EA 027245B1 20170731

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000027245b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ контроля метрологических характеристик теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии, отличающийся тем, что объединяют информационные каналы теплосчетчиков и регуляторов, измеряют температуру наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых зданий или ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, регуляторы используют как средство для измерения разности температур воздуха снаружи и внутри зданий, измеряют количество тепловой энергии контролируемыми теплосчетчиками и определяют регуляторами удельные термические сопротивления ограждающих конструкций отапливаемых зданий согласно выражению: где - количество тепловой энергии по результатам измерений контролируемых теплосчетчиков, потребленное объектами теплоснабжения на нужды отопления за определенный период времени, ГДж/ч; - средняя разность температур наружного воздуха снаружи и внутри отапливаемых помещений, определенная за аналогичный период времени регуляторами, °С, сравнивают полученные значения удельных термических сопротивлений с базовыми значениями удельных термических сопротивлений , запрограммированных в регулятор, определяют относительное отклонение результатов измерений удельного термического сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения согласно выражению: где - измеряемые значения удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, - базовые значения удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, запрограммированные надлежащим образом в регуляторы, , и при превышении относительного отклонения результатов измерений удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения величины допустимого или расчетного относительного отклонения для данного объекта теплоснабжения определяют величину сверхнормативного отклонения из выражения, %: где - допустимое расчетное относительное отклонение термического сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, рассчитанное в соответствии с действующими нормами ТНПА, %.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское 027245 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.07.31
(21) Номер заявки 201500467
(22) Дата подачи заявки
2015.02.23
(51) Int. Cl. G01K17/00 (2006.01) G01K19/00 (2006.01)
(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОСЧЕТЧИКОВ НА УЗЛАХ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
МИЛЕЙКОВСКИЙ ЮРИЙ
СЕМЕНОВИЧ (BY)
(56) RU-C2-2516203 RU-C1-2383008 BY-C1-8012 RU-U1-115472
(43) 2016.08.31
(96) 2015/EA/0029 (BY) 2015.02.23
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец:
КОНДРАШОВ ОЛЕГ
ВЛАДИМИРОВИЧ;
(57) Способ контроля метрологических характеристик теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии относится к измерительной технике, а более конкретно к способам контроля теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии зданий с определением фактической ошибки их измерений. Технический результат заключается в повышении точности контроля метрологических характеристик теплосчетчиков с определением поправки к результатам их измерений в том случае, когда погрешность их измерений выходит за нормируемые пределы. Для достижения данного технического результата на узлах учета тепловой энергии объединяют информационные каналы теплосчетчиков и регуляторов, измеряют температуру наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых зданий, измеряют разность температур воздуха снаружи и внутри зданий, количество тепловой энергии и определяют удельные термические сопротивления ограждающих конструкций отапливаемых зданий согласно выражению
Qom, ГдЖ .
сравнивают с базовыми
Полученные значения удельных термических сопротивлений
значениями удельных термических сопротивлений (^ <(tm) о) и определяют относительное отклонение результатов измерений удельного термического сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения по формуле
При превышении этой величины допустимого (расчетного) относительного отклонения для данного объекта теплоснабжения определяют величину сверхнормативного отклонения, %
^(A"), = HA"L|-№-).h
где v оя'ооп - допустимое расчетное относительное отклонение термического сопротивления, рассчитанное в соответствии с действующими нормами ТНПА, %. Определение сверхнормативного отклонения термического сопротивления позволяет определить (подсчитать в количественном выражении) ущерб, нанесенный некачественной работой теплосчетчика.
Изобретение относится к области измерения тепловых величин, а более конкретно к способам количественного контроля метрологических характеристик теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии и может быть использовано для определения фактической ошибки их измерений или ненадлежащих условий эксплуатации объектов теплоснабжения.
