КоммерчесКий учет энергоносителей

материалы XXXI международной научно-практической конференции

Санкт-Петербург, 26-28 апреля 2011 года

166

Холдинг «Теплоком»

оБоруДоВание Для учета энергоресурсоВ

Холдинг «Теплоком» – одно из крупнейших рос-сийских производственно-сбытовых объединений при-боростроительной отрасли, работающих в сфере энер-госбережения. Компании холдинга разрабатывают, производят оборудование для учета энергоресурсов и энергосбережения, а также реализуют на этой базе тех-нические решения и комплексные энергосберегающие программы на уровне городов и региональных муници-пальных образований. Ежегодный выпуск продукции составляет более 125 000 единиц оборудования.

Оборудование производства компаний хол-динга применяется в теплоэнергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленности, на объек-тах социальной сферы и в других областях. В настоящее время «Теплоком» предоставляет потребителям полную гамму приборов, необходимых для учета тепловой энер-гии и газа, а также автоматизации процессов производ-ства, распределения и потребления тепла.

Вычислители количества теплоты

ВКт-5 Разработка ВКТ-5 стала результатом деятельности

специалистов компании «Теплоком» в направлении со-

Оборудование для учета энергоресурсов 167

вмещения функций учета и регулирования теплопо-требления в одном приборе. Появление ВКТ-5 стало ключевым моментом для компании и производства, по-влекшим за собой появление других новых продуктов, основанных на конструктивных и схемотехнических ре-шениях ВКТ-5.

Принципиальным отличием ВКТ-5 является воз-можность конфигураций измерительных входов по желанию заказчика, позволяющая использовать те-плосчетчик в любых водяных и паровых системах те-плоснабжения и теплопотребления. Кроме этого, ВКТ-5 отличает многоканальность: прибор единовременно мо-жет обрабатывать до 8 токовых сигналов датчиков рас-хода или давления, до 8 частотных сигналов датчика расхода и до 8 сигналов термопреобразователей.

Интерфейс RS-232, устанавливающийся по умолча-нию, обеспечивает подключение компьютера, модема, принтера, пультов для считывания архивов и переноса их на компьютер. Интерфейс RS-485, который устанав-ливается дополнительно, позволяет объединять прибо-ры в сеть при подключении к компьютеру или модему.

ВКТ-5 дает возможность осуществлять, кроме функ-ций учета тепловой энергии, автоматическое погодное регулирование теплопотребления зданий. Прибор обе-спечивает поддержание заданной температуры в поме-щении, а при необходимости изменяет уровень тепло-потребления в течение суток по заданной недельной программе. Это позволяет при минимальных затратах снизить теплопотребление до 20-30%. Возможность по-годного регулирования обеспечивают специально пред-усмотренные выходные сигналы на регулирующие ме-ханизмы. Они могут быть установлены в двух системах теплопотребления и реализуют на выбор несколько ал-горитмов регулирования.

168 Холдинг «Теплоком»

Глубина архивации часовых и суточных параме-тров теплоносителя составляет не менее 45 суток. Бла-годаря накопительным пунктам типа НП, которые разработаны и выпускаются компанией «Теплоком», обеспечивается быстрое считывание архивов, а с по-мощью модема – их дистанционная передача на ком-пьютер диспетчера. При дистанционном сборе данных с целью диспетчеризации, оперативного реагирования на нештатные ситуации и составления отчетов приме-няется компьютерная программа «Кливер Мониторинг Энерджи».

Разработка совмещенной системы учета и регули-рования теплопотребления с применением ВКТ-5 от-мечена дипломом городского смотра-конкурса (г.Санкт-Петербург) по энергосбережению.

ВКт-7Вычислитель ВКТ-7 предназначен для учета, реги-

страции и дистанционного мониторинга тепловой энер-гии и параметров теплоносителя.

Основные особенности ВКТ-7: энергонезависимость и безопасность эксплуатации. ВКТ-7 позволяет обслу-живать учет тепловой энергии в двух закрытых и откры-тых системах водяного теплоснабжения и/или горячего водоснабжения – так в приборе реализовано решение «два тепловычислителя в одном корпусе». Многофунк-циональность, наличие сервисных входов и выходов, большой ресурс работы источника питания расширяют область применения прибора. Посредством интерфейса (RS-232 или RS-485) информация передается на инди-катор и внешние устройства.

Кроме использования ВКТ-7 для учета тепла на объектах жилищно-коммунальной сферы, как это пла-нировали разработчики, была отмечена тенденция при-

Оборудование для учета энергоресурсов 169

менения ВКТ-7 для сбора информации о потреблении тепла, горячей и холодной воды на уровне квартиры.

теплосчетчики

тсК5Теплосчетчик ТСК5 разработан на базе ВКТ-5. Те-

плосчетчик ТСК5 состоит из функциональных блоков:– ВКТ-5; – до восьми термопреобразователей сопротивления с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом; – до восьми преобразователей с числоимпульсным сиг-налом с частотой до 1000 Гц; – до восьми преобразователей давления с выходным сигналом постоянного тока (0-5), (0-20) или (4-20) мА; в том числе до четырех датчиков перепада давления на основе стандартной диафрагмы, имеющих выходной то-ковый сигнал в диапазонах (0-5), (0-20) или (4-20) мА.

Применение ТСК5 наиболее целесообразно для об-служивания узлов учета тепловой энергии и теплоно-сителя на крупных и средних промышленных и иных объектах, а также источниках теплоты ТЭЦ, котельных, ЦТП и других объектах.

тсК7Теплосчетчики ТСК7 предназначены для учета, ре-

гистрации и дистанционного мониторинга теплопотре-бления и параметров теплоносителя в двух открытых и закрытых системах водяного теплоснабжения. ТСК7 состоит из функциональных блоков:– ВКТ-7;– до шести преобразователей расхода объема воды;– до пяти термопреобразователей;

170 Холдинг «Теплоком»

– до пяти преобразователей избыточного давления с вы-ходным сигналом 4-20 мА.

Теплосчетчики ТСК7 – оптимальный вариант для оснащения объектов бюджетной и жилищно-коммунальной сферы: школ, жилых домов, детских до-школьных и медицинских учреждений, ЦТП и котель-ных. преобразователь расхода прэм электромагнит-ный – прибор с расширенными возможностями, обеспе-чивающий преобразование объемного расхода и объема жидких сред, протекающих через них в любом направ-лении.

ПРЭМ имеет три класса исполнения с различными динамическими диапазонами в прямом и обратном на-правлениях. Числоимпульсные выходы имеют несколь-ко режимов: реверсивный, с учетом направления пото-ка, компаратор, индикатор ошибки измерения. Одним из преимуществ расходомеров ПРЭМ по сравнению с аналогами является возможность измерения параме-тров реверсного потока. Вес импульса устанавливается изготовителем при заказе и является неизменным. До-полнительно в ПРЭМ можно установить токовый вы-ход, либо интерфейс RS485, позволяющий объединять несколько приборов в единую сеть. Преобразователи применяются на объектах теплоэнергетического ком-плекса, промышленных предприятиях и в жилищно-коммунальном комплексе.

Вычислители количества газа

ВКг-2Вычислитель ВКГ-2 в составе измерительных ком-

плекса природного газа позволяет вести учет в полном объеме по трем газопроводам. В каждом из трубопро-

Оборудование для учета энергоресурсов 171

водов может быть установлен датчик расхода с число-импульсным выходным сигналом или переменного перепада давления. ВКГ-2 был разработан на базе кон-структивных и схемотехнических решений ВКТ-5.

Особенности ВКГ-2 – возможность управления ис-полнительным механизмом регулятора расхода газа, а также режим работы «ограничитель», который исполь-зуется для поддержания расхода газа, не превышающе-го заданного значения порога. Функция «регистратор» позволяет регистрировать параметры в заданном вре-менном интервале, что особенно удобно при наладке оборудования.

Вычислитель ВКГ-2 рекомендован к применению на объектах ОАО «Газпром», что свидетельствует о вы-сокой степени доверия к указанному средству измере-ния.

ВКг-3тВычислители ВКГ-3Т предназначены для измере-

ний объема газа, приведенного к стандартным услови-ям, при контроле и учете, в том числе коммерческом, потребления природного газа в различных отраслях промышленности. Обеспечиваются измерения по одно-му или двум трубопроводам.

В вычислителе количества газа ВКГ-3Т использо-ван традиционный подход к способу построения ком-плекса. На базе вычислителя могут быть созданы два комплекса, обеспечивающих измерение всех параме-тров газа в двух трубопроводах.

преобразователь измерительный призПреобразователи предназначены для измерений

выходных сигналов первичных измерительных преоб-

172 Холдинг «Теплоком»

разователей. Применяются в составе измерительных приборов и систем, обеспечивающих получение, в том числе при учетно-расчетных операциях, информации о физических величинах, характеризующих объект изме-рений, а также в составе систем автоматического регу-лирования.

сервисные устройства

нп-4аПри эксплуатации приборов учета тепла, газа и

других энергоносителей необходимо периодически счи-тывать и фиксировать показания результатов измере-ний. Накопительные пульты разработаны для переноса данных архивов приборов учета на удаленный компью-тер. Накопительный пункт НП-4А предназначен для съема архивной информации с вычислителей количе-ства газа и тепловой энергии производства ЗАО «НПФ Теплоком», предусмотрена работа НП-4А с вычислите-лями других производителей.

аД-1мАдаптер АД-1М предназначен для подключения

принтеров с интерфейсом CENTRONICS к приборам и устройствам, имеющим интерфейс RS-232, в частности, к вычислителям ВКТ и ВКГ.

Бу-2Блок БУ-2 предназначен как для силового управ-

ления однофазными двигателями переменного тока от маломощных управляющих сигналов, например, от тепловычислителя ВКТ-5, так и для потенциального управления устройствами включения двигателей сиг-налами любых стандартных логических уровней от

Оборудование для учета энергоресурсов 173

маломощных управляющих сигналов. БУ-2 совмест-но с ВКТ-5 применяется для автоматического регули-рования параметров теплопотребления: температуры воздуха в помещении, давления и перепада давления, расхода, температуры ГВС. БУ-2 обеспечивает 2 ре-жима управления: автоматический (с использованием маломощных управляющих сигналов измерительных устройств) и ручной (с использованием кнопок клавиа-туры блока).

промышленные контроллеры спеКонКомпания «Теплоком» выпускает специализирован-

ные контроллеры СПЕКОН СК для автоматизации раз-личных объектов теплоэнергетики – горелок, котлов, котельных, центральных и индивидуальных тепловых пунктов, теплогенераторов, установок вентиляции и кондиционирования, а также технологических объек-тов в других отраслях промышленности – пламенных печей, подогревателей и т. д.

С появлением в номенклатуре выпускаемой про-дукции контроллеров СПЕКОН компания «Тепло-ком» стала предоставлять потребителям полную гамму вторичных приборов, необходимых для авто-матизации процессов производства, распределения и потребления тепла. Предлагаемые приборы, а также информационно-измерительные системы “Теплоком” и программно-технический комплекс “СПЕКОН” по-зволяют создавать автоматизированные системы ком-мерческого учета энергоносителей, автоматизирован-ные системы управления теплоснабжением различной сложности на однотипных приборах от одного произво-дителя. Для удобства пользователя предлагается ПО “СПЕКОН-регистратор”, позволяющее одновременно контролировать на мониторе компьютера в одном окне мгновенные значения всех измеряемых параметров.

174 Холдинг «Теплоком»

В семействе контроллеров СПЕКОН имеются раз-личные исполнения, обеспечивающие автоматическое управление различными типами котлов, работающих на различных видах топлива с любыми горелками, ко-тельными, ЦТП, ИТП и т.д. Контроллеры имеют одина-ковое аппаратное исполнение, собраны из одинаковых модулей и отличаются только программным обеспече-нием, которое ориентировано на соответствующий объ-ект управления.

Оборудование для реализации комплексных реше-ний в сфере производства, распределения и контроля потребления тепловой энергии, технические решения и возможность работы с применением различных финан-совых схем создают оптимальные условия для работы компаний холдинга «Теплоком» в рамках масштабных региональных и городских программ по энергосбере-жению. В числе самых крупных реализованных про-грамм – общегородской проект по оборудованию всех жилых многоквартирных зданий г. Новочебоксарска (Чувашия) узлами учета тепловой энергии с диспетче-ризацией.

По материалам Холдинга «Теплоком»

175

Вычислители серии Карат-307 — ноВый проДуКт нпп «уралтехнология»

ВведениеС принятием Федерального закона № 261-ФЗ «Об

энергосбережении и о повышении энергетической эф-фективности» государством впервые были сформулиро-ваны и предъявлены чёткие требования к энергетиче-ской эффективности инфраструктуры и экономики всей страны в целом. Важнейшим из них является полный учёт всех производимых, продаваемых и потребляемых в стране энергоресурсов. Понятно, что решить данную задачу без наличия в стране широкого спектра прибо-ров учёта (желательно отечественного производства), способных обеспечить качественный и достоверный учёт энергетических и коммунальных ресурсов, невоз-можно.

При этом приборы учёта должны соответствовать современным мировым требованиям, которые предъ-являются к данному классу приборов. В частности, указанные приборы должны уметь поддерживать мно-готарифные режимы учёта потреблённых ресурсов, свя-занные с временем суток, диапазонами измерения и лимитами потребления. Кроме того, приборы должны быть адаптированы к тому, чтобы на их базе, с мини-мальными затратами, создавать различные автомати-зированные системы сбора и передачи данных (АССПД)

176 Вычислители серии КАРАТ-307

на уровне управляющих компаний, микрорайонов и го-родов, способных к интеграции с различными биллин-говыми системами.

Вычислитель КАРАТ-307 разработан ООО НПП «Уралтехнология» и запускается в серийное производ-ство в первой половине 2011 года. Данный прибор в полной мере удовлетворяет указанным выше требова-ниям. Вычислители КАРАТ-307 являются логическим развитием и продолжением выпускаемых ранее компа-нией комплексов измерительных ЭЛЬФ и теплореги-страторов КАРАТ, получивших широкое распростране-ние и хорошо зарекомендовавших себя на территории Российской Федерации и Республики Казахстан. В данной статье мы рассмотрим возможности и преиму-щества нового вычислителя, а также остановимся на основных аспектах, связанных с построением АССПД на его основе.

1. назначение и устройство вычислителя Карат-307

Вычислитель КАРАТ-307 ТУ 4217-008-32277111 является микропроцессорным устройством, разрабо-танным на энергонезависимой схемотехнической и ал-горитмической платформе, и предназначается для ком-мерческого, технологического и субабонентского учёта энергетических ресурсов в системах отопления, ГВС, ХВС, электроснабжения, вентиляции, кондициониро-вания (хладоснабжения) и наружного воздуха (НВ).

Вычислитель КАРАТ-307 – свободно конфигурируе-мый прибор, который функционирует в одном из двух режимах: в пользовательском (рабочем) режиме или в режиме ТЕСТ. В пользовательском режиме вычис-литель производит измерение, преобразование, вычис-ление и архивирование энергетических параметров,

Вычислители серии КАРАТ-307 177

при этом возможность его конфигурирования отсутству-ет. В режиме тест производится поверка, калибров-ка и конфигурирование вычислителя, накапливаемые при этом данные не сохраняются.

Вычислитель КАРАТ-307 (см. рис. 1) выполнен в корпусе из ударопрочного пластика, который приспосо-

9 1012

3 6 7 84 5

1 — многофункциональный интерфейсный разъём (МИР); 2 — изоляционная панель (уплотнитель кабельных

вводов); 3 — встроенный оптический интерфейс (для «оптоголовок» RS-232 и USB); 4 — USB соединитель

(USB-B разъём); 5 — графический жидкокристаллический индикатор (ЖКИ); 6 — клавиатура управления; 7 — наклейка с заводским номером вычислителя;

8 — крышка корпуса; 9 — полукорпус верхний; 10 — полукорпус нижний.

Рисунок 1. Вычислитель КАРАТ-307

178 Вычислители серии КАРАТ-307

блен как для настенного монтажа, так и для монтажа на DIN рейку. Корпус вычислителя состоит из нижне-го (позиция 10) и верхнего (позиция 9) полукорпусов, и крышки корпуса (позиция 8). Полукорпуса вычислите-ля соединены между собой саморезами, крышка корпу-са крепится к верхнему полукорпусу прибора невыпа-дающими винтами.

Верхний и нижний полукорпуса прибора образуют при соединении между собой два отсека: коммутаци-онный и вычислительный. В них размещаются ком-муникационные платы, вычислительная плата, гра-фический жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), коммуникационные и интерфейсные разъёмы, клави-ши управления вычислителем, а также батарейный отсек для размещения встраиваего элемента питания (см. рис. 2). Крышка корпуса вычислителя защищает от внешнего доступа и воздействия окружающей сре-ды платы коммутационного отсека, элемент питания, выгородку модулей коммуникации, а также препят-ствует свободному доступу к переключателю режимов работы прибора (переключатель ТЕСТ). Это исключа-ет возможность несанкционированной перенастройки вычислителя, так как после монтажа прибора крышка корпуса вычислителя опломбируется заинтересованной стороной (см. рис. 2, позиции 8, 18).

Коммутационный отсек вычислителя предна-значен для подключения первичных измерительных преобразователей, а также интерфейсных линий связи и включает в себя:• уплотнитель на семь герметичных кабельных вводов (рис. 2., поз. 2);• разъём МИР (MDN-7) многофункционального интер-фейса (рис. 2., поз. 1);

Вычислители серии КАРАТ-307 179

1 — разъём МИР; 2 — уплотнитель кабельных вводов; 3 — оптический интерфейс; 4 — USB-B разъём;

5 — ЖКИ; 6 — клавиатура управления вычислителем; 7 — заводской номер вычислителя; 8, 18 — пломбировочные приливы; 9 — батарея питания; 10 — разъём подключения

батареи питания; 11 — батарейный отсек; 12, 13 — пломбы предприятия-изготовителя;

14, 17 — платы коммуникации; 15 — переключатель ТЕСТ; 16 — вычислительная плата.

Рис. 2. Внешний вид вычислителя КАРАТ-307 со снятой крышкой корпуса и местоположение переключателя ТЕСТ.

180 Вычислители серии КАРАТ-307

• две коммутационные платы с клеммами, предназна-ченные для подключения первичных преобразователей (рис. 2., поз. 14, 17);• разъем для подключения внутреннего автономного источника постоянного тока (рис. 2., поз. 10);• батарейный отсек для размещения внутреннего авто-номного источника постоянного тока (рис. 2., поз. 11).Вычислительный отсек прибора предназначен для раз-мещения вычислительной платы, органов управления и отображения информации, и включает в себя:• клавиатуру управления вычислителем из 6 клавиш: «МЕНЮ», «ВВОД», «◄», «►», «▲», «▼» (рис. 2., поз. 6);• ЖКИ — четырёхстрочный графический жидкокри-сталлический дисплей (рис. 2., поз. 5);• окно оптического интерфейса (рис. 2., поз. 3);• разъём USB-B интерфейса USB-Device (рис. 2., поз. 4);• вычислительную плату (рис. 2., поз. 16).

На вычислительной плате располагается централь-ный процессор, аналого-цифровой преобразователь, многоканальные мультиплексоры, оперативное за-поминающее устройство, интерфейсные микросхемы, элементы гальванической развязки по выходным сиг-налам, эталонные резисторы токового сигнала, при-ёмники число-импульсного сигнала с входными филь-трами. Вычислительная плата соединяется с платами коммутации при помощи штырьковых соединителей, расположенных по краям этих плат.

2. принцип действия вычислителя Карат-307

Вычислитель, по имеющимся у него измерительным каналам, получает и измеряет электрические сигналы от подключённых к нему первичных преобразователей: • по количеству электрических импульсов от измери-тельных преобразователей расхода воды (ИПРВ), от из-

Вычислители серии КАРАТ-307 181

мерительных преобразователей расхода газа (ИПРГ) и счётчиков ватт-часов (СВЧ); • по электрическому сопротивлению от измерительных преобразователей температуры (ИПТ) и комплектов из-мерительных преобразователей температуры (КИПТ); • по силе тока от измерительных преобразователей дав-ления (ИПД).

Эти сигналы преобразуются вычислителем в зна-чения системных параметров объёма, температуры, давления, массы, количества тепловой и электриче-ской энергии, по каждому из которых вычислитель КА-РАТ-307 ведёт отдельный учёт. При этом имена измеря-емых вычислителем КАРАТ-307 параметров могут быть заданы двумя способами.

Первый способ заключается в программирова-нии параметров подсистем вычислителя через ПК при помощи программы «КАРАТ-307-Конфигуратор» МСТИ.71942-01. В этом случае имена измеряемых па-раметров могут быть заданы в произвольной форме.

Второй способ заключается в программировании параметров подсистем вычислителя через клавиатуру вычислителя. В этом случае имена измеряемых пара-метров формируются по приведённым ниже правилам.

Пользовательское имя любого параметра подси-стемы, программируемого с клавиатуры вычислителя, представляется в виде:

Имя параметра: Р 1 2 Номер позиции в имени: 1 2 3 Позиция №1 определяет соответствие задаваемого

параметра его физическому смыслу и представляет из себя перечень из системных параметров измеряемых вычислителем, формируется автоматически при кон-

182 Вычислители серии КАРАТ-307

фигурировании канала. Позиция №1 недоступна для редактирования с клавиатуры вычислителя:• Q – тепловая энергия или тепловая мощность, Гкал или Гкал/ч;• G – масса теплоносителя или массовый расход, при-веденный к часу, т или т/ч;• V – объем теплоносителя или объемный расход тепло-носителя, приведенный к часу, м3 или м3/ч;• T – мгновенное значение температуры или среднее значение температуры, прошедшей по трубопроводу воды, °C;• P – давление воды в трубопроводе – мгновенное или среднее по времени значение, кгс/см2;• С – потреблённая электрическая энергия или потре-бляемая электрическая мощность, кВт•ч или кВт.

Позиции №2, 3 отображают порядковый номер па-раметра либо его цифро-буквенное обозначение, кото-рое указывает на то, что параметр является суммой, раз-ностью параметров или их средним арифметическим. Позиция номер 3 является необязательной, и в имени параметра, если программируемая подсистема состоит меньше, чем из десяти параметров, может отсутство-вать. Позиции №2 и №3 доступны для редактирования пользователем. В таблице 1.1. приведен весь перечень символов, используемых при вводе имени параметра с клавиатуры вычислителя.N поз. Перечень символов1 Q T P V G C - - - - - - - -2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 s a d х п3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - - и -

Таблица 1.1. Перечень символов при вводе имён параметров с клавиатуры вычислителя

Вычислители серии КАРАТ-307 183

Где: s – сумма значений; а – среднее арифметическое; d – разность значений; п – подпитка; «х», «и» – холод-ный источник.

Например, для подсистемы объёмного расхода те-плоносителя можно привести следующий пример фор-мирования имён параметров: 1 => v1 => V1 2 => v2 => V2 3 => v3 => V3 4 => v4 => V4 5 => v5 => V5 6 => v6 => V6 v7 = v1 + v2 => Vs7 v8 = v5 + v6 => Vs8 v9 = v3 – v4 => Vd9 v10 = (v1+v6) : 2 => Va0

Цифры от 1 до 6 обозначают номер измерительно-го канала на плате коммутации, символы v1÷v10 обо-значают логические каналы подсистемы, а символы V1÷Vа0 – имена параметров подсистемы.

На основании измеряемых значений системных па-раметров вычислитель рассчитывает их текущие значе-ния и формирует архивы почасовых, посуточных и по-месячных данных. Значение параметров, измеряемых по число-импульсным каналам, вычислитель считает постоянно. Значение параметров, измеряемых по току и сопротивлению, прибор рассчитывает раз в минуту. Указанные данные отображаются на ЖКИ вычислите-ля в меню: «Мгновенные значения» и «Архивные дан-ные». Рассчитанные таким образом данные суммируют-ся в записях «Почасового архива». По окончании суток на основании почасовых отчётных записей создаётся «Посуточная архивная запись». По окончании отчётно-го месяца на основании посуточных архивных записей

184 Вычислители серии КАРАТ-307

вычислитель создаёт «Помесячную архивную запись» и «Интегральную помесячную запись». Помимо значе-ний системных энергетических параметров вычисли-тель по окончании отчётного периода, записывает в соответствующие архивы данные о наработке (времени безаварийной работы системы), а также информацию о нештатных (НС) и аварийных ситуациях.

3. эксплуатационные характеристики вычислителя

Вычислитель КАРАТ-307 выполнен в соответствии с действующими техническими требованиями и облада-ет:• установленными метрологическими характеристика-ми;• различными видами измерительных входов, позво-ляющих измерять параметры расхода, температуры и давления;• питание вычислителя может осуществляться как от внутреннего, так и внешнего источников питания;• встроенными интерфейсами: RS-485 или M-Bus (уста-навливается по заказу), USB Device, оптическим пор-том;• архивами почасовых, посуточных, помесячных, поме-сячных интегральных параметров, а также аварийным посуточным архивом и журналом событий (архивом НС);• возможностью конфигурирования прибора как с пер-сонального компьютера (ПК), так и в ручном режиме с клавиатуры прибора.

Вычислитель будет производиться в следую-щих основных исполнениях: КАРАТ-307-440, КА-РАТ-307-444, КАРАТ-307-666. По заказу вычислитель может поставляться и в других исполнениях. Ниже

Вычислители серии КАРАТ-307 185

приводится пример расшифровки обозначения испол-нения вычислителя:Наименование вычислителя: КАРАТ-307 4 4 0Номер позиции в наименовании вычислителя: 1 2 3 4

Позиция №1 указывает на наименование вычисли-теля – «КАРАТ-307».

Позиция №2 обозначает количество измеритель-ных каналов, предназначенных для измерения расхода (ИПРВ, ИПРГ, СВЧ), – до 6 шт.

Позиция №3 обозначает количество измерительных каналов, предназначенных для измерения температу-ры (ИПТ, КИПТ), – до 6 шт.

Позиция №4 обозначает количество измерительных каналов, предназначенных для измерения давления (ИПД), – до 6 шт.

Показатели надежности вычислителя составляют:– средняя наработка на отказ, часов, не менее 65 000;– средний срок службы вычислителя, лет, не менее 12;– время хранения зарегистрированной и служебной ин-формации не ограничено.

Вычислитель сохраняет свои метрологические и эксплуатационные характеристики при работе в сле-дующих условиях:– температура окружающей среды, °С, от +5 до +50;– относительная влажность воздуха, %, от 30 до 80;– атмосферное давление, кПа, от 84 до 106,7.

В вычислителе КАРАТ-307 реализованы: усиленная защита от электростатических разрядов, система пода-вления наводок и помех как импульсных, так и 50Гц.

186 Вычислители серии КАРАТ-307

Гарантийный срок службы вычислителя КАРАТ-307 при соблюдении пользователем установленных правил эксплуатации составляет 5 лет со дня продажи прибора.

4. метрологические характеристики вычислителя

Вычислитель КАРАТ-307 обладает следующими установленными метрологическими характеристика-ми, по измеряемым и вычисляемым параметрам:– диапазон измерения температуры, °С, –50…150; – диапазон измерения разности температур, °С, 3…147; – диапазон измерения давления, кгс/см2, 0…25; – диапазон измерения объёма и массы теплоносителя, м3 (т), 0,001…99999999; – диапазон измерения тепловой энергии, Гкал, 0,001…99999999; – диапазон измерения электрической энергии, кВт, 0,001…99999999; – диапазон измерения объёма природного газа, м3, 0,001…99999999; – пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении сопротивления ИПТ и преобразовании в значения температуры, °С, ± 0,15; – пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении сопротивления КИПТ и преобразовании в значения разности температур, °С, ± 0,04; – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении сигналов ИПД и преобразовании в зна-чения давления, %, ± 0,3; – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении импульсного сигнала ИПРВ, СВЧ, ИПРГ, и преобразовании в значения, объёма теплоносителя, электрической энергии и объёма природного газа, %, ± 0,04;

Вычислители серии КАРАТ-307 187

– пределы допустимой относительной погрешности при измерении сигналов ИП и преобразовании в значения массы теплоносителя, %, ± 0,15; – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении сигналов ИП и преобразования в значе-ния тепловой энергии, %, ± (0,5+Δ tmin/Δ t); – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении времени, %, ± 0,01.

5. измеряемые параметрыВычислители КАРАТ-307 обеспечивают измерение,

вычисление и индикацию текущих значений следую-щих параметров:• температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, °С;• разность температур теплоносителя в подающем и об-ратном трубопроводах, °С;• температуру наружного воздуха, °С; • значение объемного (массового) расхода теплоносите-ля, приведенное к часу, м3/ч (т/ч);• разность объемов (масс) теплоносителя, протекающе-го по подающему и обратному трубопроводам, приве-дённая к часу, м3/ч (т/ч);• значение количества потреблённой тепловой энергии, приведенной к часу (тепловая мощность), Гкал/ч;• разность значений количества тепловой энергии в по-дающем и обратном трубопроводах (для открытой схе-мы отопления), приведённая к часу, Гкал/ч;• мгновенных значений потребляемой электрической мощности, кВт;• давления теплоносителя, кгс/см2;• времени наработки (корректной работы в заданных режимах) инженерных подсистем, контролируемых вы-числителем.

188 Вычислители серии КАРАТ-307

Внимание!!! Вычислитель КАРАТ-307 распределя-ет потребленную электрическую энергию по 4 тарифам. При распределении электрической энергии по тари-фам учитывается заданный при настройке вычислите-ля список изменённых дней (перенесенных выходных и рабочих дней), который указывается в приложении к паспорту вычислителя. Список может быть обновлен с помощью ПК при любом режиме работы вычислителя.

6. характеристика электропитания вычислителя Карат-307

Питание вычислителя осуществляется либо от ли-тиевой батареи напряжением 3,6±0,2В, ёмкостью 7,3 Ач, либо от внешнего источника постоянного тока напряже-нием 24±12В, который подключается через многофунк-циональный интерфейсный разъем МИР или через клеммные зажимы, расположенные на коммуникаци-онной плате вычислителя. При отключении внешнего источника питания прибор автоматически переходит на работу от внутреннего источника.

При подключении к USB-порту персонального ком-пьютера вычислитель берёт питание от него. Кроме того, в вычислителе реализована возможность контро-лировать питание подключённых к нему первичных преобразователей по наличию напряжения 24 В.

Ресурс непрерывной работы вычислителя от вну-треннего источника питания составляет не менее 4 лет.

7. Коммуникационные возможности вычислителя

В вычислителе КАРАТ-307 используется протокол обмена «Modbus», при помощи которого осуществляет-ся доступ к текущим и архивным записям вычислителя КАРАТ-307. Обмен данными в процессе обеспечения

Вычислители серии КАРАТ-307 189

доступа к указанным записям осуществляется посред-ством контактного последовательного порта через ин-терфейсные линии связи USB, RS-485 или M-Bus, а также встроенного оптического порта через оптоголовки RS-232 или USB. При этом доступ ко всем интерфейсам вычислителя осуществляется свободно без вскрытия его корпуса и снятия пломб, кроме того, наличие интерфей-са USB позволяет легко конфигурировать прибор, под-ключая его напрямую к компьютеру. Таким образом, данные с вычислителя КАРАТ-307 можно получать сле-дующими способами.

через интерфейс USB, при подключении к кото-рому ПК воспринимает вычислитель как дополнитель-ный COM-порт и работает с ним через специализиро-ванные программы (ОРС-сервер, «КАРАТ-Экспресс-3»). Интерфейс USB предусмотрен во всех модификациях вычислителя КАРАТ-307. Подключение к интерфейсу USB осуществляется через разъем USB-B, расположен-ный в левом верхнем углу лицевой панели вычислите-ля. Для подключению к компьютеру необходим стан-дартный присоединительный кабель USB A-B. Скорость передачи данных с вычислителя составляет 19200 бит/с (смотри рисунок 3).

через интерфейс RS-485, который устанавлива-ется на все серийно выпускаемые вычислители. Под-ключение вычислителя к интерфейсу RS-485, а также его питание, осуществляется с помощью разъема МИР, расположенного в правой нижней части корпуса вычис-лителя. Таким образом, для применения данного типа интерфейса требуется внешнее питание для каждого вычислителя и преобразователи интерфейсов RS-232/RS-485 или USB/RS-485 для согласования с ПК. Дан-ный способ доступен в варианте интерфейсов вычис-лителя «USB Device + RS-485». С помощью интерфейса RS-485 вычислители можно объединять в сети и считы-

190 Вычислители серии КАРАТ-307

вать данные на ПК программой «КАРАТ-Экспресс-3». Скорость передачи данных составляет 19200 бит/с, смо-три рисунок 4.

через интерфейс M-Bus, который устанавливает-ся по заказу вместо интерфейса RS-485. Подключение вычислителя к интерфейсу M-Bus осуществляется с по-мощью разъема МИР. Для использования данного типа интерфейса требуются контроллеры «M-bus-10» или «M-bus-50», и преобразователи интерфейса RS-232/M-Bus для согласования с ПК. Данный способ доступен в варианте интерфейсов вычислителя «USB Device + M-Bus». С помощью интерфейса M-Bus вычислители можно объединить в сеть и считывать данные на ПК программой «КАРАТ-Экспресс-3». Скорость передачи данных составляет 4800 бит/с.

через оптический интерфейс посредством «опто-головки RS-232» данные, накопленные вычислителем, считываются на пульт переноса данных Луч-МК (и да-лее на ПК) либо непосредственно на ПК. Через опти-ческий интерфейс посредством «оптоголовки USB» данные, накопленные вычислителем, считываются непосредственно на ПК. Для считывания и просмотра данных на ПК должна быть установлена программа

Рис. 3. Применение интерфейса USB-Device

Вычислители серии КАРАТ-307 191

«КАРАТ-Экспресс-3». Скорость передачи данных с вы-числителя в обоих случаях составляет 4800 бит/с. Уста-новка оптического интерфейса предусмотрена для всех исполнений вычислителя КАРАТ-307. Окно встроенно-го оптического интерфейса расположено на левой сторо-не лицевой панели вычислителя непосредственно под USB-разъёмом.

8. архивирование результатов измеренийВычислитель накапливает и сохраняет данные о

значениях измеренных и вычисленных параметров в архиве, который имеет следующую структуру:– почасовой – 1536 записей (64 суток);– посуточный – 1456 записей (4 года);– помесячный – 48 записей (4 года);– интегральный помесячный – 48 отчетных месяцев; – аварийный посуточный – 496 суток;– журнал событий – 1008 записей.

