Погрешность узла учета тепловой энергии. Причины увеличения погрешности измерений счетчиком тепла

Введение

После изготовления практически все приборы учета тепловой энергии одинаковы. Однако, если брать приборы учета в процессе работы и эксплуатации, все они разные, в своей работе имеют мало общего, сходства в их работе очень мало. Показания прибор учета могут иметь погрешность, которая может привести к переплате за ресурсы тепловой энергии или наоборот. В том случае, если показания занижены, у теплоснабжающей организации могут возникнут вопросы к потребителям тепловой энергии. Вскрыться данный факт может при первой же проверке показаний. Вследствие этого, теплоснабжающая организация будет настаивать на внеочередной поверке приборов учета тепловой энергии, которую будет оплачивать теплоснабжающая организация. В том случае, если занижение показаний произошло по вине потребителей, теплоснабжающая организация будет добиваться того, чтобы все затраты связанные с проведением демонтажа, поверкой и монтажом прибора учета легли на потребителей. В большинстве случаев, дело рассматривается в суде. В этом случае, потребитель будет вынужден оплатить средства на судебные тяжбы, которые понесла теплоснабжающая организация.

В случае, если показания завышены, виновным будет признана теплоснабжающая организация, потребитель имеет право подать заявление в суд на возмещение сверхзаплаченных денег, а также неустойку и возмещение морального вреда. Отметим, что расходы на адвоката, которые понесет потребитель, он также имеет право взыскать с теплоснабжающей организации в судебном порядке. Договориться без судебных тяжб очень тяжело, но советуем вам все-таки попробовать это сделать, т.к. судебные тяжбы могут затянуться на месяцы и годы.

Наиболее частое нарушение, которое приводит к неправильному расчету показателей теплосчетчиком, является их неправильная установка. В настоящее время, на рынке много организаций, которые обещают Вам установку УУТЭ за минимальную цену. Прежде чем заказать установку узла учета тепловой энергии, проверьте лицензии и отзывы о них. В наше время, многие организации пытаются снизить затраты на специалистах, что в конечном итоге может привести не только к погрешностям в показаниях, но и поломке прибора, ремонт которого обойдется гораздо дороже, чем услуга квалифицированного специалиста. Не следует смотреть на цену выполнения работ, сэкономив на этом, вы можете заплатить намного больше за дальнейшие последствия.

Рис. 1.

Основные нарушения при установке приборов учёта тепловой энергии

1. В целях экономии подключение комплекта термопреобразователей с трёх- или четырёхпроводной схемой подключения выполняется по двухпроводной схеме. Были случаи, когда такой монтаж выполнялся телефонным проводом или проводом с сечением 0,22 мм 2 (рекомендовано не менее 0,35 мм 2), что приводило к ошибке при измерении температуры более 10 о С, при этом погрешность измерений теплосчётчика возрастает до 50%.

2. Если в гильзах для датчиков температуры отсутствует масло, это, в конченом итоге, приводит к ошибкам в расчете. Максимальная погрешность составляет 4 градуса. В денежном выражении, приблизительный убыток составляет 30 тысяч рублей. При расходе в 8 т/ч (а это расход теплоносителя, характерный для четырёх подъездной пятиэтажки), погрешность измерений тепловой энергии составляет 0,032 Гкал/ч или 0,768 Гкал в сутки. В денежном выражении - приблизительно 30 тыс. руб. в месяц.

3. В трубопроводе системы отопления с диаметром 32 или 40 мм установлены термопреобразователи - преобразователи температуры, длина которых значительно превышает диаметры трубопроводов. Если на трубопроводе малого диаметра такой термопреобразователь установлен без применения расширителей трубопровода, то его рабочая часть будет значительно выступать за пределы трубопровода, поэтому прибор не может достоверно измерять температуру теплоносителя. Следовательно, точность и погрешность измерений счётчика не соответствует заявленной производителем, и такой счётчик не может считаться коммерческим.

4. Для снижения объёма работ, при установке теплосчетчика, датчики температуры устанавливаются в грязевики. В результате, их рабочая поверхность располагается в вне системы движения потока энергии. Отсутствие изоляции также негативно сказывается на передаваемых показаниях. В результате, показания погрешность составляет 5-7 градусов. Если выразить данную погрешность в денежном эквиваленте, получается 108 тысяч рублей (девятиэтажный дом с четырьмя подъездами)

5. Иногда, вместо датчиков температуры, например КТПТР (КТСПН), которые прописаны в проекте, заменяют одиночными, например ТСП100. Отметим, что дополнительная погрешность может достигать 3%, что скажется на парвильности передаваемых данных.

6. Отсутствие повсеместно теплоизоляции верхней части преобразователей сопротивлений, особенно, если эти участки расположены на улице. Понятно, что в данном случае будет присутствовать дополнительная погрешность измерения температуры, и, как следствие, точность и погрешность измерения теплоэнергии.