В настоящее время опыт эксплуатации УП "Минсккоммунтеплосеть" (г. Минск, Республика Беларусь) показывает, что не менее 15% систем отопления эксплуатируются в условиях несанкционированных утечек теплоносителя и до 70% применяемых типов теплосчетчиков не обеспечивают своих метрологических характеристик по точности измерений в течение установленного для них межповерочного интервала. При этом до 25% эксплуатирующихся теплосчетчиков выходят за пределы нормируемых значений погрешности уже в первые месяцы эксплуатации. Основной причиной указанных несоответствий является отсутствие у большинства изготовителей технических средств для должного изучения и проверки метрологических характеристик теплосчетчиков в условиях максимального приближения к эксплуатационным параметрам, например, поверочных лабораторий с возможностью эксплуатации на горячей воде. Другой не менее важной причиной являются закономерные процессы ускоренного старения приборов учета под воздействием тяжелых условий их эксплуатации и неправильного монтажа. Из патентной литературы известны способы проверки теплосчетчиков в условиях их эксплуатации. Так, например, известен способ учета тепловой энергии и количества теплоносителя в открытых водяных системах теплоснабжения, в котором узел учета тепловой энергии содержит подающий, обратный трубопроводы, теплообменный контур, четыре байпасных трубопровода, на которых на время проведения измерений устанавливаются измерительные участки с эталонными расходомерами, преобразователями температуры и струевыпрямителями [1]. Предложенный способ позволяет определять количество теплоносителя, прошедшего через рабочие и эталонные расходомеры в подающем и обратном трубопроводах и в теплообменном контуре горячего водоснабжения, сравнить результаты измерений рабочих и эталонных средств измерений в подающем и обратном трубопроводах теплоносителя, а затем вычислить и сравнить полученные коэффициенты преобразования для рабочих расходомеров и температурных преобразователей сопротивления со значениями, полученными при предыдущей поверке в лабораторных условиях, для уточнения их значений на месте эксплуатации. При этом точность измерений обеспечивается за счет поверки расходомеров и преобразователей температуры для теплосчетчиков в реальных условиях их эксплуатации.
Известно также устройство для поверки теплосчетчиков [2], содержащее основной замкнутый контур из трубопроводов с насосом, в котором наряду с основным контуром введен дополнительный замкнутый контур, связанный с участками охлаждения и нагрева основного контура тепловым насосом, а поверхность теплообмена на участке охлаждения основного контура представляет собой датчик теплового потока, связанный с измерительно-вычислительным устройством. Способ поверки теплосчетчиков производится путем сравнения их показаний с количеством теплоты, измеренной датчиком теплового потока в единицу времени по формуле, алгоритм которой реализует вычислительное устройство.
Недостатками известных способов, определяющих возможность контроля над метрологическими характеристиками теплосчетчиков в условиях их эксплуатации, являются
использование дополнительных дорогостоящих устройств, встроенных в схемы работы теплосети;
проверка (контроль) средств измерений за относительно небольшой период времени без возможности учета всех факторов эксплуатации (например, без учета температуры наружного воздуха) и без определения погрешности измерений.
Следует учитывать, что погрешность измерений теплосчетчиков фактически состоит из погрешностей его составных частей (тепловычислителей, датчиков потока и комплектов термосопротивлений). Можно достаточно точно определить ее значение (ошибку измерений) в условиях стационарной лаборатории или в неких ограниченных условиях эксплуатации, но нет никаких гарантий, что определенные значения этой ошибки сохранят свою величину и знак на объекте эксплуатации с течением времени или при изменении параметров эксплуатации. В действительности погрешность измерений теплосчетчиков меняет свой знак и величину в зависимости от условий эксплуатации на объекте, например, от параметров теплоносителя и параметров окружающей среды. Можно утверждать только с принятой доверительной вероятностью, что ее абсолютное значение в установленный интервал времени будет находиться в заданных пределах. Но даже в том случае, если известно, что погрешность измерений теплосчетчиков вышла за установленные пределы, остается неизвестным ее знак и значение, а также время работы теплосчетчиков в режиме метрологического брака. Таким образом, у контролирующей организации нет эффективного способа и исходных данных, позволяющих оценить и учесть во взаиморасчетах с потребителем "занижение" или "завышение" показаний теплосчетчика за период его работы в данных условиях. Если учет массы теплоносителя ведется только по одному (подающему или обратному) трубопроводу, то у теплоснабжающей организации нет никакого корректного способа количественного учета потерь, связанных с утечками теплоносителя.
Известен способ автоматического регулирования расхода тепла в системе центрального отопления здания [3], включающий измерение температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, температуры наружного воздуха и воздуха внутри здания и последующую корректировку расхода тепло
носителя, поступающего из тепловой сети регулирующим клапаном, управляемым регулятором.
В известном способе определяют зависимость требуемой тепловой мощности, необходимой для отопления здания в зависимости от температуры наружного воздуха, строят график. Дополнительно измеряют текущий расход теплоносителя через систему отопления и поддерживают температуру теплоносителя в подающем трубопроводе в зависимости от удельной теплоемкости теплоносителя, тепловой мощности отопления для данной температуры наружного воздуха, текущего времени и температуры в обратном трубопроводе. В известном способе учитывается температура наружного воздуха и воздуха внутри помещений, а также тепловая мощность отопления. Однако данный способ предназначен для автоматизации процесса потребления тепловой энергии в системе центрального отопления и не может быть использован для контроля теплосчетчиков.
Таким образом, заявляемое техническое решение не имеет наиболее близкого аналога, который может быть принят в качестве прототипа.
Задачей предполагаемого изобретения является создание способа контроля метрологических характеристик теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии с определением величин сверхнормативного отклонения (с учетом знака и времени), в течение которого теплосчетчики эксплуатировались за пределами нормируемых погрешностей или определение факта ненадлежащей эксплуатации систем отопления объектов теплоснабжения с количественной оценкой.
Технический результат от использования изобретения заключается в более простом (без использования дополнительных устройств, встроенных в схему работы теплосети) и более точном контроле метрологических характеристик теплосчетчиков, а также параметров эксплуатации системы отопления на объектах теплоснабжения с определением поправки к результатам их измерений том в случае, когда погрешность их измерений не соответствует нормируемым пределам.
Способ позволяет осуществлять контроль над метрологическими характеристиками теплосчетчиков как для закрытых, так и открытых систем теплоснабжения.
Поставленная задача достигается тем, что в способе контроля метрологических характеристик теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии, объединяют информационные каналы теплосчетчика и регулятора, измеряют температуру наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых зданий (объектов теплоснабжения), регулятор используют как средство для измерения разности температур воздуха снаружи и внутри зданий, измеряют количество тепловой энергии контролируемым теплосчетчиком, и определяют регулятором удельные термические сопротивления ограждающих конструкций отапливаемых зданий согласно выражению:
R - ' ГдЖ •
от' At °Гхч'
где ' - количество тепловой энергии по результатам измерений контролируемых теплосчетчиков, потребленное объектами теплоснабжения на нужды отопления за определенный период времени, ГДж/ч;
ен-пар i - средняя разность температур наружного воздуха снаружи и внутри отапливаемых помещений, определенная за аналогичный период времени регуляторами, °С,
сравнивают полученные значения удельных термических сопротивлений ') с базовыми значениями удельных термических сопротивлений (^ <(tm)о) запрограммированных в регулятор, определяют относительное отклонение результатов измерений удельного термического сопротивления ограждающих конструкций согласно выражению:
где от 1 - измеряемые значения удельных термических сопротивлений ограждающих конструк-
ГДж ,
ций объектов теплоснабжения, чх"С
от о . базовое значение удельного термического сопротивления здания, запрограммированное в ГДж
регулятор, чх"? ,
и при превышении величины относительного отклонения результатов измерений удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения величины допустимого (расчетного) относительного отклонения для данного объекта теплоснабжения определяют величину сверхнормативного отклонения из выражения, %:
=\S(RjJ~\S(Rj,\,
где "v' яи / В заявляемом техническом решении соединение контролируемых теплосчетчиков с регуляторами по информационным каналам позволяет с необходимой точностью определять количество потребленной тепловой энергии и разность температур наружного и внутреннего воздуха за одинаковые интервалы времени, что позволяет вычислить удельные термические сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения за расчетные промежутки времени. Удельные термические сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения являются единственными индивидуальными физическими величинами, которые постоянны для каждого здания, поэтому численная оценка метрологических характеристик теплосчетчиков и параметров системы отопления зданий является наиболее точным и наименее затратным способом эффективного контроля над ними в условиях эксплуатации. Определение сверхнормативных отклонений действительных значений удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения (зданий) позволяет дать численную оценку (с учетом ее знака и времени) абсолютной величины сверхнормативного потребления тепловой энергии (теплоносителя), которая может иметь место в результате ошибки измерений теплосчетчиков или ненадлежащей эксплуатации систем отопления. Сверхнормативные отклонения относительных изменений удельных
термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения предназначены для численной оценки (расчета) ущерба пострадавшей стороны от метрологического брака приборов учета или от ненадлежащей эксплуатации систем отопления. Предлагаемый способ контроля работы теплосчетчиков является наиболее эффективным, так как позволяет использовать его на месте эксплуатации без использования дополнительных устройств, включенных в схему работы теплосети. На чертеже представлена функциональная схема объекта теплоснабжения.
