1.3.2. Принцип действия  

Вычислитель КАРАТ-307 получает электрические сигналы от подключённых к нему измерительных преобразователей. Полученные сигналы измеряются и преобразуются вычислителем в значения параметров давления (р), температуры (t), объёма (v), массы (g),количества тепловой (q) и электрической (с) энергии. Указанные параметры называются системными параметрами и обозначаются в общем виде как А, где обозначение параметра А соответствует q, g, v, t, p, c в зависимости от того, какой из этих параметров рассматривается.

При настройке вычислителя для описания возможных конфигураций каждого системного параметра предусмотрена возможность задания до16 вариантов его применения. К вариантам применения относится возможность настройки до 6 измерительных каналов для каждого такого параметра, а также присвоение результатов выполнения различных действий со значениями рассматриваемого параметра, полученными по измерительным каналам, таких как: сложение, вычитание, определение среднего арифметического и баланса. Данные варианты называются однотипными системными параметрами (однотипными параметрами) и обозначаются в общем виде как: А_n, где n = 1...16, А — наименование рассматриваемого системного параметра.

Вычислитель может производить расчёт суммы и (или) разности однотипных системных параметров по формуле:

А = А_Х1 + А_Х2 + А_Х3 – А_Х4 – А_Х5 – А_Х6                (1)

где: А_Х1 … А_Х6 - значение однотипных системных параметров (температуры, давления, массы, энергии, объёма) от 1 до 16,  

Х1, Х2 … Х6 - номера каналов слагаемых однотипных системных параметров, если Х_х = 0, то слагаемое игнорируется,  

А - значение суммы и (или) разности однотипных системных параметров.

Среднего арифметического значения однотипных системных параметров, которое определяется как:

А_СР = (А_Х1 – А_Х2 ) : 2                      (2)

где: А_Х1, А_Х2 - значения однотипных системных параметров от 1 до 16,  

Х1, Х2 - номера каналов однотипных системных параметров,  

А_СР - среднее арифметическое однотипного системного параметра.

Уравнения процента баланса (небаланса) масс теплоносителя, которое представляется в виде:

                 (3)

где: G_X1 … G_X6 - значение масс однотипных параметров теплоносителя,  

Х1, Х2 … Х6 - номера каналов слагаемых однотипных системных параметров, если Хn = 0, то слагаемое игнорируется,  

G% - процент разбаланса по массе.

Вычислитель измеряет электрические сигналы от подключённых к нему первичных преобразователей: электрическое сопротивление ИПТ (КИПТ), силу тока ИПД, количество электрических импульсов ИПРВ (ИПРГ, СВЧ).

Сопротивление каждого ИПТ, измеренное вычислителем, преобразуется в температуру t в соответствии с ГОСТ Р 8.625-2006.

Сила тока каждого ИПД, измеренное вычислителем, преобразуется в значение избыточного давления по формуле:

P = P₀ + (P_max – P₀ ) × (I – I₀) : (I_max – I₀)                         (4)

где: I₀ … I_max – диапазон токового сигнала ИПД, мА,  

P₀ … P_max – диапазон измерения давления ИПД, кгс/см²,  

I – текущий выходной токовый сигнал ИПД, мА,  

P – текущее давление, зарегистрированное вычислителем, кгс/см².

Количество импульсов ИПРВ, пришедших в вычислитель, преобразуется в приращение объема по формуле:

∆V = N × V_S : 1000                         (5)

где: N – количество принятых импульсов,  

Vs – вес одного импульса ИПРВ (указан в паспорте на ИПРВ), л/имп,  

ΔV – приращение объема, м³.

Количество импульсов, пришедших в вычислитель от ИПРВ за период времени ΔT, преобразуется в значение текущего расхода по формуле:

V = 3600 × (N – 1) × V_S : ∆T : 1000                     (6)

где: N – количество принятых импульсов,  

Vs – вес одного импульса ИПРВ, л/имп,  

∆T - период времени между учитываемыми первым и последним импульсами, с,  V – значение текущего расхода, приведенное к часу, м³/ч.

При этом, количество принятых вычислителем импульсов от ИПРВ должно быть не меньше двух, а период времени, называемый интервалом усреднения, за который эти импульсы должны прийти в вычислитель, не больше 20 минут. Рекомендуется устанавливать на ИПРВ такой вес импульса, чтобы при номинальном расходе теплоносителя количество выдаваемых импульсных сигналов было не менее одного в минуту. Если в течение интервала усреднения, выбираемого из ряда 1, 3, 5, 10, 20 минут, от ИПРВ не было ни одного импульса – текущий расход теплоносителя, отображаемый на экране в меню ≪Мгновенные значения≫, приравнивается к нулю.

