На сегодняшний день, основным документом, определяющим требования к учету тепловой энергии, являются "Правила учета тепловой энергии и теплоносителя ".
В Правилах приведены подробные формулы. Здесь я немного упрощу для лучшего понимания.
Я опишу только водяные системы, так как их большинство, и не буду рассматривать паровые системы. Если поймете суть на примере водяных систем, пар посчитаете сами без проблем.
Для расчета тепловой энергии нужно определиться с целями. Будем считать калории в теплоносителе для целей отопления или для целей горячего водоснабжения.
Расчет Гкал в системе ГВС
Если у вас стоит механический счетчик горячей воды (вертушка) или вы собираетесь его установить, то здесь все просто. Сколько накрутил, столько и придется заплатить, по утвержденному тарифу за горячую воду. Тариф, в данном случае, уже будет учитывать количество Гкал в ней.
Если у вас смонтирован узел учета тепловой энергии в горячей воде, или вы только собираетесь его установить, то платить придется отдельно за тепловую энергию (Гкал) и отдельно за сетевую воду. Также по утвержденным тарифам (руб./Гкал + руб./тонну)
Для вычисления количества калорий, получаемых с горячей водой (а также паром или конденсатом), минимум, что нам нужно знать это расход горячей воды (пара, конденсата) и ее температуру.
Расход измеряется расходомерами, температура - термопарами, термодатчиками, а Гкал вычисляет теплосчетчик (или теплорегистратор).
Qгв= Gгв *(tгв - tхв)/1000 = ... Гкал
Qгв - количество тепловой энергии, в этой формуле в Гкал.*
Gгв - расход горячей воды (или пара, или конденсата) в м. куб. или в тоннах
tгв - температура (энтальпия) горячей воды в °С **
tхв - температура (энтальпия) холодной воды в °С ***
* делим на 1000 для того, чтобы получить не калории, а гигакалории
** правильнее умножать надо не на разность температур (t гв-t хв), а на разностьэнтальпий (h гв-h хв). Величины hгв, hхв определяются по соответствующим измеренным на узле учета средним за рассматриваемый период значениям температур и давлений. Значения энтальпий близко к значениям температур. На узле учета тепловой энергии тепловычислитель сам рассчитывает и энтальпию, и Гкал.
*** температура холодной воды, она же температура подпитки, измеряется на трубопроводе холодной воды на источнике теплоты. У потребителя, как правило, нет возможности использовать этот параметр. Поэтому берется постоянная расчетная утвержденная величина: в отопительный период tхв=+5 °С (или +8 °С), в неотопительный tхв=+15 °С
Если у Вас стоит вертушка и нет возможности измерить температуру горячей воды, то для выделения Гкал, как правило, теплоснабжающая организация устанавливает постоянную расчетную величину в соответствии с нормативными документами и технической возможностью источника теплоты (котельной, или теплового пункта, например). В каждой организации своя, у нас 64,1°С.
Тогда расчет будет следующий:
Qгв = Gгв * 64,1 / 1000 = ... Гкал
Помните, что заплатить нужно будет не только за Гкал, но и за сетевую воду. По формуле и мы считаем только Гкал.
Расчет Гкал в системах водяного отопления.
Рассмотрим отличия расчета количества теплоты при открытой и при закрытой системе отопления.
Закрытая система отопления - это когда запрещено брать теплоноситель из системы, ни для целей горячего водоснабжения ни для мытья личного авто. На практике сами знаете как. Горячая вода для целей ГВС в этом случае заходит по отдельной третьей трубе или ее вообще нет, если ГВС не предусмотрено.
Открытая система отопления - это когда разрешено брать теплоноситель из системы для целей горячего водоснабжения.
При открытой системе теплоноситель можно брать из системы только в пределах договорных отношений!
Если при горячем водоснабжении мы забираем весь теплоноситель, т.е. всю сетевую воду и все Гкал в ней, то при отоплении мы возвращаем какую-то часть теплоносителя и, соответственно, какую-то часть Гкал обратно в систему. Соответственно, нужно посчитать сколько пришло Гкал и сколько ушло.
Следующая формула подходт как для открытой системы теплоснабжения, так и для закрытой.
Q = [ (G1 * (t1 - tхв)) - (G2 * (t2 - tхв)) ] / 1000 = ... Гкал
Есть еще пара формул, которые используются в учете тепловой энергии, но я беру вышестоящую, т.к. думаю, что на ней проще понять, как работают теплосчетчики, и которые дают такой же результат при расчетах, что и формула .
Q = [ (G1 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t2-tхв) ] / 1000 = ... Гкал
Q = [ (G2 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t1-tхв) ] / 1000 = ... Гкал
Q - количество потребленной тепловой энергии, Гкал.
t1 - температура (энтальпия) теплоносителя в подающем трубопроводе, °С
tхв - температура (энтальпия) холодной воды, °С
G2 - расход теплоносителя в обратном трубопроводе, т (м.куб.)
t2 - температура (энтальпия) теплоносителя в обратном трубопроводе, °С
Первая часть формулы (G1 * (t1 - tхв)) считает сколько пришло Гкал, вторая часть формулы (G2 * (t2 - tхв)) считает сколько вышло Гкал.
