Единая технология CDS (калибровки и конструирования систем) в энергетике и ЖКХ
, IT-менеджер , г. Самара
«Идеология сверхпотребления более опасна для человечества,
чем идеология гитлеровского тоталитаризма».
Альберт Гор, лауреат Нобелевской премии 2007 года
Единая технология CDS (калибровки и конструирования систем) в соответствии с главой 77 Гражданского кодекса РФ (часть 4) отражает результат научно-технической деятельности, который включает запатентованные технологии (способы) калибровки тепловой энергии и текучих сред (жидкостей и газов) по патентам РФ (2 2173467) и патентным заявкам на изобретения в сочетании с другими результатами интеллектуальной деятельности в конструировании систем, подлежащие правовой охране, и которые могут служить технологической основой в практической деятельности, прежде всего в проблемной сфере энергетики и ЖКХ. Смысл и стиль ст. 1542 ГК РФ сохранены.
В основе данной единой технологии лежит конструкторский опыт компоновки и применения примерно 250 уникальных систем доводки сложных и надёжных изделий (авиадвигателей НК), а также практическое знание и управление теми малоэффективными процессами, которые сейчас происходят в энергетике и ЖКХ по цепочке от неверных измерений энергоресурсов и необоснованных потерь до улучшения ситуации с энергосбережением, инновациями, производительностью, эффективностью, ремонтами и стоимостью услуг и работ (рис. 1).
В этой статье мы даём только обзор в основном уникальных технических решений и очень интересных конструкторских результатов единой технологии.
Проекты, реализуемые с помощью единой технологии в энергетике и ЖКХ, достаточно объёмны (примерно по 70 листов каждый) и выложены в Интернете в открытом доступе по показанным на рис. 2 ссылкам. Мы адресуем читателей ещё к 3 подробным цветным журнальным статьям [1-3], которые также выложены по ссылкам в открытом доступе.
Рис. 1. Блок-схема единой технологии CDS – калибровки и конструирования систем
Рис. 2. Проекты и открытые ссылки на них
Сначала обратим внимание на решаемые проблемы энергетики и ЖКХ и оценку упущенной доходности проектов.
Проблема № 1 (из 4-х) это заурядная фальсификация приборного учёта энергоресурсов на потоке, фактически всех ресурсов. «Типичные ошибки организации коммерческого теплоучёта» были описаны в журнале ЦЭНЭФ «Энергетическая эффективность» в октябре-декабре 1995 года (№ 9), а поручения и рекомендации по докладу директора зафиксированы протоколом заседания научно-технической комиссии по метрологии и измерительной техники Госстандарта РФ 27 июня 2000 г.
Присужденная в том же году премия Миннауки РФ по проекту «Портативные калибраторы для отбраковки, наладки, оперативного и метрологического контроля, сертификации систем товарного трубопроводного учёта энергетических и природных ресурсов и оказания услуг по устранению дефектов учёта» до победителя так и не дошла. За 12 лет проект перерос в единую технологию по главе 77 ГК РФ с прорывными запатентованными технологиями калибровки и опытом конструирования систем. В тоже время появился застой в деятельности «институтов инновационного развития» России, когда миллиардные бюджетные затраты есть, а результатов и единых технологий у вузовских новаторов совсем нет. Как заметил В. Путин 10.12.2010 г., инновации надо финансировать «точечно», а они пылятся в папках на полках. «Точечные» это и есть единые, с многочисленными прорывными инновациями, а не пустые, скопированные и давно изобретенные технологии и устройства, размещенные в Google в открытом неограниченном доступе.
Арифметические противоречия в счетах на квартплату достаточно частое явление. В личном счёте, например, от 01.01.2001 (рис. 3) разница между данными дома и квартир следующая: горячая вода: 586 на 152 = 386%, холодная вода: 1257 на 424= 296%, «коэффициенты» 1,1-1,19 или накрутки для учёта потерь от 10 до 19%. Допустим. Поскольку количество квартирных счётчиков горячей и холодно воды равно, то дисбаланс 386% - 296% = 90%! А вот это в соответствии с основами арифметики и метрологии точно свидетельствует о хищении горячей воды при норме точности измерений как корень квадратный из суммы квадратов 2% (типовых погрешностей счётчиков), т. е. 2,8%. Возможно, что это только в Тольятти и только в одной квартире, но возможно и по всей стране.
