CC BY
85
УДК 621.1.016
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ПРЕДПРИЯТИИ
В.В. Портнов, О.А. Орловцева, К.Г. Хрипунов
Основные проблемы использования средств измерения физических величин на энергетических предприятиях рассматриваются в статье на примере узлов учета тепла. Дается обзор основных преимуществ и недостатков приборов, входящих в комплекс учета тепла, на основе наблюдений за работой этих приборов в течение нескольких лет на ведущем энергетическом предприятии города
Ключевые слова: измерение тепловой энергии, преобразователь расхода, термосопротивление
В связи с постоянным ростом цен на энергоносители, сырьевые ресурсы и с целью рационализации их использования промышленные предприятия обязаны уделять пристальное внимание учету производимых и потребляемых энергоресурсов, а также учету выбросов в атмосферу. В первую же очередь руководители промышленных предприятий стремятся оптимизировать соотношение точности измерения расхода и количества среды при коммерческом учете сырьевых потоков, необходимого для осуществления взаимных расчетов между поставщиком и покупателем, с затратами на приобретения и обслуживание необходимых для этого средств измерения .
В основе нормативной базы, определяющей требования государственной системы обеспечения единства измерений, лежит Закон РФ «Об обеспечении единства измерений», принятый в 2008 году.
В настоящее время в условиях рыночных отношений основной целью предприятия является получение высокой прибыли при выпуске высококачественной продукции. В связи с этим, используемые средства измерений, как часть основных фондов, должны работать для получения максимального экономического эффекта. И в то же время метрологическое обеспечение производства должно быть направлено на оптимизацию управления технологическими процессами и предприятием в целом, приводить к устойчивости режимов этапов производственного цикла, и тем самым поддерживать качество изготовляемой продукции. Таким образом, затраты на метрологическое обеспечение производства должны соответствовать масштабам предприятия, сложности техноло-
Портнов Владимир Васильевич - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (473) 243-76-62
Орловцева Ольга Александровна - ВГУИТ, канд. техн. наук, доцент, тел. (473) 255-15-49
Хрипунов Константин Григорьевич - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (473) 243-76-62
гических циклов и в конечном счете не только окупаться, но и приносить доход [1].
В связи с интенсивным внедрением новых наукоемких технологий, актуальность опережающего развития измерительных и калибровочных возможностей стало требованием времени. Причем это требование в настоящий момент является по сути интернациональным, не зависящим от степени развития промышленности государства. В подтверждение этого тезиса приведем следующий факт.
Национальный институт стандартов и технологии (№8Т) США в 2013 году подготовил доклад, содержащий оценку системы измерения в США, выявления факторов сдерживающих ускорение разработки и внедрения инноваций и повышение конкурентоспособности США на мировом рынке современных технологий. Были намечены 11 основных направлений, в которых остро ощущается потребность инноваций в упреждающем развитии методологии и техники измерений, а также развитие нормативно-технической базы.
Результаты оценки сводятся к трем обобщающим и основополагающим положениям:
- основным препятствием на пути инноваций практически во всех сферах экономики, медицины, здравоохранения, обороны, экологии в США по-прежнему остается недостаточная точность различных методов и средств измерения;
- практически во всех новых технологиях сдерживающим фактором служит отсутствие точных и достаточно чувствительных датчиков различных величин, необходимых для реализации мониторинга процессов в реальном масштабе времени и создания систем управления не только новыми технологическими процессами, но и условиями окружающей среды;
- отсутствие стандартов, эталонов, подходящих систем единиц, протоколов для оценки качества создаваемых технологий, включая недостаточные совместимость и взаимодействие
программного и аппаратного обеспечения устройств управления разрабатываемых технических средств, также служат нередко непреодолимым барьером для инноваций во многих развивающихся технологиях.
Из этих результатов следует, что отставание в различных видах измерений сдерживают инновации виртуально во многих секторах экономики.
Измерения количества тепла (тепловой энергии) относятся к наиболее дискуссионным и сложным проблемам прикладной метрологии. Эта дискуссионность закономерно дает о себе знать и в тех случаях, когда рассматривается, казалось бы, чисто техническая задача - задача измерений производимой и потребляемой тепловой энергии в системах водяного теплоснабжения. Решая такую задачу, надо сразу договориться, что речь идет как об измерениях изменения внутренней энергии теплоносителя, которое происходит при теплопередаче в тепло-обменных контурах, находящихся в ведении производителя и потребителя, так и об измерениях тепловой энергии, передаваемой с отбираемым теплоносителем. В технико-экономическом аспекте производимая и потребляемая тепловая энергия представляет собой товар, форма и качество которого должны отвечать запросам потребителя и подлежат оплате в соответствии с правилами, установленными в законодательных документах.
