Главная / Аналитика / Организация энергосбережения / Организация учета энергоресурсов

О некоторых тенденциях современного теплосчетчикостроения

Главный метролог ТГК-1 из Санкт-Петербурга Лупей Александр Григорьевич не первый десяток лет занимается проблематикой учета тепла. Под его председательством прошли многие конференции, посвященные проблематике коммерческого учета тепла. Автором данной статьи накоплено значительное количество данных по качеству измерений, качеству поставляемых потребителям приборов учета. Статья посвящена практике применения приборов учета тепла в Санкт-Петербурге.

О некоторых тенденциях современного теплосчетчикостроения

Современное теплосчётчикостроение бурно развивается и совершенствуется: быстрыми темпами идёт разработка новых моделей расходомеров и теплосчётчиков, совершенствуется их конструкция и программное обеспечение, в новых разработках появляются новые функции и реализуются новые идеи. И остаётся только приветствовать и поддерживать те усилия, которые разработчики и изготовители направляют на то, чтобы их продукция была качественнее, точнее, надёжнее, дешевле и наилучшим образом отвечала требованиям поставщиков и потребителей тепловой энергии.

Требования эти не новы и вполне понятны: поставщик рассчитывает, прежде всего, на достоверность результатов учёта тепловой энергии и теплоносителя, и чтобы степень недостоверности этих результатов находилась в пределах установленных метрологических допусков; потребитель же выбирает такие приборы, которые «подешевле», неприхотливы в эксплуатации, с многолетними МПИ, чтобы «не ломались» и не учитывали «лишнего».

Оказывается, такие теплосчётчики уже разработаны и непрерывно совершенствуются и, по мнению их изготовителей, успешно работают не только на территории России, но и за рубежом. Обратим внимание на цитату из статьи, в которой один из изготовителей современных теплосчётчиков рассказывает о достоинствах и преимуществах своей продукции:

«Наши теплосчетчики превосходят мировой технический уровень для аналогичных изделий, имеют высокую надежность, современный дизайн и могут конкурировать по цене и качеству с любыми аналогами на российском и мировом рынке.

Наши приборы сегодня успешно работают на территории от Ханты-Мансийска до Северного Кавказа, от Владивостока до Санкт-Петербурга.

Специалисты, устанавливающие наши теплосчетчики, говорят о них так: «Поставил и забыл».

Поставил и забыл… О таком теплосчётчике мечтает любой потребитель, планирующий оборудовать узел учёта, и любая сервисная организация, занятая обслуживанием узлов учёта.

К сожалению, автору ничего не известно о том, насколько успешно эти приборы подсчитывают деньги продавцов и потребителей в Ханты-Мансийске, на Северном Кавказе, во Владивостоке или, тем более, «на мировом рынке». А вот как работают эти «превосходящие мировой уровень» теплосчётчики в С.-Петербурге – это хорошо известно, поскольку автору за последние годы довелось изучить многие «высокие свойства» практически всех этих приборов, установленных в теплоцентрах десятков петербургских потребителей.

Рассмотрим на примере этого «превосходящего мировой уровень» теплосчётчика достижения современного теплосчётчикостроения и задумаемся над возможными последствиями применения таких «современных» средств коммерческого учёта тепловой энергии и теплоносителя.

Как известно, в С.-Петербурге повсеместно применяются открытые системы теплопотребления, в которых отбор горячей воды на нужды горячего водоснабжения (ГВС) осуществляется непосредственно из обоих трубопроводов теплового ввода. Для организации учёта теплопотребления в таких системах применяются трёхканальные теплосчётчики (рис. 1), которые измеряют расход и массу теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах теплового ввода (М1 и М2), а также в тупиковом трубопроводе ГВС (Мгвс).

Рис1 Лупей

Рис. 1. Схема измерений в открытой системе теплопотребления.

Современные возможности трёхканального теплосчётчика, установлен-ного на тепловом вводе жилого дома, будем рассматривать по данным его часовых архивов.

Рис2 Лупей

Рис. 2. Изменение во времени часовых масс М1, М2 и их разности dM.

На рис. 2 показаны графики изменения во времени часовых масс М1, М2 и их разности dM=M1-M2, измеренных за 302 часа непрерывной работы теплосчётчика в феврале 2010 г.