Рис. 3. Данные в счёте на квартплату с арифметическими противоречиями
Следующая решаемая проблема (№ 2) это отсутствие учёта коэффициента полезного действия (КПД или производительности энергетики) цепочки от газовой скважины до потребителя [3]. КПД морально устаревших систем составляет всего 7% (. Потери и хищения госэнергоресурсов. ЭКО, Со РАН, N 10, с. 60-70). С накрутками в каждом звене цепи затраты превышают примерно в 40 раз возможные, что доказывается заменой современных, но морально устаревших котельных на более современные, но уникальные схемы отопления и режимов. Пример экономии демонстрируется фрагментом из нашего ТВ-интервью, размещенного в YouTube под названием “Теплосбережение в 40 раз …» и документально в работе [1, рис. 2-4].
Проблема № 3 состоит в пренебрежении эффективности учёта структуры энергоресурсов. Оказывается, что из сравнения 2-х используемых энергий тепло охватывает примерно 86% всей энергии, а электроэнергия 14%, т. е. в 6 раз меньше.
Проблема № 4 состоит в неверной замене старых труб путём вскрытия асфальта и рытья траншей, а не в применении метода «труба в трубе» при хотя бы минимальном 2-кратном энергосбережении.
Рис. 4. Проблема вскрытия асфальта и рытья траншей
Выполнена оценка доходности технологий калибровки на потоке с блокирующими патентами на наши изобретения. Из www. ***** следует, что ВВП РФ в январе 2011 составлял 3,37 трлн. руб., причем нефть и газ в экспорте 72,5%, нефтегазовые доходы – 10,6%. Доля сырья и «тепла» по трубам ~20%, в том числе потери:
От фальсификаций ~30%. 2. По цепи и тарифам ~90%. 3. От замены труб ~20%.Снижение потерь путём устранения фальсификаций не более 3,37 трлн. руб. х 20% х 30% = 0,2 трлн. руб./мес.
Потенциальная прибыль разработчиков технологий ~2% от экономии с помощью франчайзинга (в СРО), патентных лицензий, монтажа кранов и калибровки ~4 млрд. руб./мес. Безусловно, оценка доходности весьма неполная и приблизительная.
Следующие 2 рисунка 5 и 6 поясняют смысл калибровки тепла на потоке по действующему патенту РФ № 000 и выявляемых погрешностях при внезапных проверках и при умышленной несанкционированной настройке по патенту перед инспекцией. Результат в 0,1% при умышленной настройке (за 1 день до инспекции) в рабочем диапазоне расходов и температур поражает высокой сходимостью результатов
при нормах точности в 2,8-4% и эффективностью изобретения.
Рис. 5. Суть технологии калибровки тепла и воды
Рис. 6. Погрешности измерений с помощью «сертифицированных» приборов учёта
В журнале «Реформа ЖКХ» [1, рис. 8] схема калибровки домовых или подъездных узлов учёта тепловой энергии, горячей и холодной воды уже приводилась. Из схемы понятно, как технология работает на 3-х потоках. На холодной воде учитывается динамика потока или производится слив воды в канализацию. Выбор схемы или времени стабилизации потока холодной воды уточняется конструктором систем.
Приварка кранов выполняется с контролем и без помех для окружающего электронного оборудования клиента и без слива теплоносителя из трубопроводов. Технология приварки и контроля является не оригинальной, но особенной.
В работе [2, рис. 8] показаны результаты экономии горячей и холодной воды на многоквартирных домах г. Тольятти в 1995 г. в 4,6-6,1 раза. Это когда конструкция квартирного узла учёта была выполнена грамотно, с защитой от несанкционированного вмешательства.
Поскольку чиновники, располагающие властью и финансами, с 1995 года вмешались в конструирование систем квартирного учёта, то повсеместно получили хищения из-за своих ошибок [там же, рис. 1-5]. Дополняем методы тестирования новым методом заранее установленного внутри трубы «железного гвоздя», перемещаемого по немагнитной трубе и фиксируемого на крыльчатке магнитом (рис. 7 и 8).
Рис. 7-8. Метод тестирования узла учёта с помощью магнита и «железного гвоздя»
Вины населения в массовых квартирных хищениях, осуществляемых в бракованных системах учёта практически нет, поскольку в безграмотно сконструированных узлах учёта деньги лежат прямо на поверхности и не охраняются.