Удельное термическое сопротивление зданий ^1ол> (/ является их стабильной индивидуальной характеристикой, которая определяется только физической структурой их ограждений и определяется по формуле
где ^от' - количество тепловой энергии по результатам измерений контролируемых теплосчетчиков, потребленное объектами теплоснабжения на нужды отопления за определенный период времени, ГДж/ч;
ян-чар i - средняя разность температур наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых помещений, определенная за аналогичный период времени регуляторами, °С
Измерение начальных значений (базовых - Ram ") удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения под соответствующим контролем проводят на этапе ввода узлов учета в эксплуатацию и сохраняют в памяти регуляторов (сертифицированных средств измерений независимых от теплосчетчиков), в качестве базовых значений, с которыми сравнивают все последующие результаты измерений указанной величины - ^ "т ' пт сут>
{Rom 0 )
Если измеренные значения температур наружного и внутреннего воздуха являются представитель-
ными для всех объектов в целом, то полученные значения ^"(tm)"0' допустимо сопоставлять со значениями удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, которые
рассчитывают по проектным данным
Как правило, регуляторы среднюю температуру наружного воздуха измеряют с северной стороны здания, среднюю температуру воздуха внутри помещений - на выходе вентиляционной трубы здания. Разницу температур наружного и внутреннего воздуха также вычисляют и архивируют регуляторы. Измерение температуры наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых помещений должно проводиться не реже одного раза в 20 мин, но не чаще одного раза в 5 мин.
Для реализации предлагаемого способа теплосчетчики по информационному (цифровому) каналу соединяют с регуляторами, которые являются одновременно сертифицироваными средствами измерения разности температур. При таком соединении регуляторы с установленной периодичностью получают от теплосчетчиков информацию о количестве тепловой энергии, потребленной объектами теплоснабжения
на нужды отопления. Получив по информационному каналу от теплосчетчиков данные о потреблении тепловой энергии, регуляторы за тот же период времени определяют среднюю разность температур наружного воздуха и воздуха внутри зданий, автоматически вычисляют удельное термическое сопротивление их ограждающих конструкций как частное от деления количества потребленной тепловой энергии на среднюю разность вышеуказанных температур по формуле
Если тепловая энергия расходуется не только на нужды отопления, то регуляторы проводят измерения среднечасовых значений удельных термических сопротивлений в интервалы времени, когда расходы тепловой энергии на нужды ГВС и вентиляции отсутствуют (например, в ночное время). Если подобные интервалы отсутствуют, то они создаются принудительно регулятором или обслуживающим персоналом в установленные часы отключается тепловая нагрузка на ГВС и вентиляцию, перекрываются электрифицированные клапаны, управляющие поступлением теплоносителя в бойлеры ГВС и калорифер вентуста-новки. В случае, когда тепловая энергия потребляется только для нужд отопления, допускается определять среднесуточные значения удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций отапливаемых объектов за расчетный период согласно выражению:
orti tym i
"Схч
ва-пар cym t
Гдж
24 x Д/
где <5(tm) ' - среднесуточное количество тепловой энергии, потребленное объектами теплоснабжения (зданиями) на нужды отопления в определенные интервалы календарного времени и полученные регуляторами из соответствующих архивов результатов измерений контролируемых теплосчетчиков, ГДж/ч; At
ви-иар су/я i - среднесуточная разность температур наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых помещений, определяемая регуляторами.
Относительная погрешность при измерении разности температур регуляторами в три и более раза меньше по сравнению с относительной погрешностью контролируемых теплосчетчиков, поэтому погрешностью регуляторов пренебрегают и считают, что границы, в которых могут отклоняться результаты измерений удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, численно равны относительным значениям нормируемых пределов погрешности теплосчетчиков.
