Stanowisko pomiarowe TEC-LEG-8H do badania i legalizacji przeliczników ciepłomierzy.pdf

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2006

Stanowisko pomiarowe TEC-LEG-8H

do badania i legalizacji przeliczników ciepłomierzy

hybrydowych

Ocenia się, że aktualnie w Polsce jest zainstalowanych około 200 tys. ciepłomierzy.

Należy oczekiwać, że w najbliższych latach będzie instalowana duża liczba tanich

przystosowanych do potrzeb nowego budownictwa mieszkaniowego ciepłomierzy

hybrydowych nazywanych także kompaktowymi ze względu na ich zwartą

budowę.

Jacek Korytkowski

Tadeusz Goszczyński

łówny Urząd Miar wprowadził w 2000 roku

obowiązek legalizacji pierwotnej nowo insta-

lowanych przyrządów oraz okresowo co 5 lat

ich legalizacji ponownej [1]. Widoczny już wzrost bu-

downictwa mieszkaniowego w Polsce pociągnie za sobą

wzrost liczby instalowanych we wszystkich mieszka-

niach (a nie tylko w węźle cieplnym budynku) nowego

t ypu ciepłomierzy tzw. hybr ydow ych. Spowoduje to po-

jawienie się w Polsce dużej liczby nowych typów cie-

płomierzy różnych producentów, którzy będą starali się

wejść na nowy rynek zbytu. W tej sytuacji potrzebne są

nowe uniwersalne stanowiska pomiarowe umożliwia-

jące kontrolę metrologiczną różnych typów ciepłomie-

rzy hybrydowych i ich legalizację.

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów w War-

szawie opracował już wcześniej różne stanowiska do

sprawdzania ciepłomierzy [2, 3, 4, 5]. Najnowszym opra-

cowaniem jest komputerowe stanowisko pomiarowe

TEC-LEG-8H do sprawdzania przeliczników ciepłomie-

rzy hybrydowych z trwale połączoną parą czujników

temperatury.

Ciepłomierz hybrydowy najczęściej składa się z mi-

kroprocesorowego przelicznika, z trwale połączoną

parą czujników temperatury, realizującego algorytm po-

miaru różnicy temperatury i obliczania energii cieplnej

oraz z przetwornika przepływu wody. Zespół przelicz-

nika z trwale połączoną parą czujników temperatury

podlega osobno badaniom w celu potwierdzenia, że

spełnia odpowiednie wymagania, aby przy współpracy

z przetwornikiem przepływu zapewnić wymagane do-

kładności pomiaru energii cieplnej całego układu po-

miarowego ciepłomierza hybrydowego.

Stanowisko TEC-LEG-8H umożliwia szybkie spraw-

dzanie jednocześnie 8 przeliczników dołączonych do

stanowiska. Kryteria sprawdzania przeliczników na

tym stanowisku są zgodne z PN-EN 1434-5 oraz z naj-

nowszymi wymaganiami GUM zawartymi w projekcie

Rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie wy-

magań, którym powinny odpowiadać ciepłomierze

i ich podzespoły [6].

W artykule przedstawiono wyniki wykonanej pracy

badawczej poszerzającej stan wiedzy w dziedzinie roz-

wiązań układowych stanowisk pomiarowych ciepło-

mierzy. Przedstawione opracowanie jest oryginalne

i stosuje rozwiązania chronione i wykorzystuje wyna-

lazek zgłoszony do Urzędu Patentowego RP na rzecz

PIAP i oznaczony numerem zgłoszenia P-361637

Przeznaczenie stanowiska TEC-LEG-8H

Stanowisko jest przeznaczone do sprawdzania do-

kładności przeliczników ciepłomierzy hybrydowych

z trwale połączonymi parami czujników temperatury.

Wielkościami wejściowymi przelicznika wskazującego

są: temperatura wody zasilania (na wejściu układu wy-

miany ciepła), temperatura wody powrotu (na wyjściu

układu wymiany ciepła) oraz sygnał z przetwornika

przepływu wody.