По формуле [ 3] теплосчетчик посчитает все Гкал одной цифрой: на отопление, на водоразбор горячей воды при открытой системе, погрешность приборов, аварийные утечки.
Если при открытой системе теплоснабжения необходимо выделить количество Гкал, пошедших на ГВС, то могут понадобиться дополнительные расчеты. Все зависит от того, как организован учет. Есть ли на трубе ГВС приборы, подключенные к теплосчетчику, или там стоит вертушка.
Если приборы есть, то теплосчетчик должен сам все посчитать и выдать отчет, при условии, что все настроено правильно. Если стоит вертушка, то рассчитать количество Гкал пошедших на ГВС можно по формуле. . Не забудьте вычесть Гкал пошедшие на ГВС из общей суммы Гкал по счетчику.
Закрытая система подразумевает, что теплоноситель не берется из системы. Иногда проектанты и монтажники узлов учета забивают в проект и программируют теплосчетчик на другую формулу:
Q = G1 * (t1 - t2) / 1000 = ... ГКал
Qи - количество потребленной тепловой энергии, Гкал.
G1 - расход теплоносителя в подающем трубопроводе, т (м.куб.)
t1 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С
t2 - температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С
Если произойдет утечка (аварийная или умышленная), то по формуле теплосчетчик не зафиксирует количество потерянных Гкал. Такая формула не устраивает теплоснабжающие компании, нашу по крайней мере.
Тем не менее есть узлы учета, которые работают по такой формуле расчета. Я сам несколько раз выдавал Потребителям предписания, чтобы перепрограммировали теплосчетчик. При том, что когда Потребитель приносит отчет в теплоснабжающую компанию, то НЕ видно по какой формуле ведется расчет, можно просчитать конечно, но просчитывать вручную всех Потребителей крайне затруднительно.
Кстати, из тех теплосчетчиков для поквартирного учета теплоты, которые я видел, ни один не предусматривает измерение расхода теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе одновременно. Соответственно, посчитать количество потерянных, например при аварии, Гкал невозможно, а также количество потерянного теплоносителя.
Условный пример:
Исходные данные:
Закрытая система отопления. Зима.
теплоэнергия - 885,52 руб. / Гкал
сетевая вода - 12,39 руб. / м.куб.
теплосчетчик выдал следующий отчет за сутки:
Допустим, что на следующий день произошла утечка, авария например, утекло 32 м.куб.
теплосчетчик выдал следующий суточный отчет:
Погрешность расчетов.
При закрытой системе теплоснабжения и при отсутствии утечек, как правило, расход в подающем трубопроводе больше, чем расход в обратном. Т. е. приборы показывают, что заходит одно количество теплоносителя, а выходит немного меньше. Это считается нормой. В системе теплопотребления могут быть нормативные потери, маленький процентик, небольшие подтеки, протечки и т.п.
Кроме этого, приборы учета несовершенны, у каждого прибора есть допустимая погрешность, установленная заводом изготовителем. Поэтому бывает, что при закрытой системе заходит одно количество теплоносителя, а выходит больше. Это тоже нормально, если разница в пределах допустимой погрешности.
(см. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя п.5.2. Требования к метрологическим характеристикам приборов учета)
Погрешность(%) = (G1-G2)/(G1+G2)*100
Пример, если погрешность одного расходомера, установленная заводом изготовителем ±1%, то суммарная допустимая погрешность составляет ±2%.
На статью про отзывы о приборах учета (см. «ККР» № 7-8"2012) мы получили довольно много откликов, которые можно разделить по преимуществу на три категории. Первая – вопрос: так как нам определить погрешность приборов учета? Вторая – утверждение: нормальный прибор работает, как его ни смонтируй. Третья – жалоба: нас обязывают ставить такие-то приборы, а все другие считают неподходящими. Рассмотрим каждую из категорий этих откликов (которые можно обозначить как «непонимание», «заблуждение», «проблема») по отдельности. И начнем, разумеется, с первой.
На практике достаточно часто показаний расходомеров в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения (речь здесь идет о системах закрытых или об открытых в моменты отсутствия водозабора) не совпадают. Величину этого несовпадения, то есть разность показаний по непонятным причинам очень часто называют погрешностью. И если эта разность – «погрешность» велика, представители энергоснабжающих организаций отказываются принимать показания приборов учета, считая их вышедшими из строя. При этом ссылаются на п. 5.2.4 Правил учета тепловой энергии и теплоносителя. Правы ли они? Попробуем разобраться.
