В соответствии с нормативными требованиями теплосчётчики и их комплектующие (тепловычислитель, преобразователи расхода, температуры, давления) должны проходить периодическую поверку [1–3]. Межповерочный интервал теплосчётчика определяется межповерочными интервалами его элементов, которые устанавливаются органами Росстандарта и составляют от одного до четырёх лет.
Негодными к применению признаются средства измерений, не прошедшие поверку, а результаты их измерений считаются недействительными и в коммерческих расчётах не используются. По количеству негодных по результатам периодической поверки средств теплосчётчиков и их элементов можно судить о качестве, а также о надёжности и достоверности приборов учёта [4–6].
Теплосчётчик представляет собой последовательное соединение элементов, поэтому выход из строя любого из элементов вызывает негодность всего измерительного комплекта. Количество тепловой энергии определяется по результатам косвенных измерений независимых друг от друга расходов, температур и давлений [8]. Расчёт доли негодных измерительных комплектов проводился по формулам, принятым по рекомендациям [4, 7], по средневзвешенным долям негодных теплосчётчиков Pтв, преобразователей расхода Pр, температуры Pт и давления Pд.
Актуальность проблемы достоверности результатов коммерческого учёта тепловой энергии и их использования в автоматизированных системах сбора и анализа параметров систем теплоснабжения обусловлена подготовкой ГОСТ Р «Автоматизация учёта и управления энергоресурсами в МКД. Приборы учёта тепловой энергии и измерительные системы на их основе. Управление жизненным циклом и процессами учёта» [8].
Цель работы — метрологический анализ доли негодных теплосчётчиков по средневзвешенным долям их комплектующих элементов (тепловычислителей, преобразователей расхода, температуры и давления) по результатам периодической поверки комплектующих в период с 2004 по 2017 годы.
Данные исследования включали в себя статистические данные и результаты их обработки периодической покомпонентной поверки теплосчётчиков в период с 2004 по 2017 годы в метрологическом центре компании ЗАО «Предприятие тепловых сетей» и ФБУ «Самарский ЦСМ» (город Самара) [4, 5].
Технологические схемы теплоснабжения и состав теплосчётчиков
Конфигурация и состав комплектующих теплосчётчика зависит от технологической схемы теплоснабжения, на которой действует прибор. Рекомендации по организации учёта для основных технологических схем сформулированы в правилах [2, 3] и представлены в табл. 1. В Самаре применяются все перечисленные в табл. 1 группы теплосчётчиков [9]. В состав теплосчётчика, в зависимости от группы, может входить от четырёх до девяти комплектующих (элементов). Такая комплектация теплосчётчиков позволяет проводить покомпонентную поверку по зарегистрированным методикам. Основные технологические группы и состав комплектующих теплосчётчиков также приведены в табл. 1.
Состав номенклатуры теплосчётчиков, которые применялись в 2004–2005 и 2016–2017 годах, отражён в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что за 12 лет типовой состав теплосчётчиков практически не изменился. Применяются современные модификации теплосчётчиков традиционных для Самары производителей: АО «НПФ «Логика», АО «Теплоком», ГК «Взлёт», ОАО «ТБН Энергосервис», АО «Асвега-Инжиниринг» (Aswega, Эстония). Табл. 2 показывает, что наиболее широко применяются теплосчётчики АО «Теплоком» (ВКТ-5 и ВКТ-7) и ГК «Взлёт» (ТСРВ-022, ТСРВ-023 и ТСРВ-024).
Сравнение результатов покомпонентной поверки
Определение доли негодных приборов проводилось по выражению:
где Pi — доля негодных i-х приборов, выраженная в процентах; Ni — общее количество i-х приборов, шт.; nнi — количество негодных i-х приборов, шт.
Количественные показатели характеризуют только число приборов, прошедших поверку в той или иной организации.
Из табл. 2 видно, что доля негодных тепловычислителей СПТ всех модификаций увеличилась с 10 до 38,02%; доля негодных тепловычислителей Supercal возросла с 0 до 23,07%; доля негодных тепловычислителей ВКТ-5, ВКТ-7 практически не изменилась; доля негодных тепловычислителей «Взлёт» МТ 200 DS снизилась с 60 до 33%, а «Взлёт» ТСРВ всех модификаций снизилась с 38,46 до 21,77%. Большую величину неисправных КМ5–4 можно объяснить специфической методикой поверки, когда вычислитель поверяется в комплекте с двумя преобразователями расхода. В целом доля негодных тепловычислителей в 2004–2005 годах составляла до 60%, а в 2016–2017-х — от 15 до 33%.