Легко догадаться, что без соответствующего аппаратного оформления учет тепловой энергии невозможен. В настоящее время на рынке приборов измерения и учета различных физических величин при теплотехнических измерениях наблюдается значительное разнообразие. Сориентироваться в выборе стало сложно: каждый производитель приборов измерения утверждает об исключительной эффективности своей продукции по сравнению с конкурентами. Найти же какие-либо обзорные публикации, посвященные результатам эксплуатации приборов сложно. Причиной этого является специфичность и узконаправленность проблемы. За последние десять лет в России сертифицировано Госстандартом и разрешено к применению Госэнергонадзором более 250 видов теплосчетчиков, тепловычислителей и счетчиков горячей воды. Для сравнения 10 лет назад в Госреестр не было внесено не одного теплосчетчика. При этом производители постоянно совершенствуют приборы. Такое обилие и постоянное изменение технических характеристик и цен объясняет то, что фирмам, начавшим
свою деятельность в этой сфере, а также теплоснабжающим организациям, было весьма трудно разобраться и грамотно выстроить свою политику в отношении выбора необходимых приборов и поставщиков. В связи с этим парк приборов учета тепловой энергии и расхода в городе и области имеет значительное количество типов и конструктивных исполнений.
В данной статье приводится опыт использования приборов, входящих в узел учета тепла, на ООО «Воронежская теплосетевая компания» в течение последних нескольких лет. Рассматриваются данные по эксплуатации вычислителей тепловой энергии, преобразователей расхода и термосопротивлений.
Вычислители тепловой энергии (тепловы-числители). Основными используемыми тепло-вычислителями являются:
1. ВКТ-7 (производитель ЗАО «Теплоком-Сервис М», г, Москва);
2. ВКТ-5 (производитель ЗАО «Теплоком-Сервис М», г, Москва);
3. ЭСКО-Т (производитель ЗАО «3Э», г, Москва);
4. ЭСКО-МТР (производитель ЗАО «3Э», г, Москва);
5. ТСРВ-033 (производитель ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург);
6. ТСРВ-034 (производитель ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург);
7. ТСРВ-024М (производитель ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург);
8. ТСРВ-026М (производитель ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург);
9. СПТ 941.10 (производитель ЗАО «Логика», г. Санкт-Петербург);
10. ВТЭ-1П (производитель ЗАО «Тепло-водомер», г. Мытищи).
Доля этих приборов среди парка тепловы-числителей на ЗАО «Воронежская ТСК» приведена в табл. 1.
Рассмотрим основные преимущества и недостатки перечисленных выше приборов.
Основными преимуществами перечисленных выше приборов являются:
- интуитивно понятный и дружественный интерфейс (ВКТ-7, ВКТ-5, ЭСКО-Т, ЭСКО-МТР);
- надежность (ВКТ-7, ВКТ-5, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-024М, ТСРВ-026М, СПТ 941.10);
- наличие автономного источника энергии, энергонезависимость (ВКТ-7, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-026М, СПТ 941.10, ВТЭ-1);
Таблица 1
Перечень и процентное соотношение тепловы-числителей, находящихся на техническом обслуживании ООО «Воронежская ТСК»
- защита от несанкционированного вмешательства в работу (ВКТ-7, ВКТ-5, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-026М, СПТ 941.10);
- наличие официального сервисного центра в городе (ВКТ-7, ВКТ-5);
- возможность подключения приборов различных изготовителей (ВКТ-7, ВКТ-5, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-026М, СПТ 941.10);
- функция регистрации нештатных ситуаций в работе системы теплопотребления, выходов параметров теплоносителя за допуски, установленные в настройках (ЭСКО-Т, ВКТ-7, ВКТ-5, ЭСКО-МТР, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-024М, ТСРВ-026М, СПТ 941.10);
- контроль и выбор алгоритма учета при отключении сетевого питания преобразователей расхода воды (ВКТ-7, ВКТ-5, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-024М, ТСРВ-026М);
- наличие интерфейса Я8232 или Я8485 для регистрации информации на внешние (принтер, ПЭВМ, модем) устройства (ВКТ-7, ВКТ-5, ЭСКО-Т, ЭСКО-МТР, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-026М, СПТ 941.10, ВТЭ-1);
- возможность настройки на условия работы с лицевой панели прибора (ВКТ-7, ВКТ-5, ЭСКО-Т, ЭСКО-МТР, ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-026М, СПТ 941.10);
- относительно небольшая цена прибора (ВКТ-7, ТСРВ-033, ТСРВ-034, СПТ 941.10, ВТЭ-1).
