ТЕПЛОАВТОМАТИКА DANFOSS, CLORIUS, SAMSON, HONEYWELL

27 смотр.

Наиболее остро проблемы учета количества теплоты и массы теп­лоносителя в водяных системах теплоснабжения встали после выхода «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя», которые не только не решили, но и усугубили их. Наличие дан­ных проблем ставит под сомнение достоверность учета количества тепло­ты и массы теплоносителя в водяных системах теплоснабжения, особенно это касается открытых систем теплоснабжения.

В чем же заключаются данные проблемы?

Проблемы в области учета количества теплоты и массы теплоносителя можно классифицировать следующим образом:

  • несовершенство нормативно-технической базы в данной области;
  • недостаточная метрологическая надежность средств измерений, входящих в состав узла учета количества теплоты;
  • защита средств измерений, входящих в состав узла учета количе­ства теплоты от несанкционированного вмешательства.

Рассмотрим более подробно каждую из них в отдельности.

 

Несовершенство нормативно-технической базы

Начнем с алгоритма вычисления количества теплоты, израсходован­ного потребителем за расчетный период

В соответствии с [1], применяются две расчетные формулы: для закрытой системы теплоснабжения –

Qпот=M1(h1-h2),    (1)

а для открытой

Qпот=M1(h1-h2)+Mут(h-hхв), (2)

где М1, М2 — масса теплоносителя, прошедшего по подающему и обратному трубопроводам системы теп­лоснабжения потребителя;

h1, h2 — энтальпия теплоносителя соответственно в подающем и обратном трубопроводе системы тепло­снабжения потребителя;

Мут - масса утечки теплоносителя в системе тепло­снабжения потребителя, Мут = М1, — М2,

h2и - энтальпия теплоносителя в обратном трубо­проводе системы теплоснабжения на вводе источника теплоты;

hхв - энтальпия холодной воды, используемой для подпитки системы теплоснабжения на источнике теплоты.

Величины h2и и hхв определяются по измеренным на источнике теплоты температурам.

Анализ формул (1) и (2) показывает:

  • в закрытой системе теплоснабжения количество теплоты, израсходованное потребителем за расчет­ный период, измеряется теплосчетчиком, установлен­ным у потребителя;
  • в открытой системе теплоснабжения измеряется только первое слагаемое формулы (2), а второе сла­гаемое рассчитывается энергоснабжающей организа­цией по показаниям приборов (теплоавтоматика), установленных на источнике, т. е. налицо приборно-расчетный метод.

Чтобы уйти от приборно-расчетного метода, раз­работчики «Правил...» предложили примерно через год после их выхода в формуле (2) заменить л2и на л2, a hm принять в качестве константы. Данные предложе­ния были опубликованы в бюллетенях Главгосэнерго-надзора. Однако официальные документы об измене­нии расчетной формулы (2), приведенной в [1], на данный момент отсутствуют.

На сегодняшний деньдля расчета израсходованного потребителем количества теплоты в открытых системах теплоснабжения используются формулы, приведенные в [2], в частности, формула:

Qпот1(h1-h2)+(М1-M2)(h2-hхв), (3)

легко заметить, что формула (2) превращается в формулу (3), если в ней заменить h2ина h2. Если рас­крыть скобки в формуле (3) и привести подобные члены, то получим формулу

Qпот1(h1-hхв) -M2(h2-hхв), (4)

которую можно использовать как для открытых, так и для закрытых систем и которая также приведена в [2].

Сегодня во всех теплосчетчиках используются алгоритмы, приведенные в [2], однако это не соот­ветствует [1] и поэтому легко может быть оспоре­но в суде при возникновении противоречий при расчетах за израсходованное тепло между потре­бителем и энергоснабжающей организацией. Если таких противоречий нет, то все делают вид, что алгоритмы расчета, взятые из [2] и используе­мые в теплосчетчиках, не противоречат [1 ].