7. Преобразователи расхода должны быть установлены в трубопроводе через паронитовые прокладки. Очень часто, при демонтаже преобразователя расхода для госповерки, мы извлекаем паронитовые прокладки с внутренним, прорубленным зубилом, треугольным или прямоугольным отверстием (рис. 2). О какой точности измерений можно говорить, если поток воды в расходомерах в данном случае непредсказуем?

Рис. 2. Расходомер, на котором была установлена квадратная прокладка.

8. Электромагнитные преобразователи расхода (в исполнении «сэндвич») должны монтироваться в систему с применением динамометрического ключа, с обязательной установкой дополнительных демпфирующих прокладок. Повсеместно на объектах наблюдаются нарушения этих рекомендаций, что приводит к изменению внутреннего диаметра фторопластовой футеровки расходомерного устройства, нарушению зазоров между футеровкой и электродами съёма информации о скорости потока теплоносителя и значительной погрешности измерения расхода теплоносителя (рис. 3).

Рис. 3. На расходомере были установлены не подлинная проставка, также не был установлен магнитно-сетчатый фильтр.

9. В целях экономии, при монтаже расходомерных устройств, вместо рекомендованных заводами-изготовителями фланцев с центрирующими углублениями, применяются стандартные фланцы. При этом первичные преобразователи расхода могут устанавливаться со смещением до 10 мм от оси трубопровода. Трудно установить при этом погрешность измерения расхода счётчиком тепла по данному трубопроводу.

10. Применение повсеместно вместо паронитовых прокладок - резиновых, толщиной 3-4 мм. Неравномерное сжатие резины приводит к несоосности (перекосу) расходомеров и повышению погрешности измерений теплосчётчика. Внутренний диаметр здесь также из-за сжатия резины выдержать невозможно. Это, кстати, одна из основных причин, почему приборы на стенде идут с нулевой погрешностью, а по месту погрешность измерений превышает установленную для теплосчётчика. Если погрешность измерения показывает утечку, соответственно, за неё переплачивает потребитель. Если наоборот, то перерасход подпитки тепловой сети фиксируется у теплоисточника. В таком случае показания не принимают к учёту, а сам теплосчётчик попросту бракуют.

11. При монтаже расходомеров наблюдаются случаи, когда кабели соединяются с ними таким образом, что водяной конденсат по кабелю затекает внутрь преобразователя расхода теплосчётчика, искажая сначала результат измерений, а затем приводя к выходу из строя первичный преобразователь расхода (рис. 4).

12. Имеются объекты, где для измерения расхода теплоносителя (особенно это касается горячей воды в системах с переменным расходом (установлены различные регуляторы поддержания температуры в системе отопления или ГВС)) устанавливаются счётчики, не соответствующие реальным нагрузкам. При низком расходе погрешность приборов расхода не позволяет применять его для целей коммерческого учёта тепловой энергии.

14. При проверке на ряде объектов часть приборов имеет просроченные сроки поверки, или приборы не исправны. О какой погрешности измерений можно говорить в данном случае - не знает никто.

Заключение

Точность расчета тепловой энергии напрямую зависит от сделанного монтажа и качества обслуживания. Поэтому очень важно, чтобы проектированием, обслуживанием и монтажом УУТЭ занимались профессионалы, которые имеют необходимую специализацию. Сотрудники организации должны иметь удостоверения по электробезопасности и охране труда. В пример предоставим рисунок 5, на котором показана разница между прибором учета, который обслуживала квалифицированная организация и нет.

Рис. 5. Разница между приборами, которые обслуживали правильно и нет.

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%.

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
+/-((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.

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:
+/-((М1+М2+М3)/3)*0,06>=(М1-М2-М3)
или
+/-(М1+М2+М3)0,02>=(М1-М2-М3).

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+М3+М4)/4)*0,08>=(М1-М2-М3+М4)
или
+/-((М1+М2+М3+М4)0,02>=(М1-М2-М3+М4).

Недавно на форуме НПО «Тепловизор» был задан вопрос:
«Теплосчетчик, как известно, имеет погрешность в измерениях расхода,
температуры... Вопрос в вот в чем: скажем, за сутки через расходомер пришло 100
кубов теплоносителя, ушло 99 (по показаниям счетчика), погрешность измерения 1%
(в пределах погрешности измерния 2%). В энергоснабжающей организации спрашивают,
куда делся 1 куб, и как они будут считать расходы воды. Как с ними спорить, что
это в пределах погрешности прибора, на что апеллировать? На какой нормативный
документ сослаться?». Поскольку эта тема актуальна для многих потребителей, мы
решили выложить небольшую статью.

Отвечая на Ваш вопрос, заранее вынуждены извиниться за
дидактический характер ответа. Подобные вопросы находят ответ в основах теории
измерений, являющейся таким же элементом технической культуры, да и культуры
вообще, как например, основы философии, математики и физики.