Основными недостатками являются:
- большой процент отказов в работе (ВТЭ-1, ЭСКО-Т, ЭСКО-МТР);
- сложный интерфейс (ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-024М, ТСРВ-026М);
- отсутствие контроля и выбора алгоритма учета при отключении сетевого питания преобразователей расхода (ЭСКО-Т, ЭСКО-МТР, СПТ 941.10, ВТЭ-1);
- отсутствие официального сервисного центра (ТСРВ-033, ТСРВ-034, ТСРВ-024М, ТСРВ-026М, СПТ 941.10, ВТЭ-1).
Преобразователи расхода воды, механические водосчетчики и расходомеры. Основными используемыми приборами этой категории являются:
1. Расходомер-счетчик электромагнитный ПРЭМ (производитель ЗАО «Теплоком-Сервис М», г, Москва);
2. Расходомеры-счетчики электромагнитные ВЗЛЕТ ЭМ и ВЗЛЕТ ЭР (производитель ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург);
3. Расходомер-счетчик электромагнитный ЭСКО РВ-08 (производитель ЗАО «3Э», г, Москва);
4. Механические водомеры 2еппег (производитель 2Е№КЕЯ ¡йегпайопаЮтЬН&Со.КО, Германия);
5. Вихревые электромагнитные расходомеры типа ВЭПС и ВПС (производитель ЗАО «Промсервис», г. Димитровград, Ульяновской обл.).
Доля этих приборов среди всего парка устройств для замера расхода воды на ЗАО «Воронежская ТСК» приведена в табл. 2
В результате длительной эксплуатации выявлены следующие преимущества и недостатки выше перечисленных приборов.
Преимущества:
- большой диапазон типоразмеров условного прохода прибора (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭС-КО, 2еппег);
- большой интервал измеряемых расходов (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭСКО);
№ Тип прибора Количество Процент от общего числа приборов
1 МиШоа1 1 0,12
2 ВКТ-5 136 16,06
3 ВКТ-7 500 59,03
4 СПТ-941 1 0,12
5 ТЭМ-05М 1 0,12
6 ТЭМ-104-2 1 0,12
7 ЭСКО-МТР-06 145 17,12
8 ЭСКО-Т 7 0,83
9 ЭСКО-Т-3 40 4,72
10 ТС-01-1-40 1 0,12
11 ТСРВ-023 1 0,12
12 ТСРВ-024М 2 0,24
13 ТСРВ-026М 1 0,12
14 ТСРВ-034 3 0,35
15 ТВМ 1 0,12
16 ВТЭ-1П 6 0,71
Итого 847 100
- надежность (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ВЭПС);
- защита от несанкционированного вмешательства (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ВЭПС);
- полнопроходные расходомеры без потерь давления на измерительном участке (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭСКО);
Таблица 2
Перечень и процентное соотношение преобразователей расхода, находящихся на техническом обслуживании ООО «Воронежская ТСК»
№ Тип прибора Условный проход, мм Количество Процент от общего числа приборов
1 Магика РИ2000 80 6 0,26
2 Zenner 32-65 145 6,17
3 ВЗЛЕТ ЭР 32-80 39 1,66
4 АС-001 50 2 0,09
5 ВМХ 50 1 0,04
7 ВСКМ-90- 32 32 1 0,04
8 ВСЭ-80 80 2 0,09
9 ВСТ-80 80 2 0,09
11 ВЭПС 40-100 74 3,15
12 МФ 50 6 0,26
13 ПП-50-08 50-80 10 0,43
14 ППР-7-40 40 4 0,17
15 ПРП-50 50 2 0,09
16 ВПС2(3)-ЧИ 40-65 18 0,77
17 ПРЭМ 20-100 1610 68,54
18 ПРЭ ЭСКОТ 50-80 130 5,53
19 ЭСКО-РВ.08 32-100 297 12,64
Итого 2349 100
- короткие прямолинейные участки до и после прибора (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭСКО);
- нет необходимости установки предварительного фильтра (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭСКО);
- наличие индикации мгновенного расхода (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭСКО);
- вывод информации на ЖК дисплей с возможностью подключения последовательного интерфейса RS-485 (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭС-КО);
- наличие авторизованного сервисного центра (ПРЭМ, ВЭПС);
- энергонезависимость (Zenner, ВЭПС);
- устойчивые метрологические характеристики (ПРЭМ, ВЗЛЕТ ЭР, ЭСКО, Zenner).
