сигналов, выполненной с возможностью сохранения эталонной информации и со схемой сравнения полученной информации с эталонной, а также локальный источник питания этого устройства, при этом, имеется также датчик давления, кожух может быть соединен с возможностью передачи тепла с паросепаратором, а датчик первого технологического параметра теплоизолирован от кожуха, второй датчик температуры, функционально соединенный со схемой измерений и соединенный с возможностью передачи тепла с кожухом. Локальный источник питания соединен с трансформатором и содержит накопитель энергии, представляющий собой батарею, и электрический генератор, соединенный с накопителем энергии и представляющий собой солнечный генератор или теплогенератор, соединенный с паропроводом (термогенератор Пельтье). Выход термогенератора соединен через схему преобразования энергии с регулятором напряжения, подключенным ко всем рабочим узлам устройства.
Известное устройство является удобным в эксплуатации устройством с автономным источником питания, обеспечивающим мониторинг параметров пара и беспроводную, передачу его технологических параметров, однако его эксплуатационные возможности ограничены, т.к. с его помощью, в частности, нельзя измерить расход и вычислить количество тепловой энергии паропровода с последующей беспроводной передачей информации.
Из уровня техники известно автономное устройство учета параметров пара/газа и расчета количества энергии (RU 115004 U1, 20.04.2012), является прототипом.
Автономное устройство учета параметров пара/газа и расчета количества энергии, содержит в своей конструкции датчики температуры и давления, соединенные со схемой измерения, функционально связанной со схемой обработки измеренных сигналов, соединенной с модулем беспроводной связи, локальный источник питания, выполненный в виде соединенного с паропроводом и работающего на основе эффекта Пельтье термогенератора, к выходу которого через схему преобразования энергии подключены все перечисленные элементы, отличающееся тем, что дополнительно введен датчик расхода, схема обработки сигналов представляет собой вычислитель количества передаваемой энергии, а в качестве схемы преобразования энергии используется преобразователь напряжения DC/DC постоянного тока, подключенный к выходу термогенератора.
К недостаткам прототипа можно отнести низкий КПД (коэффициент полезного действия), а также возможный перегрев автономного устройства, а именно термогенератора вследствие использования в конструкции прототипа для защиты от воздействия пыли и воды и соответствия требованием защиты IP65 по ГОСТ 14254-96, за счет установки резиновых прокладок во все резьбовые соединения, а также кабельных вводов обеспечивающих степень защиты IP65 по ГОСТ 14254-96, что приводит к герметизации устройства и как следствие отвод излишков тепла от термогенератора может привести к перегреву устройства, которое приводит к снижению КПД.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устранение недостатков известного уровня техники.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении надежности автономного устройства учета параметров пара/газа и расчета количества энергии за счет сниж6ения перегрева без увеличения габаритов устройства.
Поставленная задача решается тем, что в автономном устройстве учета параметров пара/газа и расчета количества энергии, содержащем датчики температуры и давления, соединенные со схемой измерения, функционально связанной со схемой обработки сигналов измерения, соединенной с модулем беспроводной связи, локальный источник питания, выполненный в виде соединенного с паропроводом и работающий на основе эффекта Пельтье термогенератор, к выходу которого через схему преобразования энергии подключены все перечисленные рабочие узлы, согласно полезной модели, дополнительно введен датчик расхода, схема обработки сигналов представляет собой вычислитель количества энергии, а в качестве схемы преобразования энергии используется преобразователь напряжения DC/DC постоянного тока, подключенный к выходу термогенератора, при этом термогенератор выполнен с оребрением.
Заявляемое устройство обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение термогенератора с оребрением, что позволяет увеличить площадь теплообменной поверхности, благодаря чему снижается перегрев устройства и значительно повышается КПД нагревательного агрегата.
Также немаловажным, является то, что увеличившаяся поверхность теплообмена не приводит к увеличению габаритов всего устройства.
Заявляемое устройство может найти широкое применение в измерительной технике, в частности, в технологии измерения параметров пара или газа в трубопроводе, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежом (фигура 1), где представлена функциональная схема устройства.
Заявляемое автономное устройство учета технологических параметров пара/газа и расчета количества энергии содержит датчик 1 температуры, датчик 2 давления и датчик 3 расхода, соединенные со схемой 4 измерения. Схема 4 измерения функционально связана со схемой 5 обработки сигналов, которая соединена с модулем 6 беспроводной связи. Имеется локальный источник 7 питания в виде соединенного с паропроводом и работающего на основе эффекта Пельтье термогенератора, к выходу которого через схему 8 преобразования энергии подключены все перечисленные рабочие элементы.
При этом схема 5 обработки сигналов представляет собой вычислитель количества тепловой энергии, а схема 8 преобразования энергии - преобразователь напряжения DC/DC постоянного тока, подключенный к выходу термогенератора 7.
Степень защиты датчика 1 температуры, датчика 2 давления и датчика 3 расхода соединенные со схемой 4 измерения и схемой 5 обработки сигналов от воздействия пыли и воды соответствует IP65 по ГОСТ 14254-96 за счет установки резиновых прокладок во все резьбовые соединения, а также кабельных вводов обеспечивающих степень защиты IP65 по ГОСТ 14254-96.
В качестве датчика 3 расхода может использоваться, в частности, расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200. Схема 4 измерения и схема 5 обработки сигналов могут быть выполнены на программируемом расчетно-измерительном преобразователе (вычислитель). В качестве модуля беспроводной связи для передачи данных может использоваться контроллер GPRS/CSD. В качестве верхнего уровня может использоваться диспетчерский обеспечивающий сбор данных с программируемого расчетно-измерительного преобразователя.
Устройство работает следующим образом.
С помощью датчиков 1-3 осуществляется съем электрических сигналов, характеризующих параметры пара в паропроводе (расход, температура, давление). Сигналы поступают на схему 4 измерения, где преобразуются в физические величины, и обрабатываются в схеме 5 - вычислителе, где осуществляется расчет количества передаваемой энергии. Данные передаются посредством беспроводного модуля 6 передачи данных или радиоканала на верхний уровень. При этом электропитание всех рабочих элементов осуществляется с помощью автономного источника 7, выполненного в виде термогенератора, работающего на основе эффекта Пельтье. На выходе термогенератора 7 установлен преобразователь 8 напряжения DC/DC постоянного тока, который обеспечивает требуемое постоянное напряжение питания датчика 3 расхода, датчиков 1 и 2 температуры и давления, схемы 4 измерения, схемы 5 обработки сигнала и модуля 6 беспроводной связи. Диспетчерское программное обеспечение верхнего уровня обеспечивает сбор данных с программируемого расчетно-измерительного преобразователя и их архивирование. Пакет данных содержит архивную информацию об усредненных значениях температуры, давления и накопленные значения объемного, массового расхода теплоносителя в необходимом отрезке времени. Программное обеспечение работает под управлением операционной системы стационарного персонального компьютера.
Выполнение термогенератора 7 с оребрением позволяет увеличить площадь теплообменной поверхности, благодаря чему снижается перегрев устройства в целом, т.к. в его состав входит ряд блоков, для которых изменением рабочего значения температуры имеет критическое значение, что может снизить КПД заявляемого устройства, а также снизить срок его службы, кроме того, увеличившаяся поверхность теплообмена не приводит к увеличению габаритов всего устройства.
В сравнении с прототипом заявляемое устройство имеет более большую надежность и КПД.