Все архивы вычислителя идентичны по своей струк-туре, кроме журнала событий, и отображают следующие данные за отчётный период:– значение потреблённого количества тепловой энер-гии, Гкал;– значение разницы тепловой энергии в подающем и обратном трубопроводе, Гкал;– значение объёма (массы), прошедшего по трубопрово-ду теплоносителя, м3 (т);– значение разности объёмов (масс) теплоносителя, про-шедшего по подающему и обратному трубопроводам, м3 (т);– значение потреблённой по определённому тарифу (по каждому из тарифов в отдельности) электрической энергии, кВт*ч;

192 Вычислители серии КАРАТ-307

– усреднённое значение (за отчётный период) темпера-туры теплоносителя, прошедшего по прямому и обрат-ному трубопроводам, °С;– усреднённое значение разности температур теплоно-сителя в подающем и обратном трубопроводах, °С;– усреднённое значение давления теплоносителя в тру-бопроводах (подающем и обратном), кг/см2;– усреднённое значение температуры наружного возду-ха, °С;– учёт времени корректной работы (времени наработ-ки), контролируемых вычислителем, инженерных под-систем отопления, вентиляции, хладоснабжения, ГВС, ХВС, электроснабжения, час.

В интегральном помесячном архиве значения вы-числяемых прибором параметров (объёма, тепловой и электрической энергии) отображаются нарастающим итогом, а значения измеряемых параметров (темпера-туры, давления, времени) берутся в виде средних зна-чений за отчётный период.

9. Диагностика нештатных и аварийных ситуаций

Журнал событий отображает информацию обо всех нештатных ситуациях, возникающих в процессе экс-плуатации вычислителя: выход параметров за допусти-мые значения, неполадки коммуникационного обору-дования и энергопотребления, изменения параметров конфигурации вычислителя. Кроме того, в журнале событий отображается причина, дата, время возникно-вения и окончания действия НС. Просмотр на дисплее вычислителя причин возникновения НС возможен при отображении мгновенных значений параметров.

Вычислитель КАРАТ-307 регистрирует нештатные ситуации, связанные с выходом измеряемых параме-

Вычислители серии КАРАТ-307 193

тров за допустимые значения. Кроме того, в журнале отображаются учётные записи событий, связанных с изменением параметров конфигурации вычислителя, отключением (подключением) интерфейсного комму-никационного оборудования, основного и внешнего пи-тания.

Нештатные ситуации, связанные с выходом параме-тров за допустимые значения, записываются в журнал событий один раз в час. События, связанные с включе-нием (отключением) питания, подключением (отключе-нием) интерфейсных линий связи, коррекцией параме-тров конфигурирования вычислителя, записываются в журнал событий один раз в минуту.

Вычислитель КАРАТ-307 предоставляет возмож-ность пользователю самостоятельно выбирать логику обработки возникающих НС, в соответствии с требова-ниями конкретных энергоснабжающих организаций (ЭСО). Логика обработки нештатной ситуации условно подразделяется на четыре типа:

«Нет контроля» – вычислитель работает в режиме технологического учёта, контроль за значениями энер-гетических параметров не производится, полученные данные сохраняются в соответствующих архивах.

«Контроль» – вычислитель при возникновении НС продолжает работу в штатном режиме, используя для расчётов и архивирования значение того параметра (параметров), по которому возникла НС;

«Подстановка» – вычислитель при возникновении НС по параметру (параметрам) заменяет значение этого параметра (параметров) на константу, которая записы-вается в память прибора, либо вычисленное специаль-ным образом значение, и продолжает работу в штатном

194 Вычислители серии КАРАТ-307

режиме, используя для расчётов и архивирования эти данные;

«Авария» – вычислитель при возникновении НС по параметру (параметрам) определяет аварию и начина-ет архивировать данные подсистемы, в которую входит этот параметр, в аварийный посуточный архив. Во вре-мя действия аварийной ситуации запись данных во все остальные архивы (почасовой, посуточный, помесячный и помесячный интегральный) прекращается, а наработ-ка аварийной подсистемы приостанавливается.

10. Конфигурирование вычислителя Карат-307

Вычислитель КАРАТ-307 является свободно кон-фигурируемым прибором, что позволяет вести с его по-мощью коммерческий и технологический учёт тепловой энергии, объема и массы потреблённого теплоносителя, контролировать его давление и температуру в любых схемах теплоснабжения, водоотведения, вентиляции и хладоснабжения, а также вести учёт объёма потребле-ния природного газа и многотарифный учёт электриче-ской энергии. Вычислитель настраивается под любые требования ЭСО, под любую схему учёта. Поэтому вы-числитель КАРАТ-307 по своей сути является универ-сальной платформой для организации всех видов ком-мерческого и технологического учёта.

Установка конфигурации вычислителя произво-дится только в режиме ТЕСТ. Прибор можно настро-ить как с ПК при помощи программы «КАРАТ-307-Конфигуратор», так и вручную с клавиатуры самого вычислителя. В запущенном в эксплуатацию вычис-лителе изменить настройки его энергетических пара-метров без нарушения схемы пломбирования прибора невозможно.

Вычислители серии КАРАТ-307 195

При программировании вычислителя с ПК на него, как правило, устанавливается определённый ша-блон конфигурирования, выбранный из библиотеки шаблонов, содержащихся в программе «КАРАТ-307-Конфигуратор», изменить алгоритм которого с кла-виатуры вычислителя в дальнейшем нельзя. Перена-строить прибор, либо удалить установленную на нём конфигурацию возможно только с ПК. В тоже время с клавиатуры вычислителя возможно проводить кор-ректировку, установленного шаблона, в части перена-стройки изменяемых системных параметров, таких как: «Нижняя и верхняя границы», «Вес импульса», «Интер-вал усреднения», «Ввод константы» и др. Список пара-метров, значения которых изменяются с клавиатуры вычислителя, приводится в руководстве по эксплуата-ции.

Если после настройки вычислителя с ПК у пользо-вателя возникает необходимость создать новую подси-стему учёта, то законфигурировать её будет возможно как с ПК, так и с клавиатуры вычислителя. Кроме того, если по каким-либо причинам пользователь не может произвести настройку нового вычислителя с ПК, то кон-фигурирование прибора производится с его клавиату-ры.

Внимание!!! Конфигурация вычислителя в любой момент времени может быть прочитана посредством программы «КАРАТ-307-Конфигуратор». Программа «КАРАТ-307-Конфигуратор» работает в двух режимах: «Эксперт» и «Мастер». Режим «Эксперт» позволяет вы-полнить любые настройки, которые ограничиваются только коммуникационными возможностями вычисли-теля, и предназначается для организации нестандарт-ных конфигураций систем учёта. Режим «Мастер» ис-пользует для настройки прибора стандартные шаблоны конфигурирования в графическом виде с текстовым

196 Вычислители серии КАРАТ-307

описанием схем учёта, которые содержатся в библиоте-ке программы. Режим «Мастер» позволяет максималь-но упростить работу с вычислителем.

Настройка вычислителя подразумевает задание определённых параметров, включающих в себя как си-стемные (V, T, P, G, Q, C), так и технические параме-тры (дата, время и т.п.), которые все вместе называются параметрами конфигурации. Также схема измерения, реализованная в вычислителе, позволяет измерять ре-альную температуру холодного источника (Тхи) и при-менять измеренные значения в вычислениях.

Как уже отмечалось выше (см. п.2. статьи), для каж-дого системного параметра можно задать до 16 одно-типных параметров. До шести однотипных параметров можно задать за счёт использования измерительных каналов вычислителя. Остальные параметры задаются как различные комбинации (сумма, разность, среднее арифметическое, уравнения баланса) от этих параме-тров. В вычислителе КАРАТ-307 можно организовать до 16 независимых подсистем учёта по отоплению, ГВС, ХВС, электроснабжению, вентиляции, хладоснабже-нию и наружному воздуху, используя настроенные (за-конфигурированные) системные и технические параме-тры, при этом ограничения накладываются только на длину архивной записи: 55 параметров конфигурации, включая ошибки и наработки в каждой подсистеме. По-нятно, что наличие 16 независимых подсистем учёта позволяет при необходимости легко организовать, в до-полнение к многотарифному учёту электрической энер-гии, двухтарифный учёт ГВС, который в последнее вре-мя становится всё более популярным у потребителей.

Интерфейс пользователя представлен в виде рус-скоязычного меню, сообщения которого выводятся на графический жидкокристаллический дисплей, который

Вычислители серии КАРАТ-307 197

отображает четыре строки из букв, цифр и знаков. При этом параметры, настраиваемые с компьютера, на ЖКИ вычислителя помечаются знаком ПК, а параметры, за-конфигурированные с клавиатуры вычислителя, поме-чаются знаком КЛ.

На рис. 4 приведены изображения «Стартового экра-на», «Основного меню» и «Архивных данных», возника-ющие на ЖКИ вычислителя при его эксплуатации.

Просмотр параметров и управление работой вычис-лителя осуществляется с помощью шести клавиш (кно-пок) управления, расположенных на лицевой панели прибора, смотри рис. 5.

Клавиша ВВОД обеспечивает выполнение следую-щих функций:– в пользовательском режиме – «вход в меню вычисли-теля»;– в режиме ТЕСТ – «вход в меню вычислителя» и «при-нять изменение параметра»;

Рис. 4. Изображение «Стартового экрана», «Меню» и «Архивов» для вычислителя КАРАТ-307

198 Вычислители серии КАРАТ-307

Клавиша МЕНЮ обеспечивает выполнение следую-щих функций:– в пользовательском режиме – переход на более высо-кий уровень меню вычислителя, вплоть до выхода из основного меню;– в режиме ТЕСТ – «выход из меню вычислителя» и «от-каз от редактирования параметра».

Клавиши «▼», «▲» в пользовательском режиме обе-спечивает переход на соседний пункт меню. Нажатие кнопки «▼» приводит к переходу вниз на следующий пункт меню. Соответственно нажатие кнопки «▲» при-водит к переходу вверх на следующий пункт меню.

В режиме ТЕСТ клавиши «▼», «▲» выполняют те же функции, что и в пользовательском режиме, а так-же обеспечивают при конфигурировании вычислителя

Рис. 5. Клавиши управления и габаритные размеры вычислителя КАРАТ-307.

Вычислители серии КАРАТ-307 199

функцию «изменение значения редактируемого пара-метра». Кнопка «▼» обеспечивает уменьшение значе-ния параметра, кнопка «▲» - увеличение значения па-раметра.

Для клавиш «▼», «▲» применяются два вида нажа-тия: короткое (продолжительность менее 1 секунды) и продолжительное (клавиша удерживается в нажатом положении). При коротком нажатии происходит по-следовательный просмотр параметров. При удержании клавиши в нажатом положении параметры автоматиче-ски перемещаются (перелистываются) вниз или вверх, в зависимости от вида клавиши.

Любое нажатие на клавиши «▼», «▲», связанное с перемещением параметров, как в пользовательском, так и в тестовом режиме, вызывает соответствующее перемещение «курсора» на дисплее вычислителя.

Клавиши «◄» (влево), «►» (вправо) в пользователь-ском режиме обеспечивают переход между архивными записями. Просмотр архивных данных начинается с записи за последний отчётный период и при каждом нажатии кнопки «◄» происходит переход на одну от-чётную запись в прошлое. Соответственно при каждом нажатии кнопки «►» происходит переход на одну отчёт-ную запись из прошлого в сторону последней записи.

В режиме ТЕСТ клавиши «◄», «►» выполняют те же функции, что и в пользовательском режиме, а так-же обеспечивают при конфигурировании вычислителя функцию «выбор редактируемого параметра», которая реализуется путём короткого нажатия на кнопку «◄» или «►» и сопровождается перемещением курсора по ЖКИ вычислителя.

Для клавиш «◄», «►» применяются два вида нажа-тия: короткое (продолжительность менее 1 секунды) и

200 Вычислители серии КАРАТ-307

продолжительное (клавиша удерживается в нажатом положении). При коротком нажатии происходит пере-ход на одну отчётную запись. При удержании клавиши в нажатом положении отчётные записи автоматически перелистываются в ту или иную сторону.

При реализации функции «выбор редактируемого параметра» любое нажатие на клавиши «◄», «►» вызы-вает соответствующее перемещение курсора на дисплее вычислителя.

Знак курсора для строки меню или для отдельной цифры или знака производит выделение редактируе-мых параметров вычислителя.

На рис. 6 приводятся развёрнутые изображения меню для настройки вычислителя, его установочных параметров и таблицы конфигурирования вычислите-ля.

Развёрнутое изображение меню настроек систем-ных параметров представлено на рис. 7.

Рис. 6. Развёрнутое изображение основных меню настроек вычислителя

Вычислители серии КАРАТ-307 201

Рис. 7. Развёрнутое изображение настроек системных параметров

202 Вычислители серии КАРАТ-307

11. способы построения системы диспетчеризации на основе вычислителей Карат-307

При массовом применении приборов учета на объ-ектах промышленности и жилищно-коммунального хо-зяйства огромное значение имеет организация систем контроля и удаленного доступа к информации о потре-блении энергетических ресурсов. Современные прибо-ры учёта, для обеспечения гарантированной доставки информации на верхние уровни таких систем, должны уметь поддерживать общепринятые стандартные про-токолы обмена и передачи данных, а также легко ком-мутироваться с различными элементами стандартного каналообразующего оборудования. Вычислители КА-РАТ-307 в полной мере соответствуют указанным выше требованиям.

Вычислители КАРАТ-307 могут объединяться в единую автоматизированную систему сбора и переда-чи данных (АССПД) с использованием как проводных, так и беспроводных линий связи. В проводные АССПД

Рис. 8. Построение АССПД на базе вычислителей КАРАТ-307 посредством интерфейса RS-485

Вычислители серии КАРАТ-307 203

вычислители объединяются посредством интерфейсов RS-485 или M-Bus в количестве до 247 штук. При этом в сеть с интерфейсом RS-485 в один сегмент можно уста-новить до 64 вычислителей (далее через повторитель интерфейса RS-485 – ещё 64 вычислителя и т. д.), смо-три рис. 8.

В сеть с интерфейсом M-Bus при помощи контролле-ров «M-bus-50» («M-Вus-10») в один сегмент аналогично можно установить до 50 (10) вычислителей КАРАТ-307 соответственно, смотри рис. 9 и 10.

Беспроводные технологии находят всё более широ-кое применение при построении АССПД. Их преиму-щество проявляется тогда, когда неудобно, невозможно или экономически не оправдано использование прово-дного канала связи. Такие ситуации возникают, напри-мер, при большом территориальном разбросе объектов диспетчеризации. Одним из беспроводных решений является применение сетей сотовых линий связи. Для этой цели НПП «Уралтехнология» производит «Комму-никаторы GPRS-485» МСТИ.426441.024, которые обе-спечивают связь как с одним, так и сетью вычислителей

Рис. 9. Вариант применения интерфейса M-Bus c контроллерами M-Bus-10

204 Вычислители серии КАРАТ-307

КАРАТ-307. Коммуникаторы поддерживают интерфейс RS-485. К одному «Коммуникатору GPR-S485» можно подключать до 32 вычислителей КАРАТ-307. При взаи-модействии вычислителя с коммуникатором на ЖКИ вычислителя КАРАТ-307 выводится информация о со-стоянии GSM связи: наименование оператора, уровень сигнала, доступный баланс средств. Варианты подклю-чения и объединения в сеть вычислителей КАРАТ-307 с «Коммуникатором GPRS-485» представлены на рисун-ках 11-14.

Рис. 10. Построение АССПД на базе вычислителей КАРАТ-307 посредством интерфейса M-Bus с

контроллерами M-Bus-50

Вычислители серии КАРАТ-307 205

Рис. 11. Осуществление связи с вычислителем при использовании модема на стороне ПК и Коммуникатора

GPRS-485 с КАРАТ-307 по технологии CSD.

Рис. 12. Осуществление связи при использовании выделенной линии Ethernet и статического белого IP-адреса

на стороне Коммуникатора GPRS-485.

206 Вычислители серии КАРАТ-307

Однако в случаях, когда территория охвата беспро-водной сети ограничена размерами небольшого посёлка, микрорайона, производственной площадки или отдель-ного здания, экономически целесообразно применение радиомодемов малого радиуса действия. Образованная радиомодемами сеть полностью принадлежит пользо-вателю, не использует инфраструктуру сотовой сети и потому не требует расходов на оплату услуг оператора связи. В настоящее время НПП «Уралтехнология» ведёт разработку такого радиомодема для использования его совместно с вычислителем КАРАТ-307.

Таким образом, на базе вычислителей КАРАТ-307 можно строить различные варианты автоматизиро-ванных систем сбора и передачи данных, которые бу-дут использовать различные типы каналобразующего оборудования и поддерживать различные протоколы сбора и передачи данных. При этом функциональные

Рис. 13. Осуществление связи при использовании выделенной линии Ethernet и статического белого IP-адреса

на стороне ПК.

Вычислители серии КАРАТ-307 207

возможности таких систем будут близки между собой и позволят вести многотарифный учёт потребления энер-гетических ресурсов, сбор, обработку и хранение инфор-мации о потреблённых ресурсах, производить опера-тивный контроль функционального состояния систем, а также осуществлять взаимодействие с контрагентски-ми службами и биллинговыми системами. Поэтому, ис-ходя из всего вышесказанного, можно с уверенностью утверждать, что вычислители КАРАТ-307 по своей сути являются универсальной платформой для организации всех видов коммерческого, технологического и субабо-нентского учёта энергетических (коммунальных) ресур-сов.

Рис. 14. Осуществление связи использовании выделенной линии Ethernet с статическим белым IP-адресом на

стороне ПК и Коммуникатора GPRS-485 с динамическим IP-адресом на стороне КАРАТ-307 (Технология GPRS).

209

В. И. ШутиковЗАО «Форус», Санкт-Петербург

опыт промышленной эКсплуатации ДиФФеренциально-интегрирующей системы на тепломагистрали Ду-900

В ноябре 2010 года в Тольятти в компании «ТЕВИС» на двухтрубной тепловой магистрали «Город-4» Ду-900 была введена в промышленную эксплуатацию первая в стране профессиональная цифровая система учета энергии и энергоносителей «Ф15-Скорпион», основан-ная на дифференциально-интегрирующем принципе измерения, о котором мы рассказывали на предыдущих конференциях. Сегодня мы имеем возможность проа-нализировать результаты работы системы в реальных промышленных условиях. Условия для анализа хороши еще и тем, что на данной магистрали также установле-на ультразвуковая система учета (УЗС) на источнике те-плоты, расположенная на расстоянии около ста метров по трубопроводу от дифференциально-интегрирующей системы (ДИС). Тепломагистраль имеет циркуляцию 1000-1200 т/ч и является сильно закрытой со средним уровнем водоразбора в 1,0-2,5% от расхода по подающе-му трубопроводу. Временные графики зависимостей давлений и температур в декабре 2010 года приведены на рис. 1.

Как видно из графиков, магистраль является до-вольно консервативной со стабильными значениями давлений и температур. Первое, что надо отметить, это следующий отрадный факт: сегодня мы научились из-мерять температуры и разность температур с очень хо-рошим уровнем точности и долговременной стабильно-сти. На рис. 2 приведены временные графики разности

210 В. И. Шутиков

Рис.

1. В

рем

енно

й гр

афик

зав

исим

ост

ей д

авле

ний

и т

емпе

рат

ур в

дек

абре

201

0 го

да

Опыт промышленной эксплуатации 211

Рис.

2. Р

азно

сть

резу

льт

атов

изм

ерен

ия т

емпе

рат

ур в

под

ающ

ем т

рубо

пров

оде,

вы

полн

енны

х дв

умя

сист

емам

и уч

ета,

и, а

нало

гичн

о, в

обр

атно

м т

рубо

пров

оде

в ян

варе

201

1 го

да

212 В. И. Шутиков

Рис.

3 Г

раф

ики

час

овы

х м

асс

и их

раз

ност

и, в

ыпо

лнен

ные

УЗС

в д

екаб

ре 2

010

года

Опыт промышленной эксплуатации 213

результатов измерения температур в подающем трубо-проводе, выполненных двумя системами учета в январе 2011 года, и, аналогично, в обратном трубопроводе.

Среднеквадратичное значение абсолютного рассо-гласования за месяц составило 0,0375°С и 0,0374°С в по-дающем и обратном трубопроводах соответственно, при средних значениях абсолютного рассогласования за тот же период времени 0,083°С и 0,128°С. Отметим, что изме-рения температур в дифференциально-интегрирующей системе выполнялись согласованной парой типа КТПТР, производства компании «Термико». Также от-метим, что подобный уровень согласования наблюдался на протяжении всего отопительного периода вплоть до настоящего момента. Поскольку с точностью измерения температур ситуация довольно благоприятная, а вли-яние погрешности измерения абсолютного давления на общую погрешность измерения тепловой энергии и потребленного (отпущенного) водяного теплоносителя пренебрежимо мало вследствие очень слабой зависимо-сти плотности и энтальпии воды от абсолютного давле-ния, можно сказать, что проблема точности измерения тепловой энергии и водяного теплоносителя это про-блема точности измерения расхода и количества тепло-носителя. Посмотрим теперь на то, что происходило с измерением часовых масс и их разности в декабре 2010 года. На рис. 3 приведены временные графики часовых масс и их разности, выполненные УЗС.

Глядя на приведенные графики, можно сделать следующие любопытные наблюдения: во-первых, раз-ность масс ведет себя довольно хаотично, не проявляя никаких признаков суточной цикличности потребления горячей воды, и многократно принимая отрицательные значения в начале месяца, во-вторых, девятого дека-бря в рабочее время произошло некоторое «событие», которое привело к заметному и скачкообразному росту

214 В. И. Шутиков

Рис.

4. Г

раф

ики

час

овы

х м

асс

и их

раз

ност

и, в

ыпо

лнен

ные

ДИ

С в

дек

абре

201

0 го

да

Опыт промышленной эксплуатации 215

часовой разности масс со среднего значения в 6,5 т до упомянутого «события», до среднего значения в 45 т по-сле «события», т. е. в 6,9 раза. Первое наблюдение, свя-занное с хаотичным поведением разности масс, доволь-но естественно и объяснимо: даже если предположить, что УЗС имеет относительную погрешность измерения расхода 1%, лучшего поведения разности масс в данном случае ожидать не приходится, поскольку при таком ма-леньком водоразборе допускаемая погрешность измере-ния разности масс составляет сотни процентов. Второе наблюдение, как мы увидим далее, связано с тем, что на десятом часу утра 9 января измеряемый УЗС расход на подаче увеличился ровно на 4%. Каковы бы ни были истинные причины такого странного поведения УЗС, рукотворны ли они или совершенно случайны, понят-но, что данный факт заставляет задуматься о качестве реальной метрологии в данном узле учета. Посмотрим теперь на результаты измерений тех же параметров, выполненные дифференциально-интегрирующей си-стемой за тот же месяц, которые приведены на рис. 4.

Здесь картина совершенно иная: никакого хаотич-ного поведения разности масс не наблюдается, а наблю-дается логичная и стабильная суточная цикличность потребления горячей воды с минимальным значени-ем в ночные часы и максимальным в первой полови-не дня. Также совершенно отчетливо просматривается снижение потребления горячей воды в выходные дни.Логичная и стабильная картина обусловлена высоки-ми метрологическими характеристиками ДИС при из-мерении разности масс: в данном случае (при данных конкретных режимах работы тепломагистрали и сред-немесячном уровне водоразбора в 1,14% от расхода в по-дающем трубопроводе) средневзвешенная допускаемая относительная погрешность измерения разности масс составляет около 7%, что лучше допускаемой погрешно-

216 В. И. Шутиков

Рис.

5. Р

езул

ьтат

ы и

змер

ений

час

овы

х м

асс

в по

даю

щем

тру

бопр

овод

е, в

ыпо

лнен

ные

ДИ

С и

УЗС

в д

екаб

ре 2

010

года

Опыт промышленной эксплуатации 217

сти УЗС в тех же условиях в 34 раза. Прежде чем перей-ти к некоторым количественным оценкам результатов измерений двух систем, посмотрим на результаты из-мерений часовых масс в подающем трубопроводе, при-веденные на рис. 5.

Приведенные графики показывают, что упомянутое выше «событие 9 декабря» произошло именно в кана-ле измерения часовой массы в подающем трубопроводе УЗС: до этого «события» результаты измерения часовых масс УЗС на подаче были занижены в среднем на 25 т, что и приводило к многократно наблюдающейся отри-цательной разности масс. Понятно, что такая возмути-тельная ситуация не могла продолжаться сколь-нибудь значительное время, поэтому в этом смысле «событие 9 декабря» выглядит вполне «логичным». А вот фигура высшего пилотажа типа «горка» в интервале 18-21 де-кабря, выполненная УЗС, никакому логическому объ-яснению не поддается также, как и знаменитый кот, который гуляет сам по себе: и здесь все бы было хорошо, если бы амплитуда этой «горки» не выходила за преде-лы метрологического допуска.

Теперь посмотрим качественно на сравнительные результаты измерения часовой разности масс, которые приведены на рис. 6.

На приведенном графике видна качественная раз-ница между результатами измерения часовых масс по-требленной горячей воды для двух систем учета: пло-щадь области, закрашенной в зеленый цвет, равна массе дополнительного «метрологического» потребле-ния горячей воды за декабрь месяц, сформированного УЗС. Экономически и технически значимую количе-ственную оценку получим сформировав нарастающим итогом с начала месяца массу потребленной горячей

218 В. И. Шутиков

Рис.

6. Р

езул

ьтат

ы и

змер

ения

час

овой

раз

ност

и м

асс

двум

я си

стем

ами

в де

кабр

е 20

11 г

ода

Опыт промышленной эксплуатации 219

Рис.

7. П

отре

блен

ие Г

ВС

нар

аст

ающ

им и

тог

ом с

нач

ала

дека

бря

мес

яца

по д

анны

м д

вух

сист

ем у

чет

а

220 В. И. Шутиков

Рис.

8. Р

аспр

едел

ение

по

мес

яцам

раз

ност

ей в

ст

оим

ост

и су

мм

арно

й по

тре

блен

ной

теп

лово

й эн

ерги

и, п

отре

блен

ной

ХОВ

и с

умм

арно

й ст

оим

ост

и по

тре

блен

ных

энер

горе

сурс

ов, р

ассч

итан

ных

на о

снов

е да

нны

х уч

ета

УЗС

и Д

ИС

Опыт промышленной эксплуатации 221

воды по результатам измерения двух систем учета, при-веденную на рис. 7.

Завышение массы потребленной горячей воды по данным УЗС составило на конец месяца 275% по срав-нению с данными ДИС. Заметим в очередной раз, что точность измерения разности масс является совершен-но критическим параметром также и при ведении уче-та отпущенной/потребленной энергии, поскольку отпу-щенная/потребленная химически очищенная горячая вода имеет очень высокое энергосодержание.

Посмотрим теперь на сравнительные экономиче-ские результаты работы за декабрь, январь и февраль, приняв условную стоимость 1 ГКал энергии равной 1000 рублей, а стоимость 1 т химически очищенной воды рав-ной 25 рублям. На диаграмме, приведенной на рис. 8, показано распределение по месяцам разностей в стои-мости: а) суммарной потребленной тепловой энергии, б) потребленной химически очищенной воды (ХОВ) и в) суммарной стоимости потребленных энергоресурсов, рассчитанных на основе данных учета УЗС и ДИС со-ответственно.

Более высокие данные разностей стоимости энерго-ресурсов в январе и феврале, по сравнению с декабрем, полностью обусловлены «событием 9 декабря» и ясно показывают всю важность качественного метрологиче-ского обеспечения узлов учета тепловой энергии, выра-женную в стоимостном эквиваленте. По данным января мы получим «экономический эффект» от применения ДИС, равный примерно 2 млн. руб. в месяц на 1000 т/ч циркуляции.

На рис. 9 и рис. 10 приведены результаты измере-ний часовых разностей масс двумя системами учета в январе и феврале 2011 года, которые, как видится, в до-полнительных комментариях не нуждаются. Обратим

222 В. И. Шутиков

Рис.

9. Р

езул

ьтат

ы и

змер

ений

час

овы

х ра

знос

тей

мас

с дв

умя

сист

емам

и уч

ета

в ян

варе

201

1 го

да

Опыт промышленной эксплуатации 223

Рис.

10.

Рез

ульт

аты

изм

ерен

ий ч

асов

ых

разн

ост

ей м

асс

двум

я си

стем

ами

учет

а в

фев

рале

201

1 го

да

224 В. И. Шутиков

Рис.

11.

От

носи

тел

ьное

рас

согл

асов

ание

кан

алов

изм

ерен

ия ч

асов

ых

мас

с У

ЗС.

Опыт промышленной эксплуатации 225

внимание только на результаты измерения в течение новогодних праздников – снижение потребления го-рячей воды абонентами отчетливо зарегистрировано дифференциально-интегрирующей системой.

В заключение приведем еще один любопытный по-путный результат: если принять результаты измерений ДИС за эталонные, на что мы имеем полное право, по-скольку допускаемая погрешность ДИС по измерению масс в трубопроводах почти вчетверо меньше, чем у УЗС, а по измерению разности масс допускаемая по-грешность ДИС меньше допускаемой погрешности УЗС в 34 раза, то можно рассчитать относительное рассогла-сование двух каналов измерения часовых масс УЗС на реальных данных. Иными словами, этот расчетный ре-зультат мы бы имели в случае, если бы УЗС проводила измерения на полностью закрытой магистрали с цир-куляцией, равной фактическому расходу в подающем трубопроводе. Результаты такого расчета приведены на рис. 11.

Из приведенного графика видно, что реальное от-носительное рассогласование двух каналов измерения УЗС составляет около 4,5% (при доверительной вероят-ности 0,95) в области реальных расходов, имевших ме-сто в январе 2011 года, и оно будет нарастать по мере снижения циркуляции.

Ну и напоследок отметим тот факт, что за пять меся-цев эксплуатации ДИС не зарегистрировано ни одного случая нештатной работы как самой системы, так и не-штатных технологических режимов на тепломагистра-ли «Город-4».

Сведения об авторе: Шутиков Вячеслав Иванович, ЗАО «Форус», Санкт-Петербург, (812) 336-53-25, mail@forus.spb.ru

226

В. М. Меркуловгенеральный директор ЗАО «ТЕРМИКО» (Москва)

неКоторые тонКости измерения температуры термометром сопротиВления

Термометр сопротивления (ТС) конструктивно пред-ставляет собой чувствительный элемент (ЧЭ) – напы-ленный или проволочный резистор, выполненный из материала с хорошо известной, однозначной и долговре-менно воспроизводимой температурной зависимостью сопротивления. Для удобства работы этот ЧЭ может быть помещен в корпус, имеющий, к примеру, штуцер для его фиксации в измеряемом объекте, а также клем-ную головку или кабель для связи с вторичным, пока-зывающим, прибором. Вторичный прибор обеспечивает необходимый рабочий ток через ЧЭ и производит изме-рения Rчэ, однозначно связанные с его температурой. Измерения сопротивления могут быть организованы по 2-х, 3-х или 4-х проводным схемам. Две последние из них являются самыми правильными и точными, так как позволяют автоматически учитывать сопротив-ление подводящих проводников, чего не обеспечивает двухпроводная схема подключения ЧЭ к вторичному прибору. Двухпроводная схема применяется при корот-ких линиях связи и там, где сопротивление подводящих проводов может быть измерено и учтено потребителем.

Чувствительная часть термометра находится в на-чале его погружной части в пределах от 8 до 40 мм и

Некоторые тонкости измерения температуры 227

определяется размером применяемого в нем проволоч-ного ЧЭ. Для ТС с напыленными ЧЭ ввиду малости их размеров чувствительная часть не превышает 5 мм.

Рассмотрим тепловые процессы, действующие на ЧЭ термометра сопротивления. Рабочий конец термо-метра помещен на глубину L в измеряемую среду с температурой Tизм. (рис.1). Длина чувствительного эле-мента – Lчэ. Обратный конец термометра находится в «комнате» с температурой Tкомн.. Пусть Tизм. > Tкомн.. На ЧЭ и выводы через корпус термометра с теплопроводя-щей засыпкой действуют тепловые потоки (отмечены на рис. 1 красными стрелками), выравнивающие их тем-пературу с температурой измеряемой среды. С обрат-ной стороны термометра идет теплоотводящий по-ток, приводящий к появ-лению участков термоме-тра с температурой ниже Тизм. (черные пунктирные стрелки). При малой глу-бине погружения термо-метра в измеряемую среду этот теплоотвод оказыва-ет заметное влияние на температуру ЧЭ, реально занижая ее значение от-носительно истинной Тизм.. Возникает ошибка в ре-зультатах температурных измерений, она тем боль-ше, чем больше разность Тизм. – Ткомн., чем больше диаметр термометра и чем меньше глубина по-гружения термометра L. рис. 1

228 В. М. Меркулов

Исходя из нашего опыта работы в области теплосбе-режения, для сохранения всех заявленных метрологи-ческих характеристик термометр с рабочим диаметром 4…6 мм должен погружаться в измеряемую среду не менее чем на три размера длины элемента Lчэ, а все выступающие за объект измерения части термометра должны быть эффективно теплоизолированы. Произво-димые нами платиновые проволочные ЧЭ имеют дли-ны, начиная от 8 мм при диаметре 3 мм, что позволяет нам изготавливать термометры с рабочей длиной от 35 мм для систем учета тепла, где точность измерений осо-бенно важна.

В случае Ткомн. > Тизм. паразитный тепловой поток на-правлен из «комнаты» в направлении ЧЭ и смещает его температуру в сторону увеличения относительно Тизм..

Часто для установки термометра в измеряемый объ-ект, особенно если это газ или жидкость, используется гильза. Основное назначение гильзы – расширение возможностей использования термометров в измеряе-мой среде с рабочими давлениями и скоростными на-порами, превышающими прочностные характеристики корпуса. К тому же наличие гильзы дает возможность произвести замену термометра и регламентные работы с ним без снятия давления в измеряемой системе.

