// //
Дом arrow Отопление arrow Теплосчетчики
Теплосчетчики

 

Общие положения

 Одним из направлений решения задач по энергосбережению в рамках Федеральной целевой программы Энергосбережение России является внедрение приборного учета и регулирования потребления тепла и воды, организация взаиморасчетов за потребление ресурсов по показаниям приборов. Постановление Госстроя России О теплозащите строящихся зданий и сооружений (N 18-11 от 02.02.98 г.) конкретизирует реализацию энергосберегающих мероприятий в области строительства. Так, с 1 октября 1998 года запрещена приемка в эксплуатацию объектов без установки приборов учета, контроля и регулирования тепла, горячей и холодной воды, газа в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. С 2000 года вопросы установки узлов учета на вводах вновь построенных и реконструируемых жилых домов должны быть решены повсеместно, а к 2003 году должна быть создана система, обеспечивающая повсеместную установку и обслуживание поквартирных водосчетчиков, а также приборов регулирования потребления тепла, воды и др. энергоресурсов.

 ГОСТ Р 51649-2000 распространяется на теплосчетчики, предназначенные для измерения количества теплоты в водяных системах теплоснабжения и устанавливают общие технические условия на эти изделия. Стандарт содержит требования к классификации теплосчетчиков, их основным параметрам и размерам, общие технические требования, в том числе конструктивные, требования к надежности, стойкости к внешним воздействиям. Стандарт содержит обязательные требования по электромагнитной совместимости и технике безопасности, к комплектности и маркировке, а также правила приемки и методы испытаний теплосчетчиков, условия транспортирования и хранения и гарантии изготовителя.

 В настоящее время в России имеется достаточно большой выбор приборов учета тепловой энергии. Так, на 09.11.2000 г. в Государственный реестр было включено 186 приборов учета тепловой энергии и теплоносителя российского и зарубежного производства. Это многообразие, с одной стороны, определяется величиной и видом теплопотребления и связанными с ними требованиями к структуре узлов учета и функциям теплосчетчиков (тсч), с другой стороны обусловлено большим спросом и различными финансовыми возможностями абонентов. В связи с этим ключевыми положениями ГОСТа можно считать:

 - введение понятия многоканальные теплосчетчики;

 

- необходимость разработки дополнительных документов, регламентирующих использование результатов измерения в каждом из каналов теплосчетчика, предназначенных для измерения теплоты;

 - необходимость разработки методик выполнения измерений разности расходов теплоносителя по показаниям счетчиков (расходомеров), установленных на подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения.

 Приведенная в стандарте классификация теплосчетчиков предусматривает возможность их многоканального исполнения. При этом, в зависимости от допускаемого значения относительной погрешности, теплосчетчики подразделяются на классы А (низший), В и С (высший), чем предусмотрена возможность дальнейшего улучшения метрологических характеристик этих приборов. Следует отметить, что в зависимости от класса теплосчетчика дифференцированы и требования к наименьшему значению разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах: минимальное - для теплосчетчиков класса С и максимальное - для теплосчетчиков класса А.

 Отмеченные положения ГОСТа в значительной мере выравнивают требования, предъявляемые к теплосчетчикам в России, с требованиями, действующими в европейских странах, а также требованиями документов Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ), действие которых распространяется и на Россию (члена МОЗМ). Поэтому ГОСТ способствует повышению качества теплосчетчиков, предлагаемых различными производителями, за счет унификации требований к их параметрам, расширения и совершенствования методик испытаний. Мероприятия, направленные на снижение затрат на тепловую энергию, делятся на два этапа. На первом этапе производится оснащение теплосистем счетчиками, на втором - оснащение программируемыми регуляторами температуры.

 Вторым этапом обеспечения расхода тепла является установка программируемых регуляторов температуры, которые либо поддерживают ее на заданном уровне, либо автоматически понижают температуру в помещениях, а вместе с тем и расход теплоносителя по одной из программ:

 - ежесуточно в ночные часы;

 

- ежесуточно в ночные часы и круглосуточно в субботу и воскресенье.

 Комплект теплосчетчика состоит из:

 1) датчиков:

 а) преобразователей расхода (расходомеры);

 б) преобразователей температур;

 в) преобразователей давления.

 2) тепловычислителя.

 В стоимости комплекта теплосчетчика 50-70 % составляют затраты на приобретение тепловычислителя. Тепловычислители различаются по алгоритмам определения количества тепла, количеству контролируемых параметров, числу подключаемых датчиков, виду электропитания, типу выхода для снятия информации.