Внимание!!! Независимо от значения текущего расхода в меню ≪Мгновенные значения≫, в расчете массы и тепловой энергии используются значения часового показания объема теплоносителя, который пропорционален количеству принятых за час импульсов.

Тепловая энергия теплоносителя Q, прошедшего по подающему и обратному трубопроводам при равенстве расходов теплоносителя за единичный интервал времени (например, за одну минуту), вычисляется на основании полученных за этот интервал времени параметров ΔV, t, P, t_хи (измеренной или договорной температуры холодного источника) , Р_хи (измеренного или договорного абсолютного давления холодного источника) в соответствии с формулами (2.4) и (2.13) МИ 2412-97.

Плотность (ρ) и энтальпия теплоносителя (h) вычисляется в соответствии с указаниями МИ 2412-97 по формулам (П.1) и (П. 2).

Конечный математический алгоритм вычислителя, лежащий в основе расчёта количества тепловой энергии, имеет вид:

Q = G × (h₁ – h₂)                             (7)

где: G – масса теплоносителя прошедшего по подающему и обратному трубопроводам, т,  

h₁ и h₂ – энтальпия теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах соответственно, кДж/кг,  

Q – тепловая энергия теплоносителя, прошедшего по подающему и обратному трубопроводам, МДж.

В случае открытой системы отопления в качестве значения энтальпии в обратном трубопроводе (h₂), используется значение энтальпии холодного источника. Параметры холодного источника задаются по согласованию с ЭСО при настройке вычислителя, либо измеряются непосредственно.

Масса теплоносителя определяется по формуле:

G = ρ × V                              (8)

где: ρ – плотность теплоносителя , т/м³,  

V – объём теплоносителя, м³,  

G – масса теплоносителя, т.

Приращение тепловой энергии за час рассчитывается по формуле:

ΔQ_час = Σ _{i = 1 ÷ 60} ΔQ_i                                  (9)

где: Σ _{i = 1÷ 60} ΔQ_i – сумма всех приращений тепловой энергии, рассчитанная по формуле (7), за минутные интервалы в рассчитываемом часе, Гкал,  

ΔQ_час – приращение тепловой энергии за рассчитываемый час, Гкал.

По окончании текущего часа накопленное значение ΔQ_час переносится в запись почасового архива.

Внимание!!! Вычислитель отображает приращение тепловой энергии на ЖКИ в гигокалориях, поэтому при расчётах вычислитель использует переводной коэффициент из ≪Правил учёта тепловой энергии и теплоносителя≫: 1Гкал = 4,1868 ГДж.

Приращение массы теплоносителя за час определяется по формуле:

ΔG_час = Σ _{i = 1 ÷ 60} ΔG_i                                  (10)

где: Σ _{i = 1 ÷ 60} ΔG_i – сумма всех приращений массы, рассчитанная по формуле (8), за минутные интервалы в рассчитываемом часе, т,  

ΔG_час – приращение массы теплоносителя за рассчитываемый час, т.

По окончании текущего часа накопленное значение ΔG_час переносится в запись почасового архива.

Приращение объёма теплоносителя за час рассчитывается по формуле:

ΔV_час = Σ _{i = 1÷ 60} ΔV_i                                    (11)

где: Σ _{i= 1÷ 60} ΔV_i – сумма всех приращений объема теплоносителя, рассчитанная по формуле (5), за минутные интервалы в рассчитываемом часе, м³,  

ΔV_час – приращение объема теплоносителя за рассчитываемый час, м³.

По окончании текущего часа накопленное значение ΔV_час переносится в запись почасового архива.

Среднее значение температуры за час t_час рассчитывается в зависимости от настроек вычислителя по следующим формулам.

При накоплении средней по времени температуры:

t_час = Σ _{i= 1 ÷ 60} t _i : i                           (12)

где: Σ _{i= 1÷ 60} t_i – сумма значений температур на начало минутных интервалов в рассчитываемом часе, °C,

 i – количество минутных интервалов времени , соответствующее времени измерения температуры,  

t_час – среднее значение температуры по времени за рассчитываемый час,°C.

При накоплении средней по объему температуры:

t_час= Σ _{i= 1÷ 60} t_i × ΔV_i : Σ _{i= 1 ÷ 60} ΔV_i                      (13)

где: t_i – значение температуры на начало i-го минутного интервала времени, °C,  

ΔV_i – приращение объема за соответствующий i-ый минутный интервал, м³, t_час – среднее значение температуры по объёму за рассчитываемый час,°C.

При накоплении средней по массе температуры:

tчас = Σ _{i= 1÷ 60} t_i × ΔG_i : Σ _{i= 1 ÷ 60} ΔG_i                               (14)

где: t_i – значение температуры на начало i-го минутного интервала времени, °C,  

ΔG_i – приращение массы за соответствующий i-ый минутный интервал, т, t_час – среднее значение температуры по массе за рассчитываемый час,°C.

Среднее арифметическое значение давления по времени Р_час определяется аналогичным расчёту среднего значения температуры образом.

Если на минутном интервале у любого параметра подсистемы учета возникает НC, попадающая под тип обработки Авария (см. п.1.2.6. руководства), то приращение указанного параметра за данный интервал времени будет прибавляться к посуточному аварийному архиву учёта этого параметра.

Так, например, приращение тепловой энергии в посуточном аварийном архиве запишется в виде:

ΔQ_авар = Σ _{i = 1 ÷ n} ΔQ _i                                 (15)

где: Σ _{i = 1 ÷ n} ΔQ _i – сумма всех приращений энергии за минутные интервалы времени при действии НС за рассчитываемые сутки, Гкал,  

n – количество минутных интервалов времени, соответствующее времени действия НС за рассчитываемые сутки,  

ΔQ_авар – приращение энергии в аварийном посуточном архиве за сутки, Гкал.

По окончании суток накопленное значение ΔQ_авар переносится в запись аварийного посуточного архива.

Аналогично приращение объёма в посуточном аварийном архиве запишется в виде:

ΔV_авар = Σ _{i = 1÷ n} ΔV_i                                   (16)

где: Σ _{i = 1÷ n} ΔV_i – сумма всех приращений объема за минутные интервалы при действии НС за рассчитываемые сутки, м³,

n – количество минутных интервалов времени, соответствующее времени действия НС за рассчитываемые сутки,  

ΔV_авар – приращение объема в аварийном посуточном архиве за сутки, м³.

По окончании суток накопленное значение ΔV_авар переносится в запись аварийного посуточного архива.

На основании измеряемых значений теплотехнических параметров вычислитель КАРАТ-307 рассчитывает их текущие значения и формирует архивы почасовых, посуточных и помесячных данных. Значение параметров, измеряемых по число-импульсным каналам вычислитель считает постоянно. Значение параметров, измеряемых по току и сопротивлению, прибор рассчитывает раз в минуту. Указанные данные отображаются на ЖКИ вычислителя в меню: Мгновенные значения и Нарабатываем запись. Рассчитанные таким образом данные суммируются и отображаются в записях Почасового архива. По окончании суток на основании почасовых записей создаётся запись в Посуточном архиве. По окончании отчётного месяца на основании посуточных записей вычислитель создаёт запись в Помесячном и Интегральном архивах.

Помимо значений энергетических параметров по окончании отчётного периода вычислитель записывает в соответствующие архивы данные о наработке (времени безаварийной работы системы), а также информацию о НС и аварийных ситуациях. Время наработки отображается на ЖКИ вычислителя (в четвёртой строке экрана, см. рис. 2.8.

руководства) в часах для любого вида архива (почасового, посуточного, помесячного).

В одной строке с временем наработки отображается метка времени (дата архивной записи), которая имеет формат:

• ≪ХХ(день).ХХ(месяц).ХХ(год) ХХ(час)≫— для почасового архива;

• ≪ХХ(день).ХХ(месяц).ХХ(год)≫ — для посуточного, помесячного и помесячного интегрального архивов.

Для почасового архива поле метки времени соответствует дате и времени начала периода накопления данных. Например, значение ≪15.02.11 15ч≫ означает период накопления данных 15 февраля 2011 года с 15 часов 00 минут до 15 часов 59 минут включительно.

По окончании суток на основании данных почасового архива вычислитель рассчитывает параметры и создает запись посуточного архива. Для посуточного архива поле метки времени соответствует дате начала периода накопления данных. Например: значение ≪15.02.11≫ означает период накопления данных с 15 февраля 2011 года с 00 часов 00 минут по 15 февраля 2011 года до 23 часов 59 минут включительно.

Вычислитель имеет параметр конфигурации ≪Дата начала отчётного месяца≫, который по умолчанию равен единице (первому числу отчётного месяца). По окончании отчётного месяца вычислитель на основании данных посуточного архива рассчитывает параметры и создает записи в помесячном и интегральном помесячном (значения вычисляемых параметров v, g, q, c отображаются нарастающим итогом) архивах. Для помесячных архивов поле метки времени соответствует дате окончания периода накопления данных. Например: значение ≪31.01.11≫ означает период накопления данных с 1 января 2011 года с 00 часов 00 минут по 31__ января до 23 часов 59 минут включительно. Если параметр ≪Дата начала отчетного месяца≫ устанавливается иным, отличным от единицы, например, равным 20, то значения временных меток будут следующими: ≪19.01.11≫, ≪19.02.11≫, ≪19.03.11≫... При этом ≪19.02.11≫ означает период накопления данных с 20 января 2011 года с 00 часов 00 минут по 19 февраля 2011 года до 23 часов 59 минут включительно.