Stanowisko realizuje precyzyjne zadawanie tempera-

tury t 1 czujników wody na wejściu, temperatury t 2 czuj-

ników wody na wyjściu oraz dokonuje odpowiedniej

symulacji sygnałów n 1 ( t 1 ) lub n 2 ( t 2 ) z przetworników

przepływu wody.

Algorytm ciepłomierza jest opisywany wzorem

∫

[

] ( , )

1221

()

=−

(1)

222

gdy przetwornik przepływu jest zamontowany na wyj-

ściu oraz

∫

[

]

(

)

()

=−

(2)

1211

211

gdy przetwornik przepływu jest zamontowany na wej-

ściu

Q oznacza zliczaną energię cieplną,

n 1 ( t 1 ) – strumień objętości wody na wejściu,

n 2 ( t 2 ) – strumień objętości wody na wyjściu,

t – czas, t 1 – temperatura wody na wejściu,

t 2 – temperatura wody na wyjściu,

k 1 ( t 1 , t 2 ) oraz k 2 ( t 1 , t 2 ) – współczynniki cieplne, których

wartości podaje PN-EN 1434-1.

doc. dr inż. Jacek Korytkowski, mgr inż. Tadeusz

Goszczyński – Przemysłowy Instytut Automatyki

i Pomiarów, Warszawa

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2006

Podstawowym zadaniem komputerowego stanowi-

ska jest sprawdzenie dokładności realizacji algorytmu

pomiarowego (1) lub (2) przez badane przeliczniki

ciepłomierzy hybrydowych.

Zadanie to stanowisko TEC-LEG-8H realizuje w na-

stępujący sposób:

zadaje temperatury t 1 oraz t 2 w dwu termostatach,

w których są umieszczone odpowiednie czujniki tem-

peratury sprawdzanych przeliczników

symuluje dla sprawdzanych przeliczników sygnały

strumienia objętości wody n 2 ( t 2 ) lub n 1 ( t 1 )

liczby impulsów symulujących przepływ kolejno dla 8

przeliczników oraz wyzwala pomiar liczby impulsów

testowych z 8 przeliczników, a także inicjuje odczyty

pomiarów cyfrowego miernika rezystancji poprzez

magistralę IEEE 488.1. Oprogramowanie realizuje

ponadto obliczenia, przechowywanie danych tech-

nicznych przeliczników i ich wyników badań w ba-

zie danych oraz umożliwia drukowanie tzw. zapisek

sprawdzania.

Dwa termostaty cieczowe z automatyczną regulacją

służą do zadawania temperatury, każdy dla 8 czujników

przeliczników a czujniki wzorcowe służą do pomiaru

bieżących wartości zadawanych temperatur.

liczy impulsy testowe generowane przez przeliczniki

(wskazujące zmierzone przez te przeliczniki przyro-

sty energii cieplnej Q )

oblicza wzorcowe przyrosty wartości energii cieplnej

i określa błędy pomiaru dla każdego ze sprawdzanych

przeliczników.

Stanowisko realizuje:

1) generowanie sygnałów impulsowych

impulsów napięciowych o poziomach 0 V/3,6 V

lub 0 V/6 V i programowanej wartości częstotli-

wości od 1 Hz do 100 Hz

zestyku mechanicznego (kontaktronu) o rezystan-

cji zwarcia ≤1 k W , rezystancji rozwarcia ≥3 M W ,

wypełnieniu 0,5 i programowanej wartości czę-

stotliwości od 0,1 Hz do 20 Hz.

2) pomiar sygnałów impulsowych

impulsów napięciowych o poziomach 0 V/3 V, lub

0 V/6 V, lub –4 V/+4 V i częstotliwości ≤100 kHz

zestyku mechanicznego (kontaktronu) o rezystan-

cji zwarcia ≤10 k W , rezystancji rozwarcia ≥3 M W

i częstotliwości ≤20 Hz

zestyku elektrycznego (otwarty kolektor) o napię-

ciu stanu niskiego ≤1 V, napięciu stanu wysokiego

≥3 V i częstotliwości ≤100 kHz.

3) zadawanie różnicy temperatury

termostat wodny z dodatkowym chłodzeniem

zapewniający zadawanie wysoko stabilnych tem-

peratur dla 8 czujników pomiaru temperatury

stosowanych na powrocie w granicach od 5 °C

do 67 °C

termostat glicerynowy zapewniający zadawanie

wysoko stabilnych temperatur dla 8 czujników

pomiaru temperatury stosowanych na zasilaniu

w granicach od 70 °C do 160 °C.

4) pomiar wartości temperatury

czujniki wzorcowe platynowe i cyfrowy miernik

rezystancji.

Budowa stanowiska

W skład zestawu TEC-LEG-8H wchodzą: komputer z za-

instalowanym specjalnym programem, multiplekser

TEC-LEG-H, cyfrowy miernik rezystancji, dwa termo-

staty cieczowe i dwa wzorcowe czujniki platynowe do

pomiaru temperatury (fot. 1).

Fot. 1. Komputerowe stanowisko pomiarowe TEC-LEG-8H

Komputer z systemem operacyjnym Windows ma

zainstalowane karty generatorów, liczników i wejść/

wyjść cyfrowych i interfejsu pomiarowego IEEE 488.1

do odczytu wyników pomiarów cyfrowego miernika

rezystancji.

Komputer jest połączony z multiplekserem TEC-

-LEG-H, który:

przełącza kolejno wejścia badanych przeliczników

do wyjść generatorów impulsów symulujących prze-

tworniki przepływu

przełącza kolejno wyjścia impulsowe badanych prze-

liczników do wejść karty liczników

przełącza na przemian 2 wzorcowe czujniki tempe-

ratury do wejścia cyfrowego miernika rezystancji.

Oprogramowanie komputera realizuje sterowanie

multiplekserem oraz wyzwala generowanie zadanej

Sposób sprawdzania przeliczników

hybrydowych

Sprawdzenie przelicznika wskazującego z parą czujni-

ków temperatury polega na wyznaczeniu błędu prze-

licznika w 3 punktach pomiarowych dla różnych war-

tości temperatury, poprzez porównanie wskazania

sprawdzanego przelicznika z wartością poprawną ilości

ciepła. Po ustaleniu się w termostatach odpowiednich

wartości temperatur y następuje w ysłanie do sprawdza-

nych 8 przeliczników odpowiedniej liczby impulsów

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2006

symulujących przepływ oraz następuje odczyt warto-

ści energii cieplnej, wskazanej przez każdy sprawdzany

przelicznik. Program oblicza wartości poprawne ener-

gii cieplnej, oblicza błędy przeliczników i porównuje

je z wartością błędu dopuszczalnego w danym punkcie

pomiarowym.

Przyśpieszenie badań na stanowisku jest realizowane

przez stosowanie niżej wymienionych działań:

wybranie największej dopuszczalnej częstotliwości

sygnału symulującego przepływ

pomiar liczby impulsów z wyjścia testowego prze-

licznika, lub

odczyt danych z pamięci przelicznika przez specjali-

zowane interfejsy, lub

odczyt ilości energii cieplnej ze zwiększoną rozdziel-

czością.

Zgodnie z wymaganiami GUM podczas legalizacji

przelicznika wskazującego, badania należy przepro-

wadzić przy symulowanym przepływie oraz co naj-

mniej przy podanych niżej 3 zadawanych wartościach

różnicy temperatury (wg decyzji zatwierdzenia typu

przelicznika), przy czym różnicę temperatury wody na

wejściu i na wyjściu t 1 – t 2 oznacza się symbolem D t :

Podsumowanie

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów opra-

cował komputerowe stanowisko TEC-LEG-8H i przy-

gotował jego wdrożenie w ramach umowy z Minister-

stwem Nauki i Informatyzacji jako projekt celowy

nr 6 T11 2004 C/06316 dofinansowany przez Mini-

sterstwo.

Instytut wykonał serię próbną stanowisk TEC-

-LEG-8H i prowadzi działania akwizycyjne w celu

instalowania tych stanowisk w punktach legalizacyj-

nych ciepłomierzy.

Bibliografia

1. J. Korytkowski, Przepisy metrologiczne i spraw-

dzanie ciepłomierzy , Pomiary Automatyka Robo-

tyka, Nr 7–8 (29) 1999, s. 54–56.

2. T. Goszczyński, J. Kowalski, Uniwersalny tester

liczników ciepła, Ciepłownictwo , Ogrzewnictwo,

Wentylacja, Nr 11 (284) 1993, s. 351–352.

3. T. Goszczyński, J. Korytkowski, Uniwersalny tester

elektronicznych przeliczników ciepła oraz nowe

laboratoryjne stanowiska do badań elementów

pomiarowych ciepłomierzy , Informacja INSTAL

Nr 6, 1996, Warszawa, s. 21–24.

4. T. Goszczyński, J. Korytkowski. Stanowisko po-

miarowe TEC-LEG do badań przeliczników cie-

pła . Pomiary Automatyka Robotyka, Nr 4, 1997,

s. 1–2.

5. T. Goszczyński, E. Jachczyk, J. Korytkowski, Kom-

puterowe stanowisko do badania charaktery-

styk par czujników temperatury przeznaczonych

do elektronicznych liczników energii cieplnej ,

Materiały Konferencji AUTOMATION 1997. Tom 2,

1997, s. 405–412.

6. Główny Urząd Miar, Biuro Prawno-Legislacyjne

BPL-022-49/MST/05/06, Projekt z dnia 10.03.2006

– Rozporządzenie Ministra Gospodarki w spra-

wie wymagań, którym powinny odpowiadać cie-

płomierze i ich podzespoły oraz szczegółowego

zakresu sprawdzeń wykonywanych podczas

prawnej kontroli metrologicznej tych przyrządów

pomiarowych .

7. E. Jachczyk, J. Korytkowski, Komputerowe stano-

wisko do badania własności metrologicznych elek-

tronicznych przeliczników ciepłomierzy hybrydo-

wych , Materiały Konferencji AUTOMATION 2006,

s. 536–545.

D t min ≤ D t ≤ 1,2 D t min (3)

przy czym temperatura niższa powinna mieć wartość

od 40 °C do 70 °C,

10 °C≤ D t ≤ 20 °C (4)

przy czym temperatura niższa powinna mieć wartość

od 40 °C do 70 °C oraz

D t max – 5 °C ≤ D t ≤ D t max (5)

Dla współczesnych ciepłomierzy zazwyczaj mini-

malna wartość różnicy temperatury D t min wynosi 3 °C.

Na stanowisku TEC-LEG - 8H w ykonuje się sprawdzenia

tego punktu pomiarowego, zadając temperaturę 70 °C

w termostacie dla czujników temperatury wody na wejś-

ciu oraz zadając temperaturę 67 °C w termostacie dla

czujników temperatury wody na wyjściu. Sprawdze-

nie w punkcie pomiarowym D t = 10 °C dokonuje się,

zadając odpowiednio temperaturę 70 °C i 60 °C. Spraw-

dzenie w punkcie pomiarowym D t max dokonuje się,

zadając temperaturę t 1 = 5 °C+ D t max oraz t 2 = 5 °C.

Przeprowadzona analiza niepewności pomiarów

[7] wykazała dobre właściwości metrologiczne stano-

wiska. Przy dobraniu odpowiedniej jakości wzorco-

wych czujników temperatury, multimetru do pomiaru

rezystancji oraz termostatów niepewność rozszerzona

względna U stanowiska w zależności od zadawanej róż-

nicy temperatury wyniosła dla ciepłomierzy o dekla-

rowanym D t min = 3 °C:

REKLAMA

dla D t = 3 °C U = ±0,56 % (U dop = ±1,0 %)

dla D t = 10 °C U = ±0,17 % (U dop = ±0,44 %)

dla D t = 20 °C U = ±0,09 % (U dop = ±0,32 %)

(w nawiasach podano niepewność graniczną dopusz-

czalną względną.)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: