Метрологическое обеспечение измерительных систем (стр. 22 )

Видно, что большинство теплосчётчиков (82% от общего объёма выборки) зафиксировали утечку отрицательную, и эта отрицательная утечка численно оказалась почти в 9 раз больше утечки положительной. Более того, у пяти потребителей из 87-и сумма Мут + Мгвс также измерена как отрицательная, несмотря на наличие тех или иных объёмов потребления горячей воды в системе ГВС.

Таким образом, ТСО, исполняя требования Правил-95 по “контролю утечки” и желая получить законную плату за эту возможную утечку, понесли финансовые потери трижды:

– никакой положительной утечки Мут = (М1 – М2) – Мгвс эти теплосчётчики в целом не измерили и, потребители, соответственно, ничего не заплатили ни за нормативную утечку, ни за утечку фактическую (если таковая, конечно, имела место);

– количество отобранного в системах ГВС теплоносителя и, соответственно, тепловой энергии, израсходованной в системах ГВС потребителей, оказалось занижено на 14% (в системах ГВС по показаниям счётчиков Мгвс израсходовано 16906 т горячей воды, а оплачено по разности масс DM = М1 – М2 только 14541 т);

– теплосчетчики, выполняя измерения по формуле (4), уменьшили измеренную тепловую энергию отопления на 2368 т измеренной отрицательной утечки.

Наблюдения за работой множества узлов коммерческого учёта, установленных в С.-Петербурге, Москве и других российских городах, дают все основания утверждать, что никогда измерения разности масс DM = M1 – M2 в двухтрубных системах теплоснабжения не могут быть выполнены с точностью, приемлемой для коммерческих расчётов. И даже в тех редких случаях, когда расходомеры М1 и М2 действительно обладают высокой фактической точностью, результаты измерений разности масс М1 – М2 всегда оказываются настолько неточными, что говорить о выполнении измерений просто не приходится.

Учитывая особую метролого-экономическую значимость проблемы измерений разности масс на тепловых вводах потребителей, приведём пример тому, как при наличии в узле учёта высокоточных согласованных расходомеров М1 и М2 результаты измерений разности масс DM = M1 – M2 = Мгвс + Мут оказываются крайне неудовлетворительными и совершенно непригодными для осуществления взаиморасчётов между поставщиком и потребителем.

Рис. 1. Изменение во времени измеренных часовых масс М1 и М2
и их разности DM = M1 – M2 на тепловом вводе потребителя

На рис. 1 показано, каким образом изменялись во времени часовые массы М1 и М2 и их разности DM = M1 – M2 на тепловом вводе потребителя, у которого осуществляется отбор теплоносителя в систему ГВС. Здесь видно, что фактическое теплопотребление в системе ГВС сравнительно невелико – по рабочим дням в систему ГВС отбирается несколько десятков килограмм горячей воды (в некоторые дневные часы пик максимальное потребление достигает 100-120 кг за час).

Данные часового архива этого теплосчетчика свидетельствуют о том, что здесь для подсчёта суммарного теплопотребления (отопление, ГВС, утечки) применяется формула (4), т. е.

Q = Q1 – Q2 = M1×(h1 – hхв) – M2×(h2 – hхв).

Из рис. 1 также следует, что по выходным дням и в ночные часы у данного потребителя Мгвс = 0; следовательно, в эти периоды времени измеряемая разность масс M1 – M2 = Мут, и эта отрицательная “утечка” стабильно составляет минус 11-14 кг за час (здесь при Мгвс = 0 систематически выполняется условие М1 < М2).

Возникает вопрос: а “много” это или “мало” с метрологической точки зрения – иметь на данном объекте по результатам измерений отрицательную утечку на уровне –(11-14) кг за час?

Расчёты показали: при отсутствии потребления горячей воды в системе ГВС (т. е. в закрытой системе, когда Мгвс = 0 и фактически М1 = М2) измеренные часовые массы М1 здесь отстают от соответствующих масс М2 всего на (0,10-0,12)% при допускаемом расхождении ±1,56%[4]. В этой связи следует признать, что здесь мы имеем дело с чрезвычайно высоким согласованием каналов измерений масс М1 и М2 (для так называемой согласованной пары расходомеров допускается рассогласование показаний на уровне ±0,5%).

Вместе с тем это ничтожно малое отрицательное рассогласование пары расходомеров М1 и М2 привело к тому, что измеряемая здесь разность масс DM = M1 – M2 оказалась заниженной в среднем на 0,0132 т за каждый из 672-х часов работы узла учёта, а общее занижение разности масс за рассматриваемый период времени составило 672·0,0132=8,870 т.