Из рис. 2 видно, что результаты измерений часовых масс М1, М2 и их разности dM=М1-М2 внешне выглядят вполне благополучно. Особенно благоприятно смотрится график изменения во времени разности часовых масс dM, включающей в себя как полезное потребление теплоносителя системой ГВС (Мгвс), так и возможную утечку (несанкционированный отбор теплоносителя вне системы ГВС) Мут. При этом ни на одном часовом интервале не зафиксированы нулевые или отрицательные величины dM, и даже глубокой ночью разность масс dM здесь всегда слабоположительна на уровне 30-40 кг за час, что тоже выглядит вполне правдоподобно: в жилых домах даже в ночные часы всегда имеется небольшое потребление горячей воды.

Конечно же, такая метрологически и технологически логичная картина не может не радовать всех участников процесса купли-продажи тепловой энергии. Правда, у продавца то и дело закрадывается сомнение – вроде к качеству измерений претензий нет, поскольку каналы измерений масс М1 и М2 в ночные часы демонстрируют очень хорошее согласование, только вот в отчётах, представляемых потребителем на оплату, объёмов теплоносителя и тепловой энергии, израсходованных в системе ГВС, явно недостаточно.

Фрагмент часового архива этого прибора за 06.02.10 показан в таблице 1. Из архива видно, что с прибором действительно якобы всё хорошо: время нормальной (т.е., видимо, исправной) работы «Тнорм» час от часу равно единице, коды ошибок и нештатных ситуаций, зафиксированных в каждом часе, равны нулю (т.е. никаких проблем и ошибок в работе прибора не обнаружено)… Может быть, оно и на самом деле правда – «превосходящий мировой уровень» теплосчётчик блестяще справился с задачей достоверного учёта фактического теплопотребления?

Однако истинные причины обнаруженной в отчёте значительной «экономии» становятся видны и понятны тогда, когда будет построена зависимость якобы измеренных разностей часовых масс dM=M1-M2 от соответствующих часовых масс Мгвс, измеренных в трубопроводе ГВС третьим каналом теплосчётчика. Эта зависимость dM=f(Мгвс) представлена на рис. 3.

Очевидно, что при идеальной точности измерений масс М1, М2 и Мгвс и при отсутствии технологической и «метрологической» утечек на каждом часовом интервале должно выполняться равенство dM=M1-M2=Мгвс, т.е. зависимость dM=f(Мгвс) должна представлять из себя прямую линию с наклоном, равным 1 (на рис. 3 эта требуемая зависимость показана пунктиром).

На самом же деле в этом теплосчётчике зависимость dM=f(Мгвс) имеет весьма причудливую форму, не объяснимую ни технологически, ни метрологически: при увеличении часовых масс Мгвс от минимальных измеренных значений (Мгвсmin=8 кг за час) до Мгвс=400 кг за час приращения разности масс dM практически не происходит, хотя при этом нулевые или отрицательные значения dM тоже отсутствуют; в дальнейшем, при Мгвс=1000 кг за час, средняя тенденция функции dM=f(Мгвс) становится параллельной требуемой зависимости, а при повышенных значениях Мгвс наклон зависимости dM=f(Мгвс) значительно превышает требуемое значение. В целом же из рисунка 3 видно, что при любых часовых объёмах потребления воды в системе ГВС Мгвс измеренная разность масс оказалась существенно (на отдельных режимах потребления – многократно) заниженной.

Таблица 1.

Табл1Лупей

Рис3Лупей

Рис. 3. Изменение разности часовых масс dM при изменении Мгвс.

Всего же по данным рассматриваемого архива за 302 часа измерено: dM=M1-M2=237,2 т, в том числе в трубопроводе ГВС измерено Мгвс=370,8 т. Видно, что даже при условии Мут=0 занижение потребления горячей воды составило 133,6 т, или 36% от общего объёма потребления.

Таким образом, никакого чуда с «превосходящим мировой уровень» теплосчётчиком не произошло: сервисная организация, следуя указаниям изготовителя, поставила его и забыла, что уже в первые месяцы эксплуатации «забытого» прибора привело к значительному сверхнормативному занижению результатов учёта.

Из-за более чем странного изменения якобы измеренной разности масс dM при изменении Мгвс не менее странным выглядит изменение из-меренной относительной «утечки» δМут=[(dM-Мгвс)/М2]•100%, что хорошо видно из рис. 4, на котором представлена статистическая зависимость относительной утечки δМут от объёмов часового потребления горячей воды Мгвс.