Физика
Как известно, «типичный» расходомер (о таких мы и будем говорить далее) измеряет объем прошедшей через него жидкости. Однако объем жидкости (в системах теплоснабжения это чаще всего вода) – величина непостоянная. Если взять некоторое количество воды и нагреть его – объем увеличится, если остудить – уменьшится. Неизменной останется только масса. Все мы проходили это в школе на уроках физики, но не все, к сожалению, помним об этом.
Рассмотрим для примера некую систему теплоснабжения, где на «входе» (в подающем трубопроводе) температура воды составляет 95˚С, на «выходе» (в обратном трубопроводе) - 70˚С; давление – 0,6 и 0,4 МПа соответственно. Допустим, в систему «вошло» 1000 куб. м воды. По справочнику (например, по таблицам ГСССД 98-86) определяем, что при температуре 95˚С и давлении 0,6 МПа плотность воды составит 962,16 кг/куб.м. Значит масса наших 1000 куб м будет равна 962160 кг.
Пройдя через систему, вода остывает, давление уменьшается. При 70˚С и 0,4 МПа плотность воды – 977,9126 кг/куб. м. Поскольку масса (962160 кг) сохраняется, изменение плотности ведет к изменению объема. Объем наших 962160 кг на выходе из системы станет равным 983,89 куб. м, то уменьшится примерно на 1,6%. Таким образом, даже если бы мы располагали идеальными расходомерами с нулевыми погрешностями (в жизни таких не бывает!), то и в идеально закрытой (с нулевыми утечками) системе теплоснабжения получили бы «заметную» разницу ОБЪЕМОВ в подающем и обратном трубопроводах.
Отсюда правили первое: если мы хотим проанализировать разность показаний расходомеров в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения, то это должно быть значения массы, выдаваемые тепловычислителем, а не значения объема, снимаемые непосредственно «с расходомера».
Метрология
Средства измерений, которые мы используем в реальной жизни, не идеальны и имеют определенные погрешности измерений объема. Возьмем расходомер, у которого по паспорту предел основной относительной погрешности составляет 2%. Если вернутся к нашему примеру, то в подающем трубопроводе такой прибор может «на законных основаниях» показать 1000±20 куб. м, в обратном – 983,89±19,68 куб. м. То есть «в пределе» разница показаний объемов может превышать 5% - и это с «двухпроцентными» счетчиками. К тому же мы учитываем только основную относительную погрешность, а при внимательном чтении документов некоторых приборов можно найти там упоминания и о дополнительных погрешностях, которые, впрочем, по сравнению с основной должны быть незначительными.
Понятно, что чем больше разность температур в подающем и обратном трубопроводах, тем больше будет разность объемов теплоносителя в них. Сразу заметим: вероятность того, что в какой-либо системе один расходомер выдаст максимально допускаемые показания, а второй – минимально допускаемые, ничтожно мала, поэтому использовать наш пример для установления каких бы то ни было критериев оценки работы приборов не следует.
При изучении показаний теплосчетчика в узле учета мало у кого найдутся при себе таблицы ГСССД или иные справочники по плотности воды. Вот почему оценивать, как мы уже говорили, нужно не разность объемов, а разность масс теплоносителя, поскольку она не зависит от температур и давлений. Как правило, теплосчетчики измеряют массу, и измеренные значения сохраняются в их архивах. Чаще всего погрешность измерений массы вычислителем теплосчетчика совпадает с погрешностью измерений объема преобразователями объема. Однако в отношении каждого конкретного типа счетчиков этот вопрос следует обязательно уточнять.
Это и есть второе правило: при сравнении масс теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения нужно принимать во внимание не погрешности измерений объемов расходомерами, а погрешности измерений массы теплосчетчиками (тепловычислителями).
Что касается допускаемой разности показаний, то на практике ее обычно считают равной удвоенной погрешности канала измерений массы, что вполне доступно для понимания. Но с точки зрения науки метрологии эта разность не должна превышать корень квадратный из суммы квадратов величин погрешностей обоих каналов. Таким образом, если мы используем теплосчетчик, измеряющий массу теплоносителя с погрешностью не более 2%, то для «практиков» разность показаний масс в подающем и обратном трубопроводах не должна превышать 4%, «для ученых» - всего 2,83%.
Законодательство
Что же делать, если массы «разошлись» очень сильно? Как правило, ЭСО в таком случае не принимает показания теплосчетчика, ссылаясь, п. 9.10 Правил учета: приборы, дескать, работают за пределами норм точности, установленными в разделе 5. Но на самом деле такое утверждение не корректно.
Дело в том, что в разделе 5 данных Правил установлены требования к метрологическим характеристикам приборов учета, в частности, к погрешностям измерений объемов и масс теплоносителя. И здесь мы, наконец, подходим к изначально поставленному вопросу: а как определить (рассчитать, оценить) погрешность средств измерений в узле учета? Ответ однозначен и прост: НИКАК!