Безусловно, термометр, помещенный в гильзу, бу-дет иметь дополнительную погрешность измерения температуры [1], которая зависит от величины зазора в паре «гильза – термометр» и её геометрических разме-ров, то есть, от величины теплоотвода указанной пары. В.К. Ярунцев [2] и В.А. Медведев и др. [3] теоретически и практически исследовали зависимость величины до-полнительной погрешности измерения температуры. Ими рассмотрено влияние некоторых факторов – вели-чины зазора, наличия в нем масла, глубины погруже-

Некоторые тонкости измерения температуры 229

ния рабочей части и пр. Авторы второй статьи провели лабораторный эксперимент с ТС фирмы «ТЕРМИКО», выпускающей несколько типов комплектов термоме-тров для теплосчетчиков и защитные гильзы к ним.

По их данным для КТПТР-01 (с диаметром рабочей части 8 мм и длиной 120 мм) в гильзе с зазором 0,2…0,25 мм и маслом в зазоре при измерениях при 130°С ошиб-ка составляет (занижение температуры) 0,27°С.

Для КТПТР-05 (с диаметром рабочей части 6 мм и длиной 70 мм) в гильзе с зазором 0,15 мм в той же об-ласти температур ошибка составила 0,22°С для сухой гильзы и менее 0,1°С для гильзы с маслом в зазоре.

Итак, для правильного измерения температуры па-рой «гильза – ТС» необходимо по возможности миними-зировать величину зазора в ней, заполнить его тепло-проводящим веществом, которое выдерживает рабочие температуры, и уменьшить теплоотвод в «комнату». Последнее достигается хорошим тепловым контактом термометра в месте его монтажа (крепления) в гильзу, уменьшением геометрических размеров пары, тепло-изоляцией трубы и всех выступающих за измеряемый объект «лишних» частей термометра, гильзы и бобыш-ки.

Для определения составляющей погрешности изме-рений температуры, обусловленной размещением тер-мопреобразователя в гильзе, и с целью её минимизации нами проведены следующие измерения. В качестве тер-мометров сопротивления использовались комплекты КТПТР-03, представляющие собой пару согласован-ных платиновых термометров ЧЭПТ-3, конструктивно оформленных в корпус из нержавеющей трубки диа-метром 4 мм и длиной 40 мм с фторопластовым кабе-лем связи по 4-х проводной схеме соединения. Они по-мещались в гильзы ГЗ-6.3-4 с длиной от 40 мм и более

230 В. М. Меркулов

и внутренним диаметром 4.5 и 5 мм, длина которых и определяла глубину погружения термометров. Изме-рения проводились как в термостате, так и на проточ-ной, более близкой к реальным условиям применения, системе с трубой Ду20 с различными скоростями пото-ка теплоносителя (вода). Рабочая температура – плюс 50°С. Вся аппаратура позволяла получать долговре-менное воспроизводимое разрешение по температуре с инструментальной погрешностью не хуже ±0.03°С. В качестве теплопроводящих веществ – заполнителей за-зора, использовались силиконовое масло и теплопрово-дная паста КПТ-8 + силиконовое масло, обладающая на наш взгляд несколько лучшими качествами по сравне-нию с известной пастой КПТ-8 (ГОСТ 19783-74).

Результаты температурных измерений в системе «гильза – ТС» при зазоре 0,5 мм приведены в таблице 1. Для ТС с НСХ Pt500 применен напыленный элемент фирмы HERAEUS размером 2,1 х 2,5 х 0,8 мм. Для НСХ 100П – проволочный элемент «ТЕРМИКО» в керамике диаметром 3 мм и длиной 12 мм. Длина защитной гиль-зы – 40 мм.

Видно, что использование теплопроводной пасты в качестве наполнителя зазора предпочтительнее масла, так как при этом составляющей погрешностью измере-ний, обусловленной размещением ТС в гильзе, мож-но во многих случаях пренебречь. Действительно, она меньше одной трети инструментальной погрешности используемого термопреобразователя – 0.08°С для клас-са А при +50°С. При этом «объемность» проволочного элемента 100П по сравнению с напыленным элементом Pt500 оказывается не значимой даже для столь корот-ких длин термометра и гильзы. Для этих же термоме-тров, помещенных в гильзы с рабочей длиной больше 40 мм, полученные нами результаты еще лучше.

Некоторые тонкости измерения температуры 231

Таблица 1. Зависимость погрешности измерения температуры ~50°С термометром сопротивления в гильзе

с различным наполнителем зазора 0,5 мм между ними

термометр сопротивленияв гильзе,тизм. ~50°сзазор – 0,5 мм

Без наполнителя в зазоре

масло в зазоре

теплопрово-дная паста в зазоре

Ктптр-03-Pt500 №205 №205а

–1,11 °С–1,15 °С

–0,30 °С–0,34 °С

–0,055 °С–0,055 °С

Ктптр-03-100п №213 №213а

–1,57 °С–1,51 °С

–0,39 °С–0,34 °С

–0,03 °С–0,05 °С

Ниже приведены результаты подобных измерений температуры в системе «гильза – ТС» с двумя разными по величине зазорами – 0,5 и 0,25 мм.

Таблица 2. Зависимость погрешности измерения температуры ~50°С термометром сопротивления в гильзе с различным наполнителем зазора 0,5 мм и 0,25 мм между

ними

термометр сопротивленияв гильзе,тизм. ~50°с

Без наполнителя в зазоре

масло в зазоре

теплопрово-дная паста в зазоре

Ктптр-03-100п №213

зазор 0,50 ммзазор 0,25 мм

–1,47°С–0,93°С

–0,30°С–0,18°С

–0,05 °С–0,05 °С

Из этих результатов видно, что стремление умень-шить зазор в системе «гильза – ТС» меньше 0,25…0,5 мм не является обязательным, к тому же это технологиче-ски более сложное и дорогое занятие, чем простое за-полнение зазора хорошим теплоносителем.

232 В. М. Меркулов

Каким бы высокоточным ни был термометр сопро-тивления, для реализации заложенных в нем метро-логических характеристик необходимы оптимальный выбор длины монтажной части и его правильная уста-новка на трубопроводе. Отметим следующие основные моменты, позволяющие не только уменьшить темпера-турную погрешность измерения количества потреблен-ного тепла теплосчетчиком, но и избежать проблем при его сдаче в эксплуатацию:1) термометр (в гильзе или без нее) должен быть уста-новлен так, чтобы его чувствительная часть приходи-лась на зону 0,3…0,7 Ду (ГОСТ 8.586.5-2005). Это озна-чает, что регламентируется центральное по сечению трубы расположение чувствительного элемента с допу-скаемым отклонением от него ±0,2 Ду;2) рабочая длина термометра не должна быть меньше минимально возможной глубины погружения для дан-ного типа термометра (ГОСТ Р 8.625-2006). Трубопро-вод и выступающие за него «лишние» части термометра и гильзы (бобышки) необходимо хорошо теплоизолиро-вать, чтобы уменьшить отток тепла от ЧЭ через них в «комнату»;3) для того, чтобы термометр, помещенный в гильзу, имел допустимое «отставание» (не более одной трети от класса ТС), необходимо, чтобы зазор между ним и внутренним диаметром гильзы не превышал 0,5 мм на сторону и был заполнен маслом или теплопроводной пастой (например, КПТ-8, разбавленной силиконовым маслом). Применение пасты дает значительно лучший результат, чем традиционное заполнение зазора мас-лом.

В любом случае за все удобства применения гиль-зы необходимо платить дополнительной погрешностью измерения температуры. Весь вопрос в правильной оценке величины этой погрешности, в оценке ее по-

Некоторые тонкости измерения температуры 233

следствий. Для любителей точных измерений можно рекомендовать «западный» (EN 1434-97) подход к при-менению гильз, который запрещает их установку на трубопроводах с Ду менее 50 мм. А удобства демонтажа ТС без снятия давления во всей системе можно реализо-вать путем применения двух шаровых кранов – до «го-лого» термометра и после него.

литература:[1] «О монтаже термопреобразователей», А. Г. Лупей.[2] «Математическое моделирование температурных полей в термометрах». В. К. Ярунцев, Сборник докла-дов 1-й Всероссийской конференции по проблемам тер-мометрии, стр. 36-39, 2001 г.[3] «О влиянии защитной гильзы при установке тер-мопреобразователей теплосчетчика в трубопроводах системы теплоснабжения на погрешность измерения количества теплоты». В. А. Медведев, С. Н. Ненашев, В. С. Соболев, Я. Г. Фудим., материалы 3 форума «Со-вершенствование измерений расхода, регулирование и коммерческий учет энергоносителей», С-Пб, дек. 2003 г., стр. 214-221.

Валентин Михайлович Меркулов, генеральный директор ЗАО «ТЕРМИКО» (Москва), 124460, Москва, Зеленоград, а/я 82, тел. (495) 225-3017, факс (495) 745-0583, info@termiko.ru, www.termiko.ru

234

Г. М. Сологуб, Н. В. Волкова

КонструКтиВные осоБенности КВартирных термометроВ Ктсп-н. соВременные технологии

Вопросам учета энергоресурсов уделяется огромное внимание. Подтверждение этому – настоящая конфе-ренция. Несмотря на то, что около 20 лет развиваются программы по эффективному учёту количества тепла в системах энергоснабжения, мы находимся на началь-ном этапе этой сложной задачи. В настоящее время важной задачей является обеспечение приборами уче-та энергоресурсов многоквартирных жилых домов, и на это выделяются немалые материальные средства. Много вопросов и проблем возникает при организа-ции индивидуального, поквартирного учета тепла. В Республике Беларусь, в частности в Минске, активно ведётся строительство многоквартирных домов с гори-зонтальной разводкой систем отопления, и в проектах заложены требования по установке индивидуальных систем учёта потребляемых энергоресурсов. Поэтому такие приборы и технологии учёта очень востребованы сейчас на рынке. Так как мы производим, в основном, комплекты термометров для измерения разности тем-ператур (КТСП-Н), в данной статье будет описан наш основной подход к изготовлению так называемых квар-тирных термометров.

Конструктивные особенности термометров 235

Мы разработали несколько исполнений таких тер-мометров. Их основные конструктивные составляю-щие – элемент чувствительный, помещенный в защит-ную гильзу, и постоянно присоединённый кабель.

Остановимся на одном из вариантов конструк-тивных решений, который мы используем при произ-водстве квартирных термометров, и считаем наиболее эффективным на сегодняшний день в изготовлении и применении подобных приборов. Вариант такого реше-ния не нов и очень широко применяется изготовителя-ми аналогичной продукции в Европе. На рис. 1 пред-ставлен основной конструктивный элемент термометра, собранный по технологии «лицом вниз» с элементами торможения теплоотвода на печатной плате.

Имеет смысл кратко описать особенность такой конструкции, элемента чувствительного, и ее суть. Все решения направлены на уменьшение массы элемента, вплоть до уменьшения площади контактных площадок для присоединения удлинительных проводников. На рис. 2 схематично представлена послойная конструк-ция элемента чувствительного. На керамическое осно-

Рис 1. Пример использования меандра на печатной плате для торможения теплоотвода

236 Г. М. Сологуб, Н. В. Волкова

вание наносится слой платинового меандра, платино-вый слой защищается от воздействия внешней среды и от механических воздействий специальным слоем стек-ла, и в последнюю очередь, формируются контактные площадки для электрического соединения с элементом чувствительным в одной плоскости. Такие площадки требуют гораздо меньше припоя при выполнении мон-тажа и, соответственно, собранный элемент чувстви-тельный имеет меньшую теплоёмкость.

Если при конструировании термометра учитывать условия теплообмена между термометром и измеряемой средой, являющейся объектом измерения, теплофизи-

Рис. 2. Схема формирования слоёв элемента чувствительного

Конструктивные особенности термометров 237

чекие свойства защитной арматуры, теплопроводящей пасты, присоединительных проводников, теплоёмкость элемента чувствительного, то можно с высокой степе-нью вероятности утверждать, что приведенная кон-струкция элемента чувствительного на сегодняшний день является непревзойдённой и как нельзя лучше подходит для применения в квартирных термометрах. Дополнительно вводя элемент торможения теплоот-вода на печатной плате или элемент теплового сопро-тивления, разделяющий удлинительные проводники и элемент чувствительный можно достичь минимального значения показателя тепловой инерции, что по нашему мнению, является основным параметром, определяю-щим качество конструкции квартирного термометра.

Типовая конструкция термометра с постоянно при-соединенным кабелем, собранного с применением тех-нологии «лицом вниз», представлена на рис.3.

Рис. 3. Типовая конструкция термометра с кабелем

238 Г. М. Сологуб, Н. В. Волкова

Для достижения условия теплового баланса мы подобрали материал защитной гильзы с равномерной толщиной стенок, допуск на которую не превышает не-скольких микрон. Гильза изготовлена методом глубокой вытяжки по разработанным нашим предприятием чер-тежам. Здесь выбран компромисс между минимальной теплоёмкостью гильзы и её механической прочностью. Обеспечение теплового контакта элемента чувстви-тельного с гильзой происходит через теплопроводящую пасту, количество которой строго нормировано, как по весу, так и по объёму заполнения гильзы. На рис. 4 по-казаны серийно изготавливаемые термометры для ком-плектов измерения разности температур.

Рис. 4. Образцы квартирных термометров

Конструктивные особенности термометров 239

Выполнение указанных требований обеспечивает хороший тепловой контакт элемента чувствительного с гильзой, а также препятствует излишнему тепловому контакту с удлинительными проводниками кабеля. Са-мое удивительное, что подтверждение всего нами ска-занного не требует громоздких формул и вычислений, достаточно проверить показатель тепловой инерции и минимальную глубину погружения по стандартным ме-тодикам и убедиться, что наши термометры измеряют не температуру трубы, а именно температуру информа-ционного потока теплоносителя.

От вопросов конструирования, по описанию которых можно составить представление об основных элементах термометра и о самом приборе КТСП-Н в целом, обра-тимся к вопросам корректного использования наших термометров при выполнении измерений. На эту тему написано и сказано много, но нам продолжают посту-пать вопросы о способах монтажа термометров, и нужно сказать, что фантазия при проведении монтажных ра-бот у исполителей очень богатая. Пользуясь случаем и возможностью, представляем небольшую схему (рис. 5), которая поможет правильно смонтировать на объекте защитную арматуру и установить термометры.

При монтаже комплектов термометров необходимо выполнить следующие условия:– оба термометра комплекта должны быть установле-ны идентично – по отноошению к поперечному сечению трубы и по тепловой изоляции места монтажа термоме-тра;– термометры должны быть установлены в трубопровод таким образом, чтобы первые 10 мм погружной части термометра (активная часть термометра, где располо-жен чувствительный элемент) находились в средней трети поперечного сечения трубопровода (Lср, см. рис. 5);

240 Г. М. Сологуб, Н. В. Волкова

– глубина погружения термометра в измеряемую среду должна быть не менее Lmin, указанной в паспорте на из-делие.

Под глубиной погружения понимается длина тер-мометра по поперечному сечению трубы, на которой имеется контакт термометра с измеряемой средой (Lп). Минимальная глубина погружения – это глубина по-гружения, при которой обеспечивается условие тепло-

Рис.5. Пример монтажа термометров в трубопровод.

Конструктивные особенности термометров 241

вого равновесия и постоянных свойств термометра, и в нашем примере складывается из глубины погружения в трубопровод (Lтр) и толщины теплоизоляции трубо-провода и бобышки (Lизол). Например: для термометров с длиной монтажной части L = 60 мм изготавливаются гильзы с длиной погружной части (от места уплотнения с бобышкой до начала погружной части) в пределах 41-42 мм. При монтаже гильзы в бобышку конструк-тивно предусмотрен гарантированный контакт всей по-гружной части с измеряемой средой. В данном случае минимальная глубина погружения Lmin равна глубине погружения Lп.

В случае, если все указанные нами рекомендации монтажа выполнены, можно говорить о корректной установке изделий и возможности их дальнейшей экс-плуатации.

Возможно, будут кулуарные суждения о том, что подобные технологии несущественны и не дают особых преимуществ, что система отопления представляет со-бой высоко инерционную систему и указанные пока-затели, конечно, имеют право на существование, но не столь значимы. Сразу же хотим отсечь такие рассужде-ния. Системы отопления в наших домах всё больше пре-вращаются в динамические системы, с установленными регуляторами и другими устройствами. Особенно замет-на динамика систем отопления в периоды колебаний температуры наружного воздуха в осенний и весенний периоды отопительного сезона. И эту динамику можно и нужно отслеживать, контролировать и учитывать, а на это способны лишь приборы с высокими параметра-ми точности. Мы надеемся, что наши приборы в полной мере удовлетворяют необходимым требованиям.

242 Г. М. Сологуб, Н. В. Волкова

Сведения об авторах: Сологуб Геннадий Михайлович, генеральный директор ООО «ИНТЭП». Республика Беларусь, г. Новополоцк, Боровуха-1, ул. Армейская, 62, тел. +375 (0) 214-597447 Волкова Нелли Владимировна, генеральный директор ООО «ЭЛТА», эксклюзивный представитель ООО «ИНТЭП» на территории РФ. Санкт-Петербург, 16-я линия В. О., д. 7, (812) 327-73-96, 327-73-97

244

В. А. Магала, А. Л. МанинЗАО НПО «Промприбор»

ВихреВые преоБразоВатели расхоДа произВоДстВа зао нпо «промприБор»

Статья посвящена вихревым преобразователям рас-хода ВПС, выпускаемым в настоящее время предприя-тием ЗАО НПО «Промприбор». Некоторая информация об этапах создания преобразователей ВПС представле-на в опубликованных ранее статьях [1, 2]. С момента публикации материалов преобразователи ВПС, по ре-зультатам наработанного опыта эксплуатации, подвер-глись усовершенствованию, с 2009 года серийно выпу-скаются преобразователи расхода с корпусом, отлитым из конструкционных термопластов Фортрон 4. В настоя-щее время вихревые преобразователи расхода достойно занимают свою нишу на рынке приборов учета. Поэтому предприятие сочло необходимым подвести итоги прой-денному за 15 лет пути создания современных преобра-зователей расхода ВПС (далее – преобразователи).

Главная цель технической политики предпри-ятия – создание и продвижение на рынок простой по конструкции и в то же время надежной продукции (преобразователей расхода, счетчиков – расходомеров, теплосчетчиков и т. д.). В части преобразователей рас-хода – это создание приборов, способных работать, при сохранении метрологических характеристик, в россий-ских условиях, характеризуемых нестабильностью па-раметров и низким качеством измеряемых сред [4].

Предприятие, имея опыт разработки, производства и эксплуатации преобразователей расхода (с 1993 года выпускались левитирующие преобразователи, исполь-зовавшие принцип перемещения постоянного магнит-

Вихревые преобразователи расхода 245

ного поля относительно проводника), в 1996 году раз-рабатывает, а в 1997 году сертифицирует и начинает серийно производить вихревые электромагнитные пре-образователи расхода ВЭПС – Т(И).

В основу разработки был заложен физический прин-цип, основанный на непосредственной связи частоты вихреобразования ( количества вихрей) со скоростью (объемом) жидкости, обтекающей неподвижное тело – источник вихрей. Для индикации вихрей использована прямая зависимость силы воздействия постоянного маг-нитного поля на электрические заряды в движущейся электропроводной жидкости (сила Лоренца) от скорости движения жидкости. Разработанная конструкция элек-тромагнитного преобразователя характеризовалась не-которыми особенностями, выгодно отличавшими ее от известных на тот момент аналогов: 1. Проточная часть преобразователя изготавливалась из нержавеющей немагнитной стали и представляла собой конфузорно – диффузорный канал, что позво-ляло реализовать динамический диапазон измерения расхода (далее – динамический диапазон) 25:1 с при-емлемым при максимальном расходе гидравлическим сопротивлением, не превышающим 0.03 МПа.2. Магнитное поле в зоне формирования электрическо-го сигнала создавалось двумя цилиндрическими маг-нитами – кольцевым и дисковым, установленными в диаметрально противоположных точках, относительно оси электрода, что позволяло увеличить уровень полез-ного сигнала при малых расходах. 3. Для обработки сигналов в преобразователях была использована микропроцессорная техника, характери-стика преобразователя – связь расхода объемного Q с частотой вихреобразования f аппроксимирована в виде прямой Q = a • f + b , во всем диапазоне измерения реа-

246 В. А. Магала, А. Л. Манин

лизована относительная погрешность, не превышаю-щая |± 1%|.4. Применение микромощной электроники позволило создать единственный на тот момент преобразователь расхода с автономным питанием от литиевой батареи со сроком службы не менее четырех лет. 5. Прибор имел степень защиты IP65, электронный блок помещался в экранированный корпус.

Оригинальные технические решения, заложенные в конструкцию преобразователей, были защищены па-тентами. Выпускались преобразователи для всего ряда значений диаметров условного прохода в диапазоне от Ду 20 до Ду 200 мм. Для каждого типоразмера тщатель-ными исследованиями подобрана магнитная система, обеспечивающая требуемое распределение магнитного поля в области формирования электрического сигнала, и определены оптимальные геометрические характери-стики турбулизатора, электрода, расстояние между тур-булизатором и электродом.

В настоящее время в России и в странах ближне-го зарубежья эксплуатируются десятки тысяч преоб-разователей ВЭПС – Т(И), произведенных в ЗАО НПО «Промприбор». Прибор получился надежным, неприхот-ливым к условиям эксплуатации. Но уже первые годы эксплуатации обозначили чисто российские проблемы, к которым относятся: грязная вода с самыми разными включениями – от продуктов коррозии, солей металлов, ветоши, обыкновенной грязи и металлической струж-ки до нерастворенного воздуха, высокая влажность и значительные колебания температуры в окружающей среде, периодические сливы воды из тепловых сетей и технология их заполнения, наличие значительных электрических токов в трубопроводах, а также электро-магнитных помех промышленной и других частот. По

Вихревые преобразователи расхода 247

мере накопления информации о работе преобразовате-лей в руководстве по эксплуатации появляются соответ-ствующие требования, правила и рекомендации. Опыт эксплуатации преобразователей у заказчика показы-вает, что нарушения в работе приборов, как правило, обусловлены нарушениями положений руководства по эксплуатации или нарушениями технологических про-цессов в системах, в которых эксплуатируются преобра-зователи.

Прошло время и преобразователи ВЭПС – Т(И) по некоторым характеристикам начинают отставать от требований рынка и «суровой» реальности российских условий:1. Динамический диапазон 25:1 ограничивает приме-нение преобразователей расхода в системах со значи-тельным изменением расхода (открытые системы те-плоснабжения, системы домового холодного и горячего водоснабжения). Время требует наличия преобразова-телей с динамическим диапазоном не менее 50:1.2. Заметное гидравлическое сопротивление преобразо-вателя (0,03 МПа при максимальном расходе) снижает его конкурентоспособность (относительно электромаг-нитных преобразователей расхода) при участии в вы-ставках и тендерах. 3. Низкое качество воды, о котором упомянуто ранее, на-кладывает заметные ограничения на востребованность и использование приборов без магнитомеханических фильтров, наличие которых далеко не всегда гаранти-рует работоспособность преобразователя на конкретных измеряемых средах.

Потребность в более широком динамическом диапа-зоне объективно продиктована желанием измерить все, что поставляется и потребляется. Что касается «замет-

248 В. А. Магала, А. Л. Манин

ных» на максимальном расходе гидравлических потерь в преобразователе, то, при российском выборе преобра-зователей (как правило, по диаметру), снижение кон-курентоспособности преобразователей по этой причине определяется в основном психологическим моментом. На рабочих – эксплуатационных режимах гидравличе-ское сопротивление преобразователей соизмеримо с по-грешностью определения давления в трубопроводе [3], но в условиях рыночной конкуренции упускать из виду психологические моменты не рекомендуется. Бороться с низким качеством измеряемых сред в России (если хо-чешь продавать свои преобразователи) – задача безна-дежная (до настоящего времени) [4].

В силу вышеизложенного в 2000 году предприятие приступило к разработке совершенно нового вихревого электромагнитного преобразователя, который должен удовлетворить более жестким требованиям рынка – увеличенный динамический диапазон, уменьшенное гидравлическое сопротивление и устойчивость к загряз-нению измеряемой среды.

Задача непростая, т. к. одновременная реализация двух первых обозначенных требований в существующей конструкции турбулизатора практически невозможна (увеличение динамического диапазона требует увели-чения размеров турбулизатора, а уменьшение гидрав-лического сопротивления – его уменьшения).

И здесь уместно рассмотреть особенности физики процесса, происходящего в канале (содержащем турбу-лизатор) при вихреобразовании. О турбулизаторе боль-шинство авторов упоминают как о плохо обтекаемом симметричном теле [5]. Не вдаваясь в детали, определя-ющие появление вихря на поверхности турбулизатора, следует обратить внимание на то, что само появление вихря создает циркуляцию скорости у турбулизато-

Вихревые преобразователи расхода 249

ра, обеспечивающую при отрыве вихря от поверхности турбулизатора замещение его дополнительным коли-чеством жидкости, отобранным из области, в которой отрыв отсутствует. А это приводит к смещению точки разделения потока жидкости перед турбулизатором (на поверхности плохообтекаемой входной части турбули-затора, нормальной к набегающему потоку) в сторону безвихревой области. Скорость с вихревой стороны тур-булизатора при этом возрастает, скорость с противопо-ложной стороны турбулизатора падает. Изначально по-тенциальный поток в отсутствии воздействия внешних сил должен остаться потенциальным, поэтому в обла-сти с пониженной скоростью сформируется и оторвется вихрь с противоположной циркуляцией, и так, при на-личии движения жидкости, до бесконечности. Следует обратить внимание, что в этом случае отрыв вихря свя-зан с изменением характера течения всего набегающего потока (наличие перемещающейся – колеблющейся точ-ки разделения потока) и именно с этим связан сравни-тельно небольшой динамический диапазон по расходу со стабильной генерацией вихрей. При течении в поле постоянных магнитов периодическая разница в скоро-сти течения жидкости в разных областях турбулизатора и в следе за ним приводит к циклическому изменению электродвижущей силы, индицируемой электродом. За-метное снижение гидравлического сопротивления тако-го турбулизатора практически невозможно, т. к. может быть достигнуто только за счет придания его входной части удобообтекаемой (клинообразной) формы, но при этом появляется система из двух стационарных вихре-вых областей, поток становится безотрывным и в целом потенциальным.

В 2000 году в ЗАО НПО «Промприбор» был создан стенд визуализации для отработки турбулизатора с широким динамическим диапазоном изменения рас-

250 В. А. Магала, А. Л. Манин

хода и уменьшенным сопротивлением. Известно [6], что суммарное сопротивление двух «цилиндров» (ци-линдрических тел), установленных друг за другом в по-токе жидкости, при определенных условиях – расстоя-ние между телами, может быть меньше сопротивления одиночного тела. За основу принимается схема тур-булизатора (рис. 1), включающая два тела обтекания: компенсатор гидравлических сопротивлений 1 (далее компенсатор), представляющий трехгранную призму (в поперечном сечении равнобедренный треугольник, острым углом(вершиной) направленный навстречу по-току и основанием, ориентированным нормально к на-правлению потока), и непосредственно турбулизатор 2 – генератор вихрей, расположенный вниз по потоку и представляющий трехгранную призму( в поперечном сечении равнобедренный треугольник с вершиной, на-правленной вниз по потоку, и основанием, ориентиро-ванным нормально к направлению потока), разделен-ные зазором.

Основная задача – определение геометрических па-раметров турбулизатора – ширины основания b, углов при вершине α и зазора δ, обеспечивающих устойчивое

Рис. 1. Схема турбулизатора

Вихревые преобразователи расхода 251

вихреобразование и минимальное гидравлическое со-противление. Эксперименты подтвердили правильность выбранной схемы. Точка разделения потока жидкости в системе компенсатор – турбулизатор стационарно рас-положилась в области входной кромки компенсатора, течение до и у компенсатора приобрело стабильный ха-рактер – отрыв вихрей от поверхностей турбулизатора перестал сказываться на течении в канале перед тур-булизатором. Процесс замещения жидкости, уносимой при отрыве вихря от поверхности турбулизатора, – от-бор жидкости из безотрывной области осуществляется через зазор между компенсатором и турбулизатором. На рис. 2 представлены два фрагмента из съемки процес-са вихреобразования на стенде визуализации, в зазор между компенсатором гидравлического сопротивления и турбулизатором впрыскивается краситель(чернила), отчетливо наблюдается формирования вихря и замеще-ние жидкости в нем жидкостью из зазора. Отрыв вих-рей приводит к колебательному характеру движения жидкости в зазоре. При согласовании колебательных процессов вихреобразования у турбулизатора и в зазо-ре реализуется устойчивая генерация в широком диа-пазоне изменения расходов, практически не зависящем от ширины (миделя) турбулизатора. В условиях стен-да был достигнут динамический диапазон более 200:1. Технические решения, заложенные в конструкцию тур-булизатора, защищены патентом.

Отработка конструкции осуществляется на модели преобразователя для Ду 40мм. В результате определе-ны оптимальные параметры турбулизатора: ширина основания турбулизатора, зазор турбулизатора и углы при вершинах компенсатора и турбулизатора. При этом обозначен динамический диапазон 100:1, полученный за счет уменьшения, относительно реализованных в ВЭПС – Т(И), минимального и увеличения максималь-

252 В. А. Магала, А. Л. Манин

Рис. 2. Фрагменты процесса вихреобразования

Вихревые преобразователи расхода 253

ного расходов, гидравлическое сопротивление умень-шено более чем в три раза, как за счет компенсатора, так и за счет уменьшения ширины турбулизатора.

Результаты, полученные при отработке модели пре-образователя Ду 40 мм (гарантированный динамиче-ский диапазон 100:1 и гидравлическое сопротивление при номинальном расходе менее 0.01 МПа), положены в основу разработки преобразователей типа ВПС всего ряда типоразмеров диаметров условного прохода от 20 до 200 мм. Частичная унификация узлов электронно-го блока и других элементов преобразователя в ряде случаев привела к отказу от простого моделирования преобразователя Ду 40 мм. Геометрические параметры компенсатора для всех преобразователей смоделирова-ны из экспериментального, а турбулизатор имеет углы при вершине от 38 до 90 градусов. Формула для зазо-ра между компенсатором и турбулизатором при любых углах в турбулизаторе, полученная решением уравне-ний неразрывности и количества движения для отрыв-ной зоны и зазора в турбулизаторе и проверенная экс-периментально, имеет вид

где: δ – зазор в турбулизаторе;bo – ширина(мидель) турбулизатора b, отнесенная к внутреннему диаметру канала do;Sh – число Струхала;

f – частота вихреобразования;Co – осредненная скорость в канале преобразователя.

Расширение динамического диапазона преобразо-вателя приводит к заметному увеличению степени не-

254 В. А. Магала, А. Л. Манин

линейности в нижней половине его характеристики [1], сравнительные данные преобразователей, полученные при температуре воды 20-30°С представлены на рис. 3. Преобразователи градуируются и поверяются на про-ливных установках, как правило, при температурах 20±10°С. В реальных условиях они работают при тем-пературах от +1°С до +150°С. Увеличение температуры воды (теплоносителя) приводит к уменьшению кине-матической вязкости, соответствующему увеличению числа Рейнольдса (Re) и уменьшению, в нижней поло-вине характеристики преобразователя, числа Струхала (Sh), т.е. частоты (f), и, следовательно, к уменьшению, относительно реального, измеренного расхода: до 5% при температуре воды +50°С, до 9% при температуре

Рис.3. Зависимость степени нелинейности характеристики преобразователей расхода от диаметра

условного прохода

Вихревые преобразователи расхода 255

воды +90°С, до 11% при температуре воды 135°С и к увеличению до 3% при температуре воды +10°С. При-веденные результаты получены при испытаниях пре-образователей ВПС для Ду 40 мм. При уменьшении диаметра типоразмера влияние температуры заметно увеличивается и достигает при Ду 20 и 25 мм уровня до 3-4% на каждые 10°С увеличения температуры. В связи с вышеизложенным в преобразователях ВПС вводится температурная коррекция, осуществленная введением поправки на вязкость [1,2], позволившая преобразова-телям ВПС обеспечить неизменность метрологических характеристик в диапазоне изменения температур от +1 до +150°С, что неоднократно подтверждено испытания-ми на «холодной» воде на проливных установках ЗАО НПО «Промприбор», Калужского ЦСМ и ОАО «ТЕВИС» г. Тольятти, на холодной и горячей воде (с температу-рой до +96°С) в ГЦИ СИ НИИ ТЕПЛОПРИБОР [1, 2].

Для преобразователей типа ВЭПС – Т(И) с динами-ческим диапазоном 25:1 это влияние на порядок мень-ше, но в общем случае степень такого влияния опреде-ляется нелинейностью характеристики конкретного преобразователя и должна определяться испытаниями на горячей воде.

Весь ряд типоразмеров диаметров условного прохо-да от 20 до 200 мм преобразователей ВПС выполнен по одной схеме – измерительный канал круглого сечения с турбулизатором. Предприятием рассматривалась воз-можность создания, начиная с диаметра условного про-хода 80 мм, модульной конструкции преобразователя, выполненного в виде трубы с размещаемым в ней мо-дулем – преобразователем меньшего типоразмера. Схе-ма сулила массу преимуществ: уменьшение гидравли-ческого сопротивления, удешевление конструкции (за счет материалов и сокращения сроков разработки и до-водки) и возможность освоения в дальнейшем области

256 В. А. Магала, А. Л. Манин

больших диаметров. Изготовлены и испытаны образцы Ду 80,100 и 125 мм. Но первые же испытания выявили существенные недостатки этой конструкции. Разброс результатов измерений составил до 1%, в то время как на предприятии допускаемый уровень не превышает 0,6%, а на практике не превышает 0,4%. Анализ пока-зал, что причина заключается в низкочастотных, с ча-стотой менее 0,1 с-1, колебаниях – перераспределении расхода между основным каналом и каналом модуля. Выявилось влияние изменения температуры воды на погрешность преобразователя. Даже в условиях про-ливной установки при расходе, составлявшем 75% от максимального, увеличение температуры воды на 10°С приводило к изменению погрешности до 1%. Причина обусловлена перераспределением гидравлических со-противлений каналов основного и модуля при измене-нии температуры, связанная в основном с разным изме-нением местных сопротивлений этих каналов. На рис. 4 представлена зависимость относительного расхода че-рез канал модуля модели модульного преобразователя Ду 80 мм, при неизменном расходе суммарном через преобразователь 75 м3/час, от температуры воды, полу-ченная расчетным путем. Причем этот эффект не зави-сит от динамического диапазона преобразователя, т. к. имеет место при любом расходе. Для снижения этого эффекта необходимо вводить в основной канал добавоч-ное местное сопротивление. Правильность выбора этого сопротивления обязательно проверять на горячей воде. Приняв во внимание, что потенциально возможные преимущества не состоялись, а еще одна термо- или до-полнительная гидравлическая коррекции это еще два очень серьезных направления в работе, предприятие отказалось от модульной схемы.