 Для полной комплектации различных узлов учета необходимы: адаптер переноса данных, регистратор параметров теплопотребления, принтер, монтажные шкафы, фильтры, водосчетчики горячей и холодной воды, фланцы, трубопроводная арматура и другие изделия и материалы.

 

Преобразователи расхода

 В подавляющей части теплосчетчиков, используемых в России, применяются тахометрические, вихревые, электромагнитные и ультразвуковые преобразователи расхода (расходомеры), но далеко не всегда применяемые приборы соответствуют весьма жестким требованиям, предъявляемым эксплуатационными условиями нашей страны. В значительной части систем теплоснабжения теплоноситель - вода содержит примеси, которые могут приводить к образованию осадков на внутренних полостях расходомеров и, как результат, к отказу приборов или искажению информации (до 30-65%).

 Наличие примесей в воде накладывает особенно жесткие ограничения на применение для целей теплоучета тахометрических преобразователей расхода, самых дешевых, но в этих условиях и наименее надежных. Они чувствительны к наличию перекосов при их установке на трубопроводе и, как правило, монтируются на горизонтальных участках, требуют установки магнитных фильтров перед водомерами и сетчатых фильтров после них для защиты при заполнении теплосетей через обратный трубопровод.

 Причины возникающих затруднений при эксплуатации тахометрических преобразователей в основном следующие:

 1) у многих абонентов мал располагаемый напор на вводе и при установке турбинных преобразователей с фильтрами из-за потери давления ухудшается теплоснабжение здания, что приводит в ряде случаев к демонтажу теплосчетчиков;

 

2) образование осадков на направляющем аппарате и других частях этих приводов (от загрязнения воды) приводит к резкому увеличению их погрешности и при недостаточном качестве пластмассы к выходу из строя подшипников турбинок и разрушению их лопастей. Так как на горячей воде турбинки быстрее выходят из строя, то это может быть причиной расхождения показаний расходомеров, стоящих на подающем и обратном трубопроводе. Кроме того, загрязненность воды приводит к забиванию сетчатых фильтров, разброс по периодичности чистки которых для разных районов Москвы, например, составляет от недели до шести месяцев, а трудоемкость и стоимость этой операции зависят от схемы узла учета.

 Но надо отметить, что тахометрические расходомеры при их работе на воде соответствующего качества по целому ряду характеристик не имеют себе равных и обеспечивают наиболее точное измерение расхода, а при поквартирном учете потребляемой горячей и холодной воды этот метод измерения расхода не имеет конкурентов. Именно на этих приборах в подавляющем большинстве строятся системы теплоучета на Западе. Однако применение упомянутых приборов у нас без предварительного анализа воды, по-видимому нецелесообразно. Наиболее надежна конструкция водомера типа ВСТ, ВСГ Мытищенского ОАО Тепловодомер.

 Вихревыепреобразователи расхода конструктивно более просты и поэтому имеют большую эксплуатационную надежность. Они также требуют установки до прибора магнитного фильтра и после него сетчатого фильтра и могут монтироваться на горизонтальных и вертикальных участках трубопроводов.

 Принцип действия этих расходомеров основан на измерении частоты вихрей, образующихся за расположенным поперек потока телом обтекания. Основным достоинством этих приборов является отсутствие каких-либо подвижных элементов внутри трубопровода, достаточно хорошая линейность и точность в широком диапазоне измерений, а также универсальность. Один и тот же прибор после соответствующей градуировки можно использовать для измерения расхода воды, газа, пара и других однородных сред.

 В основу работы вихревых расходомеров положен принцип преобразования поступательного движения среды в вихревую дорожку кармана с помощью специального тела обтекания, установленного поперек потока. Частота срыва вихрей и их число пропорциональны соответственно скорости энергоносителя и его объемному расходу.

 

Одним из важнейших элементов вихревых расходомеров являются первичные преобразователи энергии потока в электрический сигнал, во многом определяющие эксплуатационные возможности и технический уровень приборов.

 К числу достоинств этих приборов относятся простота их изготовления и невысокая стоимость, что и привело к их широкому распространению во всем мире. Однако большинство существующих приборов такого типа из-за наличия в их конструкции мелких полостей чувствительны к примесям (загрязнению), а те, в которых таких полостей нет, чувствительны к вибрациям, особенно при малых расходах.

 Метрологические характеристики и стабильность работы приборов сильно зависят от наличия в сетевой воде взвешенных магнитных частиц, которые налипают на тело обтекания, что приводит к искажению показаний расходомера. При этом погрешность измерения этих преобразователей расхода может во много раз превышать паспортные данные. Стабилизировать работу приборов могут магнитно-механические фильтры, но их применение увеличивает гидравлическое сопротивление и требует периодической прочистки.