Рис4Лупей

Рис. 4. Изменение относительной «утечки» δМут при изменении Мгвс.

Как это следует из рис. 4, фактическое отставание канала измерений М1 от М2 здесь достигло шести и более процентов, что свидетельствует о непригодности теплосчётчика к ведению коммерческого учёта и что послужило причиной «экономии» в размере 36% от общего объёма потребления горячей воды. Однако благодаря «современному» подходу к фальсификации результатов измерений, призванной скрыть неисправное состояние теплосчётчика, неудовлетворительное состояние прибора было тщательно замаскировано (см. рис. 2), и только благодаря наличию канала измерений массы Мгвс эту маскировку удалось обнаружить.

А вот система диагностики этого прибора почему-то так и не смогла (или не захотела?) распознать это 6-процентное отрицательное расхождение каналов измерений М1 и М2 (см. таблицу 1 – там в кодах ошибок только нули, т.е. никаких ошибок в своей работе прибор не обнаружил).

Особое беспокойство вызывает тот факт, что в документации на дан-ный тип теплосчётчика о наличии таких "специальных" функций, по-зволяющих искусно создавать видимость высокоточных измерений при их фактическом отсутствии, нет даже намёка.

Следовательно, изготовитель сознательно ввёл в заблуждение потребителей своей продукции, скрыл от них наличие в теплосчётчике недопустимых учётных функций и тем самым нанёс значительный сверхнормативный ущерб поставщикам тепловой энергии.

Приведём ещё один наглядный пример наличия недопустимых функций в современном теплосчётчикостроении.

Рис5Лупей1

Рис. 5. Изменение во времени часовых масс М1, М2 и их разности dM.

На рис. 5 представлено изменение во времени часовых масс М1 и М2 и их разности dM, измеренных тем же самым «современным» теплосчётчи-ком , установленным на тепловом вводе жилого дома, и который, по мнению его изготовителя, повсеместно «успешно работает».

Как и в первом случае, мы видим картину вполне благоприятную: каналы измерений масс М1 и М2 функционируют стабильно, изменение разности масс dM выглядит вполне правдоподобно, в ночные часы каналы измерений М1 и М2 демонстрируют согласование, близкое к идеальному.

В этом теплосчётчике тоже функционирует «справочный» канал измерений Мгвс, что позволяет рассчитать утечку Мут=(М1-М2)-Мгвс, измеренную прибором. Зная значение Мут, можно для каждого часа рассчитать относительную утечку δМут, показывающую степень фактического относительного расхождения каналов М1 и М2 при измерении одного и того же расхода.

Рис. 6 показывает, что и в данном экземпляре теплосчётчика задейство-ван секретный и, судя по дополнительному изучению данных часового архива, далеко не простой алгоритм принудительной программной корректировки показаний каналов М1 и/или М2. В результате такого «современного подхода» к коммерческому учёту изготовителю снова удалось скрыть глубокую неисправность теплосчётчика, заключающуюся в более чем 10-процентном отставании показаний канала измерений массы М1 от соответствующих показаний канала М2.

Рис6Лупей

Рис. 6. Изменение относительной «утечки» δМут при изменении Мгвс.

Последствия практической реализации лозунга изготовителя «Поставил и забыл!» в данном жилом доме таковы.

За рассматриваемые две недели эксплуатации неисправного теплосчётчика никакой «настоящей» утечки этот прибор не измерил, но зато измеренная отрицательная утечка составила минус 320 тонн, и поставщик был вынужден заплатить потребителю деньги в размере стоимости 320 отрицательных тонн горячей воды .

Кроме того, занижение результатов учёта массы теплоносителя и тепловой энергии, потребляемых на нужды ГВС, составило 62% .

Наверное, этих двух примеров достаточно для того, чтобы изготовитель такого не в меру «энергосберегающего» теплосчётчика узнал свой «превосходящий мировой уровень» прибор, подсчитал объёмы экономического ущерба, наносимого поставщикам тепловой энергии тысячами экземпляров таких изделий, и всерьёз задумался над возможными последствиями выпуска и применения таких приборов. И, пока ещё «успешно работающие» тысячи таких теплосчётчиков не превратились в десятки тысяч, необходимо отозвать все эти «современные» изделия и заменить противозаконную программу, уж коль скоро изготовить действительно качественные и надёжные расходомеры получается разве что только на бумаге.