Как видно из вышеизложенного, на сего­дняшний день отсутствует нормативно-техниче­ская база, в которой были бы строго регламенти­рованы алгоритмы вычисления количества теп­лоты, израсходованного потребителем в систе­ме водяного теплоснабжения. Алгоритмы, про­писанные в [2], по которым сегодня ведется учет количества теплоты, носят рекомендательный характер, а алгоритм, прописанный в [1], хоть и носит законодательный характер, однако на практике не используется, т. к. он противоречит общим законам физики.

Если же рассматривать алгоритмы вычисле­ния количества теплоты при работе теплосчетчи­ков в нештатных ситуациях, то здесь вырисовывается еще более неприглядная картина. Поскольку отсутствуют законодательно закреп­ленные алгоритмы вычисления количества теп­лоты в нештатных ситуациях, то фирмы-изгото­вители тепловычислителей и теплосчетчиков самостоятельно изобретают данные алгоритмы и внедряют их в свою продукцию. То есть в дан­ном случае никакого единства измерений быть в принципе не может, что и показали эксплуата­ционные испытания теплосчетчиков, проведен­ные Хабаровским центром энергоресурсосбере­жения [4-6].

В соответствии с п. 5.1.1 [1], узел учета тепло­вой энергии оборудуется средствами измерения -тепло- , водосчетчиками, тепловычислителями, преобразователями температуры, зарегистриро­ванными в Госреестре средств измерений и имеющими сертификат Главгосэнергонадзора РФ. Необходимо отметить, что Главгосэнергонад-зор РФ не имел права выдавать сертификаты -это была прерогатива Госстандарта, поэтому сер­тификат заменили на заключение. Кроме этого, Главгосэнергонадзор РФ сегодня не существует -есть лишь управление Госэнергонадзора при Ростехнадзоре. Однако до настоящего времени этот орган выдает заключения, хотя в Положении о Ростехрегулировании данные функции не прописаны.

Узел учета может быть оборудован, как видно из п. 5.1.1 [1]:

  • единым теплосчетчиком, в состав которого входят преобразователи расхода, температуры и информационно-вычислительный блок и кото­рый занесен в Госреестр средств измерений как отдельное средство измерения;
  • комбинированным (составным) теплосчет­чиком, состоящим из отдельных средств измере­ний (преобразователи расхода, температуры и тепловычислитель), занесенных в Госреестр и объединенных в теплосчетчик на месте эксплуа­тации; при этом он может быть и не занесен в Госреестр как отдельное средство измерения в качестве теплосчётчика.

Однако позднее в разрез с [1] Главгосэнерго-надзор уточнил [3], что «непосредственно на узле учета потребителя не допускается комплектовать теплосчетчик из приборов, которые независимо друг от друга зарегистрированы в Госреестре и не объединялись при регистрации как теплосчет­чик общей технической документацией». Из дан­ной фразы следует, что можно собрать паспорта на все функциональные блоки, объединить их общей документацией (например, составить паспорт на теп­лосчетчик, в состав которого включить все паспорта на отдельные функциональные блоки) и предъявить данный узел учета энергоснабжающей организации или же (как понимает Госэнергонадзор) необходимо объединить все отдельные средства измерения (пре­образователи расхода, температуры, тепловычисли-тели) в единое средство измерения — теплосчетчик, занести его в Госреестр как комбинированный тепло­счетчик и получить на данное средство измерения заключение Госэнергонадзора.

Чтобы не вступать в конфликт с Госэнергонадзо-ром, производители тепловычислителей выбрали второй вариант. Поэтому на сегодняшний день суще­ствуют такие комбинированные средства измерения, как СПТ-К, TCK и другие, которые состоят из тепло-вычислителя (СПТ или BKT) и множества преобразо­вателей расхода и температуры. Причем необходимо отметить, что тепловычислитель делает одна фирма, а преобразователи расхода и температуры, входя­щие в состав такого теплосчетчика, изготавливаются на других предприятиях-изготовителях, которые не имеют никакого отношения к фирме-изготовителю тепловычислителя, которая заносит данный тепло­счетчик в Госреестр и получает затем заключение Госэнергонадзора.