Если теплосчетчики на объекте учитывают не только отопительную нагрузку, но и нагрузку горячего водоснабжения, то определение удельных термических сопротивлений должно проводиться регуляторами только в те часы, когда расход холодной воды равен нулю, а циркуляционные насосы ГВС выключены. Если функционирование зданий не обеспечивает указанных условий, то такие условия должны быть обеспечены принудительно в установленный период времени. Например, регуляторы с 3.00 до 5.00 ч принудительно перекрывает холодную воду и выключают циркуляционные насосы ГВС.
Все последующие математические операции, реализуемые предлагаемым способом контроля можно выразить следующим образом:
Сравнивают полученные значения удельных термических сопротивлений с базовыми значениями, которые запрограммированы в регуляторы по установленной процедуре, и получают значения относительных изменений удельных термических сопротивлений согласно выражению:
где от ' - результат измерений регуляторами термического сопротивления ограждающих конст-
ГДж
рукций объектов теплоснабжения, чх°С ;
ГДж
1от а . базовое значение термического сопротивления здания, чх°С Величину сверхнормативного отклонения удельных термических сопротивлений определяют выражения, %:
5(M)^\S{Rl}Xn\~\s{Rj\
ог-
где ^^"^ол . допустимое расчетное относительное отклонение термического сопротивления раждающих конструкций объектов теплоснабжения, %.
Допустимое расчетное относительное отклонение удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения численно равно пределам погрешности теплосчетчиков
^(^ит)л)я ~8Q, которые приведены в табл. 1, поскольку модуль относительной погрешности при изме
рении разности температур внутреннего и наружного воздуха регуляторами должен быть не менее чем в три раза меньше модуля относительной погрешности теплосчетчиков.
Таблица 1
Пределы допускаемой относительной погрешности теплосчетчиков при измерении тепловой энергии (количества теплоты),% :
-класс 1 поСТБЕН 1434-1
SQ =±^2 + 4х^- + 0,01х^2-
- класс 2 по СТБ ЕН 1434-1
Sn = ±(з +4x^^ + 0,02 х ^=2-
- класс 3 по СТБ ЕН 1434-1
S =± 4 + 4х^=!- + 0,05х^=. { Д', О, )
противления
также превышает допустимые пределы, то временной интервал между указанны-
Если при следующем по порядку измерении относительное отклонение удельного термического со-Дг,
ми измерениями учитывается в архиве регулятора как работа объекта теплоснабжение в нештатном режиме. Оценку отклонения от штатного режима теплопотребления определяют по формуле, %:
S(AR)cpi = 0,5 х [s(ARom), + d{ &R" )м ]
Если при следующем по порядку измерении относительное отклонение удельного термического сопротивления ^(^"л)'+] не превышает допустимые пределы, то среднее значение определяют аналогично, но далее отсчет времени работы объекта в нештатном режиме прекращают.
При расчете удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций по суточному архиву теплосчетчиков и регуляторов расчетное время определяют как = 24 ч а значение сверхнормативного отклонения удельного термического сопротивления ограждающих конструкций определяют как:
где
Общее время (интервал) нахождения объекта теплоснабжения в нештатном режиме в течение расчетного периода (как правило, календарный месяц) определяют по формуле, ч:
Дг,
¦ время работы объектов теплоснабжения в нештатном режиме, когда
SiRj, > S(Rmilm и S(Rji+, > S(Rjdai или ф^Д > S{Rjdii"
Результирующее значение сверхнормативного отклонения удельного термического сопротивления
ограждающих конструкций объекта теплоснабжения за установленный расчетный период определяют из выражения, %:
Если расчет ведется по данным суточных архивов
> =1 и
Если в системах отоплений объектов теплоснабжения отсутствуют утечки теплоносителя и не были внесены изменения в их ограждающие конструкции, то причиной сверхнормативного отклонения результатов измерений их удельных термических сопротивлений считают метрологический брак теплосчетчиков. Абсолютную величину сверхнормативного занижения или завышения количества тепловой
энергии за расчетный период по формуле, ГДж:
связанную с метрологическим браком теплосчетчиков определяют AQZ = 0,01 х S(AR)X Х
количество тепловой энергии, потребленной объектом за время его работы в нештатном
где =-Е -режиме, Гкал.