В процессе эксплуатации преобразователей на объ-ектах (в частности тепловые сети в Тульской области)

Вихревые преобразователи расхода 257

проявились случаи отказов в работе, особенно в систе-мах с регулированием расхода теплоносителя в тече-ние суток. Анализ ситуации выявил наличие мощных отложений ферромагнитных включений, «выловлен-ных» дисковым (нижним) магнитом из теплоносите-ля при уменьшении расхода теплоносителя. С целью устранения возможности появления таких отложений была модернизирована магнитная система. Дисковый магнит заменяется кольцевым и оба – верхний и ниж-ний кольцевые магниты снабжаются цилиндрическими полюсными наконечниками, которые размещаются на торце магнитов соосно их оси и обращены торцами к поверхности измерительного участка преобразователя. Полюсный наконечник представляет собой полый ци-

Рис. 4. Влияние температуры воды на относительный расход через модуль (преобразователь Ду 80 мм, модуль Ду

50 мм, расход суммарный через преобразователь 75 м3/час)

258 В. А. Магала, А. Л. Манин

линдр, с наружным диаметром и высотой, равными на-ружному диаметру и толщине соответственно кольцево-го магнита. Толщина стенки составляет от 0,005 до 0,2 наружного диаметра кольцевого магнита. На рис. 5 и 6 представлены результаты измерений распределения магнитной индукции вдоль линии пересечения вну-

Рис. 5. Распределение магнитного поля в плоскости электрода преобразователя ВПС1 Ду 65 мм, магнитная система с обычными магнитами (индукция магнитного

поля в мТл)

Вихревые преобразователи расхода 259

тренней поверхности трубы преобразователя ВПС Ду 65 мм с плоскостью электрода, нормальной к оси трубы преобразователя для магнитной системы с обычными магнитами (Рис.5) и для магнитной системы с полюс-ными наконечниками (Рис. 6).

Рис. 6. Распределение магнитного поля в плоскости электрода преобразователя ВПС1 Ду 65 мм, магнитная

система с полюсными наконечниками(индукция магнитного поля в мТл)

260 В. А. Магала, А. Л. Манин

Магнитная система с полюсными наконечниками обеспечивает распределение магнитного поля на вну-тренней поверхности трубопровода в области электро-да, при котором его максимум локализован на узкой овально-кольцевой площадке, вследствие чего магнит-ные силы, действующие на ферромагнитные частицы, в отличие от магнитной системы без наконечников, не-достаточны для противодействия напору движущей-ся жидкости. Ферромагнитные частицы не удержива-ются на внутренней поверхности трубопровода даже при минимальном расходе, а возможное задержание на некоторое время частиц, в силу удаленности их от электроконтактной части электрода, не может оказать заметного влияния на характер электрического сигна-ла. Сила притяжения ферромагнитных частиц по вну-тренней поверхности трубопровода в области электрода снизилась почти в 10 раз. При этом динамический диа-пазон и метрологические характеристики преобразова-телей не изменились.

Технические решения, заложенные в конструкцию магнитной системы, защищены патентом.

В серийное производство запущена новая, базирую-щаяся на цифровой обработке сигналов, электроника преобразователей расхода ВПС, на порядок увеличив-шая помехоустойчивость преобразователей к электро-магнитным полям промышленной частоты (50 Гц) и блуждающим в трубопроводах переменным токам, ча-стотой 50 Гц. Специальная логическая программа си-стемы автоподстройки частоты позволила в несколько раз увеличить устойчивость работы преобразователей на средах, загрязненных магнитопроводными включе-ниями.

Следует отметить, что при разработке преобразова-телей Ду 20 мм предприятие столкнулось с проблемой

Вихревые преобразователи расхода 261

достаточно высокой их себестоимости изделия. Поэтому было принято решение корпус измерительного канала преобразователя отливать из кострукционных термо-пластов типа Фортрон. Выбран Фортрон марки1140L4, обладающий следующими свойствами: – высокая механическая прочность;– возможность продолжительной эксплуатации при температурах до + 240°С, допускает кратковременное воздействие температуры до + 270°С;– очень хорошая химическая и окислительная стой-кость;– очень низкое водопоглощение;– низкая ползучесть даже при повышенных температу-рах.

Указанные свойства материала получили экспери-ментальное подтверждение при многочасовых испы-таниях преобразователя на горячеводном стенде ЗАО ИВК «Саяны» в г. Малоярославце при темпертатурах воды (+ 110) – (+150)°С и более. Преобразователь рас-хода отработал в штатном режиме, сохранив функцио-нальные и метрологические свойства. Преобразователь присутствует на рынке с начала 2009 года и до настоя-щего времени предприятие не имеет информации об отказах, обусловленных применением Фотрона для из-готовления корпуса измерительного канала. Предприя-тием запущен в серийное производство преобразователь ВПС Ду 25 мм с корпусом, также отлитым из Фортрона.

В настоящее время ЗАО НПО «Промприбор» произ-водит преобразователи вихревого типа ВПС в двух мо-дификациях: ВПС1 с динамическим диапазоном 100:1; ВПС2 с динамическим диапазонном 50:1.

И в заключение следует обратить внимание на пре-имущества, присущие только вихревым преобразовате-лям:

262 В. А. Магала, А. Л. Манин

– определенность в работе – либо работают, либо нет; – стабильность метрологических характеристик во вре-мени; – автономное питание, т. е. возможна установка вдали от источников электроэнергии (и в сырых или полуза-топленных подвалах).

Увеличенное по сравнению с полнопроходными ги-дравлическое сопротивление вихревых преобразовате-лей в условиях эксплуатации, как указывалось ранее, является величиной одного порядка с погрешностью из-мерения давления в измеряемом канале, и не должно являться ни энергетическим, ни экономическим крите-риями при выборе типа преобразователя.

Выбирать потребителю, исходя из конкретных усло-вий на объекте и характеристик измеряемой среды.

На текущий момент в эксплуатации находятся бо-лее 30 000 преобразователей расхода ВПС, относитель-ное количество отказов не превышает 0,05 %.

литература: 1. А. С. Анчишкин, А. Л. Горохов, В. А. Магала, А. Л. Ма-нин. Опыт ЗАО НПО «Промприбор» по созданию преоб-разователей расхода для работы в широком диапазоне изменения температур измеряемой среды. Коммерче-ский учет энергоносителей.» Материалы 19-й Междуна-родной научно-практической конференции. 20-22 апре-ля 2004 Санкт-Петербург, 2004.2. А. С. Анчишкин, А. Л. Горохов, В. А. Магала, А. Л. Ма-нин. Опыт создания и эксплуатации преобразователей расхода, выпускаемых ЗАО НПО «Промприбор». Со-вершенствование измерений расхода, регулирование и коммерческий учет энергоносителей. Материалы 3-го Международного научно-практического форума

Вихревые преобразователи расхода 263

двух конференций: 18-й «Коммерческий учет энерго-носителей» и 13-й «Совершенствование измерений рас-хода жидкости, газа и пара». 2-4 декабря 2003, Санкт-Петербург, 2003 г.3. Магала В. А., Манин А. Л. О «российском выборе» типа преобразователя. «Коммерческий учет энерго-носителей», Материалы 26-й международной научно-практической конференции 20-22 ноября 2007 года. Санкт Петербург, 2007 г.4. Магала В. А., Манин А. Л. О небалансе расходов в закрытых системах теплоснабжения. Материалы 26-й международной научно-практической конференции 20-22 ноя…бря 2007 года. Санкт Петербург, 2007 г.5. П. П. Кремлевский, «Расходомеры и счетчики коли-чества вещества», Справочник. Книга вторая. Политех-ника, Санкт-Петербург, 2004.6. И. Е. Идельчик «Справочник по гидравлическим со-противлениям», Издание второе, переработанное и до-полненное. Москва, «Машиностроение», 1975.

Сведения об авторах: Магала Владимир Александрович, заместитель директора ЗАО НПО «Промприбор», к.т.н., т/ф (4842) 550-258, 556-583 Манин Андрей Львович, генеральный директор ЗАО НПО «Промприбор», т/ф (4842) 550-248, 550-438 248001, г. Калуга, ул. Складская, 4

264

С. Н. Носовкоммерческий директор ЗАО «Теккноу»

о неКоторых результатах испытаний ультразВуКоВых расхоДомероВ FLUXUS

Прежде чем приступить к оглашению результатов испытаний от себя лично и от имени компании «Тек-кноу» выражаю огромную признательность Лупею Александру Григорьевичу и Шутикову Вячеславу Ива-новичу за помощь в организации и проведении испы-таний, а также, в интерпретации полученных резуль-татов.

Одними из основных вопросов возникающих при оценке того или иного вида ультразвуковых расходоме-ров являются:

1.Сравнительная оценка метрологических характе-ристик двух расходомеров одного типа.

2.Оценка метрологических характеристик наклад-ных расходомеров с применением эталонных расходо-меров.

В этой статье мы постараемся дать ответ на эти два вопроса в отношении ультразвуковых расходомеров Fluxus немецкой компании Flexim.

характеристики расходомера FLUXUS ADM F601Диапазон измерений скорости потока: 0,01…25 м/с;Диапазон измерений объемного расхода: 0,002…2985000 м3/ч;

О результатах испытаний расходомеров 265

Пределы относительной погрешности ±(1% + 0,01 м/с);Измерения: объемный, массовый расход;Рабочая температура процесса: –55…+200°С (при ис-пользовании высокотемпературной приставки Wave Injector: –190…+500°С);Рабочая температура блока электроники: –10..+60°С;Количество измерительных каналов: 2 (плюс два каль-куляционных канала);Диаметр труб: 6...6500 мм;Степень защиты: IP65 (блок электроники); IP67 (датчи-ки); IP67 (кейс для переноски);Питание: от встроенного аккумулятора или 220 В;Входы: два входа для подключения накладных темпе-ратурных датчиков;Выходы: RS232, токовые пассивные 0/4..20мА – два, би-нарные – два;Методы измерений: время-импульсный и доплеровский (с автоматическим переходом);Количество измерений в секунду: 1000;Минимальная частота выборки: 70 мс;Количество жидкостей, внесенных в память прибора: 56;Количество материалов труб, внесенных в память при-бора: 25;Количество слотов памяти: 112000;Возможность подключения толщиномера: есть;Функция «фотографирования» сигнала: есть;Количество микропроцессоров в блоке электроники: два.

Почему мы выбрали для обсуждения вопрос о срав-нительной оценке метрологических характеристик рас-ходомеров одного типа от одного и того же производите-ля? Рассмотрим в качестве примера вариант, когда на прямой и обратной магистрали в закрытой системе сто-

266 С. Н. Носов

ят одинаковые ультразвуковые расходомеры. Если сум-марная погрешность от двух приборов выйдет за рамки допустимых значений, то для нас будет уже совершенно не важно – работает ли отдельно каждый прибор в соот-ветствии с заявленными производителем метрологиче-скими характеристиками.

Поэтому первая часть испытаний посвящена изме-рению расхождения показаний 2-х каналов ультразву-кового расходомера FLUXUS ADM F601 и обсуждению этой величины с метрологической точки зрения.

Итак, испытания двухканального расходомера типа FLUXUS ADM F601 (далее – F601) проводились в пе-риод времени с 17 августа 2010 г. по 25 августа 2010 г. в течение 208 часов на испытательной установке ЗАО «ФОРУС» (св-во об аттестации МИ №208/27-10). Дат-чики расходомера были установлены на трубопроводах Ду50, выполненных из нержавеющей стали.

Монтаж датчиков расходомера F601 выполнялся на подающем и обратном трубопроводах испытательной установки с соблюдением требований к длинам пря-мых участков трубопроводов до и после места установ-ки расходомеров. Зондирование потока выполнялось по W-образной схеме.

О результатах испытаний расходомеров 267

На период исследований МХ расходомеров F601 ис-пытательная установка работала по закрытой схеме, без отбора воды перед расходомерами, установленными на обратном трубопроводе. В качестве эталонов приме-нялись четыре высокостабильных расходомера пере-менного перепада давления (РППД), выполнявших из-мерения в дифференциальном режиме.

Регистрация измеряемых температур, давлений и масс воды выполнялась тепловычислителем СПТ961.2.

Целью испытаний была оценка следующих метро-логических характеристик:– степени относительного расхождения градуировоч-ных характеристик (ГХ) при изменении расхода тепло-носителя;– стабильности показаний расходомеров;– распределения систематической погрешности измере-ния часовых масс воды по диапазону измерений.

Для ответа на первый вопрос перейдем к результа-там измерений абсолютного расхождения двух каналов расходомера F601 при изменении расхода.

В период времени с 17 по 25 августа в течение 208 часов расходомеры F601, установленные последова-тельно на подающем и обратном трубопроводе испыта-тельной установки, выполняли измерения одного и того же объемного и массового расхода воды.

Результаты измерений часовых масс воды и их абсо-лютного расхождения представлены на рис. 1.

Из рис. 1 следует, что при изменении среднего рас-хода от 7,601 т/ч до 0,389 т/ч в диапазоне 20:1 расхожде-ние часовых масс М9 (масса в подающем трубопроводе установки) и М10 (масса в обратном трубопроводе) из-менялось пропорционально измеряемому расходу. При уменьшении расхода абсолютное расхождение масс М9

268 С. Н. Носов

Рис.

1.

О результатах испытаний расходомеров 269

Рис.

2.

270 С. Н. Носов

Рис.

3.

О результатах испытаний расходомеров 271

и М10 также уменьшалось, с изменением знака в обла-сти наименьших расходов.

Для того что бы оценить величины относительных и абсолютных рассогласований 2-х каналов измерений рассмотрим рис.2.

Среднее за 208 часов работы статистическое урав-нение взаимосвязи часовых масс М10 и М9 имеет вид:

М10 = 0,982•М9 + 0,021, т за час. (1)Из уравнения (1) следует, что относительное (муль-

типликативное) рассогласование каналов измерений масс М10 и М9 составило 1,8%, а среднее абсолютное (аддитивное) рассогласование М10 и М9 составило 0,021 т за час. При этом результаты измерений характеризу-ются высоким уровнем стабильности – средний крите-рий стабильности функции М10 = f(M9) R2 = 0,999990.

Для того чтобы выяснить как обстоит дело с факти-ческим расхождением часовых масс двух каналов рас-ходомера F601 относительно допускаемых границ рас-хождений рассмотрим рис.3

Мы видим что при уменьшении измеряемого сред-нечасового расхода от 7,601 т/ч до 0,389 т/ч имеет место тенденция к монотонному уменьшению положитель-ного относительного расхождения масс М9 и М10. При расходах около 1 т/ч (скорость потока около 0,14 м/с) гра-дуировочные характеристики (ГХ) расходомеров пере-секаются, и относительное расхождение масс М9 и М10 близко к нулю. При дальнейшем уменьшении расхода относительное расхождение масс М9 и М10 в среднем отрицательно, и на минимальных расходах (около 0,39 т/ч) достигает уровня в –1%.

Следует упомянуть такой важный аспект вопроса как метрологический запас по относительному рассо-гласованию ГХ 2-х каналов расходомера F601.

272 С. Н. Носов

Рис.

4.

О результатах испытаний расходомеров 273

Рис. 4 показывает, что по мере уменьшения скоро-сти потока (v, м/с) метрологический запас (МЗ) возрас-тает: при v ≈ 1,1 м/с имеется почти двукратный запас по отношению к допускаемому рассогласованию ГХ расхо-домеров, а при v = 0,3 м/с фактическое рассогласование уже в 10 раз меньше допускаемого. Применительно к данному расходомеру наличие многократного метроло-гического запаса стало возможным благодаря миними-зации погрешности установки нуля.

И наконец, поговорим о соотношениях допускаемой и фактической взаимной нестабильности часовых масс 2-х каналов расходомера при изменении расхода.

Как следует из рис. 5, случайная составляющая взаимных расхождений часовых масс М9 и М10 имеет незначительное рассеивание и представляет из себя нелинейную функцию расхода, не выходящую за допу-скаемые границы.

Нелинейность статистической функции ВзНо = f(M10) начинает проявляться при расходах, менее 3 т/ч и вызвана нелинейностью ГХ каналов расходомера при измерении расхода на скоростях потока менее 0,4 м/с.

Приведенные выше результаты измерений нагляд-но демонстрируют, что суммарная погрешность от 2-х каналов расходомера Fluxus F601 укладывается в до-пустимые границы.

Теперь перейдем к рассмотрению второго вопроса озвученного вначале статьи, а именно к оценке показа-ний измерений 2-х каналов расходомера F601 относи-тельно эталонных масс.

Сначала с помощью рис. 6 сравним часовые массы измеренные расходомером F601 в подающем трубопро-воде, и значение эталонных масс.

274 С. Н. Носов

Рис.

5.

О результатах испытаний расходомеров 275

М9

= 1.

0103

*Мэ

+ 0.

0000

96, т

за

час

R2 =

0.9

9999

0

012345678910

01

23

45

67

89

10

Эта

лонн

ая ч

асов

ая м

асса

Мэ,

т

Часовая масса М9, т

-0.0

9

-0.0

8

-0.0

7

-0.0

6

-0.0

5

-0.0

4

-0.0

3

-0.0

2

-0.0

1

0.00

0.01

Абсолютная погрешность измерения массы М9, DM9, т за час

Мас

са M

9, т

за

час

Абс

. пог

реш

ност

ь м

ассы

М9,

DM

9, т

за

час

Рис.

6.

276 С. Н. Носов

Рис.

7.

О результатах испытаний расходомеров 277

Как следует из рис. 6, среднее статистическое урав-нение М9 = f(Мэ) имеет вид:М9 = 1.0103•Мэ + 0.000096, т за час, при R2 = 0.999990

(4)Уравнение (4) показывает, что относительное от-

клонение ГХ канала М9 от ГХ эталонной массы Мэ со-ставило +1,03%, а смещение нуля в среднем составило +0,000096 т за час. Критерий стабильности масс М9 (R2) по отношению к массам Мэ достаточно высок и в сред-нем равен 0,999990.

Эталонные массы Мэ для каждого часового интер-вала рассчитаны по формуле

Мэ = (М1 + М2 + М7 + М8)/4, т за час, (3)где М1 – масса воды, измеряемая РППД в подающем трубопроводе (дифманометр кл. 0,075 с выходным сиг-налом 4 – 20 мА);М2 – масса воды, измеряемая РППД в обратном трубо-проводе (дифманометр кл. 0,075 с выходным сигналом 4 – 20 мА);М7 – масса воды, измеряемая РППД в подающем трубо-проводе (дифманометр кл. 0,04 с цифровым выходным сигналом);М8 – масса воды, измеряемая РППД в обратном трубо-проводе (дифманометр кл. 0,04 с цифровым выходным сигналом).

Для повышения точности и стабильности показаний две пары расходомеров (М1 и М2, М7 и М8) выполняли измерения в дифференциальном режиме. Метрологи-ческие показатели работы двух пар дифференциаль-ных РППД в графическом виде и в виде уравнений М2 = f(M1) и М8 = f(M7) показаны на рис. 7.

278 С. Н. Носов

Рис.

8.

О результатах испытаний расходомеров 279

Теперь перейдем к оценке часовых масс измерен-ных расходомером F601 в обратном трубопроводе, и зна-чением эталонных масс.

При проведении испытаний расходомера F601, установленного на обратном трубопроводе (рис. 8) , по-лучено следующее соотношение измеренных часовых масс М10 и эталонных масс Мэ:

М10 = 0,9925•Мэ + 0,021, т за час. (5)Как следует из уравнения (5), непропорциональ-

ность показаний канала измерений массы М10 по от-ношению к эталонной массе Мэ в среднем составила 0,75%, а смещение нуля расходомера F601 в среднем со-ставило 0,021 т за час.

Стабильность работы расходомера М10 достаточно высока и в среднем составила 0,99997.

И, наконец, перейдем к выяснению соотношения границ допускаемой и фактических абсолютных по-грешностей измерения масс 2-х каналов расходомера F601.

На рис. 9 приведены графики изменения допускае-мой и фактических абсолютных погрешностей измере-ния часовых масс М9 и М10 при изменении эталонной массы Мэ. Фактические абсолютные погрешности опре-делены по отношению к эталонным массам Мэ.

Рис. 9 показывает, что фактические абсолютные по-грешности измерения масс М9 и М10 в процессе испы-таний не выходили за пределы допускаемых значений и представляют собой несколько нелинейные функции измеряемого расхода.

При этом, благодаря качественной регулировке нуля и чувствительности расходомера обеспечен много-

280 С. Н. Носов

Рис.

9.

О результатах испытаний расходомеров 281

кратный метрологический запас, размер которого на-растает по мере уменьшения расхода.

ВыводИспытания двухканального ультразвукового на-

кладного расходомера типа FLUXUS ADM F601 в тече-ние 208-и часов в диапазоне изменения скоростей по-тока от 0,06 м/с до 1,1 м/с (расход от 7,601 т/ч до 0,389 т/ч в диапазоне 20:1) подтвердили метрологические харак-теристики, нормированные в документации на расходо-меры данного типа.

Сведения об авторе: Носов Сергей Николаевич, коммерческий директор ЗАО «Теккноу». 196066, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 212, а/я 106. Тел./факс (812) 324-5627, доб. 143, моб. +7 (911) 991-1312, nosov@tek-know.ru, www.tek-know.ru

282

И. Д. Вельт, Ю. В. МихайловаОАО «НИИтеплоприбор»

имитационное моДелироВание элеКтромагнитных расхоДомероВ

Реальные условия эксплуатации по физическим свойствам измеряемой среды, рабочей температуре, структуре потока, составу и уровню помех, отличаются от общепринятых и стандартизованных режимов, соз-даваемых на проливной расходомерной установке.

Моделирование электромагнитных расходомеров является эффективным рациональным методом иссле-дования, поверки и градуировки приборов, и его техни-ческие возможности существенно шире возможностей проливных расходомерных установок.

Возможности имитационного моделирования сле-дующие:• неограниченный диапазон имитируемых расходов;• исследование приборов с диаметрами каналов от ма-лых значений (порядка нескольких мм) до неограни-ченно больших (до 2000 мм и более);• моделирование потока жидкости в широком диапазо-не физических свойств (вязкости, плотности, темпера-туры и т. п.);• моделирование неоднородности состава измеряемой среды: дисперсности, многофазности;• моделирование потоков с различной кинематической структурой, при любых числах Re, при осенесимметрич-ных распределениях скорости, а также с различными уровнями и частотным спектром пульсаций;

Моделирование электромагнитных расходомеров 283

• моделирование помех различной природы: тепловой шум, электромагнитные помехи промышленной сети, радиочастотные помехи, одиночные импульсы, механи-ческие вибрации, гидравлические удары и т. п.;

К тому же с помощью имитационного моделирова-ния возможно проведение исследования электромаг-нитных расходомеров существенно проще, чем в натур-ных условиях.

Следует отметить, что в настоящее время еще не все возможности имитационного метода реализованы.

Если ставится задача об исследовании метроло-гических характеристик расходомера без пропуска-ния потока жидкости через канал прибора, то модель электромагнитного расходомера должна имитировать сигнал по физическим параметрам, одинаковым с сиг-налом моделируемого прибора, но без движущегося по-тока жидкости, то есть в модели должен использоваться иной принцип преобразования.

Непременным условием является точность пересче-та характеристик модели и оригинала, которая должна быть достаточно высокой, чтобы удовлетворять постав-ленным задачам.

Для того чтобы установить аналогию между элек-тромагнитным расходомером и его имитационной моде-лью необходимо определить их общие признаки с точки зрения общей теории преобразователей. Такой подход позволяет в качестве имитационной модели подобрать преобразователь, основанный на другом принципе пре-образования, но обладающий теми же общими функци-ональными свойствами.

Рассмотрим первичный преобразователь (ПП) элек-тромагнитного расходомера как систему, которая пре-образует энергию потока жидкости и энергию питания

284 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

индуктора в электрическую энергию, выделяемую че-рез электроды и поступающую на вход измерительного устройства.

ПП является шестиполюсником, однако его можно рассматривать и в виде четырехполюсника, имеющего внутренний источник энергии.

Примем в качестве входных параметров эквива-лентного четырехполюсника параметры, характери-зующие энергию питания индуктора. Это позволит установить определенную аналогию между ПП и его имитационной моделью.

Эквивалентный четырехполюсник является актив-ным, необратимым, неавтономным, т. е. рассматривае-мый ПП не содержит независимых источников энергии, а активность его обусловлена энергией потока жидко-сти, которая создает сигнал на электродах только при подведении извне энергии для создания магнитного поля. Он описывается матрицей:

, (1)

где U1 – напряжение питания индуктора; U2 – напря-жение между электродами; I1 - ток питания индуктора; I2 - ток, протекающий через электроды и входную цепь измерительного устройства.

Методом матричного моделирования можно постро-ить множество различных эквивалентных схем ПП, составленных из элементов электротехники и электро-ники, которые можно рассматривать как его имитаци-онные модели.

Для анализа свойств имитационной модели наи-более удобной схемой замещения ПП является схема с гиратором (рис.1). Идеальный гиратор представляет со-

Моделирование электромагнитных расходомеров 285

бой чисто теоретический элемент электрической цепи, описываемый уравнениями:

;

где , – входные напряжения и токи гиратора; , – выходные напряжения и токи гиратора: р – сопро-

тивление гиратора. Для схемы, изображенной на рис. 1,

.

При условии, что |p|=R имеем Z21= 2R, Z12= 0, т. е. статическая характеристика ПП представлена через сопротивление Z21. Иными словами только параметр Z21 является функцией скорости или расхода жидко-сти.

Рис. 1. Эквивалентная схема первичного преобразователя

Более полная эквивалентная схема ПП приведена на рис. 2.

Трансформатор тока Т имитирует гальваниче-скую развязку между цепью индуктора и цепью, сое-диняющей электроды. Через коэффициенты взаимо-индуктивности Ms показаны индуктивные связи цепи электродов с катушками возбуждения индукторов. Эти связи обусловливаются паразитными цепями, приво-

286 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

дящими к Z12≠ 0. Сопротивление Rs1 и индуктивности Ls1 – определяют собственный импеданс катушки ин-дуктора. Надо отметить, что могут существовать соот-ветствующие емкостные связи между катушкой индук-тора и цепью электродов, однако в схеме они опущены, поскольку при низкой частоте питания их влияние не-существенно.

Сопротивление Rs2 обусловлено электропроводно-стью измеряемой среды:

Rs2≈ 1/d, (2)где – электропроводность жидкости; d – диаметр элек-трода.

Рис. 2. Развернутая эквивалентная схема первичного преобразователя

Моделирование электромагнитных расходомеров 287

Индуктивное сопротивление LS2 определяется про-водниками от электродов до выходных клемм ПП и яв-ляется пренебрежимо малой величиной.

Величину R можно представить как статическую характеристику ПП:

R = U2/2I1 (3).Обычно коэффициент преобразования ПП пред-

ставляют как отношение выходной величины преобра-зователя U/I к его входной величине, т. е. скорости v:

, (4)где U – напряжение между электродами, вызванное движением потока жидкости; I – ток возбуждения маг-нитного поля, создаваемый в витках катушки индукто-ра; v – средняя скорость потока жидкости, протекающе-го по каналу расходомера.

Правая часть (4) содержит только текущие пара-метры, возникающие на входе и выходе ПП, которые никак не отражают конструктивное содержание самого преобразователя.

Использовав методы теории подобия и размерно-стей, выразим коэффициент преобразования Kv через некоторые обобщенные конструктивные параметры прибора. На основе анализа размерностей рассматри-ваемый коэффициент можно описать с помощью некой гипотетической взаимоиндуктивности М, отражающей связь индуктора с потоком измеряемой жидкости, и ха-рактерного линейного размера, который примем рав-ным диаметру канала D:

, (5)Представление коэффициента преобразования Kv

выражением (5) выполнено с помощью всего двух кон-структивных параметров прибора. Здесь характеристи-

288 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

ческий коэффициент М выступает как основной «обоб-щенный» параметр конструкции ПП, определяющий функцию преобразования скорости потока в электриче-ский сигнал.

Рассмотрим подробнее влияние взаимоиндуктивно-сти на функцию преобразования скорости потока в элек-трический сигнал, возбуждаемый между электродами. Очевидно, рассматриваемая взаимоиндуктивность от-ражает конструкцию индуктора, его расположение на трубе относительно электродов, значение и распределе-ние магнитного поля в рабочей зоне канала, поскольку именно от этих параметров зависит выходной сигнал расходомера.

Далее обратим внимание на то, что М зависит не только от конструкции индуктора и его положения на трубе, но и от некоторых условий структуры потока жидкости. Например, некоторые расходомеры чувстви-тельны к перестройке профиля потока между ламинар-ным и турбулентным течениями, а также к изменению асимметрии структуры потока, влиянию неоднородно-сти распределения в канале состава измеряемой сре-ды (пульпы) и т. п. Эти факторы изменяют Kv. Следо-вательно, они изменяют взаимоиндуктивность между индуктором и потоком измеряемой жидкости в рабочей зоне канала. Таким образом, связь между индуктором и рабочей зоной канала зависит и от некоторых условий эксплуатации расходомера. Очевидно, на значение М влияют также такие конструктивные параметры прибо-ра, как размер электрода, форма канала расходомера, качество изоляционного покрытия внутренней поверх-ности трубы и т. п.

Из изложенного следует, что взаимоиндуктив-ность между индуктором и потоком жидкости являет-ся основным фактором, определяющим конструктивное

Моделирование электромагнитных расходомеров 289

решение расходомера, информативность сигнала об измеряемом расходе, чувствительность к условиям экс-плуатации.

Из сопоставления выражения (4) и (5) нетрудно подсчитать значение М для какого-либо расходомера. В большинстве выпускаемых промышленностью расходо-меров М находится в пределах 10-6–10-7 Гн. При прочих равных условиях с увеличением диаметра канала про-порционально возрастает связь индуктора с потоком жидкости.

Выражение коэффициента преобразования через взаимоиндуктивность между индуктором и потоком жидкости подсказывает способ имитационного модели-рования расходомера.

Основным элементом имитационной модели может являться индукционная катушка, размещаемая в кана-ле расходомера и связанная магнитным потоком с его индуктором. Эта взаимосвязь характеризуется неким своим коэффициентом Мк. Изменяя конструкцию ин-дукционной катушки, распределение ее витков и поло-жение в канале, можно обеспечить Мк различного зна-чения, в том числе и равным или кратным М. Иными словами, имитируя с помощью индукционной катушки взаимоиндуктивную связь индуктора с каналом прибо-ра, можно воспроизвести коэффициент преобразования расходомера Kv беспроливным способом, т. е. без пото-ка жидкости. Если при этом достигнута явная и одно-значная функциональная связь между элементами конструкции модели и оригинала, а также условиями эксплуатации расходомера, то модель может быть сред-ством метрологических исследований прибора.

Рассмотрим эти зависимости.

290 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

Если существует взаимоиндуктивная связь между индуктором и каналом расходомера, то должен суще-ствовать магнитный поток, обеспечивающий эту связь. Магнитный поток в канале создается исключительно током, протекающим по виткам катушки индуктора, поскольку жидкость имеет низкую электропроводность, и магнитным полем, образуемым токами в измеряемой среде, можно пренебречь. Обозначим этот поток Ф0. Он не зависит от условий эксплуатации расходомера, одинаков как при пустом канале, так и при движении жидкости, не зависит от распределения скорости по сечению канала и т. п. Очевидно, не весь магнитный поток Ф0 образует исследуемую взаимоиндуктивную связь между индуктором и движущейся по каналу жид-костью, а только та его часть, которую можно описать выражением:

(6)

где В – индукция магнитного поля; W – объемная ве-совая функция; v – вектор скорости потока; – объем активной зоны канала.

Магнитный поток Ф является составной частью по-тока Ф0, зависимой от кинематики потока в той же мере, что и рассмотренная выше взаимоиндуктивная связь М индуктора с жидкостью, но при этом он не может пре-высить Ф0. Очевидно, чем ближе поток Ф к Ф0, и чем меньше он зависит от условий эксплуатации, тем более оптимальна конструкция расходомера, тем выше ме-трологические характеристики прибора.

Выражение (6) позволяет выявить зависимость по-тока Ф и взаимоиндуктивности М от конструктивных параметров расходомера и других условий: внешнего магнитного поля и распределения скорости в канале. Функция W отражает вес, вносимый струей потока с

Моделирование электромагнитных расходомеров 291

вектором скорости v на величину Ф. Как известно, функ-ция W определяется только диаметром канала, протя-женностью изолированного участка, местоположением и размерами электродов, она не зависит ни от скорости, ни от внешнего магнитного поля. Подробное аналити-ческое исследование объемной весовой функции приве-дено в работах Шерклифа и Бевира [1]. Заметим, что если канал расходомера не целиком заполнен жидко-стью, или имеется неоднородное распределение состава измеряемой среды по рабочему объему, например, при измерении расхода пульпы, то эти факторы отражаются на весовой функции W.

Итак, сформулируем задачу имитационного моде-лирования расходомера. Она состоит в том, чтобы с по-мощью индукционной катушки и элементов электрони-ки выделить магнитный поток Ф и преобразовать его в электрическое напряжение, равное U. Тогда беспролив-ным способом, воспроизводя напряжение на входе измерительного устройства расходомера, можно построить метрологическую характеристику в зависи-мости от задаваемых конструктивных размеров канала и условий эксплуатации.

Используя известное свойство описания магнит-ного поля в некотором замкнутом объеме через нормаль-ную компоненту индукции к поверхности, замыкающей этот объем, можно существенно сократить необходимую информацию о магнитном поле.

Тогда искомый магнитный поток можно выра-зить через распределение магнитного поля Bn на вну-тренней поверхности канала и поверхностную весовую функцию Wn следующим образом [3]:

, (7), (8)

292 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

где S – поверхность канала.Введение нами понятия «поверхностная весовая

функция Wn» [2] позволило не только описать магнит-ный поток Ф при существенно меньшем объеме необ-ходимой информации о магнитном поле в рабочей зоне канала, но и открыть реальную возможность создания относительно простой конструкции индукционной ка-тушки с распределением витков по цилиндрической поверхности или плоскости, рассекающей рабочий объ-ем канала. Здесь следует заметить, что поверхностная весовая функция Wn зависит от кинематической струк-туры потока, т. е. распределения скорости в канале, и от всех факторов, определяющих объемную весовую функ-цию W.