Ведь «погрешность» и «разность показаний» - это абсолютно разные и не имеющие четкой взаимосвязи явления. Простой пример: если разница показаний нулевая, то означает ли это, что оба расходомера демонстрируют нулевые погрешности? Конечно, нет, ведь уравнение с двумя неизвестными (x-y=0) имеет бесконечное множество решений. Два прибора, даже установленные на одну и ту же трубу, могут «врать» на 1,5,10,100, 1000% - но если он оба врут одинаково, то разность их показаний будет равна…0
А погрешность – это разница между показаниями средств измерений и ИСТИННЫМ значением измеряемой величины. Но истинное значение – абстракция, мы его никогда не знаем. И если бы знали, то зачем нам нужны были бы расходомеры? Если бы мы умели определять погрешность в узлах учета, то для чего нам были бы нужны метрологические лаборатории? В условиях этих лабораторий истинное значение мы заменяем неким эталоном и определяем погрешность в результате научно обоснованной и строго регламентированной процедуры – метрологической поверки. И определить ее каким-либо иным образом невозможно ни с практической, ни даже с философской точки зрения.
Ну, а указаний по поводу допускаемой разности показаний двух расходомеров (или разности масс теплоносителя) в закрытой системе теплоснабжения ни в одном современном нормативном документе, к сожалению, не содержится.
Выводы
Итак, определить погрешность расходомеров в узле учета невозможно никак, никогда и ни при каких условиях. Погрешность средства измерений определяется в результате его метрологической поверки. Значение этой погрешности заносится в паспорт средства измерений или иной документ и должно считаться таковым до момента следующей (очередной или внеочередной) поверки, в ходе которой оно может быть подтверждено или опровергнуто.
Нулевая разность масс (а тем более - объемов) по показаниям расходомеров в закрытой системе теплоснабжения не только не говорит об их «абсолютной точности», но и должна наводить на подозрения в фальсификации результатов учета.
Разность масс в пределах, обозначенных выше в главе «Метрология», скорее всего, свидетельствует об исправности и нормальной работе приборов учета. Однако, как ни парадоксально это звучит, существует мизерная вероятность того, что приборы неисправны, но «врут» почти одинаково.
Разность масс, превышающая обозначенные выше значения, скорее всего, свидетельствует о неисправности приборов учета, причем каких (какого) именно – определить по этой разности невозможно. Речь здесь идет не только о дилемме: расходомер в подаче или расходомер в обратке. Поскольку масса измеряется при помощи не одних только расходомеров, а «комплексов» или «каналов», в состав которых входят расходомер, термометр, датчик давления (не всегда), а также вычислитель, то причина неисправности может скрываться в любом из элементов такого измерительного канала, и для ее локализации нужно проанализировать все показания.
Кроме того, «выходящая за рамки» разность показаний может быть обусловлена и сугубо объективными причинами: несоответствием условий эксплуатации приборов установленным для них требованиям, неправильным монтажом (в том числе линий связи преобразователей с вычислителем), плохим качеством теплоносителя (высоким содержанием твердых включений или воздуха) и т.д. В таких случаях поверку в лаборатории приборы пройдут успешно, но будучи возвращенными на объект, снова начнут демонстрировать «неприемлемые» показания.
Есть, к сожалению, и еще одна проблема. Мы не раз уже писали о том, что состояние метрологической службы в нашей стране таково, что можно без проблем сертифицировать, а в дальнейшем продавать и успешно проверять даже откровенно некачественные приборы. Разобраться с таким оборудованием ни потребителю, ни даже поставщику тепла практически невозможно. На объекте эти счетчики «показывают пальцем в небо». Но поверку они проходят успешно: либо вследствие низкого качества поверочного оборудования, либо по причине недостаточной квалификации персонала лаборатории, либо (что тоже бывает) из-за того, что производитель сумел утвердить «хитрую» методику поверки, реализуемую только с использованием собственного «специального» оборудования и/или программного обеспечения.
Таким образом, наблюдая за показаниями приборов в узлах учета, про их погрешности и их исправность мы можем и должны говорить лишь то, что когда-то сказал Сократ (по другому, конечно же, поводу): я знаю, что я ничего не знаю. Многие, к сожалению, не знают (и не хотят знать!) и этого. В результате поставщики тепла, необоснованно ссылаясь на не имеющиеся отношения к рассматриваемой проблеме пункты Правил учета, наказывают потребителя, добросовестно приобретшего сертифицированные и поверенные счетчики.
Но где же выход их сложившейся ситуации? Что делать, если разность масс теплоносителя в закрытой системе превышает «научно обоснованные» пределы. И главное, кто именно должен принимать меры, нести ответственность и т.д.? Решение видится нам только в образованности всех участников процесса купли-продажи тепловой энергии и взаимопонимании между ними.
Мы уже писали когда-то (см. «ККР» № 8"2010), что в сфере теплоучета существует четыре стороны, каждая со своими интересами. В их числе поставщик тепла, который заинтересован получить за тепло больше, и потребитель тепла, который желает заплатить за тепло меньше. Кроме того, это производитель приборов учета, задача которого – убедить и поставщика, и потребителя покупать именно его продукцию. И, наконец, это государство, которое контролирует качество производимых приборов учета и качество их метрологического обслуживания.