Если расчет ведется по данным суточных архивов, то вычисления допустимо вести в следующей последовательности.
Абсолютную величину сверхнормативного занижения или завышения тепловой энергии за сутки определяют по формуле, Гкал/сут:
AQcyn,,=0,0\xS(AR\ya,xQcym:
Периодичность указанных измерений программируют в регулятор. Измерения проводят за определенные интервалы времени. Время (^О и величину ^(^Х,, сверхнормативного отклонения относительных изменений удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций регуляторы запоминают в архиве. По истечении расчетного периода (как правило, календарный месяц) регуляторы определяют общее время (^ri) и результирующее значение сверхнормативного отклонения ^(A^J удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций. Далее по цифровому каналу обмена информацией регуляторы могут получать от контролируемых теплосчетчиков значения тепловой энергии
которую потребил объект в нештатном режиме эксплуатации и вычислять абсолютную величину занижения или завышения теплопотребления объектов за расчетный период. Указанные операции (вычисление сверхнормативного потребления тепловой энергии) может осуществлять централизованно удаленный компьютер (с соответствующим ПО), который получает исходную информацию от регуляторов.
Способ осуществляется следующим образом.
На узле учета и регулирования тепловой энергии устанавливали теплосчетчик 1 и регулятор 2. Регулятор 2 и теплосчетчик 1 соединили между собой информационным цифровым каналом RS 485. В качестве контролируемого теплосчетчика использовали электромагнитный многоканальный теплосчетчик ЭСКО МТР-06, а в качестве регулятора - регулятор тепловой энергии МКТС-Энерго. Теплосчетчик "1" измерял количество теплоносителя на подающем трубопроводе системы отопления и разность температур в подающем и обратном трубопроводе теплоносителя системы отопления. Результаты измерений количества тепловой энергии и массы теплоносителя, а также средние значения температур теплоносителя за час и за сутки теплосчетчик формировал в своем архиве и выдавал их в установленной форме по запросу регулятора 2 или удаленного компьютера 3. Регулятор "2" (МКТС-Энерго) измерял температуру в точке смешения теплоносителя для целей регулирования, а также температуру наружного воздуха на северной стороне здания и среднюю температуру воздуха внутри обогреваемых помещений (на выходе вентиляционного коллектора на крыше здания) в целях регулирования и осуществление контроля над теплосчетчиком 1 и качеством эксплуатации системы отопления объекта. Среднечасовые и среднесуточные значения вышеуказанных температур регулятор архивировал в установленной форме и передавал на удаленный компьютер 3 с определенной периодичностью (в рассматриваемом случае - один раз в сутки). Регулятор 2 измерял разность температур наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых помещений с пределами относительной погрешности ±0,5%, т.е. примерно в 5-6 раз точнее, чем измерение количества тепловой энергии теплосчетчиком.
Указанное превосходство в точности измерений позволило считать погрешность измерений разности температур регулятором пренебрежимо малой по отношению к погрешности измерений тепловой энергии теплосчетчиком. Получив по информационному каналу от теплосчетчика 1 информацию о потреблении тепловой энергии, регулятор 2 за тот же период времени определял среднюю разность температур наружного воздуха и воздуха внутри здания и автоматически вычислял термическое сопротивление здания как частное от деления количества потребленной тепловой энергии на среднюю разность вышеуказанных температур по формуле
в = (?".., Гдж . At Тхч'
Пределы относительной погрешности теплосчетчика определяли в соответствии с действующими нормами ТНПА по классу 1 СТБ ЕН 1434-1 (табл. 1) и рассчитывали регулятором 2 по среднечасовым или по среднесуточным данным его архива. Испытания проводились в ноябре 2014 г. Для проверки предлагаемого способа контроля теплосчетчика в подконтрольную систему вносились возмущения, которые фиксировались и устранялись специалистами, осуществляющими контроль над эксплуатацией объекта. В табл. 2 представлен посуточный архив результатов измерений теплосчетчика 1, который был сформирован регулятором 2 по запросу удаленного компьютера 3.