Иными словами, различное распределение витков на поверхности или плоскости индукционной катушки соответствует различной конструкции канала и распре-делению скорости измеряемой жидкости в его попереч-ном сечении. Нужно создать такую конструкцию индук-ционной катушки, с помощью которой можно из общего магнитного поля выделить искомый магнитный поток Ф, воспринять и преобразовать его в электрический сиг-нал.

Если это осуществить, то открывается принципиаль-ная возможность моделирования взаимоиндуктивной связи М индуктора с рабочей зоной канала с помощью индукционной катушки, размещаемой в трубе расходо-мера. С помощью такой модели можно проводить иссле-дования его метрологических характеристик. Изменяя конструктивные параметры индукционной катушки и ее положение в канале расходомера, можно моделиро-вать различные конструкции прибора, структуры пото-ка измеряемой среды и ее фазовый состав.

Моделирование электромагнитных расходомеров 293

В зависимости от того, как распределены витки индукционной катушки, какой поверхностной весовой функции они соответствуют, данная катушка воспро-изводит соответствующие условия измерений. Напри-мер, при турбулентном осесимметричном режиме, ког-да можно считать распределение скорости однородным, поверхностная весовая функция равна:

, (9)

где θ, r, z – цилиндрическая система координат, в кото-рой ось z направлена по оси канала, r – радиус канала, θ – угол поворота вокруг оси, отсчитываемый против ча-совой стрелки.

Для ламинарного режима , где ρ – расстояние до оси z.

При этом выражение для поверхностной весовой функции, отображающей ламинарный поток, имеет вид

, (10)

Исследования режимов потоков в каналах большого диаметра показали, что реальные профили потока опи-сываются, например, уравнениями типа [3]:

,где r, θ – цилиндрические координаты с центром на оси канала; R – внутренний радиус канала; n, m, a – коэф-фициенты, характеризующие режим потока.

Первый член правой части характеризует осесим-метричную составляющую профиля скорости, а второй член – спектр пространственных гармоник. Причем, пространственные гармоники, определяемые вторым

294 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

членом правой части уравнения, быстро затухают. Поэ-тому реальные режимы потоков могут быть существен-но ограничены.

Анализ поведения поверхностной весовой функ-ции показывает, что, в принципе, для любой функции

можно получить соответствующую ей поверх-ностную весовую функцию.

Использование аппарата поверхностных весовых функций для различных кинематических и фазовых структур потока позволило создать преобразователи магнитного поля в виде набора печатных индукцион-ных катушек, имитационно моделирующих соответ-ствующие распределения скорости в канале.

Рассмотренные принципы моделирования заложе-ны в установку Поток-Т, предназначенную для градуи-ровки и поверки электромагнитных расходомеров.

Установка включает в себя:– набор преобразователей магнитного поля (индукци-онных катушек) типа «Сенсор»;– согласующий блок;– интерфейсную плату с аналого-цифровым и цифроа-налоговым преобразователями; – программное обеспечение;– персональную ЭВМ типа IBM PC;– магазины электрического сопротивления;– набор нутромеров и микрометров.

Установка имеет следующие характеристики:Диаметр условного прохода расходомера 25–4000 мм.Верхний предел измерения по объемному расходу 0,01–350000 м3/ч.Имитируемая рабочая среда – вода при температуре 10–180°С.Основная погрешность:

Моделирование электромагнитных расходомеров 295

по объемному расходу и объему ±0,2 %,по количеству теплоты ±0,5 %.Межповерочный интервал 2 года.Полный срок службы, не менее 15 лет.Габаритные размеры:сенсоров – от (170х46х10) до (435х280х10) мм,согласующего блока (135х50х125) мм.Масса:сенсоров 0,2–2,8 кг,согласующего блока, не более 0,8 кг.

Установка размещается на рабочем столе, защище-на патентами России.

Разработана методика метрологической аттестации и поверки установки Поток-Т. Межповерочный интер-вал – 2 года.

Штатные сенсоры установки Поток-Т представляют собой плоские индукционные катушки, изготовленные печатным способом. Они моделируют идеализирован-ную конструкцию прибора и условия эксплуатации, а именно: канал расходомера имеет диаметр, равный условному диаметру, электроды «точечные», длина изо-лированного участка 3–4 размера условного диаметра расходомера, поток электропроводной жидкости поряд-ка 10-4 См/м, осесимметричный, предельно турбулент-ный и т. п. Эти условия являются наиболее близкими для большинства расходомеров общепромышленного назначения и для режимов их поверки на проливной расходомерной установке. Создавать индивидуальную конструкцию сенсора под каждый расходомер жела-тельно, но практически не представляется возможным не по техническим, а по экономическим соображениям. Поэтому отклонения некоторых параметров конструк-ции расходомера и кинематической структуры потока от заложенных в конструкцию сенсора учитываются с

296 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

помощью поправочных коэффициентов. Эти коэффици-енты определяются расчетом и посредством сопостави-тельных испытаний проливным и беспроливным спосо-бами представительной серии приборов.

Рассмотрим два варианта применения установки Поток-Т для поверки расходомера.

Первый, наиболее распространенный, состоит в при-менении установки для вторичной поверки прибора. При этом понимается, что при изготовлении расходомер отградуирован на проливной расходомерной установке, тем самым в пределах допускаемой погрешности уста-новлена зависимость показаний прибора от объемного расхода. Иными словами основная задача имитацион-ного моделирования, которая возникает при первичной поверке прибора с помощью установки Поток-Т, уже ре-шена: установлена рассматриваемая функциональная связь между объемным расходом, всеми элементами конструкции расходомера и кинематикой потока.

Задачей вторичной поверки является только кон-троль состояния этой функциональной связи. Эта зада-ча решается без моделирования прибора в строгом его понимании. Достаточно составить набор параметров, определяющих градуировочную характеристику рас-ходомера, периодически его контролировать и сверять между собой. Разработана рекомендация Госстандарта России [4], нормирующая процедуру вторичной поверки расходомеров с помощью установки Поток-Т. Согласно этой рекомендации принимаются два основных параме-тра, с помощью которых контролируется градуировоч-ная характеристика расходомера, это калибровочные факторы ПП и измерительного устройства. В таком ва-рианте установка Поток-Т будут поставляться Вам.

Калибровочный фактор ПП KF вычисляется по результатам измерения взаимоиндуктивной связи М

Моделирование электромагнитных расходомеров 297

между индуктором и потоком измеряемой среды, а так-же измерений диаметра канала и расстояния между электродами.

Эти измерения выполняются с помощью установки Поток-Т.

Калибровочный фактор измерительного устройства представлен выражением:

, (11)Выстроенная по этим параметрам имитационная

модель оказывается достаточной в такой мере, при ко-торой она однозначно характеризует установленную ранее проливным методом реальную градуировочную характеристику прибора, а, следовательно, контроли-рует установленную ранее взаимоиндуктивную связь индуктора с потоком жидкости.

Если расходомер отградуирован правильно и вы-ходной сигнал представлен в единицах измерения рас-хода, то соблюдается соотношение:

, (12)где – нормированная абсолютная погрешность изме-рения расхода.

Произведение коэффициентов преобразования пер-вичного преобразователя и измерительного устройства в этом случае равно единице в пределах допускаемой погрешности.

Второй вариант применения установки (более слож-ный) предусматривает первичную поверку расходоме-ра. Очевидно, что высокая строгость имитационного моделирования расходомера нужна при градуировке и первичной поверке вновь изготовленного или отремон-тированного расходомера, поскольку требуется устано-вить с необходимой точностью функциональную связь

298 И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова

задаваемого объемного расхода с элементами конструк-ции и условиями эксплуатации прибора. В этом случае, применяя установку Поток-Т, никак нельзя обойтись без поправочных коэффициентов, определяемых сопо-ставительными испытаниями, поскольку они позволя-ют модель идеализированного расходомера приблизить к модели исследуемого прибора [5].

Методика первичной поверки расходомеров с помо-щью установки Поток-Т изложена в другом документе Госстандарта России.

Ограничения конструкций сенсоров и примене-ние поправочных коэффициентов, безусловно, снижа-ют точность поверки приборов с помощью установки Поток-Т, а необходимость организации и проведения сопоставительных испытаний для определения этих коэффициентов увеличивает трудоемкость, стоимость и сроки внедрения имитационного метода поверки. Об-наруживается прямая зависимость точности поверки прибора имитационным методом от уровня технологии, качества изготовления расходомера и стабильности его конструктивного решения.

Каждая фирма-разработчик и изготовитель рас-ходомеров периодически совершенствуют расходомеры, меняют их схемные и конструктивные решения, эле-ментную базу, применяемые материалы и программное обеспечение. Это приводит к изменению поправочных коэффициентов и к необходимости их уточнения путем повторных сопоставительных испытаний приборов.

Моделирование электромагнитных расходомеров 299

литература1. Bevir M. K. Theory of Induced Voltage Electromagnetic Flowmeasurement. // IEE Trans. Magn. – 1970. – V. 6. – N 2. – P. 315-320.2. Вельт И. Д., Михайлова Ю. В. Имитационное моде-лирование электромагнитных расходомеров // Приборы и системы управления. – 1997. – № 11. – с. 28.3. Salami L. A. // Trans. Inst. Measurement and Control. – 1984. – V. 6. – N 4. – P. 197.4. МИ 3164–2008. Методика поверки с применением имитационной установки «Поток-Т».5. МИ 2299–2005. Методика поверки с применением установки «Поток-Т» (аппаратно-программная версия 2005).

Сведения об авторе: Вельт Иван Дмитриевич, ОАО «НИИтеплоприбор», (495) 617-2438, vellt@rol.ru.

300

В. М. Бобровник, к.т.н., генеральный директор ЗАО «Днепр»,

В. Е. Чередниченко, технический директор ЗАО «Днепр».

приБоры учета Канализационных стоКоВ Для оБъеКтоВ жКх

До настоящего времени в Российской Федерации практически не существовало надежных приборов уче-та сточных вод, предназначенных для объектов ЖКХ, малых предприятий и организаций социально-бытового назначения.

Представители водоканалов особо подчеркивают важность измерения малых расходов сточных вод в дей-ствующих канализационных колодцах.

Необходимость в таких приборах существовала всег-да, но отсутствие простого и надежного конструктивного решения делало эти приборы неоправданно дорогими и неудобными в эксплуатации.

Сейчас такое решение появилось.ЗАО «Днепр» на базе своих разработок ультра-

звуковых расходомеров-счетчиков «Днепр-7» присту-пило к выпуску нового конструктивного исполнения расходомера-счетчика сточных вод.

Особенностью нового конструктивного решения яв-ляется создание функционально завершенного измери-тельного картриджа, который легко устанавливается в отводящий или подводящий трубопровод в любом ти-

Приборы учета канализационных стоков 301

повом смотровом канализационном колодце. Измери-тельный картридж может устанавливаться в подвале жилого дома в разрыв самотечного трубопровода с обе-спечением его герметичности.

Расходомер обеспечивает архивацию данных и удобный съем данных на типовую «USB-flesh» карту – «флэшку».

Интерфейсы RS232 и RS485 позволяют объединять приборы в сеть.

Создание автоматизированных сетей учета сточных вод позволит решить множество проблем.

Во-первых, это оперативная диагностика состояния канализационных сетей: наличие подпоров, затопле-ния или переполнения смотровых канализационных колодцев.

Во-вторых, это объективный контроль за расходова-нием водных ресурсов.

В третьих, это возможность диспетчеризации кана-лизационных сетей городов.

Контроль сточных вод на объектах ЖКХ позволит оперативно оценивать работоспособность приборов уче-та холодной и горячей воды.

Теоретически, средний объем сточных вод должен равняться объему холодной и горячей воды, получен-ной потребителем.

Практически, они могут существенно отличаться из-за неисправности приборов учета холодной и горя-чей воды.

Кроме того, погрешность измерения расхода горя-чей воды в системах с принудительной циркуляцией может достигать десятков процентов.

302 В. М. Бобровник, В. Е. Чередниченко

Особое внимание на новое исполнение прибора следует обратить представителям водоканалов. До по-следнего времени объем сточных вод, сбрасываемых объектами ЖКХ, практически никак не измерялся, а оценивался как сумма холодной и горячей воды, полу-ченной потребителем. При этом использовались прибо-ры, относящиеся к тепловым сетям, а не к водоканалам. Расчет за стоки через тепловые сети крайне сомнителен как для водоканалов, так и для членов ТСЖ.

Установка приборов учета сточных вод позволит не только объективно оценивать их количество и произво-дить расчеты между ТСЖ и водоканалами, но диагно-стировать работу системы канализации в целом.

Это позволит избежать возникновения экологиче-ских и технологических катастроф. Ведь затопление ка-нализационных колодцев неминуемо приводит к таким катастрофам.

Кроме того, наша фирма может предложить заказ-чикам все возможные типы ультразвуковых датчиков: накладные, врезные, погружные и навесные.

Сведения об авторах: Бобровник Владимир Михайлович, к.т.н., генераль-ный директор ЗАО «Днепр», Чередниченко Виталий Евгеньевич, технический ди-ректор ЗАО «Днепр». ЗАО «Днепр». 141300, г. Сергиев Посад, ул. Митькина, дом 5, тел. (495) 615-02-76, 995-18-62, (49654) 7-5347, e-mail: info@dnepr-7.ru, moscow@dnepr-7.ru, www.dnepr-7.ru

303

В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. ЧистяковФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»

метоДиКа измерений расхоДа и оБъема попутного неФтяного газа счетчиКами газа трсг-ирга

В ФГУП «ВНИИМ им. Д. И.Менделеева» разработа-на Методика измерений расхода и объема попутного не-фтяного газа вихревыми счетчиками газа ТРСГ-ИРГА. Работа выполнялась для МУП «Радужныйтеплосеть», г. Радужный Тюменской обл. Однако, методика носит достаточно общий характер и может быть рекомендова-на в качестве основы для разработки аналогичных ме-тодик.

Методика измерений (в дальнейшем МИ) соответ-ствует ГОСТ Р 8.563 2009 «ГСИ. Методики (методы) из-мерений». Она содержит следующие разделы:1. Назначение и область применения.2. Требования к погрешности измерений.3. Средства измерений и вспомогательные устройства, требования к их монтажу.4. Метод измерений. Алгоритм определения объема газа, приведенного к стандартным условиям.5. Требования к квалификации персонала.6. Требования безопасности и охраны окружающей сре-ды.7. Условия выполнения измерений.8. Подготовка к измерениям и их проведение.9. Обработка результатов измерений.10. Контроль точности результатов измерений.11. Оформление результатов измерений.Приложение А (справочное). Перечень нормативных документов, используемых при разработке методики измерений.

304 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

Приложение Б (справочное). Анализ погрешностей из-мерений.

В докладе представлены основные разделы МИ (1,2,3,4, 9,10,11 и приложение Б)

1. назначение и область примененияНастоящая методика измерений (МИ) устанавлива-

ет содержание и порядок выполнения измерений рас-хода и объема газа в рабочих и стандартных условиях по ГОСТ 2339 счетчиками газа ТРСГ-ИРГА узла учета попутного нефтяного газа (в дальнейшем УУГ) – владе-лец МУП «Радужныйтеплосеть», г. Радужный Тюмен-ской обл.

На УУГ устанавлены две идентичные измеритель-ные линии (Д 250) и одна измерительная линия (Д 100) с запорной арматурой, что позволяет решить вопрос бес-перебойной его эксплуатации, так как каждая линия рассчитана на максимально заданную производитель-ность по потреблению попутного нефтяного газа.

В соответствии с техническим заданием контроли-руемый расход попутного нефтяного газа 1500-16000 ст. м³/ч и 100 – 2000 ст. м³/ч при избыточном давлении в газопроводе (0,05 – 0,2) МПа.

2. требования к погрешности измеренийПределы допускаемой относительной погрешности

измерений объема (расхода) газа, приведенного к стан-дартным условиям, не должны превышать значения указанного в Проекте УУГ (± 2,5%).

3. средства измерений и вспомогательные устройства, требования к их монтажу

3.1. На каждой из измерительных линий устанав-ливается автономный измерительный комплекс учета

Методика измерений расхода и объема попутного газа 305

газа ТРСГ-ИРГА с вихревым счетчиком Ирга-РВ (Гос-реестр СИ РФ, № 26133-08), соответствующего измери-тельной линии типоразмера.

Счетчики-расходомеры Ирга-РВ устанавливаются на открытой установочной конструкции, на горизон-тальных надземных участках с запорной арматурой, которая позволяет включать в работу или переводить в резерв любую из измерительных линий.

Диапазон измерений в рабочих условиях от 200 до 12000 или от 20 до 1500 м³/ч. Предел допускаемой от-носительной погрешности измерений расхода газа в диапазоне 0,05 * Qmax – Qmax – ±1%, в диапазоне Qmin – 0,05Qmax – ±1,5%. Для реально измеряемых расходов ис-пользуется диапазон 0,05 * Qmax – Qmax.

Для измерений избыточного давления газа исполь-зуются датчики абсолютного давления 415ДА-Ех-0,5%-0,4МПА (класс 0,5) – (Госреестр СИ РФ, №36555-07).

Для измерений температуры газа используются термометры сопротивления типа ТСП-Н-Pt 100 (Госре-естр СИ РФ, № 38959-08) в диапазоне измеряемых тем-ператур (–60...+180)°С (класс А).

В качестве корректора используется вычислитель Ирга-2 с относительной погрешностью ± 0,2% (Госреестр СИ РФ, № 15178-08). Вычислитель производит расчет текущего (мгновенного) расхода и итогового количества попутного нефтяного газа с приведением к стандарт-ным условиям, выполняя коррекцию по температуре и давлению газа.

3.2. При монтаже СИ на УУГ должны быть выпол-нены требования к монтажу, указанные в технической документации на применяемые СИ .

3.2.1. В необходимых случаях на трубопроводе пе-ред счетчиком для формирования необходимой струк-

306 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

туры потока устанавливают струевыпрямители, турбу-лизаторы и другие устройства.

Для защиты счетчика от содержащихся в природ-ном газе смолистых веществ, пыли, песка, металличе-ской окалины, ржавчины и других твердых частиц сле-дует применять газовые фильтры.

Рекомендуется обеспечить возможность подключе-ния дублирующих СИ параметров газа.

3.2.2. В случаях недопустимости прерывания пото-ка газа при проведении работ, связанных с отключени-ем или демонтажом счетчика, а также с целью исклю-чения повреждения счетчика при пусконаладочных работах, трубопровод оборудуют байпасной линией. При этом обеспечивают контроль герметичности пере-крытия байпасной линии.

3.3. Установка счетчиков3.3.1. При монтаже счетчика на ИТ выполняют тре-

бования, установленные технической документацией на счетчик, определенные при утверждении типа СИ:– к допустимым отклонениям внутренних диаметров счетчика и ИТ,– к длинам прямых участков ИТ до и после счетчика,– к смещению осей счетчика и ИТ,– к угловому отклонению оси корпуса счетчика от гори-зонтали или вертикали.

Если указанные требования не оговорены изготови-телем счетчика и не обеспечены конструктивно, то вы-полняют нижеприведенные требования.

3.3.2. Счетчик устанавливают между двумя прямы-ми цилиндрическими участками ИТ, имеющими кру-глое сечение по всей длине требуемого прямого участка до и после счетчика.

Методика измерений расхода и объема попутного газа 307

ИТ перед счетчиком считают прямым круговым ци-линдром, если результаты измерений не менее четырех диаметров, измеренных под равными углами в сечени-ях непосредственно перед счетчиком и на расстоянии 2Dу от счетчика, отличаются от среднего диаметра не более чем на 1%.

Контроль круглости ИТ после счетчика проводит-ся по результатам измерений внутренних диаметров в сечении непосредственно после счетчика. Результаты измерений не менее четырех диаметров, измеренных под равными углами, в этом сечении не должны отли-чаться от среднего диаметра более чем на 2%. ИТ после счетчика и на участке, расположенном далее 2Dу перед счетчиком, можно считать цилиндрическим, если это подтверждается при визуальном осмотре. Результаты измерений оформляются актом.

Внутренний диаметр допускается определять путем непосредственного измерения или путем измерения на-ружного диаметра ИТ и толщины его стенки. При непо-средственном измерении внутреннего диаметра относи-тельная погрешность измерительного инструмента не должна превышать 0,3%. Погрешность измерительных инструментов при определении внутреннего диаметра путем измерения наружного диаметра ИТ и толщины стенки выбирают исходя из необходимости соблюдения условия:

%, (8.1)

где Dн – наружный (номинальный) диаметр трубопро-вода;h – номинальная толщина стенки трубопровода;

308 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

Dн, h – погрешность СИ, применяемых для опреде-ления наружного диаметра трубопровода и толщины стенки.

Высота уступа перед счетчиком не должна превы-шать 1% от внутреннего диаметра ИТ. Высота уступа после счетчика не должна превышать для вихревых счетчиков – 1% от внутреннего диаметра ИТ.

3.3.3. В случае применения конусных переходов для сопряжения ИТ и счетчика, их конструкция и геометри-ческие размеры должны соответствовать требованиям технической документации на счетчик.

3.3.4. Под прямым участком ИТ подразумевают тру-бу, не содержащую местных сопротивлений и удовлет-воряющую требованиям п. 8.2.1. На расстоянии более 2D ИТ может быть составным. Если разница диаметров составных частей ИТ превышает 1%, то допускается применение конусных переходов. Размеры конусных переходов должны соответствовать следующим услови-ям:

1,0 ≤ D2/D1 ≤ 1,1, (8.2)

и 0 ≤

< 0,2, (8.3)

где D2 и D1 – больший и меньший внутренние диаметры конусного перехода, соответственно; lk – длина конусного перехода.

Конусные переходы, удовлетворяющие вышеука-занным условиям, не являются местными сопротивле-ниями. Применение других конструкций конусных пе-реходов допускается, если это оговорено в технической документации на счетчик.

3.3.5. Сварные трубы могут использоваться для изготовления прямых участков ИТ перед счетчиком при условии, что шов не является спиральным. Высо-

Методика измерений расхода и объема попутного газа 309

та валика кольцевого шва на внутренней поверхности прямого участка ИТ перед счетчиком и прямого шва сварного трубопровода не должна превышать 0,005D на участке ИТ длиной 2Dу перед счетчиком и 0,01Dу на участке ИТ, расположенном далее 2Dу от счетчика. Уплотнительные прокладки не должны выступать во внутреннюю полость трубопровода. Рекомендуемая тол-щина плоских прокладок не более 3 мм.

3.3.6. Длины прямых участков ИТ до и после счет-чика должны соответствовать требованиям, установлен-ным изготовителем счетчика. В случае отсутствия этих требований в технической документации на счетчик, длина прямого участка ИТ перед вихревыми счетчика-ми должна быть не менее 20Dу, а за счетчиком – не ме-нее 5Dу. В случае несоблюдения требований к длинам прямых участков ИТ узел учета должен быть реконстру-ирован или должно быть экспериментально определено уточненное значение коэффициента преобразования счетчика. Решение о необходимости проведения рекон-струкции или экспериментальных работ принимают исходя из технико-экономической целесообразности. Определение коэффициента преобразования счетчика проводят на основании методик, согласованных заин-тересованными сторонами и утвержденных органами метрологической службы.

Для сокращения длины прямого участка ИТ перед счетчиком и формирования потока допускается приме-нять специальные устройства (струевыпрямители, тур-булизаторы и др.). Место установки и конструкцию этих устройств выбирают в соответствии с требованиями тех-нической документации на счетчик.

3.3.7. При применении фильтра его конструкция должна обеспечить степень очистки газа, необходимую для нормальной работы счетчика.

310 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

3.4. Измерение давления3.4.1. Абсолютное давление измеряемого газа опре-

деляют одним из следующих способов:– непосредственным измерением;– суммированием избыточного и атмосферного давле-ний:

(8.4).3.4.2. Абсолютное и избыточное давление следует

измерять с помощью измерительных преобразовате-лей давления, указанных в разделе 3.1. По договорен-ности между контрагентами, при рабочем избыточном давлении выше 0,3 МПа вместо измерения атмосфер-ного давления возможно его введение в вычислитель-ное устройство в виде постоянно-переменной величины с возможностью корректировки. В этом случае должны быть обеспечены: – защита от несанкционированного изменения параме-тра; – отображение в архиве вычислительного устройства момента изменения с указанием предыдущего и вве-денного значения.

3.4.3 Атмосферное давление измеряют в месте рас-положения измерительного преобразователя избыточ-ного давления, если последний размещен в замкнутом пространстве при наличии в нем разрежения или из-быточного давления (наддува), создаваемого системами вентиляции и кондиционирования.

3.4.4. Отверстие для отбора давления для горизон-тальных и вертикальных трубопроводов должно быть расположено радиально. При горизонтальном располо-жении трубопровода это отверстие должно быть разме-щено в верхней половине сечения трубопровода.

Места расположения отверстий для отбора давле-ния для конкретных типов счетчиков указаны в п. 3.4.5.

Методика измерений расхода и объема попутного газа 311

Отбор давления осуществляют через цилиндриче-ское отверстие или паз. Кромки отверстий и пазов не должны иметь заусенцев. Для ликвидации заусенцев или задиров на внутренней кромке отверстия допуска-ется ее скругление радиусом не более 1/10 диаметра от-верстия. Не допускаются неровности на внутренней по-верхности отверстия и паза или на стенке трубопровода вблизи них. Выполнение данного требования проверя-ют визуально.

Диаметр цилиндрических отверстий для отбора давления должен удовлетворять одновременно двум условиям: не более 0,13Dу и не более 13 мм. Величина минимального диаметра определяется необходимостью исключения случайного закупоривания и обеспечения удовлетворительных динамических характеристик. Ре-комендуется выбирать диаметр отверстия для отбора давления не менее 3 мм и не более 10 мм. Отверстие должно быть цилиндрическим на длине не менее одно-го внутреннего диаметра отверстия, при измерении от внутренней поверхности трубопровода. Ширина паза в направлении потока должна быть не менее 2 мм, а глу-бина паза не менее его ширины. Площадь сечения паза должна находиться в пределах от 10 до 80 мм2.

3.4.5. Место отбора давленияДля вихревого счетчика отбор давления производят

в корпусе счетчика. Допускается место отбора давления располагать на прямом участке трубопровода на рассто-янии не более 5D выше или ниже по потоку от вихрео-бразующего тела, если иное не оговорено в технической документации на счетчик.

3.4.6. Соединительные линииСоединительные линии СИ давления и перепада

давления должны быть проложены по кратчайшему расстоянию и иметь уклон к горизонтали не менее 1:12.

312 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

Внутреннее сечение соединительных трубок должно быть одинаковым по всей длине, диаметром от 6 до 15 мм.

Материал соединительных трубок должен быть кор-розионностойким по отношению к измеряемому газу, его конденсату и сопутствующим компонентам (мета-нол, гликоль и др.).

Длина соединительных линий должна соответство-вать требованиям ГОСТ 8.563.2.

3.5. Измерение температуры3.5.1. Температуру контролируемого газа следует

измерять с помощью термометров, указанных в разделе 3.1.

3.5.2. Термодинамическую температуру газа Т опре-деляют по формуле:

Т = 273,15 + t , где t – температура газа в °С.3.5.3. При использовании вихревых счетчиков тем-

пературу газа измеряют после вихреобразующего тела в корпусе счетчика или на прямом участке трубопровода не далее 10D после него.

3.5.4. Чувствительный элемент преобразователя температуры должен быть погружен в трубопровод на глубину от 0,3Dу до 0,7Dу.

Чувствительный элемент преобразователя темпе-ратуры должен быть установлен в трубопровод непо-средственно или в гильзу (карман), диаметр которой должен быть не более 0,13Dу. Допускается увеличение диаметра гильзы термометра до 1/3 Dу, если она уста-новлена на прямом участке после счетчика на расстоя-нии от 3Dу до 5Dу.

При установке чувствительного элемента преобра-зователя температуры в гильзе должен быть обеспечен

Методика измерений расхода и объема попутного газа 313

надежный тепловой контакт. Для обеспечения теплово-го контакта гильзу заполняют жидким маслом.

3.6. Вычислитель «Ирга-2»3.6.1. Вычислитель «Ирга-2» (далее вычислитель),

входящий в состав счетчика, автоматически учитыва-ет действительные значения необходимых параметров газа, архивирует и сохраняет значения объема газа в рабочих и стандартных условиях, а также средние зна-чения вычисленных и измеренных параметров газа. Интервалы времени осреднения параметров: час, сут-ки, месяц, год.

3.6.2. Вычислитель представляет текущие значения расхода газа при рабочих условиях и его текущие пара-метры (рабочие давление, температуру и, при необхо-димости, энергосодержание, компонентный состав газа и другие параметры), а также значения объемов газа при рабочих и стандартных условиях, накопленные на-растающим итогом.

3.6.3. Вычислитель обеспечивает возможность рас-печатки информации на принтере непосредственно или с помощью устройств приема/передачи информа-ции (переносного устройства сбора информации, ком-пьютера и др.).

3.6.4. В вычислителе предусмотрена защита пара-метров настройки и архивной информации от возмож-ности ее искажения как с управляющей панели, так и по физическим линиям связи.

3.6.5. Запрещается изменение параметров настрой-ки вычислителя и электронных блоков счетчика, влия-ющих на измерение параметров газа и расчет количе-ства газа вычислителем без составления контрагентами соответствующего акта с указанием причины внесения изменений и новых значений. Запрет обеспечен кон-

314 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

струкцией вычислителя (возможность пломбирования контрагентами). По договоренности между контраген-тами возможно определение ряда параметров, как постоянно-переменных с предоставлением возможно-сти их изменения в процессе эксплуатации счетчика. Все изменения отображаются в архиве вычислителя «Ирга-2».

3.7. Применяемые СИ должны пройти государ-ственные испытания для целей утверждения типа в со-ответствии с ПР 50.2.009.

Применяемые СИ подлежат поверке органами Го-сударственной метрологической службы в порядке, установленном в ПР 50.2.006.

СИ, применяемые для измерения и вычисления объема должны иметь действующие свидетельства о по-верке или поверительное клеймо и эксплуатироваться в соответствии с требованиями технической документа-ции на них. Периодичность поверки СИ должна соот-ветствовать межповерочным интервалам, установлен-ным при утверждении типа СИ. СИ, применяемые для контроля перепада давления на счетчике, струевыпря-мителе и фильтре, должны иметь действующее свиде-тельство о поверке или поверительное клеймо.

Измерительные комплексы или системы, занесен-ные в Госреестр СИ, подлежат поверке в соответствии с методиками поверки, разработанными при утвержде-нии типа СИ.

4. метод измерений. алгоритм определения объема газа, приведенного к стандартным условиям

4.1. Определение объема газа, приведенного к стан-дартным условиям, выполняют методом, основанным

Методика измерений расхода и объема попутного газа 315

на измерении объема газа при рабочих условиях тем-пературы и давления газа. Приведения объема к стан-дартным условиям осуществляют по формулам:

4.2. Уравнения для расчета объема газа, приведен-ного к стандартным условиям Vс, имеют вид.

4.2.1. При непрерывном процессе измерений объема газа и непосредственных измерениях плотности газа при рабочих и стандартных условиях уравнение имеет вид:

, (4.1)

где tн и tк – начало и окончание интервала времени из-мерения,q – расход газа при рабочих условиях,ρ и ρс – плотность газа при рабочих и стандартных усло-виях, соответственно.

4.2.2 При непрерывном процессе измерений объема, давления и температуры газа и вычислении коэффици-ента сжимаемости газа по его компонентному составу уравнение имеет вид:

, (4.2)

где Vн и Vк – измеренное количество газа, соответствен-но на начало и окончание интервала времени измере-ний;где P и Pс – давление газа при рабочих и стандартных условиях, соответственно; Т и Тс – температура газа в Кельвинах при рабочих и стандартных условиях, соответственно.

4.2.3. При дискретном процессе измерений параме-тров газа, с учетом формул (4.1) и (4.2), уравнения име-ют вид:

316 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

, (4.3)

, (4.4)

где – объем газа за интервал времени осреднения параметров газа;n – количество интервалов осреднения.

4.3. Коэффициент сжимаемости попутного нефтяно-го газа К рассчитывается по ГСССД МР 113-03.

4.4. Вычислителем, работающим совместно с СИ, предназначенными для измерения плотности при рабо-чих и стандартных условиях, объем газа при стандарт-ных условиях автоматически рассчитывается по фор-муле (11.3). Значения объема при рабочих условиях, а также плотности при стандартных и рабочих условиях, поступают в вычислитель в реальном масштабе време-ни.

4.5. Вычислителем, работающим совместно с СИ, предназначенными для измерения температуры, дав-ления и полного состава газа (необходимого для расче-та коэффициента сжимаемости), объем газа при стан-дартных условиях автоматически рассчитывается по формулам (4.2) или (4.4). Значения объема газа при рабочих условиях, давления, температуры и объемных или молярных долей компонентов газа поступают в вы-числитель в реальном масштабе времени.

Если в вычислитель значения давления, темпера-туры и объема газа при рабочих условиях поступают в реальном масштабе времени, а величина плотности газа при стандартных условиях и состав газа являются условно-постоянными величинами, которые периоди-чески корректируются на основе результатов анализа

Методика измерений расхода и объема попутного газа 317

состава газа, то объем газа при стандартных условиях рассчитывается по формулам (4.1) или (4.3).

9. обработка результатов измеренийОбработка результатов измерений производится ав-

томатически с помощью вычислителя «Ирга-2», на вход которого поступают сигналы от всех применяемых СИ.

10. Контроль точности результатов измерений

Для обеспечения заданной точности результатов измерений необходимо проводить постоянный контроль работоспособности и отсутствия повреждений применя-емых СИ.

Компонентный состав газа определяется на основа-нии анализа состава проб газа. Согласно РД 30-083-91 рекомендуется осуществлять взятие проб и выполнять измерения состава газа не реже одного раза в 15 суток.

11. оформление результатов измерений11.1. СИ обеспечивает следующие виды отчетов:

– текущий отчет (по запросу оператора);– суточный отчет; – месячный отчет.

11.2. Оформление и движение акта приема-сдачи продукта проводят в порядке, установленном соглаше-ниями между Сдающей и Принимающей сторонами.