Государство, разумеется, должно установить для всех сторон четкие «правила игры» и жестко следить за их соблюдением. Производитель обязан выпускать только качественные приборы учета (иначе государство его накажет). А потребитель и поставщик тепла должны понимать, что в их отношениях заработок одного – это всегда убыток другого. И для исключения «неправедных», то есть основанных на ложных показаниях заработков и убытков (а в роли пострадавшего может оказаться любая из сторон, так как если счетчик «врет», то неизвестно, в чью именно пользу) в учете должны применяться только качественные исправные приборы, выполняющие измерения в рамках допускаемых погрешностей. И если разность показаний наводит на «тревожные мысли», то беспокоить это должно не только поставщика тепла, но и потребителя! И поставщик, формально не имея права «выбраковывать» такой узел учета, может и должен убедить своего абонента сдать счетчики во внеочередную поверку. Потребитель же, в свою очередь, может и должен сделать это сам (известив поставщика), как только заметит ту самую «подозрительную разность». Потому что, повторимся, неисправный или некачественный прибор «наказать» может как ту, так и другую сторону.
Но прежде, чем демонтировать счетчики и везти их в лабораторию, стоит удостовериться, что на объекте на самом деле отсутствуют утечки или подмесы, что приборы смонтированы в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями, трубопроводы не засорены, а протекающий по ним теплоноситель имеет должное качество. Если все в порядке, и приборы проходят поверку, то разность показаний все равно находится «за рамками», должен возникнуть вопрос к качеству поверки. И, вероятно, решить его может не только государство, но и поставщик тепла, выбрав и рекомендуя потребителям по-настоящему грамотных и хорошо оснащенных поверителей либо оборудовав собственную серьезную лабораторию и набрав для нее квалифицированный персонал. А по поводу приборов, которые будут «проваливать» испытания в такой лаборатории, должны возникать вопросы к производителю, а также к тем представителям государственных служб, которые эти приборы сертифицировали.
Очевидно, что если потребители и поставщики тепла придут к взаимопониманию и описанный выше процесс начнется, ситуация с приборным учетом пусть не сразу, но постепенно нормализуется. К сожалению, пока что поставщикам гораздо проще не вникать в проблемы потребителей, а наказывать их (не без собственной выгоды), бракуя направо и налево честно установленные приборы учета. Потребители же, не обладая в достаточной мере знания и традиционно не доверяя государству, не спорят и терпеливо платят за «отсутствие учета», за поверку, за монтаж-демонтаж и снова за «отсутствие учета».
Выходит, реальней дождаться, когда первый ход сделает государство? А может, добросовестные производители предпримут реальные шаги к тому, чтобы вытеснить с рынка недобросовестных коллег? Вопросы сложные… Но мы все же надеемся, что данная статья сможет подтолкнуть кого-нибудь (поставщиков, потребителей, чиновников, производителей) к их решению.
Дмитрий Анисимов.
Счетчик – неотъемлемый элемент электросетей, функцией которого является учет потребления энергии. Как и любое другое измерительное устройство, он обладает определенным значением точности производимых замеров и склонен к погрешностям при подсчете. В норме отклонения, как правило, не превышают 1-2 процентов в ту или иную сторону. Но что делать, если показатели счетчика откровенно не соответствуют реальному потреблению электроэнергии? Ведь, если устройство завышает показания – это чревато лишними расходами на счета за свет, а при заниженных цифрах – возможны претензии и санкции со стороны компании, осуществляющих электроснабжение. Разобраться с этим, а также определить корректность работы измерительного прибора поможет эта статья.
При проверке электросчетчика первым делом следует выяснить, не склонно ли устройство к самоходу – самопроизвольной работе при отсутствии электрических нагрузок. Для этого необходимо отключить всех потребителей, а еще лучше – выкрутить пробки или перевести автоматические предохранители в неактивное положение. Важно, чтобы сам счетчик оставался под напряжением. Затем следует обратить внимание на индикаторы прибора: диск индукционного электросчетчика не должен самопроизвольно осуществлять движения, а светодиодный индикатор электронного устройства – не должен мерцать.
Если в течении 15 минут отключения электроприборов наблюдались заметные передвижения диска или импульсы светового индикатора – можно говорить о присутствии самохода. В таких случаях рекомендуется обратиться к компании-поставщику электроэнергии, с целью временной замены учетного прибора и его ремонта.
Если явление самохода не было выявлено – следует переходить к следующему этапу проверки.
Для этого эксперимента необходим любой электроприбор, мощность которого вы точно знаете. Подойдет лампа накаливания, мощностью 100 Ватт или другое устройство, потребляемая мощность которого отличается стабильным показателем, а также – секундомер.
Предварительно необходимо отключить все потребляющие электроприборы из сети. Те из них, что находятся в режиме ожидания и неактивны на данный момент – следует полностью обесточить, вынув вилку из розетки.