Всего же по показаниям теплосчётчика измерено и оплачено DM = 0,819 т теплоносителя. Следовательно, результат учета теплоносителя и тепловой энергии, отбираемых в систему ГВС, оказался занижен в (0,819+8.870)/0,819=12 раз! И это при том, что каналы измерений масс М1 и М2 чрезвычайно согласованы, что в действующих узлах учёта встречается чрезвычайно редко.

Причины столь крупного неуспеха в измерении разности масс высокоточными и сверхсогласованными расходомерами очевидны: это требование Правил-95 “контролировать утечку” и естественное желание ТСО получить плату за возможную утечку и несанкционированный отбор теплоносителя вне системы ГВС.

Конечно же, всех этих финансовых потерь ТСО могла бы избежать, если бы договорилась с потребителем несколько отойти от требований Правил-95 “контролировать утечку” и переключила этот теплосчётчик с формулы (4), 12-кратно занизившей результаты коммерческого учёта, на совершенно необходимую в данном случае формулу

Q = Q0 + Qгвс = М2×(h1 – h2) + Мгвс×(h1 – hхв). (5)

Действительно, если бы учёт здесь осуществлялся по формуле (5), то ТСО вполне законным образом выиграла бы (вернее, не потеряла) трижды:

– во-первых, тепло отопления было бы рассчитано не по формуле Правил-95 Qо1 = М1×(h1 – h2), а по формуле Qо2 = М2×(h1 – h2)[5]; и, коль скоро в большинстве случаев по результатам измерений М2 > M1, то и Qот2 > Qот1, что выгодно любой ТСО;

– во-вторых, обычный крыльчатый счётчик Ду15, установленный в трубопроводе ГВС и подключённый к тепловычислителю, показал бы потребление горячей воды Мгвс = 9,689 т с погрешностью ±2% вместо измеренной сегодня разности масс DM = M1 – M2 = 0,819 т с погрешностью –1200%;

– в-третьих, по ныне применяемой формуле (4) поставщик заплатил потребителю деньги за 8870 кг отрицательной утечки, а мог бы получить плату от потребителя за нормативную утечку, поскольку по формуле (5) утечка не измеряется[6].

В этой связи представляется необходимым, чтобы новые Правила содержали указания на практическое применение формулы (5) в узлах коммерческого учёта с обязательной оплатой потребителями нормативной утечки и соответствующей тепловой энергии.

Известно, что в открытых системах теплоснабжения наибольшее количество горячей воды потребляют жилые дома. Например, в жилых домах С.-Петербурга из каждых 100 т теплоносителя, поступившего в дом по подающему трубопроводу, в системах ГВС расходуется 10-25 т теплоносителя, т. е. относительный водоразбор составляет (10-25)% от М1.

Этот полезный (предусмотренный договором теплоснабжения) водоразбор можно измерить двумя способами: непосредственно счётчиком горячей воды Мгвс с погрешностью ±(1-2)% и косвенным образом, как разность масс DM = M1 – M2. С какой точностью будет измеряться разность масс DM, если для измерения масс М1 и М2 применить, например, турбинные счётчики с допускаемой погрешностью ±2%?

Рис. 2. Изменение во времени измеренных часовых масс М1 и М2
и их разности DM = M1 – M2 на тепловом вводе жилого дома

На рис. 2 показано, каким образом изменялись измеренные часовые массы (среднечасовые расходы) М1 и М2 и их разности DM = M1 – M2 на тепловом вводе многоквартирного жилого дома в феврале-марте 2006 г., а на рис. 3 приведена зависимость допускаемой относительной погрешности измерений разности масс М1 – М2 от времени суток.

Рис. 3. Зависимость допускаемой погрешности измерений
разности часовых масс DM = М1 – М2 от времени суток

Рис. 3 убедительно свидетельствует о том, что даже при наличии в жилом доме сравнительно большого отбора теплоносителя в систему ГВС (до 5 т за час) точность измерений разности масс DM = М1 – М2 весьма невысока: максимальные (вечерние) часовые объёмы потребления горячей воды здесь измерены с допускаемой погрешностью 14-50% (в среднем 20%), утренние и дневные разности масс измеряются с погрешностью 16-80% (в среднем 30-50%), а допускаемая погрешность ночных разностей масс составляет сотни процентов (см. также рис. 4).