11.3. Все вмешательства оператора в работу СИ должны регистрироваться в оперативном журнале с со-ставлением актов.

11.4. Отчеты хранят в базе данных СИ в течение года.

318 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

приложение Б (справочное). анализ погрешностей измерений

Б.1. Точность измерений в рабочих условиях харак-теризуется:– пределами относительной погрешности счетчика газа ТРСГ-ИРГА при измерении расхода и объема газа, в рабочих условиях, δV, % вихревым расходомером Ирга-РВ в диапазоне расходов от 5 до 100% – ± 1,0;– пределами приведенной погрешности счетчика газа ТРСГ-ИРГА при измерении абсолютного давления газа датчиком 415ДА-Ех-0,5%-0,4МПА, δPпр% – ± 0,5;– пределами абсолютной погрешности счетчика газа ТРСГ-ИРГА при измерении температуры термометром сопротивления типа ТСП-Н-Pt 100 (класс А), ∆t °С – ±(0,15+0,002|t|);– пределами относительной погрешности вычислителя Ирга-2 – ± 0,2%;– пределами относительной погрешности измерения времени, в том числе и времени наработки прибора, δτ, % – ± 0,01.

Все погрешности даны при доверительной вероят-ности 0,95.

Б.2. Пределы допускаемой относительной погреш-ности измерений объема газа, приведенного к стан-дартным условиям при доверительной вероятности 0,95 (при пренебрежении погрешностью корректора – вы-числителя ввиду ее малости), определяются следую-щим образом:– при непрерывном процессе измерений объема газа и непосредственных измерениях плотности газа при ра-бочих и стандартных условиях, см. уравнение (4.1), вы-числяются по формуле:

(Б.1)

Методика измерений расхода и объема попутного газа 319

– при непрерывном процессе измерений объема, давле-ния и температуры газа, см. уравнение (4.2), вычисля-ются по формуле:

(Б.2)– при дискретном процессе измерений объема газа и не-посредственных измерениях плотности газа при рабо-чих и стандартных условиях, см. уравнение (11.3), вы-числяются по формуле:

(Б.3)– при дискретном процессе измерений объема, давле-ния и температуры газа, см. уравнение (11.4), вычисля-ются по формуле:

(Б.4)Здесь: δρ, δρс и δК – пределы допускаемых относитель-ных погрешностей измерений плотности газа при рабо-чих и стандартных условиях и коэффициента сжимае-мости газа, соответственно (δК = 0,4 %).δP – пределы допускаемой относительной погрешности измерений давление газа при рабочих условиях; δТ – пределы допускаемой абсолютной погрешности из-мерений температуры газа при рабочих условиях; ин-декс i при параметре означает его осредненное значе-ние за i-ый интервал времени; n – количество интервалов осреднения.

320 В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков

Вычислим значения погрешностей по формуле (Б.2) для двух крайних значений параметров газа.

1. Наихудший случай:– наименьший расход газа Qmin = 100 ст.м³/ч, величина δV = ±1,0% = ±0,01;– наименьшее избыточном давлении газа Ризб= 0,05 МПа, что соответствует абсолютному давле-нию Рабс= 0,15 МПа, при верхнем пределе датчика абсо-лютного давления 0,4 МПа δp = 0,005 * 0,4/0,15 = 0,0133; – наименьшая температура газа Т = –60°С = 213 К для термометра класса А абсолютная погрешность ∆Т = ±(0,15 + 0,002*60) = ±0,27 и относительная погреш-ность δT = ±0,27/213 = 0,00127;тогда δVс= ±1,1 * [(0,01)2 + (0,0133)2 + (0,00127)2 + + (0,004)2] 0,5 = ±1,1 * [0,0001 + 0,000177 + 0.0000016 + + 0,000016] 0,5 = 0,0189 = ±1,89%

2. Наилучший случай:– наибольший расход газа Qmax = 16000 ст. м³/ч, величи-на δV = ±1,0% = ±0,01;– наибольшее избыточном давлении газа Ризб = 0,2 МПа, что соответствует абсолютному давлению Рабс = 0,3 МПа, при верхнем пределе датчика абсолютного давления 0,4 МПа: δp = 0,005 * 0,4 / 0,3 = 0,0067;– наибольшая температура газа Т = + 60°С = 3333 К для термометра класса А абсолютная погрешность ∆Т = ±(0,15 + 0,002 * 60) = ±0,27 и относительная по-грешность: δT = ±0,27 / 333 = 0,00081;тогда δVс= ±1,1 * [(0,01)2 + (0,0067)2 + (0,00081)2 + + (0,004)2] 0,5 = ±1,1 * [0,0001 + 0,0000449 + 0,00000066+ + 0,000016] 0,5 = 0,0140 = ±1,40%.

Методика измерений расхода и объема попутного газа 321

При отклонении температуры окружающего возду-ха от нормальных условий на ±5°С появляется допол-нительная погрешность измерений давления равная 0,45%/10°С. В этом случае погрешность измерений объ-ема газа, приведенного к стандартным условиям, не-сколько увеличится.

Для наихудшего случая (1) суммарная относитель-ная погрешность измерений давления составитδp= (0,005 + 0,0045/2) * 0,4/0,15 = 0,0193, тогда δVс = ±1,1 * [(0,01)2 + (0,0193)2 + (0,00127)2 ++ (0,004)2] 0,5 = ±1,1 * [0,0001 + 0,000372 + 0.0000016 + + 0,000016] 0,5 = ±0,0243 = ±2,43%.

Таким образом, пределы допускаемой относитель-ной погрешности измерений объема газа, приведенного к стандартным условиям, даже для наиболее неблаго-приятного случая не превышает ±2,5%, что соответству-ет Проекту УУГ.

Сведения об авторах: Гуткин М. Б., рук. отдела ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева», 198005, Санкт-Петербург, Московский пр., 19, тел. (812) 323-96-67, (812) 422-12-73, факс (812) 713-01-14; е-mail: 1952mb@rambler.ru; Мишустин В. И., зам. рук. отдела, к. т. н. тел. (812) 323-96-67, е-mail: V.I.Mishustin@vniim.ru; Чистяков Ю. А., ст. научн. сотр., к. т. н., тел. (812) 251-57-72, е-mail: Yu.A.Chistyakov@vniim.ru

323

ЗАО «НПК ВИП»

энергоэФФеКтиВность В среДстВах измерения

Проектные и энергосервисные организации в сфере учёта энергоресурсов тепла, газа, воды сталкиваются с проблемами подключения к сетевым источникам элек-трической энергии, ввиду дополнительных сложностей, вызванных транзакционными издержками при согла-совании подключения приборов учета.

Решением проблем может служить организация си-стемы с автономным электропитанием, но для её реали-зации необходимы средства измерения с малым энерго-потреблением.

Сложность заключается в том, что большинство средств измерений рассчитаны на неограниченное пи-тание от электрической сети и устройства подобного по-рядка окажутся достаточно «прожорливыми», если их использовать в системах с ограниченным запасом элек-троэнергии.

Накопленный опыт позволил нашему предприятию создать датчики давления с низким энергопотребле-нием, предназначенные для применения в системах с автономным электропитанием. Особенностью такого рода датчиков является то, что они выдают информа-цию о давлении измеряемой среды только по внешнему запросу, при этом остальное время датчик находится в «спящем» режиме, не потребляя электроэнергии. Такой датчик выпускается в двух вариантах: с выходным сиг-налом постоянного напряжения (0,4÷2 В), с интерфей-сом обмена данными – 1Wire.

Главной задачей при разработке датчиков давления для автономных систем являлось не только сокращение

324 ЗАО «НПК ВИП»

потребляемого тока, но сокращение времени нахожде-ния датчика во включенном состоянии. Это выражает-ся в максимально быстром включении, проведении из-мерения и выдаче данных в линию. В разработанных датчиках время измерения давления и выдачи инфор-мации внешнему устройству не превышает 70 мс с мо-мента подачи питания. После цикла измерения датчик отключается от электропитания. Таким образом, он бу-дет находиться в состоянии покоя, ожидая следующего включения.

Основные показатели, характерные для любых дат-чиков давления с низким энергопотреблением – это время перехода датчика в рабочий режим с момента подачи питания, напряжение питания и потребляемый ток. Для датчиков давления серии СДВ эти характери-стики имеют следующие уникальные показатели: на-пряжение питания 3 В; потребляемый ток не более 2 мА и время выдачи сигнала не более 70 мс.

Также к вышеперечисленным характеристикам можно добавить:1) верхний предел измерения от 0,01 до 100,0 МПа;2) возможность многопредельного исполнения;3) межповерочный интервал 4 года;4) основная погрешность 0,5%, 0,25 %;5) температурный диапазон -50 +80 °С.

Кроме того, датчики давления обладают следую-щими техническими свойствами: изделия с выходным сигналом постоянного напряжения имеют нижнюю гра-ницу выходного сигнала 0,4 В, в отличии от распростра-нённого 0 В. Это даёт возможность использования трёх-проводной схемы подключения, а также возможность контроля присутствия датчика в системе, т. к. в любом случае, если датчик работает, то он должен выдать сиг-нал не менее 0,4 В.

Энергоэффективность в средствах измерения 325

В датчиках давления СДВ с интерфейсом обмена 1Wire тоже есть уникальная черта: после подачи пита-ния он не переключается в режим ожидания команд, а сначала выдаёт данные об измеренном давлении и только потом переключается в режим ожидания.

Подводя итоги, нужно сказать, что возможности датчиков СДВ с малым энергопотреблением – это одно из решений для систем с автономным питанием, но, в то же время, такие датчики можно применять в любой от-расли промышленности, где особое внимание уделяется энергоёмкости выпускаемой продукции.

Рис. График выдачи сигнала в линию, с момента подачи питания на датчик давления СДВ с интерфейсом 1Wire.

Контактная информация: ЗАО «НПК ВИП», (343) 380-51-56, (343) 380-51-57, (343) 234-37-20, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 145, а/я 5, info@zaovip.ru

326

С. Г. Устьянцевглавный метролог ГУП «ТЭК СПб»

о ВыБоре преДелоВ измерения манометра В узлах учёта газа

В настоящее время производятся манометры с воз-можностью перестройки нижних и верхних пределов измерений без изменения приведённой погрешности к выбранному диапазону. Однако проектанты продол-жают использовать манометры с нижним пределом равным нулю. Покажем наглядно, по графикам закона Бойля-Мариотта, как влияет погрешность манометра на учёт объёма газа с турбинными, ротационными и вихревыми счётчиками.

Рис. 1

О выборе пределов измерения манометра 327

Р1 – давление газа по образцовому манометру;Кс – коэффициент сжимаемости газа;ΔР – абсолютная основная погрешность рабочего мано-метра;V0 – объём газа, приведённый к стандартному давле-нию;V1 – объём газа, зафиксированный при давлении (Р1+ ΔР);ΔV – погрешность вычисления объёма газа из-за по-грешности рабочего манометра

Предположим, что рабочий манометр завышает Р1 на максимальную величину погрешности ΔР и вычис-ление объёма газа V0 происходит по верхней кривой.

По свойству гиперболы, все площади прямоуголь-ников, построенных по координатам текущей точки, яв-ляются равновеликими. Площади, выделенные цветом, будут также равновеликими, т. е.:

(1)

(2)

Делим уравнение (1) на (2):

(3)

(4)

т. е. относительная погрешность учёта объёма газа по причине погрешности измерения давления равна отно-сительной погрешности манометра.

328 С. Г. Устьянцев

Формула (4) без учёта температурной погрешности манометра, которой практически нет у современных ма-нометров. Из формулы (4) следуют важные практиче-ские выводы:

1. Для узлов учёта газа низкого давления (см. рис. 2)

Ризбыт газа = 0÷4 Кпа = 0÷30 мм рт.ст. или: Рабс. газа = 735÷(780 + 30) = 735÷809 мм рт. ст.

Обычно применяют манометры абсолютного дав-ления МИДА-ДА на пределы 0-0,16 МПа с приве-дённой погрешностью 0,5%, т. к. по каталогу завода-изготовителя меньшего предела нет.

Если же применить манометр с той же погрешно-стью, но с пределами 1-1,6 кГ/см2:

т.е. уменьшилась почти в 10 раз! Проверку и подстрой-ку нижнего предела манометра при эксплуатации лег-ко производить соединив его с атмосферой и сличая с показаниями барометра или данными метеоцентра.

О выборе пределов измерения манометра 329

Рис.

2

330 С. Г. Устьянцев

2. на узлах высокого давления рабс = 0,7 – 1,1 мпа (рсреднее=0,8 мпа)

Обычно выбирают манометр 0-1,6 МПа с погрешно-стью 0,5%.

Если же применить манометр с той же погрешно-стью, но с настройкой пределов на 0,7-1,1 МПа

т. е. уменьшилась в 4 раза, причём перестройка преде-лов в цифровых манометрах последних поколений про-изводится без поверки.

3. Практически зона метрологического допуска может быть вдвое больше ∆Р при наличии на одной трубе двух узлов учёта, один из которых принадлежит Продавцу, а другой Покупателю, т.к. каждый владелец склонен на-строить знак допуска ∆Р в свою пользу.

Перестройка пределов манометра, при той же стои-мости манометра, позволит значительно уменьшить по-грешность учёта газа, а значит и количество разногла-сий между Продавцом и Покупателем.

Сведения об авторе: Устьянцев Сергей Гаврилович, ГУП «ТЭК СПб», тел.: (812) 570-4125

332

И. Дианов, Д. Пронин, А. ЯмановООО «Аналитик-ТС»

M2M КоммуниКации Без проВоДоВ. GSM и ZIGBee решения AnCoM

информация о фирмеКомпания ООО «Аналитик-ТС» создана в 1992 году

и выпускает продукцию под маркой AnCom. Основным направлением деятельности компании является разра-ботка и производство телекоммуникационного оборудо-вания в секторах средств измерения (СИ) и средств пе-редачи данных (телефонные и беспроводные модемы).

Рис. 1. Многофункциональная серия AnCom RM/D

M2M коммуникации без проводов 333

Традиционно компания выпускает беспроводные решения на базе GSM-модемов общего применения – многофункциональная серия AnCom RM/D (Рис. 1) и программного обеспечения – коммуникационный сер-вер AnCom Server RM.

Начиная с 2011 г. наряду с новыми модемами обще-го применения (серия AnCom RM/S (Рис. 2) отличает-ся уменьшенными габаритами и меньшей стоимостью) компания приступила к производству специализиро-ванных GSM-решений:– AnCom RM/K – автономный контроллер с GSM-модемом для систем измерения расхода жидкостей и газов;– AnCom RM/L – контроллер с GSM-модемом для систем управления наружным освещением;

Рис. 2. Модем общего применения AnCom RM/S

334 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

– двухуровневая система передачи данных для подо-мового и поквартирного учета энергоресурсов на базе ZigBee модемов AnCom RZ/B, GSM шлюза AnCom RM/D и коммуникационного сервера AnCom Server RM.

Рассмотрим эти решения подробнее.

решения для систем измерения расхода жидкостей и газов

Автономный контроллер с GSM-модемом AnCom RM/K совместно с коммуникационным ПО AnCom Server RM представляют собой законченное решение для систем измерения расхода воды, газа, топлива, пара, сыпучих материалов и др.

Контроллер AnCom RM/K позволяет решить зада-чу сбора данных с интеллектуальных или простейших расходомеров с импульсными выходами и корректоров в условиях отсутствия электроэнергии в местах ин-сталляции модемов. Решение ориентировано в первую очередь на использование в пунктах учета газа, на во-доканалах, канализационных насосных станциях, во-достоках и т. п.

Контроллер AnCom RM/K в режиме микропотре-бления контролирует нештатные ситуации, считает им-пульсы от расходомеров.

По расписанию (настраивается пользователем), при возникновении нештатных событий (напряжение на батарее ниже нормы, температура выше/ниже нормы, сработал сигнализационный датчик и т. д.) или по ини-циативе прибора учета, контроллер выходит из режима пониженного энергопотребления, устанавливает GPRS/EDGE соединение с диспетчерским центром, и передаёт данные или информацию о тревожных событиях. Кон-троллер может посылать SMS сообщения о состоянии

M2M коммуникации без проводов 335

счетчиков импульсов и наступлении тревожных собы-тий на запрограммированные номера.

Контроллер AnCom RM/K оснащен интерфейсом RS-485 и двумя каналами подсчета импульсов с рас-ходомеров. Входы телесигнализации позволяют под-ключать устройства пожарно-охранной сигнализации, а выходы телеуправления различные исполнительные устройства (рис. 3).

Контроллер AnCom RM /K поддерживает следую-щие основные режимы работы:– Internet Client – элемент глобальных систем мони-торинга и управления удаленными объектами с цен-трального узла:– – контроллер в режиме «client» (любые типы IP-адресов), центральный узел диспетчерского пункта должен иметь статический публичный IP-адрес;– – установление GPRS/EDGE/CSD соединения с дис-петчерским центром по расписанию или при возникно-вении нештатных событий;

Рис. 3. Основные характеристики контроллера AnCom RM/K

336 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

– – прозрачный GPRS/EDGE канал передачи между ин-терфейсами RS-485 модемов и серверным ПО пользова-теля на центральном узле;– – дополнительный CSD-канал для удаленной на-стройки модемов и резервирования канала передачи данных;– SMS – передача данных посредством SMS-сообщений:– – передача информации о накопленных импульсах, состоянии заряда батареи, уровне температуры, состоя-нии сигнализационных входов посредством SMS сооб-щений;– – передача данных по расписанию или при возникно-вении нештатных событий;– – сообщения отсылаются на сервер диспетчерского пункта, либо на запрограммированные телефонные но-мера.

Коммуникационное ПО AnCom Server RM обеспе-чивает совместимость с функциональным ПО верхнего уровня, работающим по TCP портам. Реализуется на-дежный и безопасный канал связи между интерфейса-ми приборов учета (RS-485, входы телесигнализации и выходы телеуправления) и программным обеспечени-ем, реализованным в виде TCP-клиентов на диспетчер-ских пунктах сбора и обработки данных.

Коммуникационное ПО AnCom Server RM также имеет возможность принимать SMS сообщения с кон-троллеров AnCom RM/K о состоянии счетчиков им-пульсов, наступлении тревожных событий и техноло-гической информации, и перенаправлять SMS отчет в структурированном виде в систему управления базами данных MySQL или в CSV-файл.

Контроллеры AnCom RM/K поставляются с ком-плектом ПО для настройки, тестирования, удаленного конфигурирования, обеспечения технологичности раз-

M2M коммуникации без проводов 337

Рис. 4. Типовая схема применения AnCom RM/K. Установление соединения по расписанию или по запросу от

корректора (расходомера)

338 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

вертывания и масштабируемости систем автоматиза-ции и диспетчеризации.

Рассмотрим типовые применения контроллера. При работе с интеллектуальными автономными расходо-мерами (корректорами), AnCom RM/K (режим Internet Client) обеспечивает установление GPRS-канала пере-дачи по расписанию или запросу расходомера (рис. 4).

При работе с простыми расходомерами, имеющи-ми импульсный выход, контроллер AnCom RM/K имеет возможность функционировать в режиме работы SMS: отчеты о состоянии счетчиков импульсов, наступлении тревожных событий и технологической информации от-сылаются на запрограммированные телефонные номе-ра, либо на сервер диспетчерского пункта, где перена-правляются в СУБД MySQL или в CSV-файл (рис. 5).

решение для систем автоматического управления наружным освещением (асуно)

В рамках программы энергосбережения активно развивается направление автоматизации управления наружным освещением. Внедрение АСУНО позволяет снизить энергопотребление и затраты на ликвидацию аварий, организовать дистанционный учет электроэ-нергии и диагностику оборудования, повысить безопас-ность эксплуатации за счет наличия охранно-пожарной сигнализации. Управление АСУНО осуществляется из центрального диспетчерского пункта, а при сбоях в си-стеме связи система переходит в автономный режим ра-боты по расписанию.

Компания «Аналитик-ТС», внедряя энергосберега-ющие технологии, разработала контроллер управления АСУНО с встроенным GSM-модемом. Рассматриваемое решение отличается комплексным подходом, высокой надежностью и функциональностью при сохранении

M2M коммуникации без проводов 339

Расх

одом

еры

с и

мпу

льсн

ым

и вы

хода

ми

отпр

авка

SM

S по

рас

писа

нию

Охр

анна

я и

пож

арна

я си

гнал

изац

ия

отпр

авка

SM

S по

соб

ыт

иям

на

вхо

дах

SMS

SMS

опов

ещен

ие:

данн

ые,

тре

вога

Сост

ояни

е сч

етчи

ков

Сигн

ализ

ац.

вход

ы

Тем

пера

тура

Нап

ряж

ение

на

бата

рее

Дис

пет

черс

кий

пунк

т

Про

грам

мны

й ко

мм

уник

ацио

нны

й се

рвер

A

nCom

Ser

ver

RM

СУБД

MyS

QL

Рис. 5. Типовая схема применения AnCom RM/K. Отправка SMS сообщений о состоянии счетчиков импульсов,

параметрах модема и наступлении тревожных событий на запрограммированные номера

340 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

Рис. 6. Структурная схема АСУНО

M2M коммуникации без проводов 341

относительно невысокой стои-мости.

Задачи, решаемые АСУ-НО, построенной на базе кон-троллера AnCom RM/L:– управление освещением в ав-томатическом автономном ре-жиме:– – встроенное расписание на 365/366 дней;– – замена расписания по ка-налу связи или при подключе-нии ПК;– централизованное оператив-ное (индивидуальное и группо-вое) телеуправление в ручном режиме по командам операто-ра с диспетчерского центра:– – резервированный канал передачи через GSM-сеть (сер-висы EDGE/GPRS/CSD), с не-прерывным мониторингом за состоянием каналов связи и ис-правностью контроллера;– ручное местное управление режимами освещения обслу-живающим персоналом;

– подключение по интерфейсу RS-485 счетчика (счетчи-ков) электрической энергии для оперативного считыва-ния показаний диспетчерским центром;– поддержка трёх каналов управления освещением (лучи A, B, C) и выбора рабочего фидера (основной или резервный);

Рис. 6. Структурная схема АСУНО

342 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

– контроль состояния пускателей и предохранителей;– охранно-пожарная сигнализация:– – источник питания датчиков, 4 контрольных шлей-фа;– – контроль температуры и напряжения на выходе UPS;– – автоматическое формирование сообщений по SMS и GPRS каналам.

Структурная схема АСУНО на базе AnCom RM/L представлена на рис. 6.

Основные достоинства контроллера с GSM-модемом – AnCom RM/L:– для построения системы АСУНО необходимо мини-мальное количество дополнительных компонентов: UPS, электросчетчик, пускатели, предохранители и датчики охранно-пожарной сигнализации;– обеспечивается гальваническая развязка цепей GSM-антенны, интерфейса RS-485, всех управляющих выхо-дов, всех контролируемых входов и цепей узла охранно-пожарной сигнализации;– обеспечивается визуальная индикация состояния управляющих выходов и контролируемых напряжений;– возможность автоматического перехода с основного фидера на резервный;– встроенный контроль температуры и уровня выходно-го напряжения UPS;– комплексное решение на базе контроллера, коммуни-кационного ПО Server RM (стыковка по выделенным для каждой точки управления TCP/IP портам) и ком-плекта технологического ПО.

Значительное снижение затрат, связанных с неэф-фективным энергопотреблением, ликвидацией аварий, ресурсозатратной эксплуатацией и сбоями в системе на-ружного освещения, предопределяет высокий ожидае-

M2M коммуникации без проводов 343

мый экономический эффект при внедрении АСУНО на базе GSM контроллеров AnCom RM/L.

Двухуровневая система передачи данных для подомового и поквартирного учета энергоресурсов

ZigBee – недорогой, маломощный стандарт для беспроводных сетей с ячеистой топологией в нелицен-зируемом частотном диапазоне. Области применения технологии – построение беспроводных сетей датчиков, автоматизация жилых и строящихся помещений, созда-ние индивидуального диагностического медицинского оборудования, системы промышленного мониторинга и управления.

Основная особенность технологии ZigBee заключа-ется в том, что она при относительно невысоком энер-гопотреблении поддерживает не только простые топо-логии беспроводной связи («точка-точка» и «звезда»), но и сложные беспроводные сети с ячеистой топологией с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.

Рассмотрим принцип работы канала связи для си-стем подомового и поквартирного учета энергоресур-сов на базе ZigBee модемов AnCom RZ/B и ZigBee/GSM шлюза AnCom RM/D под управлением коммуникацион-ного TCP сервера AnCom Server RM.

К приборам учета подключаются ZigBee модемы AnCom RZ/B (рис. 7): – поддержка mesh-сети в режиме «маршрутизатор»;– интерфейс RS-485;– 2 входа телесигнализации (ТС).

Каждый ZigBee модем AnCom RZ/B может связы-ваться с любым другим как напрямую, так и через про-межуточные узлы mesh-сети. Сообщения поступают от

344 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

узла к узлу, пока не достигнут конечного получателя. Возможны различные пути прохождения сообщений, что повышает доступность сети в случае выхода из строя того или иного звена.

ZigBee/GSM шлюз AnCom RM/D (рис.8) осуществля-ет сопряжения сетей ZigBee и GSM:– относительно ZigBee mesh-сети шлюз является коор-динатором: – – выполняет функции по формированию mesh сети;– – является доверительным центром (trust-центром) – устанавливает политику безопасности;– – задает настройки во время подключения устройства к mesh-сети;

Рис. 7. ZigBee модем AnCom RZ/B

M2M коммуникации без проводов 345

– относительно GSM сети шлюз является GSM/GPRS модемом:– – интерфейс RS-485;– – 2 входа телесигнализации (ТС) и 2 выхода телеу-правления (ТУ) типа открытый коллектор;– – 2 SIM-карты с динамическими локальными IP (встроенная программная поддержка автоматического переключения между SIM-картами);– – модемы в режиме «клиент» (или «сервер»);– – канал связи GPRS, CSD (для удаленной настройки и резервирования).

Прозрачный GPRS/EDGE или CSD канал автомати-чески активируется после включения питания ZigBee/GSM шлюза AnCom RM/D.

ZigBee/GSM шлюз AnCom RM/D (динамический локальный IP) устанавливает соединение с диспетчер-ским пунктом, подключенным к сети Internet. Диспет-

Рис. 8. ZigBee/GSM шлюз AnCom RM/D

346 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

черский пункт имеет статический публичный IP и уста-новленное ПО AnCom Server RM.

Сотовым оператором организуется VPN туннель между ZigBee/GSM шлюзами AnCom и диспетчерским пунктом.

При использовании модемов AnCom совместно с ПО AnCom Server RM, обеспечивается законченное ре-шение: GPRS/EDGE канал передачи данных AnCom посредством виртуальных каналов между модемами AnCom и функциональным программным обеспечени-ем, реализованным в виде TCP клиента (рис. 9).

Серверная служба AnCom Server RM принимает/от-правляет запросы и устанавливает TCP-соединения:– со стандартными интерфейсами RS-485 и входами/выходами ТС и ТУ:– – ZigBee модемов AnCom RZ/B (через ZigBee/GSM шлюз);– – ZigBee/GSM шлюзов AnCom RM/D;– с функциональным программным обеспечением на диспетчерском центре, реализованном виде TCP-клиентов (3 TCP-порта для каждого ZigBee модема или ZigBee/GSM шлюза AnCom):– – порт данных для приема и передачи данных с RS-485 порта модема,– – порт входов/выходов ТС и ТУ,– – порт технологического ПО (удаленная настройка, анализ радиообстановки).

Реализуется надежный и безопасный канал связи между интерфейсами приборов учета RS-485, ТС и ТУ и программным обеспечением, реализованным в виде TCP-клиента на диспетчерских пунктах сбора и обра-ботки данных. Таким образом, интерфейсы RS-485, ТС и ТУ видны на функциональном ПО как TCP/IP порты.

Рис. 9. Законченное решение: канал связи для систем подомового учета энергоресурсов на базе ZigBee модемов AnCom RZ/B и GSM/GPRS модемов AnCom RM/D под управлением коммуникационного TCP сервера AnCom

Server RM

348 И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов

заключениеБеспроводный GPRS-модем AnCom RM, используе-

мый в рассмотренных выше системах, является важ-ным элементом любой современной распределенной системы учета энергоносителей. Обеспечивая в системе надежную связь, GPRS-модемы позволяют объединить сотни и тысячи удаленных приборов учета в единую информационную сеть. Использование GPRS и ZigBee модемов AnCom в автоматизированных системах учета позволяет в реальном масштабе времени получать до-стоверную информацию о потреблении энергоносите-лей, устранить влияние человеческого фактора, предот-вратить аварийные ситуации, следить за техническим состоянием приборов и помещений, и как следствие – в целом повысить экономический эффект от применения приборов учета.

Сведения об авторах: Дианов Игорь, технический директор ООО «Аналитик-ТС»; Пронин Дмитрий, коммерческий директор ООО «Аналитик-ТС»; Яманов Антон, менеджер по продукции ООО «Аналитик-ТС». Россия, 125424, Москва, Волоколамское шоссе, 73. Тел (495) 775-6011. E-mail: igor@analytic.ru, pronin@analytic.ru, www.analytic.ru.

349

Е. Ю. Басова генеральный директор ООО «Единый Энергетический Центр»

соВременные энергосерВисы

С выходом в свет в ноябре 2009 года федерального закона №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении измене-ний в отдельные законодательные акты Российской Фе-дерации» появилось определение такого понятия как энергосервис – действия (или действие), направленные на энергосбережение и повышение энергетической эф-фективности использования энергетических ресурсов. Весьма обобщенное определение, на первый взгляд. В законе, правда, речь идет не о самих энергосервисах, а об энергосервисных договорах (контрактах), которые сводятся к договорам на исполнение неких «энергосбе-регающих программ». Потому как, энергосервисный до-говор (контракт) должен содержать:a) условие о величине экономии энергетических ресур-сов, которая должна быть обеспечена исполнителем в результате исполнения энергосервисного договора (кон-тракта);b) условие о сроке достижения установленной энерго-сервисным договором (контрактом) величины экономии энергетических ресурсов.

Понятно, что для заключения подобного договора (а это, полагают многие, значит исполнение закона!) нужен

350 Е. Ю. Басова

план – какая-нибудь «энергосберегающая программа». Вполне логично, что «энергосберегающей программе» должно предшествовать энергетическое обследование, по результатам которого и выявляются те самые меро-приятия и показатели, входящие впоследствии в эту са-мую программу. Ясно, что это требует весьма серьезных вложений средств и достаточно длительного времени. Более этого, это действительно нужные и обязательные мероприятия. Только пока мы ищем средства и ждем, что делать сегодня, сейчас?

Главный инструмент, которым сегодня, к сожале-нию, не владеет большинство потребителей энергетиче-ских ресурсов – это полная информация об энергопотре-блении. Подчеркну, что периодический просмотр (хотя, и это уже неплохо) величин, характеризующих месяч-ное потребление энергетических ресурсов, не является владением полной информацией и тем более контро-лем. А важнее полной информации может быть только достоверная полная информация.

Поэтому речь пойдет о современных энергосерви-сах, посредством которых действительно заинтересо-ванные компании различного рода деятельности уже сегодня получают полную, актуальную и достоверную информацию о ресурсопотреблении. Компаний, предо-ставляющих информационные услуги, мало. В Северо-Западном регионе – одна. О самых интересных энерго-сервисах этой компании по порядку.

Касательно точек учета существует два основных сервиса, точнее два основных варианта сервиса: Энер-гетический Датацентр – арендуемый и локальный. Ис-пользование любого вида Энергетического Датацентра сегодня существенно упрощает все процедуры, связан-ные с учетом и контролем энергетических ресурсов. Арендуемый Энергетический Датацентр представляет

Современные энергосервисы 351

собой единую аутсорсинговую систему по сбору, хране-нию и обработке информации о потреблении энергети-ческих ресурсов, т.е. построен на базе нескольких энер-госервисов и их взаимодействии. Идея не нова, но она осовременена и, главное, работает. Схема работы систе-мы как арендуемого, так и локального Энергетического Датацентра функционирует следующим образом (рису-нок 1).

Сбор информации осуществляется с точек учета энергетических ресурсов (тепловая энергия, холодная вода, газ и т. д.). Под точкой учета я понимаю счетчик, входящий в состав некоторого коммерческого (или ино-го назначения) узла учета энергетического ресурса. Данные с точек учета поступают на Сервер Энергети-ческого Датацентра по некоторому каналу связи и в обязательном порядке копируются в специальный ар-хив. Обработка данных происходит автоматически по

Рисунок 1

352 Е. Ю. Басова

алгоритмам, выбранным Клиентом. Основные отличия данной системы от похожих на первый взгляд систем вчерашнего дня заключаются (но не ограничиваются) в следующем:1. Энергетический Датацентр работает с большинством приборов учета, используемых в системах учета и кон-троля потребления энергетических ресурсов. Список поддерживаемых приборов включает многие снятые с производства приборы учета и все современные устрой-ства, представленные сегодня на рынке. Кроме того, этот список своевременно расширяется с появлением на рынке новинок.2. Способ передачи данных, используемых Энергети-ческим Датацентром, определяется предпочтениями Клиента и технической целесообразностью. Можно ис-пользовать проводные соединения: Ethernet, RS-232, RS-485, LAN. Если мы говорим о беспроводных техно-логиях, то речь идет о стандартах: GSM, CSD, GPRS, Wi-Fi, WiMAX. Более того, ранее полученные данные какими-то другими средствами или хранящиеся в архи-вах программ опроса могут без проблем импортировать-ся в общий архив.3. Количество точек учета одного Клиента достаточно велико. По сути, количество этих точек не имеет значе-ния, поскольку определяет оптимальные способы пере-дачи данных и параметры серверного оборудования. 4. На сегодняшний день одной из важнейших состав-ляющих любой информационной системы является анализ данных. Энергетический Датацентр – весьма гибкий сервис, в том числе и в части аналитики. Важ-но, что алгоритмы автоматической обработки и анали-за данных построены на математическом аппарате: это с одной стороны упрощает работу экспертной системы и делает ее понятной, а с другой стороны дает широ-

Современные энергосервисы 353

чайшие возможности анализа, ограниченные лишь математической фантазией. Поэтому формирование алгоритмов обработки и анализ данных производятся индивидуально для каждого Клиента и могут легко корректироваться. При этом Энергетический Дата-центр полностью не исключает работу человека с дан-ными. Напротив, он делает ее более удобной, точной и оперативной. Не стоит, однако, заблуждаться в из-лишней простоте работы персонала Клиента с системой арендуемого Энергетического Датацентра – персоналу, работающему с системой, придется тщательно прочесть инструкцию по эксплуатации и следовать ей.5. Большинство точек учета энергетических ресурсов носят коммерческий характер, поэтому существует не-обходимость не только в получении информации об энергопотреблении и ее анализе, но и в формировании некоторых ведомостей. Вид ведомостей, оформление и назначение, определяются документооборотом той ор-ганизации, которая является или клиентом или струк-турой, для которой эти самые ведомости предназначе-ны. В случаях, когда в документообороте какой-либо структуры появляются новые формы или меняются старые, обновление шаблонов Энергетического Дата-центра происходит в наикратчайшие сроки. Генерация заданного количества ведомостей в нужных форматах (txt, doc, xls, mdb) сегодня наисильнейшая.6. Особое внимание уделяется безопасности. Несмотря на то, что сегодня вопросы безопасности в системе ЖКХ практически никому не интересны, я не стала ждать прецедентов и первой начала развиваться в данном на-правлении. Энергетический Датацентр обеспечивает конфиденциальность, целостность и доступность ин-формации, с которой работает, посредством дублирова-ния каналов связи, использования специального ком-муникационного оборудования, криптографии и т. д.