Необходимо включить в сеть только то устройство, которое послужит экспериментальным эталоном измерения. Запускаем секундомер и отсчитываем время совершения счетчиком 5-10 полных оборотов диска или время между 10-20 импульсами светодиода электронного прибора.
Затем вычисляем время одного импульса/оборота, по формуле t=T/n, где T – общее время, n-количество оборотов/импульсов.
После этого необходимо узнать передаточное число счетчика (количество оборотов/импульсов, равное потребленной энергии в объеме 1 кВтч). Как правило, эта характеристика наносится на панель прибора.
Погрешность счетчика подсчитывается с помощью следующей формулы:
E = (P*t*x/3600 – 1) *100%
Где E – погрешность электросчетчика в процентах (%), P – Мощность потребляющего устройства в киловаттах (кВт), t – время одного импульса в секундах (с), x – передаточное число учетного прибора, а 3600 – количество секунд в одном часу.
Например, проверим электронный счетчик, с передаточным числом 4000 импульсов/кВтч (как на иллюстрации). В качестве тестового прибора – используем «лампочку Ильича», мощностью 100 Ватт (0.1 кВт). Засекаем с помощью таймера время, за которое счетчик совершит 20 импульсов, получаем T=186 с. Рассчитываем время одного импульса, поделив 186 на 20, получаем 9.3 с.
Значит, E = (0.1*9.3*4000/3600 – 1)*100%, что на практике равно 3.3%. Так как результатом стало отрицательное число – счетчик работает с отставанием, которое составляет немногим более 3%.
Так как погрешность небольшая, а потребление лампы составляет не точно 100 Вт (может быть 95 или 110, например) – столь малым отклонениям значения придавать не следует, и можно считать работу учетного прибора нормальной.
В случае если электроприбор, используемый для проверки, обладает фиксированным потреблением, которое остается стабильным, а секундомер дает абсолютную точность - то счетчик может считаться таким, который имеет погрешность выше нормы - в случае отклонения полученных результатов от нормы более, чем на показатель, соответствующий классу точности (класс точности 2, например, означает допустимыми отклонения +-2%).
Коммерческий узел учета - это комплекс оборудования, который предназначен для учета энергии, для отслеживания, корректировки и регистрации параметров теплоносителя, а также для учета расхода.
Следует отметить, что в состав комбинированного теплосчетчика входит преобразователь расхода, температуры и тепловычислитель, каждый из которых является самостоятельными средствами измерений. Для правильной работы комбинированного теплосчетчика, при настройке в вычислитель должны быть запрограммированы паспортные характеристики преобразователей.
Любому инженеру (специалисту), который занимается установкой/настройкой приборов учета, должно быть известно о настройке для правильной работы теплосчетчиков. Однако, основная проблема, которая была выявлена в описанных УУТЭ, явились именно ошибки в настройках. В них были введены характеристики преобразователей расхода, не соответствующие паспортным. Эта ошибка является следствием невнимательностью персонала, который занимался настройкой приборов учета, т.к. вычислитель не был программирован, коэффициенты в нём были "по умолчанию". Данная ошибка привела к значительному завышению или занижению показаний счетчиков. Особенность совместно применяемых тепловычислителей и расходомеров разных производителей также является причиной ошибок в работе приборов учета. Применяемые в данном случае тепловычислители допускают ввод веса импульса преобразователя (количество литров на один импульс), выражаемого числом не более чем с тремя знаками после запятой, а вес импульса расходомеров ряда модификаций выражается числом с четырьмя знаками после запятой. В тепловычислель подразумевает ввод округления до третьего знака может быть введено только округленное до третьего знака, что ведет к систематической ошибке измерений. Однако, это ошибка, в сравнении с неправильным вводом (или не вводом) весов импульсов.
Можно назвать мелочами и другие обнаруженные недочеты, но в совокупности они достаточно сильно влияют на правильность и достоверность учета. К примеру, в большинстве узлов на трубопроводах ДУ 50 и 80 по какой-то причине (которая, вероятней всего, называлась «наличие на складе») были смонтированы термопреобразователи с длиной погружной части 35 мм, причем смонтированы через достаточно высокую бобышку (рис. 1). В результате этого, чувствительный элемент термопреобразователя находился не в толще потока, а у самой стенки трубопровода. При этом ни трубопровод в месте монтажа, ни бобышка не были теплоизолированы. Гильзы не везде были заполнены маслом. В теории, это должно привести к занижению результатов измерения показателей температуры по сравнению с показаниями приборов, смонтированных по инструкции. Кроме того, в одних узлах были установлены термопреобразователи КТСП-Н , а в других - КТПТР . Они различаются между собой характеристикой W100 (отношение сопротивления термопреобразователей при 100 и 0 О С), однако при настройке вычислителей это учтено не было. В результате - дополнительная (помимо обусловленных описанными выше факторами) ошибка измерений температуры в тех узлах, где настройка характеристики W100 в вычислителе не соответствовала соответствующим данным термопреобразователей.