Анализ номенклатуры преобразователей расхода проводился по группам, образованным в соответствии с методами измерений. При этом преобразователи расхода, поверка которых проводилась беспроливными способами, при анализе не учитывались. Результаты анализа представлены в табл. 3.
Существенно увеличилось применение групп тахометрических и электромагнитных преобразователей расхода, незначительно увеличилось применение группы вихревых и снизилось использование группы ультразвуковых. В целом доля негодных преобразователей расхода в 2004–2005 годах составляла от 9 до 25%, а в 2016–2017-х — от 14 до 23%.
В составе теплосчётчиков наиболее часто применяются комплекты термопреобразователей сопротивления платиновых для измерения разности температур КТСПР, а для измерения температуры в трёхпоточных теплосчётчиках дополнительно используются термометры сопротивления ТСП и Pt500. Сравнение номенклатуры преобразователей температуры в 2004–2005 и 2016–2017 годах представлено в табл. 4. В целом доля негодных преобразователей температуры в 2004–2005 годах составляла от 0 до 21%, а в 2016–2017-х — от 0 до 27%.
Применение преобразователей давления в схемах организации учёта предусмотрено правилами учёта [2, 3].
Снизился объём использования конструктивно сложных преобразователей «Метран» и «Сапфир» в пользу более простых — ПДВХ-1–02, ИД, КРТ. В целом доля негодных преобразователей давления в 2004–2005 годах составляла от 20 до 90%, а в 2016–2017-х — от 0 до 39%.
Анализ метрологической годности теплосчётчика
Средневзвешенные доли негодных компонент теплосчётчика определялись в относительных единицах и в процентах:
В правилах учёта 1995 года [2] указывалось, что преобразователи избыточного давления применяются при тепловой нагрузке более 0,5 Гкал/ч. Действующие правила учёта 2013 года [3] предполагают обязательную установку преобразователей давления на объектах коммерческого учёта с нагрузкой более 0,1 Гкал/ч.
Результаты оценки доли негодных измерительных комплектов для всех групп по данным работ [3, 5] и данным табл. 6 представлены в табл. 7. По результатам можно сделать вывод, что доля негодных соответствующих комплектов увеличивается с увеличением числа преобразователей, входящих в теплосчётчик. Для средневзвешенных долей негодных преобразователей в 2016–2017 годах оценки негодных измерительных комплектов составляли от 0,3522 до 0,672.
Для выявления неисправностей и повышения достоверности показаний является обязательной установка на ИТП дублирующих показывающих термометров и манометров. А также комплектация сильфонных отводов трёхходовыми кранами типа КТНМ со штуцером под контрольный манометр.
Оценку исправности преобразователей расхода в подающем и обратном трубопроводах можно проводить методом сравнения показаний среднесуточных значений количества с допустимым расхождением результатов ±2%.
Обязать основные теплоснабжающие организации размещать на сайте среднесуточные значения температуры исходной холодной воды, температуры наружного воздуха, температур и давления в подающем и обратном трубопроводах по каждой магистрали.
Выводы
1. Рассмотренная методика и результаты оценки негодности теплосчётчика в ходе периодической поверки следует рассматривать как укрупнённый показатель надёжности прибора и достоверности результатов измерений.
2. Полученные результаты не носят коммерческий характер и актуальны для современных модификаций теплосчётчиков традиционных для города Самары производителей.
3. Снижение доли негодных теплосчётчиков возможно путём выбора комплектующих с наименьшей долей негодности уже на стадии проектирования и комплектации узла учёта тепловой энергии.
4. Анализ результатов периодической поверки позволяет с метрологической точки зрения более обоснованно формировать перечень рекомендуемых приборов учёта.
5. Полученные результаты могут быть использованы при разработке стандартов по теплоснабжению, а также при прогнозировании затрат на метрологическое и текущее обслуживание действующих систем учёта тепловой энергии.