354 Е. Ю. Басова

Одним из самых серьезных критериев по исполь-зованию любой технологии – финансовая сторона во-проса. В связи с тем, что создание подобной серьезной инфраструктуры требует значительных ресурсов, ис-пользование сервиса Энергетический Датацентр обе-спечивает доступность современной системы учета и контроля энергетических ресурсов для средних и малых компаний, и тем более для крупных. Каждый клиент индивидуально определяет функции, выполняемые Энергетическим Датацентром. Актуальность сервиса подчеркивается его невысокой стоимостью и выгодным перераспределением ресурсов клиента. Основные за-тратные части вчера приходились на зарплаты боль-шого количества (например, из-за разрозненности то-чек учета) съемщиков показаний, на так называемое обслуживание узлов учета энергетических ресурсов, и, что весьма грустно, на незамеченные аварии, поломки приборов учета и т. п. Преимущества Энергетического Датацентра очевидны: сокращение временных затрат на всех этапах работы с данными, своевременность и оперативность реакции персонала на нештатные ситуа-ции и главное полноценный контроль за потреблением энергетических ресурсов – все это позволяет не только значительно снизить стоимость работ в этой цепочке и повысить их качество, но и дает возможность оценить реальное энергопотребление и, наконец, выбрать опти-мальные пути для решения вопросов экономии энерге-тических ресурсов и повышения эффективности их ис-пользования.

Энергетический Датацентр имеет квалифициро-ванную техническую поддержку, которая по умолча-нию включена в абонентскую плату при аренде Клиен-том Энергетического Датацентра. Однако некоторым клиентам кажется, что им необходим свой локальный Энергетический Датацентр с локальным расположе-

Современные энергосервисы 355

нием всего необходимого оборудования. В этом случае всегда возникают сложности в связи с отсутствием ква-лифицированного персонала, способного обеспечивать техническую поддержку. Как показывает опыт, тех-ническое обслуживание моей компанией локального Энергетического Датацентра существенно снижает затратную часть на поддержание системы в рабочем состоянии и уменьшает головную боль Клиента. Важ-но, что у Клиента всегда есть возможность сначала ис-пытать арендованный Энергетический Датацентр и в дальнейшем при желании безболезненно перейти на локальный Энергетический Датацентр.

Государство постоянно оглядывается на Европу, же-лая добиться не меньших результатов в снижении по-требления энергетических ресурсов. Более того, сегодня словосочетания, такие как энергосбережение и энерге-тическая эффективность, постоянно звучат в СМИ (и не только) – чаще любых других. И можно сколь угодно долго критиковать его в несовершенстве законодатель-ной базы и т. д. для достижения европейских показа-телей. Одно остается фактом: планета, и Российская Федерация в частности, имеет не бесконечный запас ресурсов. Так что придется и экономить и повышать эф-фективность. Просто нужно стараться делать это с умом. И начинать надо от частного к комплексному.

Одной из главных задач Энергетического Датацен-тра является повышение эффективности максимально-го количества процессов для сосредоточения внимания на действительно важных вопросах. И на сегодняш-ний момент в условиях дефицита кадров и денежных средств Энергетический Датацентр – это единственная возможность овладеть полной информацией, чтобы владеть ситуацией.

356 Е. Ю. Басова

Сведения об авторе: Басова Екатерина Юрьевна, генеральный директор ООО «Единый Энергетический Центр». Тел. +7 (812) 332-4116, факс. +7 (812) 332-4116, моб. +7 (905) 223-9303. 190020, Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, 150, офис 610.

358

А. Ю. ЛогиновООО «Астра Инжиниринг»

эВолюция систем Контроля учета энергоресурсоВ

На текущий момент обслуживание узлов учета энер-горесурсов вышло на качественно новый уровень. Прак-тически контроль и биллинговые функции переходят к энергосбытовым компаниям. Крупные энергосбытовые компании занимаются этим самостоятельно. Средние и небольшие энеогосбытовые компании, либо так же делают все самостоятельно, либо передают эти работы на аутсорсинг. При этом непосредственное техническое обслуживание узлов учета сводиться к ремонтным и по-верочным работам.

Соответственно подобная модель не только гораз-до эффективнее традиционно использовавшейся, как технически, так и экономически, что будет рассмотрено ниже.

Современная модель контроля, биллинга, и об-служивания узлов учета энергоресурсов была бы не-возможна без инструментов нового поколения. «АПК АСТРА» являясь системой пятого поколения, совмещая в себе возможности:– системы сбора данных;– системы мониторинга объектов;– оперативно диспетчерскую систему;– биллинговой системы;– экспертной системы;– SCADA;– ГИСи обеспечивая:– поддержку широкого спектра оборудования;

Эволюция систем контроля учета энергоресурсов 359

– высокую надежность и безопасность;– полную автоматизацию;– производительность, – поддержку кластеризации и распределенных вычис-лений;– совместимость с различными системами,единственная имеет оптимизацию для нужд аутсорсин-говых компаний и энергетических датацентров.

Также на базе «АПК АСТРА» выпущены другие кастомизированные решения, оптимизированные под другие задачи:– «АПК АСТРА» в версии для крупных энергосбытовых компаний;– «АПК АСТРА» в версии для средних и небольших энергосбытовых компаний;– «АПК АСТРА» для локального коммерческого и техно-логического учета и контроля;– «АПК АСТРА» для сервисных компаний обслуживаю-щих узлы учета тепловой энергии;– «АПК АСТРА» для муниципальных органов.

Данные модификации позволяют выполнять прак-тически весь спектр задач, связанных как с обслужива-нием или контролем узлов учета энергоресурсов, так и обеспечивать так и с организацией систем оперативно диспетчерского контроля.

Возвращаясь к наиболее актуальной теме – моде-лям контроля и обслуживания узлов учета энергоресур-сов или построения систем ОДК давайте поподробнее рассмотрим как привычную многим организацию кон-троля, так и более современную.

Обычная система контроля, не охватывает всех, кому требуется доступ к информации об энергопотре-

360 А. Ю. Логинов

блении, и оперативная информация о состоянии зда-ния.

Себестоимость и, как следствие, цена обслуживания сильно завышены. Высокие совокупные издержки кон-троля для всех сторон.

Система принятия решений неэффективна, часты простои оборудования из-за несвоевременного ремонта, и, как следствие, возрастают убытки.

единый энергетический Датацентр:– снижение цены обслуживание узлов учета => сниже-ние социальной напряженности, высвобождение фи-нансов на другие нужды!– своевременное выявление отклонений в качестве те-плоснабжения => снижение социальной напряженно-сти, улучшение качества жизни!

Эволюция систем контроля учета энергоресурсов 361

– снижение нагрузки на персонал энергосбыта => улуч-шение качества контроля, снижение затрат!– выполнение Закона о теплоснабжении в части орга-низации контроля!– выполнение Закона об энергоэффективности, в части организации контроля!

Не требует дополнительных государственных инве-стиций!

Собственно вопрос перехода к более современной идеологии идет уже достаточно плотно, и на сегодняш-ний день решено самое сложное препятствие – финан-сирование. На сегодняшний день даже полная замена коммуникационного оборудования осуществляется до-статочно легко. И это позволяет создавать действитель-но эффективные экономически и технически системы.

Сведения об авторе: Логинов Андрей Юрьевич, ООО «Астра Инжиниринг», www.astraeng.ru, and-log@astraeng.ru, +7 (812) 394-9875, +7 (812) 394-9874

362

И. Г. Новиковначальник отдела разработки ПО ЗАО «НПФ Теплоком», г.Санкт-Петербург

Диспетчеризация – Дань моДе или неоБхоДимость?

Основное назначение системы диспетчеризации – экономия времени обслуживающего персонала, центра-лизация управления и контроля, повышение экономич-ности и безопасности эксплуатации. Диспетчеризация узлов учета – это доукомплектование узлов учета сред-ствами вывода информации на различные носители, модемной связью, в том числе с использованием GSM модемов, GPRS, Ethernet, Internet модулей.

Диспетчеризация представляет собой систему сбора информации о значениях параметров процессов энер-госнабжения для дальнейшего использование при уче-те и регулировании.

Учет позволяет организовать оплату энергоносите-лей по фактическим, а не расчетным затратам, а так-же оценить эффективность различных мероприятий в общем комплексе решения задач энергосбережения.

При этом преимущественное значение имеет кон-троль расходов топлива, теплоносителя и тепла.

Система диспетчеризации позволяет осуществлять: – тотальный учет расхода энергетических и материаль-ных ресурсов;

Диспетчеризация – дань моде или необходимость? 363

– организацию оперативного контроля над режимом те-пловодоснабжения; – организацию оперативного контроля над работой обо-рудования и состоянием помещений; – автоматический анализ режима и выдача оператив-ных рекомендаций административному и обслуживаю-щему персоналу по повышению эффективности тепло-водоснабжения.

Области использования системы диспетчеризации следующие:– в первую очередь, это сфера теплоэнергетики в городах и районах с теплоэнергетическими комплексами разно-го порядка, т. е. область энергетики, где использование системы возможно практически без корректировки; – в других сферах энергетики, как-то: в электроэнерге-тике, в системах газоснабжения, водоснабжения и ка-нализации; – в любой сфере жизнедеятельности, в которой контроль параметров и анализ функционирования связан с ши-рокой сетью объектов и необходимостью постоянного и оперативного воздействия на происходящие процессы.

Диспетчеризация позволяет получить экономию ре-сурсов сразу по нескольким направлениям:– снижение расходов на эксплуатацию и обеспечение бесперебойной работы оборудования за счет своевре-менного реагирования обслуживающего персонала на требующие вмешательства ситуации; – снижение расходов на энергоносители за счет опти-мального регулирования параметров работы оборудова-ния; – возможность коммерческого и технологического учета энергоресурсов;– ведение автоматизированного учета эксплуатацион-ных ресурсов инженерного оборудования с целью про-ведения своевременного технического обслуживания;

364 И. Г. Новиков

– обеспечения оперативного взаимодействия эксплуа-тационных служб;– планирование проведения профилактических и ре-монтных работ инженерных систем;– документирование протекания технологических про-цессов, работы инженерных систем и действий обслу-живающего персонала.

Существуют два основных метода осуществления диспетчеризации:– организация собственных диспетчерских сетей;– покупка диспетчерских услуг у компаний, имеющих свои диспетчерские сети и предоставляющих расчеты по учету расходов энерго-, водо-, теплоресурсов.

Основная задача потребителя – выбрать систему диспетчеризации, оптимальным образом удовлетворя-ющую его конкретным целям.

Одним из способов организации Интернет-подключения является применение модемов, поддер-живающих технологию пакетной передачи данных (GPRS/EDGE). Оператор сотовой связи в этом случае выполняет функции поставщика услуг Интернет. От-сутствие проводных каналов связи делает этот способ простым в организации, благодаря чему он находит ши-рокое практическое применение.

Другим способом организации Интернет-доступа является доступ через локальную сеть Ethernet объекта, которому принадлежит узел энергоучета. Для физиче-ского подключения приборов к локальной сети исполь-зуются преобразователи интерфейсов RS232/RS485/Ethernet. Сама же локальная сеть оборудуется шлю-зом, обеспечивающим связь с Интернет-провайдером. К преимуществам такой организации Интернет-доступа относятся меньшая стоимость эксплуатации и более высокая скорость передачи данных. Традиционной

Диспетчеризация – дань моде или необходимость? 365

же сложностью, является необходимость прокладки Ethernet-кабелей на узлы энергоучета. Между тем, со-временные технологии построения локальных беспро-водных сетей позволяют решить и эту проблему. С по-явлением относительно недорогого оборудования для организации беспроводных сетей – роутеров, шлюзов Ethernet / Wi-Fi, преобразователей интерфейсов RS232/RS485 / Wi-Fi и т. д., способ подключения приборов энер-гоучета к Интернету через локальную сеть видится все более и более перспективным.

информационная система «Кливер» – решение проблемы диспетчеризации

Программный Комплекс (ПК) «Кливер» позволяет организовать автоматизированный коммерческий учет воды, тепла и других ресурсов (электроэнергия, газ) и решать проблемы энергосбережения в различных мас-штабах, реализуя функции АСКУЭ. Возможна органи-зация, как домового, так и квартирного учета.

В состав информационной системы «Кливер» вхо-дят:– аппаратные средства учета расхода энергоресурсов на УУТЭ и ИТП (расходомеры, тепловычислители, датчи-ки температуры и давления, средства передачи данных по различным каналам связи);– каналы связи – проводные и беспроводные (RS-485, RS-232, Internet, Ethernet, GSM, GPRS, радиоканалы);– система диспетчеризации - набор аппаратных и про-граммных средств для централизованного контроля за техническим состоянием приборов учета и техноло-гическими процессами в системах энергоснабжения и энергопотребления, основанная на применении совре-менных средств передачи и обработки информации; – программное обеспечение – программный комплекс «Кливер Мониторинг Энергии 2010», обеспечиваю-

366 И. Г. Новиков

щий: автоматический сбор данных с узлов учета энер-гопотребления для энергоснабжающих предприятий и компаний, обслуживающих узлы учета расхода энер-горесурсов; анализа полученных данных и выявления нештатных режимов работы узлов учета и установлен-ного на них оборудования; подготовки и предоставле-ния отчетов энергопотребления любой сложности за лю-бые промежутки времени.

Система способна функционировать полностью в автономном режиме, и при отключении сетевого пи-тания или ПК информация, полученная с первичных приборов учёта, не теряется. На данный момент систе-ма может обслуживать и взаимодействовать с большин-ством имеющейся номенклатуры приборов учёта расхо-да воды, пара, газа, тепловой энергии, электроэнергии и прочих энергоресурсов.

Система имеет гибкую архитектуру и может нара-щиваться в ходе эксплуатации.

Система диспетчеризации позволяет осуществлять: – тотальный учет расхода энергетических и материаль-ных ресурсов; – организацию оперативного контроля над режимом те-пловодоснабжения; – организацию оперативного контроля над работой обо-рудования и состоянием помещений; – автоматический анализ режима и выдача оператив-ных рекомендаций административному и обслуживаю-щему персоналу по повышению эффективности тепло-водоснабжения.

Разрабатываемый ООО «Кливер» продукт, «Кливер Мониторинг Энергии 2010», представляет собой новую версию программного комплекса «Кливер Мониторинг Энергии», ориентированную на диспетчерские службы

Диспетчеризация – дань моде или необходимость? 367

организаций энергоснабжения и крупных организаций, обслуживающих узлы учета энергопотребления.

Приложения комплекса будут работать под управ-лением ОС Windows и могут быть распределены в ло-кальной вычислительной сети предприятия как: – серверные компоненты, отвечающие за сбор, хране-ние и анализ информации; – клиентские – предоставляющие доступ к информа-ции и объектам комплекса сотрудникам предприятия и абонентам в рамках их должностных обязанностей или ролей.

организация сбора данных энергопотребления

На сервер информационного центра данные с узлов учета (УУ) могут передаваться 3 способами:– По инициативе сервера – для УУ, оборудованных пас-сивными средствами связи;– По инициативе УУ, оборудованных интеллектуаль-ными средствами связи. С этими УУ может связываться и по инициативе сервера;– Перенос данных через накопительные пульты.

Рабочие места могут находиться внутри локальной, виртуальной или интернет сети и подключаться к сер-веру в информационном центре.

Дополнительные центры сбора данных могут быть настроены на сбор данных с УУ или может быть орга-низован обмен с центральным сервером, например, для передачи информации в другие программные комплек-сы.

Клиенты получат следующие выгоды от использо-вания нашего продукта:

368 И. Г. Новиков

Диспетчеризация – дань моде или необходимость? 369

1. Возможность своевременно выявлять среди массы узлов учета энергоресурсов узлы, требующие оператив-ного вмешательства персонала с целью предупрежде-ния и устранения аварий, как на самих узлах, так и в сетях энергоснабжения.2. Возможность своевременно выявлять узлы, требую-щих проведения профилактических или иных работ, обеспечивающих штатную работу оборудования узла учета.3. Уменьшить количество сотрудников, задействован-ных в процессе сбора информации с приборов учета и ее обработки, автоматизировав процесс.4. Повысить производительность автоматического сбо-ра информации, что уменьшит количество задейство-ванных компьютеров, либо увеличит общее количество опрашиваемых вычислителей.5. Возможность сбора информации с узлов учета, обору-дованных вычислителями различных производителей единым программным комплексом, а не множеством разнотипных программ, поддерживающих вычислите-ли только определенных марок.6. Возможность в будущем расширять перечень под-держиваемых вычислителей только за счет добавления нового драйвера вычислителя, без какой – либо пере-делки самого программного комплекса.

Используя «Кливер Мониторинг Энергии 2010», клиенты смогут: – Повысить качество контроля над режимами работы узлов учета и установленного на них оборудования за счет наличия аналитического блока, оценивающего по-казания приборов узла учета и выявляющего нештат-ную работу узлов.– Увеличить скорость и объем собираемой информации за счет использования многопоточного автоматического опроса по нескольким параллельным каналам связи.

370 И. Г. Новиков

– Использовать для сбора информации различные ка-налы связи: модемные, в том числе GSM и GPRS – мо-демы; RS232; RS485; Ethernet; комбинации этих сетей и линий.– Генерировать отчеты энергопотребления по заранее составленным «шаблонам отчетов».– Легко осуществлять выборки данных энергопотре-бления не только приложениями нашего комплекса, но и другими, производящими свои расчеты по данным энергопотребления, т. к. структура организации дан-ных в БД такова, что позволяет привязать параметры многоканальных вычислителей к параметрам объектов инженерных сетей и схем энергоснабжения. Таким об-разом, полученные с вычислителей значения параме-тров в БД уже хранятся как параметры объектов, при-надлежащих к инженерной сети.– Передавать данные в другие, используемые клиента-ми программные продукты и биллинговые системы

При использовании в качестве передатчика данных МПД (модуля передачи данных) пр-ва ЗАО «Тепло-ком» существует возможность получения информации с УУТЭ по 4 IP-адресам, т. е. Управляющей компани-ей, энергоснабжающей компанией, обслуживающей ор-ганизацией и т. д., возможна параллельная работа по GSM-связи. В данном случае существует возможность организации единого центра сбора информации с пре-доставлением доступа заинтересованным организаци-ям.

Указанные возможности обеспечивают надежный сбор данных с нескольких тысяч вычислителей на узлах учета, хранение и доступ к данным энергопотребления за любой период времени.

Расчетная мощность ПК «Кливер Мониторинг Энер-гии 2010» – 10000 УУТЭ.

Диспетчеризация – дань моде или необходимость? 371

поддерживаемые типы оборудования№ тип счётчика производитель счётчика 1 ВКТ-2М II Теплоком СПб2 ВКТ-3 Теплоком СПб3 ВКТ-4(М) Теплоком СПб4 ВКТ-5 Теплоком СПб5 ВКТ-7 Теплоком СПб6 ВКГ-1 Теплоком СПб7 ВКГ-2 Теплоком СПб8 ВКГ-3 Теплоком СПб9 Накопительный пульт НП-1 Теплоком СПб10 Накопительный пульт НП-4(А)(ВКТ-4(М), ВКТ-5, ВКТ-7) Теплоком СПб11 СПТ 941,942,943 Логика СПб12 СПТ 960,961 Логика СПб13 СПГ 706,761,762,763,741 Логика СПб14 ТСР до v.20 исключительно, ТСР v.23 Взлет СПб15 ТСРВ 02Х, 03Х Взлет СПб16 KPR UNIMEX Словакия17 НП-3 (KPR) UNIMEX Словакия18 КМ-5 Энергосервис19 SEVS-D Корректор газа20 SA-94/2 Aswega21 Эльф Уралтехнология22 СТУ-1 ТЕСС-Инжиниринг23 УРЖ2КМ ТЕСС-Инжиниринг24 Накопительный пульт АСД-90 Логика СПб

Сведения об авторе: Новиков Игорь Георгиевич, начальник отдела разработки ПО ЗАО «НПФ Тепло-ком», г.Санкт-Петербург, тел. (812) 600-03-03 (доб. 395), e-mail: nig@teplocom-holding.ru

372

373

А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев, Е. В. Боев, А. А. Пиманов ЗАО «ПромСервис»

саДКо-тепло - моДель 2011

Программно-аппаратный комплекс (ПАК) САДКО-Тепло предназначен для автоматизации сбора и пред-ставления информации об учитываемых энергоресур-сах и состоянии объектов энергоснабжения.

Архитектура ПАК включает в себя средства связи с объектом и ПО верхнего уровня.

Первое внедрение системы было осуществлено в 2000 г. на ~300 объектах бюджетной сферы в г. Улья-новске. Связь с объектами осуществлялась по телефон-ным модемам.

Естественно, система развивалась, что находило отражение в ее описании типа, и соответственно, сер-тификации. Эволюция системы происходит и сейчас. Опыт эксплуатации, изменяющиеся требования Заказ-чиков, ежегодно накапливают предложения по усовер-шенствованию, которые находят отражение в програм-мах развития и модернизации.

В данном докладе описывается современная версия Образца 2011 г.

I. описание системыНа рис. 1 представлена структурная схема системы

диспетчеризации с разными вариантами комплекта-

374 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

ции узлов учета, исходя из функциональных возможно-стей ПАК.

1.1. аппаратная часть системы диспетчеризации.

Данная часть комплекса отвечает за передачу и на-дежность связи объектов с сервером сбора данных.

Средство связи с объектом – блок автоматический регистрационно-связной БАРС-02.

Основное функциональное назначение БАРС-02 обеспечение информационной связи между ПК диспет-

Рисунок 1. Структурная схема системы диспетчеризации энергоресурсов

САДКО-Тепло – модель 2011 375

черского пункта с установленным программным обе-спечением «САДКО-Тепло», и прибором учёта в составе узла учёта.

Информационная связь между прибором учёта и ПО верхнего уровня осуществляется по каналам сото-вой связи стандарта GSM 900/1800 в режиме пакетной передачи данных GPRS или проводным Ethernet кана-лам.

1.1.1. проводная связь.Проводная связь обеспечивается выделенными

опто-волоконными линиями и в качестве принимаю-щего устройства предполагает наличие ADSL-роутера, установленного в том же здании, что и объект учета. Та-кая связь, хотя и является самой надёжной, имеет свои недостатки: 1) удалённость объекта от сервера сбора данных бывает значимой – это требует протяжённых линий связи из опто-волоконного кабеля;2) возможны значительные затраты на обеспечение связи по договору с интернет-провайдером.

В этом случае выгодно заниматься установкой дис-петчеризации самому интернет-провайдеру, который прокладывает оптоволоконные сети для пользования Интернетом по жилым домам и организациям или дого-вариваться с такой компанией на более выгодные усло-вия по обслуживанию сетей.

1.1.2. Беспроводная связьДля реализации беспроводной связи вначале при-

менялся GSM-модем Siemens TC35i. Контроллер пере-дает данные по голосовому CSD каналу. Такой способ

376 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

дорог и ненадежен. В процессе снятия почасового су-точного архива мог произойти сбой: деньги затрачены, информация не прошла, запрос приходится повторять заново. Денежные затраты на передачу данных с одно-го такого объекта на порядок выше стоимости затрат на GPRS-траффик и составляют примерно 1,2 руб. за одно соединение.

Связь объектов через GSM (GPRS) каналы предпо-лагает в качестве принимающего устройства использо-вать оборудование, установленное на базе оператора сотовой связи, которое, в свою очередь, передает дан-ные через Интернет на сервер сбора данных. Такой тип связи предполагает минимальные затраты на передачу данных. Главное при выборе поставщика сим-карт – уточнять порог округления передачи данных: важно, чтобы он был 1 kb. При передаче данных с объекта одна

Рисунок 2. Внешний вид и структурная схема БАРС-02 с GSM модулем

САДКО-Тепло – модель 2011 377

сессия пользователю системы «САДКО-Тепло» обходит-ся примерно в 0,001 руб.

Дополнительно БАРС-02 позволяет контролировать состояние объекта с помощью подключенных к нему дискретных охранно-пожарных датчиков и датчиков затопления до 4 шт. Возможно уведомление диспетчера о срабатывании датчика и посылка аварийных SMS-сообщений на телефоны ответственных лиц при соот-ветствующих параметрах настройки.

Для передачи информации по каналам сотовой свя-зи в БАРС-02 в качестве модуля связи используется або-нентская радиостанция стандарта GSM 900/1800 моде-ли SIM 900D (рис. 2).

Для передачи информации по проводным Ethernet каналам в БАРС-02 в качестве модуля связи использу-ется сетевой модуль NM7010A-LF (рис. 3).

Оба варианта имеют возможность подключения одного устройства через последовательный порт RS-232

Рисунок 3. Внешний вид и структурная схема БАРС-02 с Ethernet модулем

378 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

и до 32 устройств по RS-485 интерфейсу, тем самым по-зволяя опрашивать целый спектр приборов учета энер-гопотребления (тепло-, водо-, газо-, электросчётчики), а также приборы контроля состояния объекта (охран-ные контроллеры, приборы погодного регулирования и т. д.).

БАРС-02 изготавливается в герметичном метал-лическом корпусе, что обеспечивает степень защиты блока от проникновения пыли и воды – IP54 по ГОСТ 14254-96 и позволяет устанавливать его в подвальных помещениях. Встроенный AC/DC преобразователь по-зволяет включать прибор в сеть 220 В без дополнитель-ного источника питания. Существует модификация, адаптированная к использованию внешнего источника питания 12-24 В. При пуско-наладочных работах на узле учёта, оборудованном системой диспетчеризации «САДКО-Тепло», в БАРС-02 заложена возможность

Рисунок 4. Пользовательский интерфейс сервисного ПО «Конфигуратор БАРС».

САДКО-Тепло – модель 2011 379

поиска оптимального расположения GSM-антенны в трудно доступных подвальных помещениях для опреде-ления зоны уверенного приёма сигнала. Для контроля состояния прибора предусмотрена световая и звуковая сигнализация. Индикатор «РЕЖИМ» (зелёного цвета) указывает на корректное включение питания и предна-значен для идентификации штатного режима работы. Индикатор «СВЯЗЬ» (красного цвета) свидетельствует об установленном канале связи между БАРС-02 и ПК диспетчерского пункта. Для мониторинга состояния канала связи диспетчерский компьютер один раз в 3 мин. запрашивает служебную информацию с БАРС-02. Функция поддержания связи с диспетчерским ПК возложена на БАРС-02. Для обеспечения устойчивой работы канала связи управляющий контроллер блока постоянно отслеживает его состояние и, в случае сбоя, восстанавливает его.

Перед установкой по месту эксплуатации каждый блок должен быть сконфигурирован и настроен с по-мощью сервисного ПО «Конфигуратор БАРС», устанав-ливаемого на диспетчерский компьютер и входящего в комплект поставки ПО «САДКО-Тепло» (рис. 4).

В зависимости от типа подключаемого тепловычис-лителя, количества и логики срабатывания подклю-чаемых дискретных датчиков, а также необходимости отправки аварийных SMS-сообщений на заданные те-лефоны при срабатывании датчиков, необходимо откор-ректировать поля пользовательского меню.

Параметры соединения, реакция блока БАРС-02 на срабатывание дискретных датчиков, настройки интер-фейсов связи с контрольно-измерительным оборудова-нием могут модифицироваться дистанционно диспетче-ром непосредственно с сервера сбора данных. В блоке БАРС-02 реализована поддержка двух резервных IP-

380 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

адресов ССД для обеспечения возможности построения распределенных, отказоустойчивых систем с резервны-ми серверами сбора данных. Гибкий менеджер задач позволяет настраивать время, период и очередность опроса архивов с приборов учета.

ПАК «САДКО-Тепло» изначально создавался для возможности работы с многообразным парком тепловы-числителей, унифицируя информацию, приходящую по разным протоколам с разными обозначениями в еди-ную базу данных.

Обычно в системе коммерческого учета используют-ся приборы учета тепла, расхода теплоносителя, элек-троэнергии и др. самых разных производителей. Сейчас программное обеспечение «САДКО-Тепло» может рабо-тать со следующими типами приборов:– тепловычислители ВКТ-4М, ВКТ-5, ВКТ-7 ( ЗАО НПФ «Теплоком»); – тепловычислители СПТ-941, СПТ-941-10, СПТ-943 (ЗАО НПФ «Логика»);– тепловычислители ТСР-023, ТСРВ-034 (ЗАО «Взлет»);– тепловычислители ТЭМ-104, ТЭМ-106 (ООО «ТЭМ-Прибор»);– тепловычислители ЭЛЬФ, КАРАТ-М, ЭЛЬФ Modbus (ООО НПП «Карат»);– тепловычислители ВТД, ВТД-В3 V10 ( ООО НПФ «Динфо»);– тепловычислитель ВТМ-5 (ОАО «Саранский приборо-строительный завод»);– тепловычислитель ТМК-Н13 (ЗАО «Промприбор»);– тепловычислитель Multical 601 ( Kamstrup JSC);– ЭСКО МТР-06 (ЗАО «Энергосервисная компания 3Э»);– расходомер «АС-001» (ЗАО «Центрприбор»);– расходомер ПРАМЕР 52ХХ (ЗАО «ПромСервис»);– электросчетчик Меркурий-230 ( ООО «Инкотекс»);– электросчетчик «СЕ 301»

САДКО-Тепло – модель 2011 381

– счетчик импульсов «Пульсар».Регулярно производится подготовка драйверов для

подключения новых приборов.

1.2. по верхнего уровняПО верхнего уровня управляет обменом данных с

БАРС-02, анализирует и представляет информацию, полученную с каждого узла учета.

Для этого имеются различные возможности, кото-рые могут изменяться в зависимости от реальных по-требностей Заказчика.

1.2.1. Формирование и автоматическая распечатка отчетов

В процессе эксплуатации ПАК «САДКО-Тепло» не-мало вопросов и проблем возникало в связи с представ-лением форм отчетов в теплоснабжающие организации всех регионов, где установлен программно-технический комплекс. Основные из них – это отчетные формы, при помощи которых разные управляющие компании, ТСЖ, организации, занимающиеся обслуживанием узлов учета, передают их в теплоснабжающие организации. В различных регионах у ТСО имеются собственные тре-бования к предоставляемым отчетам по каждому узлу учета.

В системе имеются несколько типовых универсаль-ных форм отчета. По заявке заказчика возможно разра-ботать отчет, полностью удовлетворяющий специфиче-ским требованиям соответствующих теплоснабжающих организаций. Заказчик имеет возможность также сам доработать любую форму отчета в соответствии со свои-ми пожеланиями и потребностями. Мы, как разработ-

382 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

чики, стремимся сделать эту возможность более удоб-ной и простой.

1.2.2. мониторинг графиков по каждому объекту

Комплекс позволяет представлять данные в графи-ческой форме. Потребители с наглядным образом мыш-ления по достоинству оценили данную возможность. Они выявляют при анализе графиков массу нюансов, характеризующих работоспособность оборудования, функционирования инженерных систем объектов, ре-жимов энергоснабжения.

В каждом жилом доме в течение суток есть 1-3 часа, когда расход горячей воды должен быть близок к нуле-вому значению (примерно с 2 до 4 часов ночи). На рис. 5 видно систематическое существенное превышение по-казаний расхода ожидаемого нулевого значения. Дан-ное обстоятельство позволяет предложить существова-ние утечки в системе горячего водоснабжения. После

Рис. 5

САДКО-Тепло – модель 2011 383

устранения утечки значения расхода горячей воды в этот временной период чаще всего становятся близки к нулю.

Графики на рис. 6, 7 позволяют анализировать и со-стояние отопления.

Визуально хорошо заметно расхождение показаний прибора между подающим и обратным трубопроводом в закрытой системе теплоснабжения. По обратному тру-бопроводу возвращается значительно меньшее коли-чество теплоносителя. Это позволяет предполагать на-личие утечки в системе отопления. После устранения утечки измеренные расходы в подающем и обратном трубопроводах практически равны.

1.2.3. нештатные ситуации ПАК «САДКО-Тепло» имеет необходимые для си-

стем такого плана функции, среди которых необходимо отметить реализацию контроля «Нештатные ситуации».

Система позволяет оповещать о возникновении сле-дующих нештатных ситуаций:– весь набор нештатных ситуаций тепловычислителя;– несанкционированное проникновение к месту узла учета энергоресурсов;– затопление, задымление помещения;– выход параметров энергоснабжения за пределы уста-вок. Одна из важнейших функциональных возможно-стей системы, позволяющая отслеживать количествен-ные и качественные характеристики энергоснабжения, что при условии правильного составления договора с теплоснабжающей организацией существенно влияет на коммерческие расчеты. Уставки параметров энергос-набжения можно разделить на статические и динами-ческие.

