SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Новый ультразвуковой теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ и комплексная система диспетчеризации с его применением

В статье представлено решение для поквартирного учета тепла: ультразвуковой теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ. Показаны преимущества ультразвуковой технологии. Охарактеризованы особенности автоматизированной информационно-измерительной системы АСКУРДЭ, в составе которой может работать теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ.

ООО «НПФ «РАСКО», г. Москва
АО «ЭСКО 3Э», г. Москва

Rasko.png          3E_Esco.png

Вопрос о введении поквартирного учета теплопотребления стоит давно. Правовой основой для его решения является Федеральный закон № 261‑ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Согласно п. 7 статьи 13 данного закона «…многоквартирные дома, вводимые в эксплуатацию с 1 января 2012 года, после осуществления строительства, реконструкции должны быть оснащены <…> индивидуальными приборами учета используемой тепловой энергии…». При этом до 1 января 2019 года собственники объектов «…обязаны обеспечить оснащение таких объектов приборами учета используемой тепловой энергии…» [1].

Казалась бы, есть простое решение – установить теплосчетчик в каждую квартиру. Однако в домах с вертикальной разводкой теплоносителя идея о том, что надо установить датчики температуры и расходомер на стояке в каждой комнате квартиры, не нашла практического воплощения, прежде всего по экономическим причинам. Попытка решить эту проблему с применением индикаторов – распределителей тепла, устанавливаемых на отопительных приборах, также натолкнулась на ряд трудностей. Основными из них являются несовершенство и противоречивость нормативной базы, высокие затраты на приобретение и сервис, необходимость проведения вручную трудоемких расчетов теплопотребления, отсутствие про­граммного обеспечения для начисления платежей [2]. Основой для решения данной проблемы стали проектные решения, предусматривающие учет расхода тепла на отопление с помощью поквартирных теплосчетчиков, устанавливаемых в горизонтальных системах отопления.

В настоящее время для учета тепловой энергии в бытовом секторе предлагается достаточно широкий выбор теплосчетчиков как импортного, так и отечественного производства, использующих для измерения расхода теплоносителя крыльчатые (тахометрические) и ультразвуковые расходомеры и различающихся стоимостью, способами представления информации и передачи данных и другими конструктивными особенностями. Среди отечественных следует отметить приборы производства ООО «ИВК-САЯНЫ», ООО НПП «ТЕПЛОВОДОХРАН», ООО НПО «КАРАТ», среди импортных – теплосчетчики таких фирм, как Kamstrup и Danfoss (Дания), Landis+Gyr (Германия), APATOR POWOGAZ S. A. (Польша) и др.

Однако несмотря на широкий спектр предлагаемых теплосчетчиков, у проектных и эксплуатирующих организаций, а также конечных потребителей остается вопрос: какой теплосчетчик лучше – на основе тахометрического расходомера или ультразвукового? (Далее для сокращения назовем первый крыльчатым теплосчетчиком, а второй – ультразвуковым). Для ответа на данный вопрос сравним характеристики первого и второго теплосчетчиков по таким критериям, как точность измерений, стабильность метрологических характеристик, срок службы, стоимость, эксплуатационные затраты и некоторым другим признакам, перечисленным в табл. 1.

Таблица 1. Сравнение характеристик крыльчатого и ультразвукового теплосчетчиков

Tab_1.jpg

Анализ представленной в таблице информации позволяет вполне обоснованно констатировать, что по совокупности технических характеристик и эксплуатационных показателей ультразвуковые теплосчетчики имеют по сравнению с крыльчатыми ряд существенных преимуществ. Прежде всего это высокая чувствительность и точность измерений. Несмотря на то что оба расходомера используют скоростной принцип измерения расхода, в крыльчатом расходомере измерение осуществляется за счет механического преобразования скорости потока в расход с помощью крыльчатки, вращающейся в потоке, магнитной передачи и механического редуктора. Это изначально предполагает, что для начала работы расходомера необходимо преодолеть порог чувствительности, определяемый силами трения качения/скольжения в опорах и механическом редукторе. Наиболее сильно это проявляется на малых нагрузках, в условиях эффективной работы балансировочной и термостатической арматуры, стремящейся с целью энергосбережения максимально снизить расход теплоносителя. Некорректная работа крыльчатого расходомера и тем более его останов могут привести к выходу его метрологических характеристик за допустимые пределы и, как следствие, к разбалансу показаний по домовому и квартирным приборам учета тепла. В ультразвуковом расходомере скорость потока определяется прямым измерением времени распространения ультразвуковой волны между излучателем и приемником в прямом и обратном потоку направлениях, что и определяет его более низкий порог чувствительности и высокую точность измерения расхода.