Помимо этого, все средства измерения, входя­щие в состав комбинированного теплосчетчика, поверяются раздельно, а сам он как единое целое не поверяется ни на заводе-изготовителе, ни на месте эксплуатации.

Как правило, на данный комбинированный тепло­счетчик завод-изготовитель выдает паспорт, в кото­ром ставится клеймо госповерителя о поверке дан­ного теплосчетчика как единого средства измерения, проставляются заводские номера его составных функциональных блоков (преобразователей расхода и температуры), изготовленных другими предприя­тиями-изготовителями. А иногда оставляются пустые места, в которые вписываются заводские номера функциональных блоков при непосредственной ком­плектации на месте эксплуатации.

При этом возникает интересный вопрос: «Каким образом поверяются комбинированные теплосчетчи­ки, и что из себя представляет методика их поверки?»

Чаще всего поверка комбинированных теплосчет­чиков сводится к поверке составных частей (элемен­тов) теплосчетчика при выпуске из производства или при вводе в эксплуатацию (раздельная поверка) и внешнему осмотру или поверке комплектности теплосчетчика при выпуске из производства или при вводе в эксплуатацию. На этом, как правило, поверка заканчивается, и затем выдается свиде­тельство на поверку, или ставится клеймо пове­рителя в паспорте на теплосчетчик. При этом погрешность теплосчетчика, т. е. его метрологи­ческие характеристики, как единого средства измерения не оценивается. В соответствии с [7], поверка средств измерения — установление органом Государственной метрологической службы пригодности средств измерений к при­менению на основании экспериментально опре­деляемых метрологических характеристик и под­тверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.

Из вышеизложенного непонятно, в чем же заключается поверка комбинированных тепло­счетчиков как единого средства измерения, занесенного в Госреестр. Если поверка заключа­ется в проверке комплектности теплосчетчика и в сравнении заводских номеров функциональных блоков теплосчетчика с паспортными, то это не поверка. Следовательно, можно на месте экс­плуатации комплектовать комбинированный счетчик, не занося его как единое средство измерения в Госреестр. При этом следует не просто убедиться, что все его функциональные блоки поверены, но и сделать поверку такого комбинированного теплосчетчика на месте экс­плуатации, оценив при этом фактическую погрешность измерения расхода, температуры и количества теплоты и сравнив их с предельно допустимыми величинами, приведенными в нор­мативно-технической документации.

Отсюда возникает еще одна проблема -оценки и нормирования погрешностей вычисле­ния количества теплоты в водяных системах теп­лоснабжения потребителей. Как показано в [8], данная проблема актуальна, имеет множество аспектов и различных подходов и периодически возникает при эксплуатации теплосчетчиков.

В настоящее время имеется несколько взаимо-противоречащих друг другу концепций, а именно:

  1. Теплосчетчик — это измерительная систе­ма, состоящая из одного (закрытая система) или нескольких измерительных каналов (открытая система). Поэтому нет необходимости оцени­вать и нормировать погрешность вычисления количества теплоты — достаточно, чтобы погреш­ность каждого средства измерения, входящего в состав измерительного канала, не выходила за пределы нормированной погрешности измере­ния для данного средства измерения.
  1. Теплосчетчики, как для закрытой, так и для открытой системы, должны вычислять количе­ство теплоты с погрешностью, не превышающей нормированное значение, указанное в [1].
  1. Теплосчетчики должны вычислять количе­ство теплоты с погрешностью, не превышающей нормированное значение. При этом рассматри­ваются различные способы нормирования.

Заметим, что концепция № 1 существенно отличается от концепций № 2 и 3: по первой кон­цепции погрешность вычисления количества теплоты не надо нормировать вообще, а по кон­цепции № 2 и 3 погрешность вычисления количе­ства теплоты необходимо нормировать, только способы нормирования могут быть различными.