Рис. 1. Неправильный выбор длины термопреобразователя (для наглядности вынут из гильзы).
Еще один фактор: ни один из вычислителей, работающих с электромагнитными преобразователями расхода, не был оборудован модулем контроля сетевого электропитания. В результате при отключении электросети (случайном или сознательном) вычислитель, который запитан от «батарейки», продолжал работать, а преобразователи - нет. Отсутствие сигнала от расходомера может быть вызвано не только обрывом линии связи/ отключением питания, но и действительно «нулевым» расходом, и не является для вычислителя нештатной ситуацией. Вычислитель считает, что все нормально, но просто нет расхода. И если в дальнейшем не анализировать архивы (часовые и суточные), а просто смотреть накопленные показания (месячные), то никакого подвоха обнаружить нельзя: можно подумать, что объект просто «потреблял мало энергии».
Очень грубой ошибкой являлось то, что вычислители были запрограмированы по открытой схеме, однако, в описанном городе она закрытая. Сделано это было не по указанию ЭСО (в проекте было написано "закрытая"), а из-за ошибки персонала при настройке. А «открытая» формула в закрытой схеме только в теории автоматически сводится к «закрытой». То есть при равных расходах теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах (M 1 =M 2) мы должны получить значение теплопотребления:
Q=M1(h1-h хв)-M2(h2-h хв)=M1(h1-h2),
Где h 1 , h 2 - удельная энтальпия воды в прямом и обратном трубопроводах;
H хв - удельная энтальпия воды ХВС.
На практике, даже при идеально работающих расходомерах, в подающем и обратном трубопроводах и полном отсутствии утечек из-за погрешностей измерений М 1 и М 2 не равны, и открытая формула приводит либо к завышению (при M 1 >M 2), либо к занижению (при M 1 В нашем случае данный фактор на нескольких узлах учета был еще и усугублен следующим обстоятельством. Где-то при подключении были перепутаны кабели расходомеров в подающих и обратных трубопроводах, а в паре узлов - кабели термопреобразователей. При этом функция контроля разности температур во всех тепловычислителях не была включена, поэтому даже при t 1 Рис. 2. Замысловатый монтаж расходомера без прямых участков.
В статье не рассмотрен еще ряд факторов, обнаруженных в описанных узлах и также влияющих на качество учета. Некоторые из этих нюансов отражены на фотографиях, иллюстрирующих данную статью (рис. 2-4).
Рис. 3. «Сверхплотный монтаж»: термопреобразователь не дает возможности полностью открыть затвор.
Рис. 4. Термопреобразователь: двухпроводное подключение вместо четырехпроводного
Заключение
Производители занимаются усовершенствованием своих приборов учета, недобросовестные потребители ищут все более изощренные способы фальсификации показаний для уменьшения платежей, а некоторые "специалисты"без злых намерений и злого умысла занимаются монтажом и настройкой проверенных, поверенных теплосчетчиов таким образом, что при снятии показаний результаты оазываются недостоверными. На нашш взгляд, это и является главной проблемой водоучета и учета тепловой энергии. Есть несколько причин возникновения данной апроблемы, перечислим их:
Приборы учета сложно устроены, их сложно настроить. Настройкой должен заниматься специально обученыый человек. При этом, проверить настройки на месте установки без сервисного оборудования очень сложно.
Зарубежные счетчики, которые настроены на заводе-изготовителе, наш рынок из-за ряда причин не приемлет;
Отрасль теплоснабжения не молода, однако уровень знаний об учете и приборах учета в среднем по отрасли крайне низок. В связи с этим неграмотный или недобросовестный монтажник может сдать узел учета неграмотному представителю ЭСО, при этом обе стороны будудт думать, что у данным узлом учета все в порядке, Вся правда выяснится при озникновении явной проблемы с теплосчетчиком;
В нашей стране нет системы гарантирующей квалификацию и обеспечивающей ответственность проектировщиков и монтажников. Лицензирование и членство в СРО, выполнению качественнх работ не гарантируют;
Исполнителя работ чаще всего выбирают из-за критерия низкой цены;
Срок выполнения работ, как правило, очень сжаты, деньги выделяются в последний момент перед тем, как они должны быть «освоены».
И вот типичная ситуация: выделены средства, «освоить» нужно быстро. Находят монтажную организацию, предложившую «лучшую цену». Эта организация, чтобы уложиться в скудный бюджет (определяемый этой «лучшей ценой»), нанимает временно работников без квалификации. Приборы и комплектующие берутся те, что есть в наличии (помним о «лучшей цене» и сжатых сроках), даже если для конкретных объектов они не совсем подходят. Все наспех монтируется, подключается и настраивается неквалифицированным персоналом. Узлы сдаются в эксплуатацию только лишь потому, что заказчик и ЭСО не умеют оценивать работоспособность приборов и (или) доверяют монтажной организации, имеющей сертификаты (лицензии, дипломы, членство в СРО). А если когда-то что-то «всплывает», то заставить монтажную организацию что-либо переделать невозможно, ибо акты подписаны и жаловаться некому.
