Використання приладів комерційного обліку енергетичних ресурсів в Україні

Використання приладів комерційного обліку енергетичних ресурсів в Україні

Питання економії енергетичних ресурсів

Нна сьогоднішній день є актуальним і виникає перед кожним членом сучасного суспільства. Запаси енергоресурсів в Україні стають все більш мізерними, а процес їх видобутку дуже складним і небезпечним. Використання нетрадиційної енергетики ще не знайшло широкого поширення в Україні. Єдиний вихід – економія енергоресурсів.

Економія – це те, до чого ніхто не звик і не збирається звикати. Своєрідним «стимулом звикання» є впровадження ефективних систем контролю, обліку та регулювання споживання енергетичних ресурсів. Відсутність в теплових пунктах будинків цих систем зазвичай призводить до 40-60% перевитрати теплової енергії, некомфортних умов, високу вартість комунальних послуг (які в більшості випадків не може повністю оплатити користувач). Реконструкція теплових пунктів будинків вимагає високих грошових витрат і не кожен користувач згоден чекати тривалий час – поки (коли) окупиться реконструкція (хоча цей метод ефективний, з точки зору економічності). Більш того, діяльність комунальних господарств схожа на «метушню», так як одні з них не рентабельні, а керівництво інших просто боїться впровадження нових технологій.

На сьогоднішній день неможливо уявити промислові об’єкти і комунальне господарство без сучасних засобів автоматизації з використанням сучасних досягнень телематики і теорії управління. Спрощуються логічні вимірювальні схеми, які дають можливість зробити існуючі вимірювальні процеси більш інтелектуальними, підвищується надійність і ефективність приладів. При цих умовах необхідні лічильники і витратоміри, що задовольняють високі, часом суперечливі вимоги:

• висока надійність і точність вимірів протягом тривалого проміжку часу;
• великий динамічний діапазон вимірюваних витрат;
• стійкість до впливу агресивних середовищ; екологічна безпека;
• можливість видавати інформацію у вигляді сигналу, який без перешкод можна передавати на великі відстані;
• незалежне харчування;
• самотестування з індикацією погрішностей;
• можливість органічної сполуки з системами автоматичного управління;
• архівація даних про спожиту теплову енергію, кількості енергоносія, часу простою лічильника теплової енергії, збої в роботі системи і ін.

Метрологічні характеристики теплолічильників визначаються розрахунковими методами за характеристиками тих вимірювальних вузлів, приладів і систем, на базі яких лічильники побудовані. Складність в оцінці погрішностей пояснюється умовами експлуатації таких приладів, необхідністю обліку змінного складу і фізичних властивостей теплоносія (наявність домішок), і т.п. [1].

В даний час достатній досвід експлуатації різноманітних типів теплолічильників накопичений монтажними організаціями і фірмами-виробниками. Проведення конференцій і семінарів на базі науково-дослідних інститутів, центрів, організацій і підприємств також дає привід сподіватися на те, що обмін досвідом та виникнення нових контактів дасть потужний поштовх у розвитку енергозберігаючих технологій.

На даний момент часу для обліку теплової енергії найбільшого поширення набули теплолічильники, до складу яких входять тахометрические, ультразвукові, електромагнітні і вихрові витратоміри і лічильники.

Теплолічильники

З тахометричними первинними перетворювачами одні з перших увійшли на ринок України. Вони знайшли широке поширення завдяки своїй простоті і відносно невисокій вартості. Але при експлуатації в українських умовах з’явився ряд факторів, які погіршують метрологічні характеристики тахометрических приладів в першу чергу через:

• накопичення феромагнітних частинок на магнітній напівмуфті крильчатки, що призводить до зростання тертя між крильчаткою і кришкою вимірювальної камери;
• появи на стінках вимірювальної камери нальоту і твердих опадів;
• зносу осей і підшипників ротора або турбіни.

В даний час тахометрические перетворювачі використовуються, головним чином, в квартирному обліку холодної та гарячої води завдяки дешевизні, простоті обслуговування і наявності достатньої ремонтної бази. У теплолічильниках їх застосування практично призупинено.

Електромагнітні вимірювальні перетворювачі витрати мають високу стабільність метрологічних характеристик в часі, надійність при правильних умовах монтажу і експлуатації. Важливою перевагою електромагнітних витратомірів перед іншими є те, що вони вимірюють витрата, використовуючи результати визначення середньої швидкості потоку по його ефективної площі, це робить показання незалежними від щільності, в’язкості і температури теплоносія. Особливостями конструкцій таких лічильників зводяться практично до нуля втрати тиску, потрібні мінімальні довжини прямих ділянок до і після приладів. Для них характерний широкий діапазон виміру, а за рахунок коригування показань в залежності від умов експлуатації, правильного вибору Ду перетворювача – забезпечується вимірювання витрати теплоносія з достатньою точністю.

