3.3. Система сбора и регистрации экспериментальных данных стенда
Система КИП и А стенда реализована на оборудовании, позволяющем с высокой точностью измерять и регистрировать экспериментальные данные. Принципиальная схема системы КИП и А стенда приведена на рис.
3.8. Гидравлическая схема стенда и система КИП и А обеспечивают реализацию на нем любых стационарных и динамических методик натурных испытаний СК. Контроллер многоканальный ТМ-5103 1ТС 2
ТС 3
ТС 4
ТС 5
ТС 6 7О-ЮО
MV 8 0-5 мА
ТС-1288 Тем-pa окр. воздуха
ТС-1288 Тем-pa на входе в коллектор
ш с/)
D н-
q. о С
Пиранометр Kipp & Zonen Ультразуковой расходомер UFM-005
ТС-1288 Тем-pa на выходе из коллектора МЕТЕО-2 Метеостанция
ТС-1288 Тем-pa в баке постоянного уровня
ТС-1288 Тем-pa в нижнем баке аккумуляторе Рис. 3.8. Принципиальная схема системы КИП и А стенда Автоматизированная система записи и обработки измеряемых величин выполнена на основе высокоточного промышленного контроллера TM 5103 (рис. 3.9). Контроллер обеспечивает: связь и управление от персонального компьютера; использование до 8 аналоговых измерительных входов, для подключения термометров сопротивления; пиранометра, расходомера и других измерительных приборов и наличие 4 релейных выходов для управления нагревателями и исполнительными устройствами. Связь контроллера с компьютером осуществляется через последовательный порт. Система сбора данных оснащена программой, позволяющей регистрировать с заданной периодичностью и хранить измеренные экспериментальные данные.
Рис. 3.9. Контроллер TM 5103
Для измерения температур на входе и выходе коллектора, наружного воздуха и в баках аккумуляторах, используется комплект платиновых термометров сопротивления промышленного исполнения. Они обеспечивает измерение температуры в диапазоне -50 - 200°С, с погрешностью ± 0,05°С (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Термометр сопротивления ТС 1288: а) общий вид; б) термометр сопротивления на входе в солнечный коллектор
Для измерения метеорологических параметров окружающего воздуха: температуры, скорости и направления ветра, относительной влажности, атмосферного давления на стенде смонтирована комплексная автоматизированная ультразвуковая метеостанция "Метео 2" (рис.
3.11).Комплекс "Метео 2" состоит из измерительной ультразвуковой головки, датчиков влажности и давления, блока питания и персонального компьютера с установленным на нём специальным программным обеспечением. Измерительная ультразвуковая головка и блок датчиков влажности и давления выполняют измерения непосредственно в воздушной среде. Комплекс обеспечивает возможность установки времени усреднения в пределах от 1 до 20 минут с дискретностью 1 мин. Основные метрологические характеристики комплекса приведены в табл. 3.1. В части измерения температуры окружающего воздуха метеостанция дублирует систему КИП и А стенда.
Таблица 3.1. Измеряемая величина Диапазон измерения в пределах Допускаемая основная погрешность измерения, в пределах Температура воздуха от минус 40 до плюс 50 °С ± 0,3 °С, при т<20 °С; ± [0,3+ 0,02-(Т-20)] °С, при Т>20 °С
где Т - числовое значение измеренной температуры Скорость
горизонтального
ветра от 0,2 до 30 м/с ±(0,2+0,03/V)M/C где V - числовое значение измеренной скорости ветра в м/с Направление горизонтального ветра относительно горизонтальной прямой, направленной в сторону метки "Север" от 0 до 360° ±(0,2+K/V)° где V - числовое значение измеренной скорости ветра в м/с
К - размерный коэффициент Относительная влажность воздуха от 10 до 98 % ±5 % Атмосферное давление от 80 до 106,7кПа (от 600 до 800 мм.рт.ст.) ± 0,27 кПа (± 0,2 мм.рт.ст.) Измерение потока солнечного излучения осуществляется пиранометром Kipp&Zonen (рис. 3.12), который установлен в плоскости расположения солнечных коллекторов. Погрешность прибора по данным производителя составляет 1%. Пиранометр измеряет суммарное солнечное излучение с длиной волны 3002800 нм. Рабочий диапазон температур составляет -40+80°С [74]. Место установки выбрано таким образом, чтобы на пиранометр не падало солнечное излучение, отражённое от элементов испытательного стенда и окружающих конструкций, а сам он не отбрасывал тени на поверхность коллектора.
Рис. 3.12. Пиранометр Kipp&Zonen
Измерение расхода и объёма теплоносителя циркулирующего в солнечном контуре проводятся с применением ультразвукового микропроцессорного расходомера UFM-005 (рис.
3.13).
Рис. 3.13. Ультразвуковой расходомер UFM - 005: а) первичный ультразвуковой преобразователь расхода с теплоизоляцией; б) ультразвуковой вычислитель УВ-5
Измерительная часть расходомера представляет собой отрезок трубы врезаемый в трубопровод. В счётчике используется метод прямого измерения времени распространения каждого индивидуального ультразвукового импульса от одного пьезопреобразователя к другому.
Технические характеристики
По способу передачи и документирования измерительной информации устанавливаются два режима - местный и дистанционный.
В местном режиме счётчик осуществляет измерение следующих параметров:
объём жидкости нарастающим итогом, м3;
расход жидкости, м3/ч;
календарные данные и время работы счётчика.
В дистанционном режиме осуществляется:
вывод измерительной информации на последовательный порт ЭВМ.
вывод аналогового сигнала постоянного тока 0-5 мА пропорционального расходу измеряемой среды.
Предел допускаемой основной относительной погрешности счётчика при измерении объёма не превышает в зависимости от диапазонов расхода от ± 1,5% до 5%.