 Вихревые преобразователи расхода имеют встроенный источник автономного электропитания. Выпускаются модификации приборов с частотным, импульсным и токовым выходом, с индикацией значений расхода и без нее. В России теплосчетчики с вихревыми преобразователями расхода начали устанавливать с 1996 года. К ним относятся теплосчетчики типа Таран и Sonokal, вихревые датчики ВЭПС.

 Из многообразия методов измерения расхода наиболее приемлемыми для использования в приборах учета тепла считаются электромагнитный и ультразвуковой методы.

 У электромагнитных преобразователей расхода существенным преимуществом является низкая восприимчивость к изменению таких свойств перемещаемого теплоносителя (воды) как плотность, вязкость, температура и режим течения, что происходит в рабочих условиях в достаточно широких пределах.

 Электромагнитныепреобразователи расхода имеют существенно больший интервал измеряемых расходов, минимальное гидравлическое сопротивление, высокую эксплуатационную надежность, но и значительно большую стоимость. Их можно устанавливать на горизонтальных и вертикальных участках трубопроводов, не требуется установка фильтров до и после прибора. У электромагнитных преобразователей расхода отсутствуют вводимые в поток элементы, благодаря чему:

 1) отсутствует остаточная потеря давления;

 

2) к качеству воды предъявляются невысокие требования.

 Остаточная потеря давления в небольших размерах может иметь место, если при установке преобразователя уменьшен диаметр трубопровода.

 Электромагнитные преобразователи расхода работают при полном заполнении трубопровода водой. Наличие пузырьков воздуха в воде и ферромагнитных частиц приводит к нестабильности показателей, равно как и проведение вблизи преобразователей расхода электросварочных работ.

 Все вышеназванные свойства, а главное, невысокие требования к качеству воды в теплосети, сделали теплосчетчики с электромагнитными преобразователями расхода наиболее распространенными. Так, например, доля абонентских узлов учета теплосетей Мосэнерго, оборудованных теплосчетчиками с электромагнитными датчиками расхода, за период с 1997 по 1999 год увеличилась с 57% до 89%. К числу наиболее распространенных теплосчетчиков данного типа относятся Взлет TCP, КМ-5, СПТ941К, ТВУ-6, SA-94, ТС-03, ТЭМ-05М и др.

 Ультразвуковыепреобразователи расхода также имеют большой интервал измеряемых расходов и высокую эксплуатационную надежность, в связи с чем в последнее время для организации узлов учета тепловодопотребления они находят все большее применение. Им не требуются фильтры, отсутствует гидравлическое сопротивление ввиду возможности осуществления измерений бесконтактным способом.

 В большинстве современных ультразвуковых расходомеров реализован времяимпульсный метод измерения. В принципе, ультразвуковое измерение - это измерение скорости потока. Поэтому важно, чтобы ультразвуковые волны были направлены через профиль потока так, чтобы была измерена средняя скорость потока через трубу. Геометрия расходомера зависит от максимального расхода, который нужно измерять. Например, на рис.1 показана геометрия наименьших расходомеров ULTRAFLOW. На рис.2 показаны приборы среднего диапазона, на рис.3 показан метод, применяющийся при расходах 150-400 мТЕПЛОСЧЕТЧИКИ/ч, где используются четыре приемопередатчика для перекрытия профиля потока по двухлучевой системе.

 

ТЕПЛОСЧЕТЧИКИ

Рис.1. Измерение с помощью отражателей

 

ТЕПЛОСЧЕТЧИКИ

 Рис.2. V-образное измерение в плоской измерительной трубе

 

ТЕПЛОСЧЕТЧИКИ

 Рис.3. Прямое измерение в круглой измерительной трубе по двухлучевой системе

 Рабочая частота зондирующего сигнала ультразвуковых расходомеров жидкости как правило лежит в диапазоне от 500 кГц до 5 МГц. Ультразвуковые колебания с такой частотой сильно поглощаются при распространении в газовой среде. Эта чувствительность ультразвуковых преобразователей к наличию пузырьков воздуха в потоке является причиной большинства трудностей в эксплуатации расходомеров данного типа, а образование протяженных воздушных линз (газовых ловушек) в верхней части трубопроводов в местах установки расходомеров будет уменьшать сечение и искажать эпюру скоростей потока, либо вообще препятствовать прохождению сигнала. Расходомеры, датчики которых установлены в таких местах, дают неверные или нестабильные показания, а то и прекращают работу. Положение в таких случаях может спасти врезка воздухоотводящего клапана или изменение места установки расходомера. Устанавливают их на горизонтальных и вертикальных (с восходящим потоком) участках трубопроводов, но длины линейных участков трубопроводов до преобразователя расхода у этих теплосчетчиков больше, чем у электромагнитных и тахометрических - от 5 до 40 ТЕПЛОСЧЕТЧИКИв зависимости от вида местных сопротивлений, способа установки датчиков и системы измерений (однолучевой с двумя или двухлучевой с четырьмя приемопередатчиками).