С вопросами нормирования погрешности вычисления количества теплоты в закрытых системах теплоснабжения (один измерительный канал) все более или менее понятно, хотя суще­ствуют различные мнения, например [1] или [9], а вот с вопросами нормирования этой величины в открытых системах теплоснабжения нет одно­значного решения. В [10] сделана попытка решить эту проблему, однако данная концепция далека от совершенства.

Из-за отсутствия четкой нормативно-техни­ческой базы при нормировании количества теп­лоты в открытых водяных системах теплоснабже­ния в последнее время энергоснабжающие орга­низации в различных регионах России стали под­вергать сомнению результаты вычисления коли­чества теплоты многоканальными теплосчетчи­ками. Мотивировка простая — погрешность вычисления количества теплоты теплосчетчика­ми в открытых системах теплоснабжения превы­шает нормированное значение, указанное в [1]. Однако при этом умалчивают тот факт, что нор­мированное в [1] значение погрешности вычис­ления количества теплоты справедливо только для закрытых систем теплоснабжения, т. е. для одноканалыных теплосчетчиков, а для открытых систем (двухканальный теплосчетчик) эта погрешность не нормирована, т. к. в формуле (2), по которой рассчитывается количество теплоты в [1], имеется второе слагаемое, рассчитывае­мое энергоснабжающей организацией.

Поэтому оценить погрешность измерения количества теплоты, а следовательно, и норми­ровать ее в открытых системах теплоснабжения в соответствии с [1] невозможно. В [1] нормирована не суммарная погрешность вычисления количества теп­лоты в открытых системах теплоснабжения, а только величина погрешности вычисления, входящая в пер­вое слагаемое формулы (2), а второе слагаемое при этом не нормируется.

Поэтому открытые системы теплоснабжения при использовании двухканальных теплосчетчиков величина нормируемой погрешности зависит от выбранного алгоритма вычисления количества теп­лоты [8] и может значительно превышать регламен­тированную в [1] величину и достигать 10 % и более.

Попытка нормирования погрешности вычисления количества теплоты в открытых системах теплоснаб­жения сделана в [10]. В [10] предлагается оценить относительную погрешность вычисления количества теплоты путем геометрического сложения погрешно­стей средств измерений, входящих в состав тепло­счетчика, и с учетом предельных режимов работы, для которых предназначен теплосчетчик.

Заметим, что это противоречит [1]: в [1] говорит­ся о режимах работ в условиях эксплуатации, в [10] -о предельных режимах работы, которые гораздо шире, чем в условиях эксплуатации. Если оценивать погрешность вычисления количества теплоты в усло­виях эксплуатации в соответствии с [10], то получа­ется значение величины, которое значительно пре­вышает нормированное значение величины, приве­денное в [1].

Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

  1. Относительная погрешность вычисления коли­чества теплоты зависит от алгоритма его вычисле­ния, она минимальна для алгоритмов, где не исполь­зуется вычисление разности расходов, и максималь­на в противном случае. Оценивать погрешность вычисления количества теплоты надо не для гипоте­тических режимов, а в условиях эксплуатации. При­чем ее можно оценивать путем геометрического сло­жения погрешностей средств измерений, входящих в состав учета, или путем алгебраического сложения. Различие в этом случае может достигать 25-40 %. Геометрическое суммирование используется в слу­чае, если погрешности отдельных средств измере­ний не коррелированны между собой, а алгебраиче­ское — если они коррелированны. Отметим, что при геометрическом сложении с доверительной веро­ятностью ниже 100 % получается фактически зани­женный результат.
  1. «Правилами учета...» нормирована только предельно допустимая погрешность вычисления количества теплоты для одноканального тепло­счетчика, в котором реализован алгоритм расче­та количества теплоты для закрытой системы, т. е. О = -h2), причем там же эта величина нормирована в виде численного значения 60П0П < 5 %, а в ГОСТе на теплосчетчики — в виде формулы 50д0|| = <p (GBWI / G), и для некоторых типов теплосчетчиков она может достигать 10 % и более.

Другие интересные статьи

27 смотр.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *