Вибір приладу для налагодження вентиляційних систем та газоходів - Журнал АКВА-ТЕРМ - опалення,
М. Коротков, І. Адаєв, І. Левін
При контролі роботи опалювального обладнання та налагодженні систем вентиляції виникає питання, який прилад використовуватиме вимірювання в повітроводах (газоходах) таких параметрів повітряного (газового) потоку, як швидкість та об'ємна витрата. На ринку представлена велика кількість приладів: анемометри крильчати з різними діаметрами крильчаток, термоанемометри, диференціальні манометри з різними пневмометричними (напірними) трубками, комбіновані прилади і т.д. Вибір приладу залежить від того, де проводяться вимірювання – на вентиляційній решітці або безпосередньо в повітроводі (газоході), які діапазон швидкостей, температура, запиленість. У цій статті розглядаються принципові відмінності між приладами, а також поради щодо вибору приладів залежно від завдання, яке вирішується наладчиком. Зазначені у статті технічні характеристики приладів – орієнтовні, оскільки є безліч моделей із різними параметрами.
Підписатися на статті можна наголовній сторінці сайту.
Конструктивні особливості приладів На рис. 1 показана лінійка приладів для вимірювання параметрів повітряного потоку на прикладі продукції однієї з фірм-виробників (KIMO Instruments), в порядку перерахування: термоанемометр, анемометр крильчатий, диференціальний манометр, пневмометричні трубки, комбінований прилад зі змінними зондами, вирви для визначення об'ємного. Принципи дії, сфери застосування та технічні характеристики трьох перших з перерахованих приладів наведені в табл. До неї слід зробити дві примітки: по-перше, функція усереднення, розрахунку об'ємної витрати, а у випадку з дифманометром тафункція розрахунку швидкості можуть бути закладені в прилад або відсутні; по-друге, диференціальний манометр, як правило, надійніший і доступніший, ніж анемометри.
Комбінований (багатофункціональний) прилад – сукупність перелічених у табл. – являє собою вимірювальний блок з можливістю підключення різних зондів: пневмометричних трубок, зондів-крильчаток, термоанемометрів, зондів швидкості обертання, температури та вологості та ін.
Для вимірювання об'ємної витрати на вентиляційних решітках та дифузорах спільно з анемометрами використовуються вирви. Їх застосування робить процес виміру простіше і точніше, оскільки проводиться один вимір, а не кілька, як у випадку роботи тільки з анемометром з подальшим усереднення результатів. Необхідно, щоб лійка повністю накривала грати (дифузор), тобто мала відповідні розміри та форму. При використанні вирви в пам'ять приладу вноситься її коефіцієнт, тому найчастіше анемометр можна використовувати тільки тій фірмі, яка виробляє і вирви до нього.
Зазначимо: коли завданням наладчика є вимірювання кількох параметрів (наприклад, тиску, швидкості потоку, вологості, температури), найзручніше скористатися комбінованим приладом, але це далеко не завжди дешевше за купівлю окремо дифманометра, анемометра, гігрометра і т.п.
Обмеження з використання приладів Термоанемометри та трубки Піто не слід застосовувати для вимірювання параметрів потоків повітря або іншого газового середовища з великою запиленістю, а термоанемометри також і у високошвидкісних потоках (понад 20 м/с). У трубках Піто отвір, що сприймає повний тиск, має невеликий діаметр і може засмічитися (у цьому випадку краще використовувати трубку НДІОГАЗ або подібну до неї). А втермоанемометрі може порватися чутливий елемент - «струна, що обігрівається». Велика запилення зустрічається, наприклад, при виробництві цементу, борошна, цукру, в металургії, при налагодженні вентсистем у період будівництва та ін.
Небажано використання приладів поза діапазонами температур, передбачених для вимірювального блоку та зондів. При високих температурах краще використовувати пневмометричні трубки з нержавіючої сталі або високотемпературні крильчатки із спеціальних сплавів, ніж швидкісні зонди, виготовлені з пластиковими елементами. Наприклад, при вимірах у газоходах, де найчастіше переважають високі температури.
При проведенні вимірів необхідно, щоб чутливий елемент зонда був спрямований назустріч потоку повітря. При відхиленні від цієї осі збільшується похибка вимірів, і що більше кут відхилення, то більше вписувалося похибка.
Вимірювання на вентиляційній решітці Для вимірювань можна використовувати будь-який анемометр або термоанемометр, але виміри будуть зроблені швидше і точніше, якщо використовувати анемометр з крильчаткою великого (60-100 мм) діаметра, тому що в цьому випадку діаметр крильчатки можна порівняти з розмірами решітки. Для спрощення вимірювань та зменшення похибки можна використовувати разом із приладом лійку. Якщо потрібно проводити вимірювання у важкодоступних місцях (наприклад, під стелею), використовується телескопічний зонд або подовжувач.
Інший варіант – проведення вимірювань анемометром із крильчаткою малого (16–25 мм) діаметра та термоанемометром.
При їх використанні потрібно провести більше вимірювань, ніж при використанні анемометра з крильчаткою великого діаметру. Це займає більше часу, а також зменшує точність вимірювань через те, щозбільшується ймовірність відхилення осі вимірювань при кожному вимірі. При використанні будь-якого з перелічених вище приладів бажано, щоб він мав функцію розрахунку об'ємної витрати, а також усереднення за часом і кількістю вимірів.
