Тенденции совершенствования приборов учета количества теплоты и теплоносителя

Тенденции совершенствования приборов учета количества теплоты и теплоносителя С. М. Лебедев, заведующий лабораторией НЦПО НИИТеплоприбор В настоящее время в Государственный реестр средств измерений включено свыше 150 типов теплосчетчиков и тепловычислителей и более 160 типов счетчиков воды, причем, по крайней мере, половина последних предназначена для измерения количества горячей воды.

Однако далеко не все эти приборы соответствуют требованиям, предъявляемым действующими «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя» (далее — «Правила»), и могут быть применены для учета количества теплоты и теплоносителя.

Анализ технических и метрологических характеристик этих приборов позволяет произвести оценку их применимости для целей учета количества теплоты и теплоносителя и выявить определенные тенденции в совершенствовании этих изделий.

В совокупность основных показателей, характеризующих приборы, могут быть включены:

погрешность измерения количества теплоты;

погрешность измерения массы теплоносителя;

динамический диапазон по расходу теплоносителя;

динамический диапазон разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах;

осуществление прибором дополнительных функций, например, наличие нескольких каналов измерения количества теплоты, количества теплоносителя, температуры, давления;

наличие и глубина архива измерительной информации;

наличие системы самодиагностики;

— наличие интерфейса для связи с компьютером, принтером или сетью.

Рассмотрим тенденции изменения этих показателей.

1. Как правило, большинство имеющихся на рынке теплосчетчиков обеспечивают измерение количества теплоты с относительной погрешностью, не превышающей ±4% при разности температур в подающем и обратном трубопроводах свыше 20 °C, что соответствует требованиям «Правил». Однако в последнее время появляются приборы, обеспечивающие это измерение с большей точностью (погрешность измерений не превышает 3%, а то и 2%), что особенно важно для источников теплоты и крупных потребителей, учитывая возрастание цены процента с ростом тепловых потоков.

Вероятно, целесообразно дифференцировать требования к погрешности измерения количества теплоты в зависимости от величины суммарной тепловой нагрузки.

2. Прежде всего, следует отметить, что при измерении количества теплоносителя достоверным показателем является не его объем, а масса. Действительно, принимая во внимание, что измерение количества теплоносителя, прежде всего, преследует цель определения его безвозвратных потерь, а температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах различна, только разность масс теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах дает сведения о его потерях.

Аналогично предыдущему показателю, большинство теплосчетчиков и счетчиков количества обеспечивают измерение количества теплоносителя с относительной погрешностью, не превышающей ±2%, как это регламентировано «Правилами». Существенной в этом случае является способность прибора измерять разность масс теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах. При этом повышение точности измерения массы теплоносителя позволяет приблизиться к достоверным значениям разности.

В последних разработках наблюдается тенденция как к снижению погрешности измерения массы до значений (0,5… 1,0), так и к решению вопроса подбора пары преобразователей расхода по зависимости их выходного сигнала от расхода теплоносителя.

3. Динамический диапазон по расходу теплоносителя — отношение наименьшего значения расхода к наибольшему, — в котором обеспечивается измерение массы теплоносителя с установленным значением погрешности измерений (упомянутые выше ±2% согласно «Правилам»), для большинства применяемых теплосчетчиков и счетчиков воды составляет не менее 1:25, как это предусмотрено «Правилами».

При этом зачастую оказывается, что при переходе с зимнего режима эксплуатации тепловых сетей на летний такой динамический диапазон недостаточен, и возникает необходимость установки на узлах учета двух комплектов приборов.

В связи с этим наблюдается тенденция расширения динамического диапазона измерения расхода до значений 1:100 и шире.

• 4. Аналогичные тенденции наблюдаются и в вопросе расширения динамического диапазона по разности температур теплоносителя между подающим и обратным трубопроводами. Если до недавнего времени этот диапазон ограничивался снизу значением 10 °C (в частности, «Правилами» установлено требование к значению погрешности измерения количества теплоты при разности температур не ниже 10 °С), то в последних разработках нижний предел разности температур опустился до значений (1… 2) °С.
• 5. Современные теплосчетчики спроектированы таким образом, чтобы с помощью одной измерительной системы (а, по сути дела, теплосчетчик является таковой) обеспечивался весь комплекс измерений, предусмотренных на узле учета тепловой энергии и теплоносителей: количество теплоты, количество теплоносителя, температура теплоносителя, его давление, а также продолжительность нормального функционирования прибора. Более того, предусматривается несколько измерительных каналов по каждому из перечисленных параметров. В этом случае теплосчетчик становится универсальным и может удовлетворить требования самых различных потребителей теплоты.
• 6. Практически все современные теплосчетчики обеспечивают возможность архивирования измерительной информации с возможностью последующего извлечения архивных данных либо непосредственно с прибора, либо с помощью дополнительных терминалов.

Объем и глубина архива весьма различны, однако в большинстве случаев это соответствует требованиям, установленным «Правилами», а, зачастую, и превышает их.

Следует отметить, что такое важное требование, как сохранение архивной информации при отключении сетевого питания, реализуется практически всеми теплосчетчиками последних разработок, причем срок хранения архивной информации у некоторых приборов неограничен.

7. Все микропроцессорные теплосчетчики и счетчики воды снабжены системой самодиагностики, которая обеспечивает периодическое диагностирование состояния прибора и выдачу как на дисплей прибора, таки занесение в его архив сведений о возникших отказах и календарном времени возникновения отказа.

Одновременно приборы могут регистрировать и нештатные ситуации, возникающие в системе теплоснабжения, такие как выход текущего значения расхода за пределы установленного для прибора динамического диапазона либо за пределы введенной в память прибора уставки, отключение сетевого питания и др.

8. Получение в приборе информации в цифровой форме позволяет осуществить ее передачу в этой форме на компьютер, принтер и др.

Большинство современных приборов снабжены стандартными интерфейсами (RS232, RS485, CENTRONICS и др.), позволяющими передавать как текущую измерительную информацию, так и архивные данные за любой заданный промежуток времени.

В соответствии с изложенным можно представить себе образ современного теплосчетчика: измерительная система с набором измерительных каналов количества теплоты и массы теплоносителя, температуры и давления по требованию потребителя, обеспечивающая измерение количества теплоты с относительной погрешностью, не превышающей ± (2… 3) %, массы теплоносителя с относительной погрешностью, не превышающей ± (0,5… 1) % в динамическом диапазоне не выше 1:100, при разности температур в подающем и обратном трубопроводе от (1−2) до 150 °C, снабженная системой самодиагностики и диагностики параметров теплоносителя, и способная передавать измерительную информацию в цифровой форме.