384 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

К статическим уставкам относятся верхние и ниж-ние пределы значений параметров энергоснабжения, непосредственно измеряемых приборами. Например, температура теплоносителя, которая измеряется тер-мометром сопротивления. Если температурный график у потребителя по требованиям СНиП составляет 95/70 градусов при самой низкой температуре теплоснабже-ния, что это должно было быть зафиксировано в дого-воре теплоснабжения. Тогда возможно установить на подающем трубопроводе верхнее предельное значение температуры 110 градусов и нижнее предельное значе-ние – 80 градусов. На обратном трубопроводе возможно установить верхнее предельное значение 70 градусов, нижнее – 40 градусов, тогда при подаче с теплоноси-теля с температурой ниже 80 градусов система будет сигнализировать о нарушении температурного гра-фика и фиксировать это в архивах, на основании чего возможно предъявлять претензии к ТСО по качеству теплоснабжения. В случае возвращения теплоносите-ля с температурой выше 70 градусов система будет сиг-

Рис. 6

САДКО-Тепло – модель 2011 385

нализировать о нарушении температурного графика, и теплоснабжающая организация сможет предъявить претензии потребителю. Поэтому данную ситуацию не-обходимо проанализировать, выявить причины и ста-раться устранить.

К динамическим уставкам относятся верхние и ниж-ние пределы значений параметров энергоснабжения, которые получаются методом вычислений из значений непосредственно измеряемых параметров. Например, количество тепловой энергии.

Ведя постоянный мониторинг параметров энергос-набжения, оператор может активно воздействовать на ситуацию, возникающую в случае выхода параметров энергоснабжения за пределы уставок.

1.2.4. геоинтерфейс программыВ настоящее время чаще используется интерфейс

в виде табличных данных, выводимых в главном окне программы.

Рис. 7

386 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

Однако помимо табличных значений по всем объ-ектам существует возможность расположить узлы учета на карте местности населенного пункта (рис. 8).

На рис. 6 и рис. 7 даны графики теплоснабжения одного и того же объекта в в разных масштабах изме-рения.

Это дает существенное преимущество в наглядно-сти в сравнении с методом поиска объектов в дереве объектов. Так же наглядно представляются на карте те нештатные ситуации, которые мы привыкли видеть в разделе «Нештатные ситуации». Тем самым более пол-но представляется ситуация по объектам.

Вести в программу опцию «карта местности» может и сам пользователь. Достаточно добавить графический файл с ее изображением в формате bmp в корневой ка-талог программы и разместить узлы учета.

Рис. 8. ГИС

САДКО-Тепло – модель 2011 387

1.3. улучшения в интерфейсе пользователяСистема САДКО-Тепло, предназначенная для уче-

та потребления энергоресурсов, непрерывно развивает-ся, повышая продуктивность и удобство работы конеч-ных пользователей.

1.3.1. оперативность и удобство поиска.Так, в версии 3.0 появилась возможность поиска

узла учета по фрагменту названия, что позволяет бы-стро найти в дереве объектов интересующий узел. В системе с большим количеством узлов одного только поиска для комфортной работы бывает недостаточно. Хочется сократить большое дерево объектов так, чтобы узлы в нем можно было «охватить одним взглядом», что-бы по нему было удобно перемещаться. Чтобы показать в дереве объектов только узлы, представляющие опре-деленный интерес, например, только узлы с нештатны-ми ситуациями (НС), или узлы, по которым нет данных за последние несколько суток, применяется фильтр с нужными условиями (рис. 9).

Аналогичное желание часто возникает и при про-смотре списка нештатных ситуаций. И здесь тоже помо-жет фильтр. Например, на рис. 10 показан список НС, выводящий список неисправностей по трубопроводу №1.

Есть несколько улучшений, касающихся повседнев-ной работы с графиками и таблицами. Например, инди-видуальная настройка графиков – теперь для каждого узла или группы узлов выводимые параметры, цвета и стили графиков настраиваются индивидуально, при этом пользователь, переходя от узла к узлу, увидит гра-фики только тех параметров, которые он хочет отслежи-вать. Есть быстрая настройка диапазона времени де-тального просмотра (если выбрать в графике диапазон

388 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

Рис. 10. Фильтрация НС по подстроке

Рис. 9. Управление фильтрацией узлов учета

САДКО-Тепло – модель 2011 389

времени и при нажатой клавише SHIFT нажать кнопку «Обновить», то выбранный диапазон станет текущим и для таблицы данных), а также другие улучшения.

1.3.2. Веб-интерфейс пользователяНачиная с версии 3.0 в САДКО-Тепло имеется

веб-интерфейс, который позволяет через привычный Интернет-браузер подключаться системе и выполнять основные операции по просмотру архивных данных и нештатных ситуаций в табличном и графическом виде, а также получать отчеты в PDF формате (рис. 11, 12).

1.3.3. Диспетчер заданийВ САДКО-Тепло версии 3.2 появился диспетчер за-

даний, реализованный в виде отдельной подсистемы.

Рис. 11. Веб-интерфейс САДКО-Тепло (таблица)

390 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

Он не только сохраняет прежнюю возможность считы-вания архивов приборов один раз в сутки в автоматиче-ском режиме, но и добавляет такие возможности, как:– расширенные настройки расписания: задание интер-вала запуска заданий от одной минуты до нескольких месяцев, ограничение продолжительности работы за-дания, указание количества попыток выполнения и за-держки между попытками;– независимые задания и расписания для групп прибо-ров (потребитель, район, управление). Например, при-боры одной управляющей компании могут опрашивать-ся ночью, а другой – днем;– несколько расписаний выполнения задания для одной и той же группы приборов. Например, часовые архивы можно получать с интервалом в несколько часов, а су-точные – раз в сутки и т. п.

Рис. 12. Веб-интерфейс САДКО-Тепло (графики)

САДКО-Тепло – модель 2011 391

Характер выполняемых заданием действий опреде-ляется шагами задания. Каждый шаг задания выпол-няет определенный тип действий в системе – например, считывание архивов, расчет баланса в группе узлов учета. Шаги задания могут выстраиваться в цепочку, формируя последовательность действий, при этом сле-дующее действие может пользоваться результатами предыдущих.

Типы выполняемых действий можно разнообра-зить за счет разработки новых подключаемых модулей, аналогично тому, как для подключения нового типа прибора создается новый модуль – драйвер прибора. Например, вполне реально создание модулей для авто-матической генерации отчетов по узлам, экспорта их в файлы и последующей пересылке по электронной по-чте адресатам (скажем, руководству управляющей ком-пании).

Для конфигурирования заданий используется про-грамма «Конфигуратор заданий САДКО-Тепло», глав-ное окно которой показано на рис. 13 .

Конфигуратор позволяет управлять заданиями, расписаниями, а также привязывать задания и распи-сания к определенной группе объектов (потребителю, району, управлению). Таким образом, какие именно

Рис. 13. Конфигуратор заданий САДКО-Тепло

392 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

действия будут выполняться, определяется заданием, а какие объекты (узлы) будут вовлечены в эти действия – связкой задания и группой узлов. При этом группа узлов будет называться владельцем задания. Чтобы отобразить в конфигураторе только задания для одного владельца, применяется фильтр по владельцу.

Для контроля выполнение заданий служит про-грамма – «Монитор заданий САДКО-Тепло», показан-ная на рис. 14.

В окне программы показаны результаты последнего выполнения и текущее состояние всех заданий, а также дополнительная информация. Здесь же можно просмо-треть журнал выполнения любого задания.

1.3.4. управление правами доступаВ последнее время для многих диспетчерских цен-

тров стала актуальной задача разграничения доступа со стороны потребителей (управляющих компаний) только к информации по узлам учета, находящихся в их непосредственном ведении. При этом для доступа к системе САДКО-Тепло используется как удаленный ра-бочий стол (терминальный доступ), так и веб-интерфейс (веб-доступ). Т. е., при использовании системы Управ-

Рис. 14. Монитор заданий САДКО-Тепло

САДКО-Тепло – модель 2011 393

ляющей компанией 1 в окне программы должны быть видны узлы учета, «принадлежащие» только ей, и не должно быть видно узлов учета, «принадлежащих» остальным компаниям.

Для решения этой задачи в рамках САДКО-Тепло версии 3.3 разработана подсистема разграничения до-ступа, которая позволит администраторам системы со-бирать пользователей в отдельные группы на уровне операционной системы (группы Windows) и затем вы-борочно предоставлять им доступ к отдельным группам объектов учета (потребителям, районам, управлениям). При этом к каждой группе объектов учета можно пре-доставить доступ нескольким группам пользователей, указывая, будут ли предоставлены права изменения и/или удаления объектов учета.

Назначать права доступа можно на любом уровне иерархии объектов учета. При этом назначенные права наследуются на более низком уровне иерархии, но, при необходимости, могут быть переопределены в сторону ограничения.

Назначение прав происходит в окне свойств груп-пы объектов учета. Например, на рис. 15 показано, что группе пользователей «Sadko2» дано право просмотра и изменения свойств всех узлов учета конкретного потре-бителя, а также добавления новых узлов учета. Однако, поскольку право удаления не предоставлено, пользова-тели из группы «Sadko2» не смогут удалять узлы учета из конфигурации.

На сегодняшний день ПАК «САДКО-Тепло» установ-лен на многих серверах в городах: Вологда, Тамбов, Ка-зань, Самара, Тольятти, Чукотский АО, Саранск, Аль-метьевск, и т. д. Работающие комплексы различаются по количеству подключенных абонентов. Есть серверы, которые обслуживают от 500 до 1500 объектов в городах

394 А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др.

Саранск, Альметьевск, Казань. К другим серверам пока подключено до 50 объектов - это первый начальный этап создания и развития баз данных. Серверы, являющие-ся в настоящее время наиболее распространенным ва-риантом функционирования системы, обслуживают от 100 до 500 объектов. Основными потребителями систе-мы являются ресурсоснабжающие организации (тепло-сети, водоканалы), а также расчетно-кассовые центры, Управляющие компании, и специализированные пред-приятия, занимающиеся обслуживанием узлов учета.

Рис. 15 Управление правами доступа к группе узлов учета

САДКО-Тепло – модель 2011 395

Система организована так, что доступ к базам дан-ных, находящимся на сервере, возможен с неограни-ченного числа компьютеров при помощи приложения «подключение через удаленное рабочее место», а также других средств и программ для соединения компьюте-ров между собой. Поэтому информацию могут получать физические и юридические лица с различными запро-сами. Одних интересуют количество и качество энергос-набжения, других – работоспособность оборудования, третьих – функционирование инженерных систем объ-ектов, четвертых – организация коммерческих расчетов потребленных ресурсов. В ряде случаев потребителей интересует информация в целом.

ПАК САДКО-Тепло удовлетворяет сегодняшним за-просам Потребителей.

Сведения об авторах: Минаков Аркадий Александрович, к.т.н. генеральный директор 433502, Россия, Ульяновская обл., г. Димитровград, ул. 50 лет Октября , 112, т/ф (84235) 4-18-07, 4-58-32, 6-69-26 minakov@promservis.ru , www.promservis.ru Ефремов Алексей Юрьевич, начальник ПТО ЗАО «ПромСервис», т/ф (84235) 4-55-59, 6-10-48 promservis@promservis.ru Кочнев Михаил Викторович, главный специалист по информационным технологиям ЗАО «Промсервис», т/ф (84235) 4-18-07, 4-58-32, 6-69-26 utro@promservis.ru

396

Боев Егор Владимирович, инженер-конструктор ЗАО «ПромСервис» т/ф (84235) 4-55-59, 6-10-48 promservis@promservis.ru Пиманов Антон Алексеевич, инженер службы внедрения ЗАО «ПромСервис» т/ф (84235) 4-55-59, 6-10-48 promservis@promservis.ru

397

Э. В. Тястоглавный инженер управления автоматизации Группы компаний Взлет, ООО «Инженерно-Технический Центр «Промавтоматика»

Диспетчеризация аитп на Базе программного КомплеКса «Взлет сп» и ее интеграция с системами мониторинга и упраВления инженерными системами зДаний

Автоматизация тепловых пунктов, несомненно, является прогрессивным методом управления, регу-лирования и оптимизации систем теплопотребления, решающим задачи обеспечения гибкого и комфортно-го теплового режима зданий на основе ресурсосбере-гающих технологий. Автоматизированные тепловые пункты «Взлет АТП», благодаря функциональным осо-бенностям алгоритмов регулирования, реализованных системами локальной автоматики на базе специализи-рованных контроллеров (регуляторов отопления) «Взлет РО», наиболее полно отвечают задачам оптимизации теплопотребления промышленных, административных и жилых зданий, а также создания комфортных усло-вий внутри помещений обслуживаемого здания при ми-нимальных энергозатратах. Средства автоматизации и контроля обеспечивают работу тепловых пунктов без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

На современном этапе развития производства наря-ду с автоматизацией не менее важным является процесс управления данными или информационный обмен с

398 Э. В. Тясто

объектами автоматизации, позволяющий своевременно получать достоверную информацию о состоянии объек-та, возможность более эффективно управлять, а также уменьшить возможные потери и увеличить экономиче-скую отдачу от автоматизации.

Система диспетчеризации АТП разработки ЗАО «Взлет» обеспечивает дистанционный контроль и сред-ства корректировки параметров регулирования тепло-потребления с выводом информации на диспетчерский компьютер. Управляет работой системы программный комплекс «Взлет СП», являющийся ядром сертифи-цированных информационно-измерительных систем «Взлет ИИС», предназначенных для сбора, обработки, хранения и отображения информации с узлов учета энергоресурсов. Указанные ИИС могут использовать-ся, в том числе, и для осуществления учетно-расчетных операций. В настоящее время приборный учет тепловой энергии получил широкое распространение благодаря политике энергосбережения, проводимой Правитель-ством РФ, и инициативе местных органов управления. Автоматизированные тепловые пункты, как правило, комплектуются узлами (приборами) учета тепловой энергии и теплоносителя. Поэтому применение единого программно-аппаратного комплекса для решения за-дач контроля и управления процессом теплопотребле-ния и диспетчеризации узлов учета дает дополнитель-ный экономический эффект.

Благодаря наличию развитых функций управле-ния, диагностики работы основного технологического оборудования и других функций, реализуемых с помо-щью регуляторов «Взлет РО», системы локальной авто-матики автоматизированных тепловых пунктов «Взлет АТП» обеспечивают надежную работу объектов, при ко-торой не требуется директивное управление оператором (диспетчером) и постоянное отображение состояния объ-

Диспетчеризация АИТП 399

ектов в режиме реального времени. Основные задачи системы диспетчеризации АТП сводятся к незамедли-тельному информированию диспетчерского персонала о нештатных (аварийных) ситуациях при непрерывном контроле состояния объекта управления и к обеспече-нию возможности дистанционной корректировки пара-метров регулирования.

При разработке и внедрении систем диспетчериза-ции для конкретных объектов особое значение уделяется применению низкозатратных гибко-масштабируемых решений. Эти решения обеспечиваются благодаря ис-пользованию в системе программного комплекса «Взлет СП» и специализированных средств связи – адаптеров сигналов «Взлет АС»: адаптера сотовой связи АССВ-030 и адаптера сети Ethernet АСЕВ-040. При этом для обме-на информацией с объектами используются две наибо-лее интенсивно развиваемые цифровые среды передачи данных – сотовая связь и Интернет. Адаптер АССВ-030 обеспечивает передачу данных с использованием услуг CSD, SMS и GPRS, предоставляемых сетью GSM. Для передачи данных с объектов через сеть Ethernet в дис-петчерскую систему, построенную на базе программ-ного комплекса «Взлет СП», используется адаптер АСEВ-040.

Возможности и достоинства подобного решения, разработанного ЗАО «Взлет», подробно описаны в ма-териалах по диспетчеризации узлов учета. Подчеркнем лишь, что основной эффект от его использования в том, что обеспечивается подключение практически неогра-ниченного количества объектов к диспетчерской систе-ме и при этом одновременное получение данных от всех объектов.

Соединение между центром сбора информации (дис-петчерским пунктом) и прибором (-ами), установленны-

400 Э. В. Тясто

ми в теплопункте, осуществляется только для передачи информации о возникших отклонениях в работе АТП или узла учета, и для передачи накопленных учетных данных в заданные моменты времени. Применяемые программно-аппаратные средства обеспечивают посто-янный распределенный контроль состояния объектов, не используя при этом каналы связи. Оплата произво-дится за объем фактически переданной информации, а не за время использования каналов связи. Разумеется, диспетчеру обеспечивается возможность наблюдения за технологическим процессом на объекте в режиме ре-ального времени. Такая необходимость появляется как в случае получения с объекта информации о нештатной ситуации, так и для обеспечения оперативной работы персонала по обслуживанию узлов учета и теплосисте-мы в целом.

Предлагаемое решение по диспетчеризации АТП предусматривает также возможность оповещения о та-ких нештатных ситуациях, как пожар, затопление, не-санкционированное проникновение в помещения АТП и др. событиях, требующих оперативного принятия мер. Данная возможность обеспечивается за счет подключе-ния на дополнительные входы адаптеров сигналов от соответствующих датчиков.

Любое современное здание содержит значитель-ный объем инженерного оборудования, число которого непрерывно увеличивается. Все это происходит по той причине, что с каждым днем неуклонно повышаются представления об уровне комфорта во время пребыва-ния человека в здании. Обеспечением безопасности, за-щищенности здания от внештатных ситуаций, а также поддержанием необходимых санитарно-гигиенических условий занимается множество разнообразных под-систем инженерного оборудования, которые, в свою очередь, характеризуются значительным количеством

Диспетчеризация АИТП 401

технологических параметров и сигналов управления, требующих круглосуточного контроля. Все эти систе-мы в совокупности образуют систему жизнеобеспечения здания.

В общем случае, подобная система включает в себя следующие подсистемы:– теплоснабжения (котельные установки или индиви-дуальные тепловые пункты (ИТП));– кондиционирования и вентиляции воздуха (вытяж-ные и приточные системы, кондиционеры, тепловые за-весы и т. п.);– водоснабжения, канализации, водоподготовки, дрена-жа (различные станции управления насосами); – электроснабжения и электроосвещения (трансфор-маторная подстанция, распределительные устройства, дизель-генераторная установка, источники бесперебой-ного питания и т. п.);– лифтовое оборудование;– системы безопасности (охранно-пожарная сигнализа-ция, автоматизированные система пожаротушения, си-стема контроля и управления доступом, система охран-ного телевидения).

Диспетчеризация этих систем позволяет контроли-ровать различные процессы, происходящие в системах, изменять параметры установок, предназначенных для создания и поддержания условий, при которых наибо-лее эффективно осуществляется работа оборудования и жизнедеятельность людей, а также просматривать про-токолы их работы.

В соответствии с ГОСТ Р 21.1.12-2005 Струк-турированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений к программно-техническим комплексам указанных си-стем предъявляются серьезные требования по интегра-

402 Э. В. Тясто

ции в единую систему диспетчеризации. Комплексы автоматизации и диспетчеризации отдельных систем жизнеобеспечения должны иметь средства организа-ции информационного обмена с единой системой мо-ниторинга и управления, организуемой с использова-нием специализированного программного обеспечения на базе SCADA-систем. Для взаимодействия SCADA-систем с приборами фирмы «Взлет», в том числе и с регуляторами «Взлет РО», а также с диспетчерской си-стемой на базе «Взлет СП», разработаны OPC-серверы, реализующие OPC технологию доступа к данным.

Таким образом, средства автоматизации и диспет-черизации «Взлет АТП», в полной мере обеспечивая ре-ализацию функций регулирования теплопотребления объектов и обеспечения комфортных условий, контроль параметров теплоснабжения и коммерческий учет те-пловой энергии и теплоносителя, ГВС и ХВС, позволя-ют создавать как небольшие законченные системы кон-троля и управления, так и встраиваться в достаточно сложные диспетчерские комплексы.

Сведения об авторе: Тясто Эльвира Викторовна, главный инженер управления автоматизации Группы компаний Взлет, ООО «Инженерно-Технический Центр «Промавтоматика». 190121, Санкт-Петербург, ул. Мастерская, д. 9. Тел. (812) 714-81-55

403

А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов ЗАО «ПромСервис»

термоКонтроллер «прамер-710-01»

Организация узлов коммерческого учета потребляе-мого теплового ресурса позволяет снизить платежи за его использование. В основном, это происходит за счет того, что реально потребляемое количество тепла отли-чается от договорных значений организации поставщи-ка. Следующий шаг реальной экономии – это введение в систему отопления узлов регулирования, позволяющих оптимизировать потребление тепла объектами, для ко-торых вопросы энергоэффективности решены комплек-сно (герметизация окон, утепление стен, крыш и т. д.). Важный элемент экономии – поддержание комфортных температур по графику, что наиболее актуально для офисных и административных зданий.

На сегодняшний день большинство объектов по-требления тепловых ресурсов оснащены устаревшими системами задания уровня теплопотребления на базе элеваторных узлов. Указанные системы не обеспечива-ют должной эффективности, так как не могут автомати-чески реагировать на изменение параметров тепловых сетей и окружающей среды. На сегодняшний день появ-ляется много современного оборудования для регулиро-вания теплового потребления: радиаторные терморегу-ляторы, регуляторы перепада давления, регуляторы и ограничители расхода, регуляторы температуры, элек-тронные регуляторы (пид-регуляторы, погодные ком-пенсаторы и т. д.). Рациональное и осмысленное ис-пользование данных приборов в различном сочетании позволяет максимально эффективно сократить затраты на потребление тепловых ресурсов.

404 А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов

ЗАО «ПромСервис» работает в данном направлении не первый год. В 2007 г. был разработан первый вари-ант термоконтроллера «Прамер-710» (Рис. 1). Алгоритм работы термоконтроллера направлен на поддержание постоянной, комфортной температуры в помещении путём автоматического регулирования температуры теплоносителя на вводе в здание в зависимости от тем-пературы наружного воздуха и температуры воздуха в контрольном помещении.

Логика прибора позволяет задать график теплоснаб-жения практически под любой объект теплоснабжения. Базовые (расчетные) графики температур теплоносите-ля в подающем и обратном трубопроводе можно задать для различных графиков теплоснабжения и любого климатического пояса. Они формируются котроллером по заданным параметрам:– максимальная температура теплоносителя на вводе в здание;

Рис. 1. ПРАМЕР-710 образца 2007 г.

Термоконтроллер «прамер-710-01» 405

– максимальная температура на выходе отопительного контура;– минимальная расчетная температура наружного воз-духа;– базовая комфортная температура воздуха в помеще-нии (температура нулевого баланса);– показатель степени системы отопления (учитывает изменение коэффициента теплопередачи нагреватель-ных приборов в зависимости от температуры теплоно-сителя).

Эксплуатация термоконтроллера на объектах пока-зала стабильную, эффективную работу. Термоконтрол-леры отработали на реальных объектах более четырех отопительных сезонов, показав правильную работу спе-циализированных теплотехнических алгоритмов регу-лирования. Прамер-710 работают на объектах как в со-ставе блочных модулей регулирования, так и в составе узлов регулирования, собранных непосредственно на объекте.

Следует отметить, что за годы эксплуатации потре-бители высказывали конструктивные предложения по улучшению прибора, в частности, по упрощению поль-зовательского интерфейса.

Учитывая предложения конечных потребителей, совершенствование элементной базы, условий рынка, а также темпы внедрения систем диспетчеризации, был разработан модернизированный вариант термокон-троллера «ПРАМЕР-710-01» (Рис. 2).

Применив современные схемотехнические решения и сократив количество контуров управления до одного (применение прибора на практике показало избыточ-ность функции управления двумя контурами регулиро-вания), удалось создать вариант прибора, существенно уменьшенного в габаритах и массе.

406 А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов

Значительно упрощены навигация по пользова-тельскому меню и редактирование параметров. Орган управления прибором – клавиатура – заменена энко-дером (поворотным переключателем). Управление на-стройками и отображение данных с термоконтроллера возможно с помощью сервисной программы «Термостат v1.0.0» на любом ПК, посредством протокола ModBus через RS232, либо RS485 интерфейс по выбору.

В новом приборе уменьшено число задаваемых па-раметров регулирования. Основные параметры авто-матически определяются путём задания небольшого количества ключевых поправок к базовым графикам. Основным критерием управления является «Темпера-тура комфорта» (заданная температура помещения), по которой определяется температура смеси в подающем трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха. Также в новой версии прибора сохранена воз-можность использования альтернативного критерия регулирования – ограничение температуры в обратном

Рис. 2. ПРАМЕР-710-01 новой версии

Термоконтроллер «прамер-710-01» 407

трубопроводе. В приборе реализован алгоритм автома-тической адаптации параметров регулирования к рас-чётной модели по температуре в помещении, либо по температуре в обратном трубопроводе.

Увеличено количество режимов энергосбережения: рабочие дни, выходные дни, праздничные дни. Возмож-но гибко настроить практически любой вариант графи-ка энергосбережения. Обновленные алгоритмы входа и выхода в режим энергосбережения повышают эффек-тивность работы системы отопления.

Архивирование измерительной информации произ-водится в памяти прибора в часовом или получасовом интервале. При этом фиксируются только текущие зна-чения температур на момент сохранения и нештатные ситуации (НС) за данный интервал. Указанное количе-ство архивируемых данных достаточно для оценки эф-фективности работы системы и коррекции параметров функционирования.

В новой версии термоконтроллера добавлен дис-кретный вход, что позволяет использовать в системе аварийные дискретные датчики. Расширен перечень НС, при возникновении которых срабатывает аварий-ная сигнализация. Выход «аварийная сигнализация» настраивается с учетом задержки включения и дли-тельности оповещения, что позволяет использовать данный выход не только как механизм оповещения, но и гибкий механизм воздействия на дополнительное ис-полнительное устройство.

В целом удалось значительно сократить стоимость новой версии прибора по сравнению с предыдущей вер-сией.

Пробная эксплуатация новой версии прибора про-водилась в административном здании ЗАО «ПромСер-

408 А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов

вис». Узел регулирования, представленный на Рис. 3, состоит из: термоконтроллера (1), датчика температуры подающего трубопровода (2), датчика температуры об-ратного трубопровода (3), датчика температуры наруж-ного воздуха и помещения (не показаны на рисунке), поворотного трехходового клапана HFE с электроприво-дом АМВ162 производства фирмы «Данфосс» (4), цирку-ляционного насоса UPS-100 фирмы «Грундфос» (5).

Важным дополнением в приборе стала функция дистанционного считывания архивных данных на ПК. Подключенная информационная линия для интерфей-са RS485 позволила управлять прибором и считывать данные удаленно (из кабинета).

Дистанционное управление контроллером обеспе-чивается сервисной программой с простым понятным пользовательским интерфейсом. Программа позволяет

Рис. 3. Узел регулирования

Термоконтроллер «прамер-710-01» 409

как считывать информацию с термоконтроллера, вклю-чая записанные в нем параметры настройки и архивы, так и изменять параметры настроек термоконтроллера в случае необходимости корректировки работы системы регулирования.

Учитывая, что эксплуатация систем регулирования требует профессионального отношения, становится ак-туальной перспектива разработки и внедрения систем диспетчеризации для повышения эффективности экс-плуатации и обслуживания указанных систем.

Полученные графики архивных значений текущих температур (рисунок 4) наглядно свидетельствуют об эффективности работы системы регулирования тепло-потребления.

Рис. 4. График архива текущих значений ПРАМЕР-710-01.1 - температура воды на входе в систему отопления;

2 - температура воды на выходе из системы отопления;3 – температура воздуха в помещении;

4 - температура наружного воздуха.

410 А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов

На графике температуры в помещении просматри-ваются как участки поддержания стабильной (задан-ной) температуры в помещении, так участки включе-ния – выключения режимов энергосбережения.

Рассматривая детально участок (Рис. 5) переклю-чения режимов работы, можно четко отметить время включения режима энергосбережения в 15:00. В данный момент регулирующий клапан полностью закрывается, и наблюдается выравнивание температур подающего и обратного трубопровода с медленным снижением тем-ператур. При достижении температуры воздуха в кон-трольном помещении заданной температуры энергос-бережения (17°С + 1°С), термоконтроллер переходит в режим ее поддержания. В 4:00 включается режим про-грева помещений, при этом система полностью откры-

Рис. 5. График архива текущих значений режима энергосбережения. 1 - температура воды на входе в систему

отопления; 2 - температура воды на выходе из системы отопления; 3 – температура воздуха в помещении;

4 - температура наружного воздуха.

Термоконтроллер «прамер-710-01» 411

вает задвижку и производится подача теплоносителя с магистральной температурой в течение заданного вре-мени. Если температура в помещении достигнет темпе-ратуры комфорта (заданное значение = 20°С), режим прогрева отключается. Далее поддерживаться рабочая температура комфорта.

Эксплуатация новой версии прибора в администра-тивном здании ЗАО «ПромСервис» показала устойчи-вую и эффективную его работу. По проведенным оцен-кам, при использовании режимов энергосбережения с понижением температуры воздуха в помещении в ночное время и в выходные дни можно уменьшить по-требление тепла от 10 до 25% в зависимости от темпе-ратуры наружного воздуха, что и подтверждается на реальных объектах.

В настоящее момент идет освоение серийного про-изводства данного изделия. В продажу изделие посту-пит во 2 квартале 2011 г.

Рис. 6. Блочные модули регулирования.

412 А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов

Данное изделие является основным элементом блочного модуля регулирования (Рис.6) и призвано обе-спечить эффективность теплоснабжения в сфере ком-мунального хозяйства.

литература:1. «ПромСервис». VII Международная научно-практическая конференция «ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕ-РЕЖЕНИЕ. ДИАГНОСТИКА-2005». С. Н. Ещенко. «Регулирование теплопотребления зданий – реальная экономия тепла».2. Термоконтроллер «Прамер-710». Руководство по экс-плуатации.3. «ПромСервис». VI Международная научно-практическая конференция «ЭНЕРГОРЕСУРСОС-БЕРЕЖЕНИЕ. ДИАГНОСТИКА-2004». А. М. Банов, Д. А. Сорокин «Логика работы термоконтроллера «ПРА-МЕР-710»».

Сведения об авторах: Кожанец Андрей Алексеевич, инженер ПТО; Ефремов Алексей Юрьевич, начальник ПТО ЗАО «ПромСервис». 433502, г. Димитровград, ул. 50 лет Октября, дом 112. Т/ф. (84235) 418-07, 458-32, 669-26. promservis@promservis.ru, www.promservis.ru

522

соДержание

Обращение к участникам конференции 3

раздел «метрологическое обеспечение учета энергоресурсов»

А. Н. Колесников. Опыт реализации 261-ФЗ (по материалам российских СМИ) 5

С. Н. Канев. О новых правилах коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителя 25

С. И. Черноморченко. О метрологическом обеспечении учета тепловой энергии 50

П. Б. Никитин. Нужен ли нам стандарт? 56

В. П. Каргапольцев, А. А. Мицкевич. О необходимости обеспечения комплексной поверки и ремонта средств измерений расхода тепловой энергии и воды 59

П. Б. Никитин. Универсальные возможности метрологического центра 71

В. А. Медведев. О едином критерии годности комплектов термометров сопротивления для теплосчетчиков при первичной и периодической поверке 77

В. Ю. Филатова. Термометры. Комплекты. ГОСТы (логика практического применения) 82

В. А. Медведев. Теплосчетчики и измерительные системы теплоты 92

523

А. А. Гнедов. Защита от фальсификаций в приборном учете тепловой энергии 123

А. К. Карпович. Новый порядок утверждения типа средств измерений 134

О. Н. Устьянцева. Эталонное оборудование 143

Н. И. Ханов, В. И. Мишустин и др. Международные сличения эталонов массового расхода жидкости APMP.M.FF-K1 151

Е. Н. Корчагина, Е. В. Ермакова, М. Б. Прудаев. О нестабильности калорийности угля – основного коммерческого параметра 159

раздел «учет энергоресурсов, диспетчеризация»

Холдинг «Теплоком». Оборудование для учета энергоресурсов 166

Вычислители серии КАРАТ-307 — новый продукт НПП «Уралтехнология» 175

В. И. Шутиков. Опыт промышленной эксплуатации дифференциально-интегрирующей системы на тепломагистрали Ду-900 209

В. М. Меркулов. Некоторые тонкости измерения температуры термометром сопротивления 226

Г. М. Сологуб, Н. В. Волкова. Конструктивные особенности квартирных термометров КТСП-Н. Современные технологии 234

В. А. Магала, А. Л. Манин. Вихревые преобразователи расхода производства ЗАО НПО «Промприбор» 244

524

С. Н. Носов. О некоторых результатах испытаний ультразвуковых расходомеров FLUXUS 264

И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова. Имитационное моделирование электромагнитных расходомеров 282

В. М. Бобровник, В. Е. Чередниченко. Приборы учета канализационных стоков для объектов ЖКХ 300

В. И. Мишустин, М. Б. Гуткин, Ю. А. Чистяков. Методика измерений расхода и объема попутного нефтяного газа счетчиками газа ТРСГ-ИРГА 303

ЗАО «НПК ВИП». Энергоэффективность в средствах измерения 323

С. Г. Устьянцев. О выборе пределов измерения манометра в узлах учёта газа 326

И. Дианов, Д. Пронин, А. Яманов. M2M коммуникации без проводов. GSM и Zigbee решения AnCom 332

Е. Ю. Басова. Современные энергосервисы 349

А. Ю. Логинов. Эволюция систем контроля учета энергоресурсов 358

И. Г. Новиков. Диспетчеризация – дань моде или необходимость? 362

А. А. Минаков, А. Ю. Ефремов, М. В. Кочнев и др. САДКО-Тепло – модель 2011 373

Э. В. Тясто. Диспетчеризация АИТП на базе программного комплекса «Взлет СП» и ее интеграция с системами мониторинга и управления инженерными системами зданий 397

525

А. А. Кожанец, А. Ю. Ефремов. Термоконтроллер «Прамер-710-01» 403

раздел «энергосбережение, аудит»

И. В. Кузник. Оценка эффективности транспортирования тепловой энергии 414

С. И. Черноморченко. Об эффективности систем теплоснабжения 426

Г. П. Петраков, В. С. Слепченок. Определение экономической эффективности усиления теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей 434

В. П. Каргапольцев, А. А. Мицкевич. Энергосберегающая система водоподготовки 447

А. В. Чигинев. Экономия в тепло- и водоснабжении ЖКХ, которую можно измерить 460

В. А. Хазнаферов. Приборный учет газа как индикатор работы котельной 479

Д. И. Федосеев. Блочные индивидуальные тепловые пункты БИТП 485

«Теплоком»: инвестиции в ЖКХ – это реальность 492

НП «Городское объединение домовладельцев». Энергоэффективный квартал – демонстрационная зона защиты окружающей среды и климата 496

Р. Г. Крумер, Л. Р. Крумер. Особенности национального энергоаудита 512

526