Все измерительные процессы и средства не идеальны, т.е. при
измерении с помощью них возникают ошибки - отклонения от истинного значения
измеряемой величины - длины, объема, массы и пр. Более того, каждое измерение
даже на одном и том же измерительном средстве зачастую дает разные результаты.
Максимальная относительная величина возможных односторонних отклонений от
истинного значения измеряемой величины является неотъемлемой и важнейшей
характеристикой конкретного измерительного средства будь это линейка, весы,
счетчик-расходомер и т.п. Эта характеристика называется погрешностью
измерительного средства и выражается в процентах, или долях процента. Таким
образом зона отклонений показаний измерительного средства от истинного значения,
в силу симметрии этих отклонений, равна удвоенной погрешности средства
измерения. Эта зона является зоной неопределенности значения измеряемой
величины. То есть истинное значение измеряемой величины может быть любым
находящимся в пределах этой зоны.

Измерения утечек или подмесов теплоносителя с помощью
счетчиков-расходомеров, установленных на подающем и обратном трубопроводах,
являются разностными или непрямыми измерениями, т.е. такими, где значение
измеряемой величины определяется в процессе математической обработки результатов
двух и более измерений.

Для разностных измерений, если не предусмотрены специальные
мероприятия по взаимопривязке измерительных средств, среднестатистически зона
неопределенности увеличивается в корень из двух раз. Относительная погрешность
таких измерений гиперболически нарастает с уменьшением измеряемой разности. Так
для приведенного Вами случая относительная погрешность измерения величины
предполагаемой утечки в одну тонну (при вычислении объема следует иметь в виду,
что вода в системе отопления при охлаждении ее с 90° С
до 60° С
уменьшает удельный объем на 1,9%) на уровне прошедших 100 тонн для
счетчиков-расходомеров класса 1,0 превышает 100%, что противоречит требованиям
пункта 5.2.4. «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя», согласно которому
«Водосчетчики должны обеспечивать измерение массы (объема) теплоносителя с
относительной погрешностью не более 2%...». Следует отметить, что в приведенном
Вами примере относительная погрешность измерения утечки в разностной схеме будет
тогда удовлетворять требованиям «Правил учета…», когда уровень утечки будет
превышать 71 тонну, поэтому «Правила учета…» предусматривают определение массы
(объема) теплоносителя, израсходованного на подпитку и водоразбор, прямым
измерением с помощью отдельно установленных водосчетчиков на трубопроводах
подпитки и водоразбора ГВС. Таким образом, вопрос-гипотеза инспектора
теплоснабжающей организации о суточной утечке в теплосистеме потребителя 1 тонны
метрологически и юридически не обоснован.

Если величина расхождения показаний измерительных средств
используемых в разностных измерениях меньше зоны неопределенности (Ваш пример),
то отсутствует взаимооднозначное соответствие между измеряемой величиной и
результом измерения, и возможен только вероятностно-логический анализ. То есть
необходимы дополнительные эксперименты - измерения, позволяющие подтвердить или
опровергнуть гипотезу о наличии утечек или подмесов. На практике, если нет
возможности непосредственным осмотром системы теплоснабжения подтвердить
отсутствие утечек, закрывают задвижку на прямом трубопроводе, фиксируя показания
расходомеров и манометров на обоих трубопроводах. Далее закрывают задвижку на
обратном трубопроводе, также фиксируя показания тех же приборов. На третьем
этапе открывают задвижку на прямом трубопроводе, также фиксируя показания тех же
приборов. После чего все задвижки возвращаются в исходное состояние (как до
начала работ). Современные теплосчетчики и счетчики-расходомеры, устанавливаемые
на узлах учета, если верить заявляемым на них характеристикам, имеют широкий
диапазон измеряемых расходов, что и позволяет фиксировать расходы с
относительной погрешностью не хуже 2% на уровне 1% от номинального. Учитывая,
что задвижки зачастую полностью не перекрывают расход, в итоге мы будем иметь
таблицу значений расходов и давлений по прямому и обратному трубопроводам для
всех состояний задвижек.

№ п/п	Состояние задвижек		Показания
			Расходомеров, т		Манометров, МПа
	на трубопроводах
		обратном		обратном		обратном
			G 2 прямой	G 2 обратный
			G 3 прямой	G 3 обратный
			G 4 прямой	G 4 обратный

*Расходы определены из примера
100 тонн за 24 часа.

И положительное значение расхода связанного с утечкой определим
из:

G 1 ут = G 4 прямой -
G 2 прямой;

G 2 ут = G 4 обратный -
G 2 обратный;

При этом рабочее значение утечки, в силу ее гидравлической
близости либо к прямому, либо к обратному трубопроводу, будет находиться между
значениями G 1 ут < G рабочее ут <
G 2 ут.

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.