Архив данных результатов измерений теплосчетчика
ноябрь 2014г
Qeyro.i
Гкал/сут
т/сут
h °С
3,197
52,175
63,4
48,7
3,715
58,641
63,9
48,7
2,901
45,191
64,9
49,5
2,420
42,077
63,0
49,2
2,089
38,853
63,1
50,2
1,575
30,223
62,1
49,6
1,330
26,159
62,9
50,7
2,674
53,461
61,9
49,9
3,016
57,884
62,6
50,1
2,908
56,275
62,6
50,2
3,207
60,121
61,1
48,3
2,917
51,464
62,3
48,7
2,994
52,814
62,7
49,1
3,058
54,756
62,8
49,4
2,888
51,711
62,9
49,5
2,895
52,220
63,1
49,8
3,471
61,226
62,5
48,9
3,949
61,523
67,1
51,7
3,383
50,418
69,9
53,8
4,205
64,253
68,3
52,6
3,823
59,558
67,4
52,0
3,750
57,674
67,7
52,1
3,770
57,616
68,4
52,7
5,009
68,287
72,5
54,9
4,750
64,384
73,2
55,5
4,940
63,716
75,0
56,4
5,279
63,329
78,2
58,2
5,440
61,281
81,9
60,6
5,256
60.048
82,4
61,4
4,922
60,255
78,9
59,3
ИТОГО
105,731
В период с 4 по 10 ноября организаторами эксперимента был приоткрыт спускной вентиль системы отопления. Часть теплоносителя незаметно сливалась в канализацию - имитировалась утечка теплоносителя от сквозной коррозии труб отопления. Специалист, контролирующий работу теплосчетчиков, 05.11.2014 г. обнаружил нештатную ситуацию на объекте по данным регулятора 2. Факт утечки теплоносителя был установлен общепринятым методом - последовательным закрытием отсекающей запорной арматуры на обратном и подающем трубопроводе теплоносителя. "Утечка" была обнаружена и ликвидирована только 10.11.2014 г. Результаты регулятора "МКТС-Энерго" представлены в табл. 3.
Далее организаторы эксперимента 14 ноября 2014 г. имитировали несанкционированное вмешательство в работу теплосчетчика с целью "уменьшить" потребление объектом тепловой энергии. Воздействие проводилось на электромагнитный расходомер теплосчетчика. Для искажения результатов измерений расходомера в область расположения его катушек был помещен постоянный магнит с напряженностью 180 А/м, который вызвал занижение результатов измерений массы теплоносителя. Для маскировки постоянного магнита расходомер был заключен в теплоизоляционную скорлупу под предлогом уменьшения теплоотдачи с его поверхностей. С 14 ноября регулятор показал занижение среднего значения термического сопротивления. В период с 14 по 18 ноября контролирующий персонал пытался определить причину нештатной ситуации на объекте, проверяя с помощью переносных эталонов правильность
к )
измерении разности температур v "(tm)pej(tm) / регулятором.
Магнит был обнаружен 19.11.2014 г. при попытке снять расходомер теплосчетчика для сдачи его на экспертную поверку. После ликвидации нештатной ситуации (работы в режиме метрологического брака) средние значения термического сопротивления были в пределах нормы.
В первой нештатной ситуации теплосчетчик учел дополнительную тепловую энергию, которая была истрачена на утечку теплоносителя, но не учел массы потерянного теплоносителя, значение которой пропорционально дополнительно потребленному теплу, а значит сверхнормативному отклонению термического сопротивления ограждающих конструкций здания. Массу утечки теплоносителя за расчетный период определи из выражения:
АМсут , = 0,01 xS(AR)cym, хМ[ут, ; ДМ, = fdAM,ymi MifK,; АМсут ,; ДМЕ-
1=1
соответственно масса циркулирующего теплоносителя за сутки, сверхнормативные потери теплоносителя за сутки и за расчетный период. Результаты расчетов сведены в табл. 4.
Расчет сверхнормативных потерь теплоносителя в период нештатной ситуации
ноябрь 2014г
т/сут
т/сут
42,077
8,28%
3,48
38,853
8,69%
3,38
30,223
8,44%
2,55
26,159
8,13%
2,13
53,461
8,98%
4,80
57,884
8,27%
4,78
56,275
9,14%
5,14
ДЛ/Е - т/час
ИТОГО
304,931
26,26
В реальной ситуации по результатам расчетов табл. 4 потребитель должен был оплатить стоимость потерянного теплоносителя с включенными в нее штрафными санкциями.
В следующей нештатной ситуации потребитель "занизил" количество потребленной тепловой энергии, которая была учтена расчетами, приведенными в табл. 5.
Погрешность измерения (величину сверхнормативного отклонения) удельного термического сопротивления здания определяли из выражения, %:
Абсолютную величину сверхнормативного занижения количества тепловой энергии за сутки опре-деля ли по формуле Гкал/сут:
AQCfm, =0,OUS(AR)cymixQcym,
По данным теплосчетчика объект за ноябрь 2014 г. потребил тепловой энергии в количестве 105,731 ГДж. К указанной величине было прибавлено 1,281 ГДж тепловой энергии, которое "недосчитал" теплосчетчик по причине несанкционированного воздействия на него, и 26,2 т теплоносителя, потребленного сверхнормативно в результате утечки.
Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано в целях:
численной оценки качества эксплуатации систем отопления зданий;
определения поправки к результатам измерений теплосчетчиков в случае, когда их точность (погрешность) не соответствует нормируемым пределам;
выявления брака теплосчетчиков на объектах эксплуатации;
объективной оценки необходимости очередной поверки (калибровки) теплосчетчиков. Предлагаемый способ целесообразно использовать при автоматическом регулировании отопления зданий, подключенных к системам централизованного теплоснабжения.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки на данный патент.
1. Патент РФ № 2310820, МПК G01K 17/16, опубл. 20.11.2007 г.
2. Патент РФ № 2152008, МПК G01K 19/00, опубл. 27.06.2000 г.
3. Патент РФ № 2196274, МПК F24D 19/10, опубл. 10.01.2003 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ контроля метрологических характеристик теплосчетчиков на узлах учета тепловой энергии, отличающийся тем, что объединяют информационные каналы теплосчетчиков и регуляторов, измеряют температуру наружного воздуха и воздуха внутри отапливаемых зданий или ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, регуляторы используют как средство для измерения разности температур воздуха снаружи и внутри зданий, измеряют количество тепловой энергии контролируемыми теплосчетчиками и определяют регуляторами удельные термические сопротивления ограждающих конструкций отапливаемых зданий согласно выражению:
Qom j Гдж .
At.,
-пар j
"Схч '
где ^(1П> ¦' - количество тепловой энергии по результатам измерений контролируемых теплосчетчиков, потребленное объектами теплоснабжения на нужды отопления за определенный период времени, ГДж/ч;
- средняя разность температур наружного воздуха снаружи и внутри отапливаемых помещений, определенная за аналогичный период времени регуляторами, °С,
сравнивают полученные значения удельных термических сопротивлений
с базовыми значе-
ниями удельных термических сопротивлений ~ " ', запрограммированных в регулятор, определяют относительное отклонение результатов измерений удельного термического сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения согласно выражению:
где
измеряемые значения удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций ГДж,
объектов теплоснабжения, ЧХ"С R
(tm)" 0 - базовые значения удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объек-
ГДж
тов теплоснабжения, запрограммированные надлежащим образом в регуляторы, чх'С
и при превышении относительного отклонения результатов измерений удельных термических сопротивлений ограждающих конструкций объектов теплоснабжения величины допустимого или расчетного относительного отклонения для данного объекта теплоснабжения определяют величину сверхнормативного отклонения из выражения, %:
S(AR),=\S(RJJ-\S{RJ,\,
S(R )
где "яЛхм . допустимое расчетное относительное отклонение термического сопротивления ограждающих конструкций объектов теплоснабжения, рассчитанное в соответствии с действующими нормами ТНПА, %.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027245
- 1 -
(19)
027245
- 1 -
(19)
027245
- 1 -
(19)
027245
- 1 -
(19)
027245
- 1 -
(19)
027245
- 4 -
027245
- 3 -
027245
- 3 -
027245
Таблица 2
- 7 -
027245
Таблица 3
- 8 -
027245
Таблица 4
- 9 -
027245
- 10 -
027245
- 10 -
027245
- 10 -
027245
- 11 -