А в Правила учёта тепловой энергии было бы правильным включить норму, в соответствии с которой поставщик тепловой энергии мог бы предъявить счёт за понесённые убытки не невиновному потребителю (как это повсеместно делается сегодня), а именно изготовителю некачественных и слишком «современных» приборов.

Примечания:

[1] Судя по заводскому номеру, этот теплосчётчик выпущен в 2009-м году и эксплуатируется в узле учёта потребителя только первый отопительный сезон.

2 В том смысле, что теплосчётчик просто отнял тепловой эквивалент этих 320-и отрицательных тонн от тепла отопления, которое, в свою очередь, тоже измерено со значительным сверхнормативным занижением.

3 За рассматриваемые две недели счётчик воды Мгвс измерил 835 тонн горячей воды, израсходованной потребителем. Но из-за наличия в тепловычислителе недопустимой секретной функции, принудительно корректирующей результаты измерений массы М1 и/или М2, измеренная разность масс dM=М1-М2 оказалась равной всего 515-и тоннам. Таким образом, налицо факт преднамеренного и весьма значительного занижения результатов коммерческого учёта объёмов потребления теплоносителя и тепловой энергии.

 

Обсуждение

Обнинск-Телеком :: 9:47 15.02.2011 #

Александр Григорьевич, на основании чего теплоснабжающая организация должна включить в ТУ на установку тепосчетчиков дополнительный (?) счетчик ГВС в открытой системе? Сегодня в Обнинске поставщик считает достаточным использовать М2-М1 для расчетов.
К сожалению, у нас в городе нет ни одного узла учета с дополнительной регистрацией ГВС. Надо будет попробовать, статья очень заинтересовала, спасибо!

Обнинск-Телеком :: 9:58 15.02.2011 #

Извините, не представился: Пасынков Сергей Георгиевич.
Комментарий по графику. М2-М1 в ночные часы (минимальное часовое потребление ГВС) - у нас никогда не опускается до нуля (100-400 л/ч). Расходомеры проверены (закольцованы прямой трубой, с нормативной циркуляцией). Утечек в местах общего пользования нет. Подозрение на пропускание смесителей горячей воды в квартирах в систему ХВС. Показывают ли расходомеры ГВС С-Петербурга такие "потери"?
С уважением,
Пасынков

А. Лупей :: 21:49 15.02.2011 #

На обязательность установки счетчика горячей воды в открытых системах указывают действующие "Правила учета тепловой энергии и теплоносителя" (далее - Правила) – см., например, рис. 3, 5 или 7 из Правил.
Правда, из Правил не следует, что счетчик горячей воды (обозначаемый в Правилах как Gгв) должен быть подключен к вычислителю. Возможно, что счетчик Gгв оказался локальным потому, что в тот период времени, когда готовились эти Правила (94 – 95 г.г.), многоканальные тепловычислители были еще большей редкостью, чем одноканальные, предписанные Правилами (Qи = М1*(h1-h2)).
Но сегодня многоканальный вычислитель – обычное явление, и вопрос о необходимости подключения счетчика Gгв к вычислителю всегда решается в пользу такого подключения. Такое подключение не только позволяет получить почасовую разбивку объемов потребления горячей воды, но и сравнить весьма неточно (часто – чрезвычайно неточно!) измеренную разность масс dM12 = М1-М2 с достаточно точно измеренной массой Мгвс (это чтобы оценить размер и знак измеренной утечки Мут = (М1-М2) - Мгвс и принять меры в необходимых случаях).
В общем, Сергей Георгиевич, надо пробовать двухканальные теплосчетчики (в которых измеряются массы М1 и М2) превращать в трёхканальные (М1, М2, Мгвс) или четырёхканальные (если система ГВС с циркуляцией) – такая "многоканальность" позволит нам получить полезные сведения о метрологическом состоянии всех применяемых расходомеров и измерительных возможностях расходоизмерительной техники.

А еще о полезности измерения Мгвс вместо неточного измерения разности расходов упоминается в Рекомендации МИ 2412-97. Вот цитата из этой Рекомендации:
"2.8. В формулах (2.1...2.3; 2.5...2.7; 2.9; 2.11) разность массовых расходов (m1-m2) может быть заменена на другие равные массовые расходы ..., например, на расходы ... горячего водоснабжения".
К сожалению, МИ 2412-97 является всего лишь рекомендацией (т.е., по сути дела, полезным советом), а не нормативно-правовым актом.