Інакше налагоджувачу доведеться розраховувати ці значення самостійно. Необхідно провести вимірювання швидкості потоку в кількох точках, розподілених по ґратах, наприклад, як показано на рис. 2. Після цього розраховується середня швидкість потоку - vср: отримані при кожному вимірі значення складаються, а сума поділяється на кількість вимірів. Значення об'ємної витрати визначається за такою формулою:
де vср - середня швидкість потоку, м / с; F – площа поперечного перерізу на ділянці, що вимірюється (решітки), м 2 .
Анемометри з функціями розрахунку та усереднення полегшують роботу наладчика автоматично визначаючи параметри повітряного потоку. Однак залишається необхідність проводити вимірювання за точками перерізу, а також вводити в прилад значення площі перерізу.
Використання приладу з лійкою виключає необхідність проведення безлічі вимірів; здійснюється лише один вимір.
У випадку з вимірами на дифузорі без вирви взагалі дуже важко обійтися. Після встановлення воронки з анемометром на вентиляційні ґрати (дифузор), як показано на рис. 3 однорідний потік повітря спрямовується прямо на чутливий елемент приладу, завдяки чому буде виміряна середня швидкість. Анемометри з функцією розрахунку об'ємних витрат відображають його автоматично. При цьому слід врахувати, що кожна воронка має свій коефіцієнт перетворення, який необхідно попередньо ввести в прилад. Якщо прилад не розраховує об'ємну витрату, його можна розрахувати за формулою:
де vср -середня швидкість потоку, м/с, Kв – коефіцієнт перетворення лійки.
Іноді виміри необхідно проводити у важкодоступних місцях, коли грати знаходяться на стелі або відразу під стелею. У цих випадках, щоб не користуватися драбиною, можна використовувати зонди з телескопічною рукояткою або подовжувачі зондів.
Вимірювання безпосередньо в повітроводі (газоході) Перед роботою слід переконатися, що в стінці повітроводу є отвір, діаметр якого відповідає діаметру вимірювального зонда. Необхідно, щоб цей отвір було на прямому ділянці повітроводу, так як в цьому випадку повітряний потік максимально однорідний. Пряма ділянка має бути довжиною не менше п'яти діаметрів повітроводу. Точка виміру вибирається з умовою, що до неї має бути відстань, що дорівнює трьом діаметрам повітроводу, і після неї – двом діаметрам.
Для проведення вимірів використовуються термоанемометри, крильчаті анемометри з малим (16-25 мм) діаметром крильчатки та диференціальні манометри з пневмометричними трубками. Якщо в повітроводі бувають потоки малої (80 ° С) температурах середовища використовуються високотемпературні крильчатки.
Вимірювання проводяться в тих самих точках, що і у випадку з вентиляційними гратами (рис. 2). При використанні анемометрів залежно від того, чи є у приладу функція розрахунку об'ємної витрати і функція усереднення за часом і кількістю вимірів, значення середньої швидкості і об'ємної витрати, що шукаються, або розраховує прилад, або обчислюються самостійно за вказаними вище формулами.
Диференціальні манометри з пневмометричною трубкою використовуються при високих (80°С) температурах і (або) швидкості потоку більше 2 м/с. Прилади можна умовно поділити на дві групи: одні вимірюють лишеперепад тисків (динамічний натиск), інші мають також функцію усереднення та розраховують швидкість потоку та об'ємну витрату.
Звертаємо увагу на необхідність введення до розрахунків (в алгоритм приладу) спеціального коефіцієнта (як у разі застосування вирв) при використанні пневмометричних трубок. Крім того, в прилад слід вводити значення площі перерізу повітроводу та температури потоку. Можна використовувати дифманометри з автоматичним каналом введення значення температури та пневмометричні трубки із вбудованою термопарою для спрощення обчислень. Застосовувати пневмометричну трубку Піто в запилених потоках не рекомендується краще проводити вимірювання з трубкою НДІОГАЗ. І тут виміри робляться в тих же точках, що і у випадку з вентиляційними гратами.
За відсутності у дифманометрів функції розрахунку швидкості потоку та об'ємної витрати (наприклад, ДМЦ-01О), можна використовувати спрощені (точні, з розрахунком щільності середовища у загальному випадку наведені у ГОСТ 17.2.4.06-90) формули.
Динамічний напір, що вимірюється приладом, визначається як різниця повного та статичного тисків:
Швидкість потоку в точці вимірювання:
де Pdi - динамічний натиск у точці виміру, Па; Тр – температура середовища, °З; Kт – коефіцієнт пневмометричної трубки.
Якщо значення динамічного напору виражено у мм вод. ст., константа 0,07523 у формулі розрахунку швидкості потоку vi змінюється на 0,2356.
Середнє значення швидкості потоку та об'ємної витрати визначається, як у випадку із вимірами на вентиляційній решітці без використання вирви.
Як резюме викладеного матеріалу на рис. 4 наведено блок-схему з алгоритмом вибору приладу для аеродинамічних вимірювань у газоходах та системах вентиляції.
Нормативнідокументи ГОСТ 17.2.4.06-90 «Методи визначення швидкості та витрати газопилових потоків, що відходять від стаціонарних джерел забруднення». ГОСТ 8.361-79 «Витрата рідини та газу. Методика виконання вимірювань за швидкістю в одній точці перерізу труби». ГОСТ 12.3.018-79 «Системи вентиляційні. Методи аеродинамічних випробувань».
Статтю надруковано у журналі «Аква-Терм» #5(39) 2007