В процессе эксплуатации на работу крыльчатого расходомера влияют внешние факторы и качество теплоносителя. Скачки давления, гидроудары, образование накипи на поверхности лопаток крыльчатки и корпуса могут не только увеличить погрешность измерений, но и привести к поломке крыльчатого расходомера в целом. Низкое качество подготовки теплоносителя может привести к загрязнению подшипников крыльчатки, а отложения окислов железа на магнитной муфте и подвижных деталях – к увеличению трения и износу механических частей. Все это отрицательно влияет на точность и временную стабильность метрологических характеристик. Соответственно возникает необходимость более частых поверок, ремонта и технического обслуживания крыльчатых теплосчетчиков, что не только значительно снижает достоверность измерений и увеличивает эксплуатационные расходы, но и влечет за собой дополнительные неудобства для конечных потребителей, связанные с необходимостью более частого демонтажа приборов.

Несколько более низкая стоимость крыльчатых теплосчетчиков на начальном этапе послужила основной причиной для их более широкого распространения. Однако покупка теплосчетчика – это разовые затраты. Но если рассматривать затраты в совокупности, то отмеченная выше необходимость проведения ремонта, замены или внеочередной поверки крыльчатых теплосчетчиков показывает эффективность применения ультразвуковых теплосчетчиков и с экономической точки зрения.

Следует отметить еще один важный момент. Наличие магнитной передачи в крыльчатом теплосчетчике предполагает возможность влияния на его работу магнитами (такими «предложениями» пестрит интернет), вплоть до полного останова.

Результатом проведенного анализа, помноженного на многолетний опыт разработки приборов учета воды и тепла, стал новый интеллектуальный ультразвуковой теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ, специально предназначенный для поквартирного учета тепла, а также учета тепла в индивидуальных и малоквартирных домах (таунхаусах). Прибор разработан в рамках совместного проекта, реализованного двумя компаниями: ООО «НПФ «РАСКО», более 20 лет специализирующегося на разработке и комплектных поставках энергосберегающих приборов и оборудования, и АО «ЭСКО 3Э», одного из ведущих предприятий по разработке и производству приборов коммерческого учета.

Теплосчетчик состоит из ультразвукового преобразователя расхода, тепловычислителя и пары платиновых термопреобразователей сопротивления. Внешний вид прибора показан на рис. 1, технические характеристики приведены в табл. 2.

Ris_1.png

Рис. 1. Ультразвуковой теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ


Таблица 2. Технические характеристики ультразвукового теплосчетчика ТЕПЛОСМАРТ

Tab_2.jpg

Теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ имеет энергонезависимую память, в которой регистрируются значения тепловой энергии в Гкал, параметры теплопотребления, средние температуры и объем теплоносителя за интервал времени. Емкость часового архива теплосчетчика – не менее 60 суток; суточного – 6 месяцев, месячного (итоговые значения) – 3 лет. В энергонезависимой памяти сохраняется журнал событий, содержащий информацию об ошибках, возникающих в процессе работы и изменения настроечных параметров. Дополнительно предусмотрены импульсные входы для подключения до 4 счетчиков холодной и горячей воды, что позволяет с помощью одного прибора обеспечить в каждой квартире комплексный учет не только тепла, но и объема потребляемой холодной и горячей воды. Теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ может устанавливаться горизонтально или вертикально как на подающем, так и на обратном трубопроводе.

Прибор зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под номером № 71695-18. Межповерочный интервал – 6 лет.