При реальном снижении проектной нагрузки в 2 раза диаметр проталкиваемой трубы в трубу (рис. 9) снижается в корень из 2-х раз: мм и т. д. Реально разгрузить теплосети можно крышными котельными примерно на каждом 2-м доме. Окупаемость такой котельной может составлять 1 мес., как на Сызранской нефтебазе (рис. 10). При этом теплосети не закрываются, а разгружаются отключением от каждого 2-го дома.
Рис. 9-10. Разгрузка теплосетей для бестраншейной прокладки труб
Итоговыми рабочими документами проекта 1 (рис. 2) являются: 1. Сертификат на калибратор тепла. 2. Методика поверки. 3. Со временем технический регламент по образцу конструкторского регламента (рис. 11).
Рис. 11. Конструкторский (технический) регламент
Проект 2 «Сеть контроля и оценки удельного потребления энергоресурсов от скважины до помещения» (рис. 2) включает 3 инновации:
IT-контроль чрезмерного удельного потребления энергии, топлива и воды. Технологию калибровки систем учёта текучих сред на потоке по патенту РФ № 000 с модернизацией по заявке № и тоже на технологию. Систему контроля неоднородности текучей среды (жидкости и газа).Потери поселковых и внутриквартальных котельных не очевидны и их просто никто не считает, особенно МинэнергоЖКХ с фондами «энергосбережения» и «инноваций» Самарской области:
Горячее водоснабжение без правильного учёта ~40%,
Старые сети ~20%,
Котлы непрерывного действия ~50%,
Пустующие помещения с перегревом ~70%.
Производительность: 0,6 х 0,8 х 0,5 х 0,3 = 7,2%.
ВЫВОД: в проектах новых котельных заложено потерь ~93%.
Доказать бесперспективность морально устаревших котельных без калибровки и IT-технологий контроля практически не представляется возможным. Поэтому вводится инновация (ёвой) на глобальную сеть IT-контроля чрезмерного удельного потребления энергии, топлива и воды, а также новый способ калибровки. Важно то, что на картах Google (рис.12) здания и сооружения «раскрашиваются» в разные цвета, как в светофоре, свидетельствующие о нормальном, промежуточном и чрезмерном удельном потреблении. Когда удельное потребление чрезмерно, ищется другой, более эффективный, путь теплогазоснабжения и с меньшими затратами [3].
Рис. 12. Идея отображения в сети уровней удельного потребления и затрат
Проект новой сети подкреплён 2-мя сертификатами конкурсов МТС и Google, а также отражён на сайте Google: https://sites. /site/absmeleva/ - «Глобальная сеть калибруемого контроля чрезмерного удельного потребления энергии, топлива и воды».
С помощью готовых микроконтроллеров, например, компании NXP (Нидерланды) легко решаются вопросы контроля калибровки и потоков.
Технология калибровки систем учёта текучих сред на потоке по патенту РФ № 000 с модернизацией по заявке № кратко изложена ниже.
На рис. 13 показано морально устаревшее современное оборудование калибровки и только на одной жидкости, которое заменяется более универсальным, включая калибровку газа, и менее габаритным.
Рис. 13. Заменяемое калибровочное оборудование
Имеется метрологическое подтверждение достигнутой погрешности измерения 0,13% на форсаже самолета Ту-160 с помощью вертушки (с официально присвоенным именем изобретателя) с противоскольжением по перепаду давления на вращающихся лопастях. Противоскольжение измерительной вертушки осуществлено впервые в мире. Решение утверждено разработчиком турбинных расходомеров и генеральным конструктором двигателей НК.
Рис. 14-15. Образец изобретения противоскольжения и утвержденное решение о точности
На графиках проекта 2 (см. на ссылке рис. 2) показан эффект повышения точности со сравниваемым образцом на очень вязком топливе при низких температурах. Результирующая погрешность находится в пределах от 0,075% до 0,15% при погрешности доработанного типового расходомера 5-7% в аналогичных условиях испытания. Напрашивается аналогия компенсации возмущений в тензометрических мостах и отсутствия компенсации в тензорезисторах.
Даётся схема доработки типовых газовых счётчиков на ду 50…700 мм (РФ, США, ФРГ, Франция) с осуществлением способа противоскольжения вертушки по точке перегиба по нашему патенту РФ № 000 и патентной заявке (рис. 16).
Рис. 16. Доработка газового счетчика (электродвигатель и муфта)
Показана идея выделения чётных гармоник и способа калибровки по патентной заявке ёвой РФ № (рис. 17) как модернизации указанного выше изобретения (RU 2173467). Модернизация системы поиска точек перегиба состоит в замене пилообразного напряжения на гармоническое, а также в замене двойного дифференцирования выходного сигнала на выделение и анализ гармоник.
Рис. 17. Схема калибровки узлов учёта текучих сред с помощью внешнего устройства 15
Проводится модернизация и «оцифровка» впервые созданной и примененной нами системы для контроля неоднородности текучих сред, которая, как правило, всегда присутствует в трубах и приводит при отсутствии контроля к эксплуатационным дефектам систем и серьезным авариям (рис. 18-19).
Рис. 18-19. Контроль неоднородности текучей среды и оцифровка контроля.
Дан перечень применений контроля неоднородности среды с краткими пояснениями:
- влажного пара с дефектным учетом (в Тольятти и Ульяновске потери до 50-63%),
- влажного газа (требование сухого газа у многих потребителей),
- алкоголя с воздухом и неверным учётом,
- нефти в смеси с водой, газом и неверным учётом,
- авиационного керосина в смеси с водой и выделением внутреннего конденсата в мёрзлых топливопроводах самолётов (с авариями Боинга в США и Ан-124 под Иркутском),
- криогенного топлива (водорода) и окислителя (кислорода) в ракетных двигателях с преждевременным их испарением и резким повышением давления (с авариями и жертвами),
- нефтепродуктов с воздухом на автозаправочных станциях АЗС (и неверным учётом),
- молока с воздухом после насоса (и неверным учётом), и т. д.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В основе реформы ЖКХ лежат, конечно, правила и законы, которые бывают и с ошибками. Однако оговорено, например, в пункте 31с «Правил предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов», утвержденных постановлением Правительства РФ от 6 мая 2011 г. № 000, что в приборном учёте должно обеспечиваться единство измерений, в том числе по показателям точности измерений.
Это значит, что дисбалансы квартирно-домового учёта, например, в 90% или 386% , как выше в счёте по рис. 3 (г. Тольятти с новым мэром), с перекладыванием всех проблем на население, в целом не совсем допустимы, тем более что решение проблем через калибровку и конструирование систем (единую технологию) в статье представлено.
Что касается чрезмерного удельного потребления энергоресурсов и увеличения затрат (до 40 раз), то законодатель пока ничего об этом не указывает, поэтому можно продолжать строить абсолютно неэффективные и морально устаревшие сооружения и машины, если это приносит кому-то прибыль и развивает предпринимательство среди чиновников и вузовских новаторов. Но сначала надо вернуться к выполнению указанного постановления 354, вместе с авторами изобретений и органами Росстандарта доказать, что нормы точности измерений соблюдаются или не соблюдаются в энергетике и ЖКХ на трубах, в каждом доме, в каждой квартире и объяснить это населению. В противном случае работа чиновников по реформе ЖКХ не является полной и не имеет большого смысла.
Кроме того, чиновниками, особенно отвечающими за инновации, нарушается глава 77 ГК РФ, предусматривающее развитие, а не торможение, единых технологий, в том числе путём привлечения бюджетных средств именно на единые технологии.
Единая технология CDS позволяет также осуществить добросовестную конкуренцию в различных сферах экономического развития и выборного процесса. В ОКБ авиадвигателей НК авторская «калибровочная» технология на потоке работала и никогда не имела у конструкторов каких-либо возражений, поскольку фальсификация результатов измерений при доводке двигателей не вызывала никакого энтузиазма.
Исторически применению калибровки при конструкторской доводке двигателей предшествовал богатый опыт предполётной калибровки каналов цифровой связи радиолокационных станций с основным командным пунктом полигона ПВО.
Технологии конструирования систем в ОКБ двигателей НК предшествовал опыт немецких авиаконструкторов. В начале пути немцев было «в ОКБ человек 350, а наших – хорошо, если 40» (. Сотворение мотора. 1990, с. 113). И лишь потом в ОКБ стало 1200 конструкторов, немцы уехали, но опыт управления конструированием систем остался. Этот опыт и закреплён единой технологией CDS.
Единая технология CDS (калибровки и конструирования систем) в энергетике и ЖКХ это эффективное направление грамотного реформирования ЖКХ и модернизации экономики, что в целом и подразумевает законодатель в Гражданском кодексе РФ.
Литература
1. Андреев конструирования и калибровки систем приборного учета тепловой энергии и воды в многоквартирных домах // Реформа ЖКХ. 2010. № 1. С. 46-50.