Недостатки:
- большой процент выхода из строя (ВЭПС, Zenner, ЭСКО);
- неполнопроходное устройство (Zenner, ВЭПС);
- необходимость предварительного фильтра ^п^г, ВЭПС);
- узкий диапазон измерения расходов (^П^Г, ВЭПС);
- высокая цена (ЭСКО, ВЭПС).
В узлах учета тепла в основном использовались следующие термометры сопротивления:
1. КТСП-Н (производитель ООО «ИНТЭП», Республика Беларусь);
2. КТС-Б (Производитель ООО «Поинт», Республика Беларусь);
3. КТПТР (Производитель ЗАО «Термико», г. Москва);
4. ВЗЛЕТ ТПС ЭР (производитель ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург).
Доля вышеперечисленных устройств среди всего парка, используемого ООО «Воронежская ТСК» приведена в табл. 3.
В результате длительной эксплуатации выявлены следующие преимущества и недостатки выше перечисленных приборов.
Преимущества оказались одинаковыми для всех термосопротивлений:
- высокая точность и стабильность измерений;
- широкий диапазон измеряемых температур;
- сравнительно небольшой процент выхода из строя.
Для термосопротивлений КТСП-Н, КТС-Б отмечается удобство монтажа (широкая монтажная часть и монтаж «под гайку»), тогда как КТПТР и ВЗЛЕТ ТПС ЭР обладают узкой монтажной частью, затрудняющее подключение проводов.
У энергосервисных и энергоснабжающих компаний перспективы на будущее связаны со следующими направлениями работ:
Таблица 3
Перечень и процентное соотношение термометров сопротивления находящихся на техническом обслуживании ООО «Воронежская ТСК»
1. Модернизация парка приборов учета тепловой энергии.
2. Объединение приборов учета в системы автоматического сбора данных, обработки информации, автоматизированного контроля и управления потреблением энергоресурсов.
3. Техническое обслуживание и поверка приборов.
4. Внедрение систем погодного и программного регулирования теплопотребления.
Выводы.
1. Тепловычислители должны соответствовать следующим требованиям:
- умеренная стоимость;
- надежность;
- наличие и глубина архива (не менее
45 суток для часовых, 6 месяцев для суточных, 4-5 лет для месячных);
- наличие системы диагностики;
- коммуникационные возможности теплосчетчика (наличие стандартных интерфейсов Я8-232, Я8-485);
- наличие адаптеров переноса данных;
- энергонезависимость;
- большой межповерочный интервал теп-ловычислителя, как правило, не менее 4-хлет.
2. Расходомеры должны быть следующих параметров:
- полнопроходные с диапазоном изменений расхода 1:100;
- длина прямых участков не более пятикратного условного прохода.
3. Датчики температуры предпочтительно:
- платиновые, типа 100 П.
Литература
1. Выбор методов и средств измерения для управления качеством подсолнечного масла [Текст] / О. А. Ор-ловцева, Н. Л. Клейменова, В. В. Портнов, Ю. В. Ваку-ленко // Актуальная биотехнология. - 2014. - № 1 (8). -С. 24-28.
№ Тип прибора Количество Процент от общего числа приборов
1 ТСПН 162 13,86
2 Pt500 6 0,51
3 КТСПТ 2 0,17
4 КТСПР 10 0,86
5 КТСПН 680 58,17
6 КТПТР 167 14,29
7 КТС-Б 141 12,06
Итого 1169 100
Воронежский государственный технический университет Воронежский государственный университет инженерных технологий
MODERN PROBLEMS OF MEASUREMENT OF PHYSICAL QUANTITIES AT THE POWER ENTERPRISE
V.V. Portnov, O.A. Orlovtzeva, K.G. Khripunov
The main problems of use of gages of physical quantities at the power enterprises are considered in article on the example of heat metering stations. The review of the main advantages and shortcomings of the devices entering a complex of the accounting of heat, on the basis of supervision over operation of these devices within several years at the leading power enterprise of the city is given
Key words: measurement of thermal energy, expense converter, thermoresistance