Теплосчетчик ТЕПЛОСМАРТ может поставляться в комплекте с программным обеспечением, предназначенным для работы в составе системы автоматизированной информационно-измерительной АСКУРДЭ [3].

Комплексная диспетчеризация объектов (жилых домов и объектов социальной сферы) ‒ одно из самых востребованных направлений развития информационного обеспечения в отрасли ЖКХ. Зачастую для разнородных энергоресурсов и разных уровней учета создаются отдельные системы, не раскрывающие потенциал всех возможностей использования. Это приводит к тому, что около четверти объема коммунальных ресурсов (тепла, воды, электроэнергии) используется неэффективно, а поиск причин потерь и оптимизации потребления крайне трудоемок. Поэтому сегодня уже недостаточно просто вести учет потребленных коммунальных ресурсов – необходимо комплексное решение.

Данное комплексное решение не только позволяет осуществлять квартирный учет потребляемого тепла и воды на базе теплосчетчика 
­ТЕПЛОСМАРТ, но и дает возможность создания оператора учета, обеспечивающего реализацию таких функций, как:
- интеграция коммерческого учета всех видов подаваемых в дом коммунальных энергоресурсов, включая тепловую энергию, холодную воду, электроэнергию и газ, а также взаимосвязь общедомового и индивидуального уровней учета;
- масштабируемость системы как в рамках большого города, нескольких регионов, так и в рамках управляющих компаний и ТСЖ;
- объединение систем в целях автоматизированного получения данных для биллинговых и аналитических систем верхнего уровня, включая Государственную информационную систему.

Работа АСКУРДЭ поясняется схемой, приведенной на рис. 2.

Ris_2.png

Рис. 2. Автоматизированная информационно-измерительная система АСКУРДЭ

На первом (нижнем) уровне системы располагаются приборы учета всех видов энергоресурсов: тепловой энергии и параметров энергоносителя, объема холодной и горячей воды, количества и параметров электроэнергии, объема и параметров газа. Производится непрерывный контроль работы систем и оповещение о нештатных ситуациях. Также осуществляется автоматическое управление отпуском тепловой энергии и горячей воды (регулирование).

На втором уровне (среднем) показаны связующие компоненты, осуществляющие преобразование и передачу информации по различным каналам связи на верхний, третий, уровень. Их гибкое использование обеспечивает передачу данных о потреблении и управление в непрерывном режиме. Выбор стандарта GPRS-интернет, Ethernet при использовании сотовой связи позволяет организовать круглосуточный доступ к показаниям всех приборов на узлах учета одновременно. При этом расходы на связь зависят только от объема передаваемых данных, а не от продолжительности связи.

На третьем уровне размещены сервер и автоматизированные рабочие места с установленным программным обеспечением. Программное обеспечение автоматизированной системы организует получение, обработку и хранение данных о потреблении от приборов учета, мониторинг мгновенных показателей, а также управление параметрами регулирования.

Контролировать и оптимизировать работу системы в целом позволяют специальные функции:
- географические карты и мнемосхемы;
- анализ качества и перерыва поставки;
- баланс потребления;
- контроль нештатных ситуаций и аварий.

Реализуется передача в систему биллинга данных о потреблении и для перерасчета при недопоставке или некачественном ресурсе.

Прозрачность, обеспечиваемая системой АСКУРДЭ и устраняющая такие проявления человеческого фактора, как обман или ошибка, сочетается с выполнением следующих задач автоматизации:
- коммерческий учет и регулирование по всем видам коммунальных ресурсов;
- анализ качества потребляемых ресурсов, что дает возможность своевременно, в режиме онлайн, выявлять отклонения по качеству, уменьшая потери и улучшая взаимосвязь между участниками энергопотребления;
- контроль баланса потребления между поставщиками и потребителями и между различными уровнями общедомового и суммарного индивидуального учета;
- выявление потерь из-за утечки и хищений;
- оповещение о нештатных ситуациях на объектах учета, что обеспечивает своевременную реакцию на чрезвычайные ситуации и позволяет избежать больших технических проблем и финансовых убытков;
- круглосуточный доступ ко всем объектам учета одновременно при эксплуатационных затратах только за объем передаваемых данных;
- контроль работы приборов учета у потребителя с точки зрения коммерческого учета и фальсификации.

Система АСКУРДЭ имеет сертификат об утверждении типа средств измерений № 47131 и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011617746, защищена патентом на полезную модель № 83829.

На рис. 3 приведена структура автоматизированного учета, расчета и начисления платежей в ЖКХ с применением системы ­АСКУРДЭ. Показания домовых приборов коммерческого учета потребляемых энергоресурсов, а также квартирных тепло- и водосчетчиков передаются по каналам информационной связи в диспетчерский центр, где осуществляется обработка результатов измерений, регулирование параметров тепловой энергии, автоматизированный сбор и контроль качества энергоресурсов и дальнейшая передача в биллинговый центр для начисления платежей. В биллинговом центре формируется база данных для ведения лицевых счетов, выполнения расчетов по фактическому потреблению, приема и учета платежей населения в режиме реального времени, формирования финансовой и статистической отчетности.

Ris_3.png

Рис. 3. Структура организации автоматизированного учета, расчета и начисления платежей при фактическом учете энергоресурсов

Резюмируя изложенное, можно выделить ряд конструктивных особенностей ультразвукового теплосчетчика ТЕПЛОСМАРТ. Эти характеристики позволяют рассматривать его в качестве одного из наиболее перспективных приборов как для организации непосредственно поквартирного учета тепла в многоквартирных домах (или подомового учета в малоквартирных домах), так и для построения на базе данных приборов и системы АСКУРДЭ комплексных, многоуровневых систем диспетчеризации и биллинга. Перечислим данные особенности:
- отсутствие подвижных деталей;
- высокая чувствительность и стабильность метрологических характеристик;
- импульсные входы для подключения до 4 счетчиков воды;
- интерфейсы передачи данных: RS‑485, оптический;
- межповерочный интервал 6 лет;
- удобная интеграция с системами диспетчеризации.

Основные выводы

- Предложен новый интеллектуальный теплосчетчик ТЕПЛО­СМАРТ, адаптированный к работе в составе автоматизированной информационно-измерительной системы АСКУРДЭ.

- Эффективность системы ­АСКУРДЭ подтверждена опытом эксплуатации более чем на 120 000 объектов в 35 регионах России.

- Предлагаемое решение может быть принято в качестве основного при оснащении строящихся и реконструируемых домов приборами как индивидуального, так и общедомового коммерческого учета энергоресурсов.


Литература

1. Федеральный закон № 261‑ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // «Законы, кодексы и нормативно-правовые акты в Российской Федерации»: [сайт]. URL: https://legalacts.ru/doc/FZ-ob-jenergosberezhenii-i-o-povyshenii-jenergeticheskoj-jeffektivnosti-i-o-vnesenii-izmenenij-v-otdelnye-zakonodatelnye-akty-Rossijskoj-Federacii/ (дата обращения: 24.06.2019).
2. Никитина С. Индивидуальный учет тепла: практика применения // РосТепло.ru – Информационная система по теплоснабжению: [сайт]. URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2924 (дата обращения: 24.06.2019).
3. Воплощай очевидное – ЭСКО 3Э [Электронный ресурс] / Рекламный буклет ЗАО «ЭСКО 3Э». 2018. URL: http://www.eep.kz/upload/files/prezentacia_bashkin.pdf (дата обращения: 24.06.2019).

Опубликовано в журнале ИСУП № 3(81)_2019

Е. Л. Апарин, к. т. н., заместитель генерального директора,
ООО «НПФ «РАСКО», г. Москва,
тел.: +7 (495) 970‑1683;
e‑mail: info@packo.ru,
сайт: packo.ru.

С.А. Климович, начальник службы сервиса и автоматизированных систем, 
АО «ЭСКО 3Э», г. Москва,
тел.: +7 (499) 500-0217;
e‑mail: info@esco3e.ru,
сайт: esco3e.ru


Криогенный расходомер «Ирга-РВ»
Выпускается специальная модификация вихревого расходомера «Ирга-РВ» для жидких и газообразных криогенных сред
www.irga.ru