Рис. 5. Лирическая зарисовка.
Напоследок о наболевшем. Еще раз напоминаем, что правильная настройка прибора учета - залог долгой службы прибора и корретных платежей за предоставленные услуги. Истории о взломах приборов учета и фальсификации показаний уходят на второй план. (рис. 5).
При установке теплосчетчика и расходомеров
горячей воды всегда возникает вопрос - насколько показания измеряемые приборами учета
достоверны. Любые измерительные приборы имеют определенную погрешность измерений. Поэтому при измерении расхода воды показания измерительных приборов могут не соответствовать фактическому расходу воды. В соответствии с правилами учета тепловой энергии и теплоносителя относительная погрешность измерений не должна превышать +/-2% от эталонного значения. Эталонное значение расхода
можно получить только при использовании эталонного средства измерений. Процедура сравнения показаний эталона и показаний проверяемого расходомера
называется поверкой. Если водомер, расходомер
прошел поверку, то считается, что фактический расход
находится в диапазоне от 0,98X до 1,02X, где X – показание расходомера
, водомера. Открывая кран и сливая воду, например 3 м3, по показаниям водомера, означает, что фактическое значение расхода может быть в диапазоне от 2,94 до 3,06 м3. К сожалению, если расходомер один, то его показания проверить можно только с использованием дополнительного образцового средства измерений, например контрольного водомера или мерной емкости (поверка методом сличения показаний) или взвешивания пролитой воды на контрольных весах (поверка весовым методом). Несколько лучше обстоит ситуация в общедомовых системах учета тепловой энергии и горячей воды. Если система теплопотребления закрытая, т.е. отсутствует потребление воды из системы на нужды горячего водоснабжения, то должно выполняться равенство расходов М1=М2 при измерении расхода водомерами как показано на рис.1. Водомеры или расходомеры
при учете тепловой энергии устанавливаются в паре на подающем и обратном трубопроводе. Тепловычислитель и датчики температуры для упрощения не показаны. Баланс расходов или равенство М1=М2, как правило, не выполняется по вышеуказанной причине – погрешности расходомеров
. В данном случае допустимое расхождение показаний будет определяться следующим выражением В рассмотренном примере установленный на подаче водомер занижает показания, а водомер установленный на обратном трубопроводе завышает, поэтому разность расходов отрицательная, и данный факт не является неисправностью приборов. Все в допустимых пределах. Крайне не благоприятная ситуация если оба расходомера завышают или занижают измеряемые значения. В этом случае определить погрешность возможно только при поверки приборов. Рассмотрим открытую систему теплопотребления, в которой теплоноситель из системы используется на нужды горячего водоснабжения рис.2. Так как система открытая то М3=Мгвс, где Мгвс – расход на горячее водоснабжение, то уравнение баланса будет выглядеть следующим образом М1=М2+Мгвс или М1=М2+М3. по аналогии получаем уравнение проверки соблюдения баланса в данной системе с учетом погрешностей водомеров, которое будет выглядеть следующим образом: Схема представленная на рис.3 является открытой системой с циркуляцией горячей воды. Уравнение баланса для такой системы М1=М2+Мгвс, где Мгвс=М3-М4, следовательно М1=М2+М3-М4. По аналогии получаем уравнение проверки баланса для данной системы: 
+/-((М1+М2)/2)*0,04>=(М1-М2) или +/-(М1+М2)*0,02>=(М1-М2).
Рассмотрим выражение подробнее. Левая часть выражения определяет допустимое значение не баланса (+/-4% или в долях 0,04, так как расходомера два, то погрешности водомеров суммируются) от среднего значения показаний водомеров (М1+М2)/2. В правой части вычисляется величина не баланса расходов
. Рассмотрим пример. Фактический расход в системе составляет 100 м3. Водомер или расходомер
на подающем трубопроводе показал измеренное значение М1=98 м3, а расходомер
на обратном трубопроводе М2=102 м3. В данном случае оба водомера измеряют в пределах допустимой погрешности +/-2%. Проверим данное утверждение по приведенному выражению
+/-(98+102)0,02=+/-4>=(98-102)=-4.
Водомеры измеряют в пределах правил учета, что подтверждается выполнением равенства. Отрицательная разность измеренных расходов -4 м3 объясняется тем, что погрешность может быть как положительной, так и отрицательной. В первом случае водомер будет завышать показания, во втором занижать.
+/-((М1+М2+М3)/3)*0,06>=(М1-М2-М3)
или
+/-(М1+М2+М3)0,02>=(М1-М2-М3).
+/-((М1+М2+М3+М4)/4)*0,08>=(М1-М2-М3+М4)
или
+/-((М1+М2+М3+М4)0,02>=(М1-М2-М3+М4).