А. Лупей :: 22:42 15.02.2011 #

Пасынкову С.Г. на сообщение от 15.02.2011, 9:58.
Если говорить о жилых домах, то тут, как правило, потребление горячей воды круглосуточное, и в ночное время может быть потребление и в 30 – 70 кг/ч (если дом сравнительно невелик), и 100 – 400 кг/ч и более, если дом многоэтажный и многоподъездный. Понятно, что измеренные 100 – 400 кг за час могут быть образованы и реальным водопотреблением, и погрешностью измерений масс М1 и М2, и перетоком горячей воды в систему ХВС. В таких случаях нам помогает "маленький" счетчик Мгвс – его показания всегда во много раз точнее, чем результаты измерений dM12 = M1-M2.
А перетоки горячей воды в систему ХВС – вполне реальное явление, особенно когда давление Ргв>Рхв. Например, в нашем доме довольно часто из "холодного" крана течет весьма горячая вода (Рхв в нашем доме близко к нулю, а Ргв довольно большое). Но в таких случаях закон сохранения массы должен одинаково сработать и для счетчика Мгвс, и для разности dM12 – если dM12 час от часу изменяется из-за перетоков, то строго пропорционально должны изменяться и показания счетчика Мгвс. Если счетчика Мгвс нет, то тогда вопрос о происхождении повышенных разностей масс М1-М2 (в ночные часы) остается открытым.

Обнинск-Телеком :: 21:13 17.02.2011 #

Александр Григорьевич, спасибо за ответ!
Поставщик тепловой энергии в нашем городе, для проверки правильности измерений расходомеров, пишет в ТУ требование установки перемычки между прямым и обратным трубопроводами для кратковременного отключения объекта и прогона носителя только через измерители.
Наверное, для более точного учета ГВС, кроме двух добавочных расходомеров ( циркуляция), надо будет ставить еще и термопреобразователи, да еще и два ? По какой температуре считать нагрев горячей воды - по подаче (65) или возвращенной? Ведь последние квартиры имеют уже не 65 градусов?

А. Лупей :: 2:48 20.02.2011 #

Наверное, законодательных требований об установке таких перемычек между подающим и обратным трубопроводами не существует, но наличие такой перемычки – штука полезная, особенно когда с результатами измерений "что-то явно не то".
Конечно же, при отсутствии в теплоцентре эталонных расходомеров мы при последовательном включении рабочих расходомеров (с помощью шунта-перемычки) не определим размер и знак погрешности применяемых расходомеров. Но рассогласование их показаний (т.е. разность фактических погрешностей) мы можем определить, и по результатам такого эксперимента можно принять обоснованное решение о необходимости досрочного метрологического обслуживания применяемых приборов.
Сергей Георгиевич, а нет ли у Вас под рукой каких-нибудь табличек с показаниями последовательно установленных расходомеров при включенной (задействованной) перемычке? Какие относительные (абсолютные) расхождения масс М1 и М2 при изменении расхода наблюдаются в Обнинске?

У нас (в СПб) при установке на вводе потребителя с открытой системой трех- или четырехканального теплосчетчика всегда в трубопровод ГВС устанавливается и преобразователь температуры (см. схемы измерений для открытых систем здесь: http://foto.mail.ru/mail/agl1704/3/5.html )

Не имея таких преобразователей, возникает ошибка в подсчете массы горячей воды М1гвс (М2гвс), т.к. температура t1гвс может заметно отличаться и от t1, и от t2. Кроме того, в межотопительный период при отсутствии летней циркуляции учет теплопотребления ведется по показаниям счетчика М1гвс и каналу измерения температуры t1гвс (Wгвс = М1гвс*h1гвс при Ргвс = const и hхв = 0).

Вопрос с нагревом горячей воды решить непросто – в близких к теплоцентру квартирах Тгвс будет близка к t1гвс в теплоцентре (см. http://foto.mail.ru/mail/agl1704/3/6.html ), а в наиболее удаленных квартирах температура воды в кране уже будет приближаться к t2гвс... Тут нам сильно помогли бы квартирные регистраторы Тгвс, но вряд ли они сегодня применяются сколь-нибудь массово.

 

Написать комментарий

 
SEDMAX

Опрос

Законодательное обеспечение повышения энергоэффективности





 

Все опросы Все опросы →

Опрос

Использование современных инструментов для организации энергосбережения





 

Все опросы Все опросы →