 К недостаткам ультразвуковых расходомеров следует отнести высокую стоимость и необходимость программирования данных приборов с вводом диаметра трубопровода и т.д., из-за чего нередки случаи манипулирования отдельных потребителей с программированием приборов для снижения оплаты за получаемую тепловую энергию.

 Наличие примесей в воде и как следствие образование осадков внутри труб тоже может сказаться на работе расходомеров этого типа. В частности, из-за уменьшения внутреннего диаметра трубы может происходить увеличение погрешности ультразвуковых расходомеров с врезными датчиками (сенсорами). Поэтому применение таких приборов более целесообразно на трубах с диаметром более 200-300 мм. Для других типов ультразвуковых расходомеров необходимо, чтобы поставляемые производителями патрубки с ультразвуковыми датчиками были из нержавеющей стали и внутри полированы, иначе может происходить обрастание стенок и падение точности.

 К числу проблем, связанных с применением ультразвука при организации учета в системах теплоснабжения, относится влияние температуры воды на достоверность результатов измерения массы теплоносителя и, соответственно, отпускаемой тепловой энергии. Причинами искажения результатов измерений расходов и разности расходов являются:

 1) тепловые расширения трубопроводов в зоне установки ультразвуковых излучателей (до 7% от общей температурной погрешности);

 2) изменение профиля эпюры скоростей теплоносителя из-за изменения плотности и вязкости воды при изменении ее температуры (до 93% от общей температурной погрешности). Эти 93% температурной погрешности, обусловленные различием теплофизических свойств теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах теплосети, и представляют собой главное препятствие применению ультразвуковых расходомеров в открытых системах теплоснабжения. Однако и эта проблема достаточно просто и успешно решается аналитическими методами без проведения дорогостоящих испытаний расходомеров на горячеводных проливных установках.

 В узлах учета с ультразвуковыми расходомерами применяют ультразвуковые расходомеры-счетчики Взлет PC, Взлет МР, теплосчетчики ELKORA S-25, UFEC-005, Эксперт-МТ, Sonokal и др.

 Большинство отечественных теплосчетчиков и SA-94 включают комплект парных платиновых термопреобразователей сопротивления градуировки 100 П для измерения температуры прямой и обратной воды типа КТПТР или КТСПР. При взаимном отклонении сопротивлений в 0,015 Ом при температурах 0 и 100°С погрешность измерения разности температур комплектом не превышает ±2% при 5ТЕПЛОСЧЕТЧИКИ10 °C и ±1% при ТЕПЛОСЧЕТЧИКИ10 °C. При такой погрешности измерения разности температур и погрешности измерения расхода 1-2% погрешность теплосчетчиков не превышает ±4%. Количество преобразователей расхода, подключаемых к теплосчетчику, 1-6.

 

Рекомендации по выбору теплосчетчиков

 Тип теплосчетчика выбирают исходя из параметров системы отопления здания, диаметра теплопроводов на вводе и других данных теплового узла. Установка какого-либо из теплосчетчиков, занесенных в Госреестр, позволяет проводить инструментальный учет расхода теплоносителя, измерение температуры на подающей и обратной магистрали. В результате математической обработки значение использованного в здании тепла может быть представлено в виде показаний теплосчетчика. Теплосчетчик может быть установлен на систему отопления, горячего водоснабжения, приточной вентиляции.

 В последнее время, в связи с переходом на новую элементную базу и использованием микропроцессоров функции теплосчетчиков расширились и повысилась точность. Все теплосчетчики имеют интерфейс RS 232, что позволяет их использовать в качестве элемента информационно-диспетчерской сети контроля и управления системой распределения тепла и автоматизации его учета. Но для подключения к теплосчетчику принтера необходимо использовать адаптер, предназначенный для работы с конкретным теплосчетчиком, и имеющий достаточно высокую стоимость. Для регистрации показаний теплосчетчиков принтеры непосредственно могут подключаться к теплосчетчикам типа ТС-03, СТЭМ, ЧЕТ-М и др. В связи с этим эксплуатирующим организациям целесообразно устанавливать в узлах учета ограниченное число типов теплосчетчиков, что позволит снизить расходы на их обслуживание за счет использования однотипных адаптеров и накопителей данных, программного обеспечения для ПЭВМ. Так, например, в группу рекомендуемых к установке в условиях Санкт-Петербурга отнесены следующие приборы теплопотребления:

 1) теплосчетчик Взлет TCP;

 2) теплосчетчик UNIMEX;

 3) теплосчетчик ТСК-2.1 (на базе тепловычислителя ВКТ-2М и электромагнитных преобразователей расхода типа ПРЭМ);

 4) теплосчетчик ТСК-4 (на базе тепловычислителя ВКТ-4 и счетчиков воды типа ВСТ);

 5) теплосчетчик СПТ-961К (на базе тепловычислителя СПТ-961 и счетчиков воды типа ВСТ);

 6) теплосчетчик СПТ-941К (на базе тепловычислителя СПТ-941 и счетчиков воды типа ВСТ).

 Выбор типа теплосчетчика и преобразователя расхода - достаточно емкая задача. Помимо их характеристик и соблюдения общих требований, например, по длинам прямых участков трубопроводов до и после преобразователя расхода (для разных теплосчетчиков суммарная длина прямого участка от 4 до 20 ТЕПЛОСЧЕТЧИКИ), скорости воды, глубине погружения термопреобразователей и т.д., надо учитывать:

 1) наличие запаса перепада давления на данном абонентском вводе;

 2) соответствие теплового узла абонентского ввода Правилам технической эксплуатации;

 3) необходимость автономного электропитания (из-за возможных отключений электроэнергии);

 4) надежность и ремонтопригодность приборов и оборудования;

 5) уровень подготовки обслуживающего персонала;

 6) перспективы установки тепловой автоматики;

 7) стоимость и сроки окупаемости.

 Анализ технических и стоимостных характеристик, опыта установки и эксплуатации теплосчетчиков позволяет сделать следующие выводы:

 1) для индивидуальных абонентов с тепловой нагрузкой менее 0,1 Гкал/ч и высоких относительных расходах для учета тепла можно устанавливать водосчетчики на трубопроводах прямой и обратной воды, стоимость которых более чем на порядок ниже стоимости теплосчетчиков при установке и обслуживании;

 2) для жилых домов целесообразна упрощенная схема учета тепловой энергии, суть которой заключается в следующем: на весь дом ставится один интегрирующий теплосчетчик, определяющий точный расход тепла домом, а в каждой квартире на подающем трубопроводе системы отопления ставится самый простой горячеводный водомер. Расчет потребления тепла каждой квартирой пропорционален произведению показания водомера на средний по дому перепад температур в подающей и обратной магистрали;

 3) для отдельных объектов с тепловой нагрузкой 0,2-1 МВт наиболее перспективно применение теплосчетчиков в составе вихревых преобразователей расхода и тепловычислителей с автономным электропитанием и возможностью документирования данных;

 4) теплосчетчики с тахометрическими преобразователями расхода можно устанавливать при наличии гарантированного качества воды в системе теплоснабжения;

 5) для обеспечения метрологической работоспособности узлов учета тепловой энергии необходимо применение согласованных пар термометров и согласованных пар расходомеров с одинаковыми по знаку и близкими по размерусистематическими погрешностями и маркировка приборов буквами Г и X для установки в горячей и холодной трубе, чтобы исключить перестановку;

 6) выпускаемые в России приборы учета тепловой энергии по своим техническим характеристикам не уступают зарубежным аналогам при значительно меньшей стоимости;

 7) предпочтение при установке отдается теплосчетчикам с электромагнитными преобразователями расхода, что объясняется незначительной потерей давления, высокой надежностью и увеличенным межповерочным интервалом. Однако надо отметить перспективность применения вихревых датчиков расхода, которые в России выпускают 7 заводов;

 8) современные методы измерения отпущенного домового и квартирного тепла и воды можно эффективно применять в том случае, если они предусматриваются на этапе проектирования. При этом в проект теплоснабжения квартир надо закладывать закрытую двухтрубную схему систем отопления и одностояковую схему ввода холодной и горячей воды;

 9) сооружение узла учета тепла требует значительных единовременных капитальных затрат - до 80-100 тысяч рублей, а в последствии ему необходимо квалифицированное эксплуатационное обслуживание.

 

/ Общероссийский общественный фонд

 Центр качества строительства;

 Санкт-Петербургское отделение. - С.-Пб, 2004

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.