Основні недоліки:

• зменшення точності вимірювання при налипання опадів (магнетитів) на робочі поверхні перетворювачів витрат;
• дестабілізація показань лічильника (зсуву нуля, появи систематичних похибок і ін.) через блукаючі струми на трубопроводах [2];
• вимірювання витрати лише електропровідних рідин.

Ще одним широко Поширення типом теплолічильників є вимірювальні прилади з ультразвуковими ПЕРВИННА перетворювач. Метод вимірювання ультразвукового вітратомірамі ґрунтується на співвідношенні швидкости Поширення акустичних коливання в нерухомости середовіщі и самого середовища. Різноманіття параметрів, Які залежався від швідкості вімірюваного середовища, и зумов велику Кількість способів вимірювання затримки проходження сигналу від віпромінювача до приймач и назад. З подалі розвитку теплолічильників даного типу перевага надається тим приладнати, метрологічні характеристики якіх НЕ залежався від умов ЕКСПЛУАТАЦІЇ – температура, тиску, концентрації домішок, и т.п. [3].

Переваги ультразвукових вимірювальних приладів досить істотні:

• збереження техніко-експлуатаційних характеристик в часі;
• висока точність вимірювання в широкому динамічному діапазоні;
• відсутність рухомих і виступаючих в потік вимірювальних елементів;
• відсутність втрат тиску;
• незалежність показань від зміни електропровідності середовища;
• низьке енергоспоживання;
• можливість безконтактного вимірювання витрати рідин, в тому числі агресивних і забруднених, а також пульп;
• можливість вимірювання витрати рідини в широкому діапазоні діаметрів умовного проходу трубопроводів (15 … 1600 мм);
• можливість вимірювання витрати пари та газу;
• можливість простої імітаційної перевірки без демонтажу первинного перетворювача з трубопроводу.

Є ряд проблем, які вимагають серйозного вивчення, а саме: робота ультразвукових перетворювачів при наявності несиметричних профілів зміни швидкості, а також робота при малих числах Рейнольдса (Re); необхідність врахування залежності швидкості поширення звуку від фізико-хімічних властивостей різних вимірюваних середовищ. Наявність цих факторів призводить до необхідності застосування в ультразвукових витратомірах спеціальних методів і засобів компенсації, використання диференціальних схем вимірювання (для виділення «слабкого» корисного сигналу).

З розвитком сучасних інформаційних технологій, досить великим накопиченням досвіду експлуатації ультразвукових витратомірів, стає можливим усунення вище наведених проблем і стабілізація їх метрологічних характеристик, що значно підніме конкурентоспроможність цих приладів.

У сучасній витратометрії також знаходять застосування вихрові лічильники і витратоміри з тілом обтікання.

Основними перевагами вихрового методу вимірювання є:

• невисока вартість;
• відсутність обертових частин;
• простота і надійність перетворювача витрати;
• незалежність показань від тиску і температури;
• лінійність шкали;
• достатня точність;
• частотний вимірювальний сигнал;
• стабільність показань;
• можливість створення нескладних імітаційних методів і засобів повірки;
• можливість вимірювання витрати пара і газу.

До недоліків вихрових витратомірів відносяться втрати тиску, які для деяких конструкцій досягають 30-50 кПа, і обмеження можливості їх застосування: вони непридатні при малих швидкостях потоку, оскільки при цьому вихори не утворюються, а також при великих швидкостях, коли вихори неможливо відокремити одне від друга – цим пояснюються труднощі отримання великого діапазону витрат; застосування їх для вимірювання витрат при великих і малих діаметрах трубопроводів також важко; багато конструкцій вихрових витратомірів непридатні також і для вимірювання витрати забруднених і агресивних середовищ, які можуть порушити роботу перетворювачів вихідного сигналу.

Напрямком розвитку вихровий витратометрії є поліпшення метрологічних та експлуатаційних характеристик приладів, побудова пристроїв з автоматичною корекцією характеристик по в’язкості і температурі вимірюваного середовища на основі застосування мікропроцесорної техніки і з використанням як додаткових датчиків температури і в’язкості, так і інформативних властивостей доріжки Кармана. Взагалі, при певних конструктивних рішеннях вихідний вимірювальний сигнал первинного перетворювача може нести інформацію як про температуру, так і про в’язкості контрольованого потоку [4].

В умовах дефіциту енергоресурсів в Україні все ширше використовуються прилади їх обліку. При цьому в останні роки спостерігається тенденція збільшення частки приладів ультразвукового типу, незважаючи на їх більш високу вартість у порівнянні з тахометричними і вихровими приладами. Так в Києві в 2003 р вперше частка вітчизняних і зарубіжних приладів ультразвукового типу серед всіх встановлених в цьому році приладів перевищила 50%. Це пояснюється, головним чином, їх більш високими експлуатаційними і технічними характеристиками, в першу чергу надійністю і стабільністю характеристик у часі.

Надалі необхідно спрямувати зусилля розробників і фірм-виробників на подальше удосконалення, поліпшення метрологічних характеристик і пошук шляхів здешевлення приладів вимірювання витрати для підвищення їх доступності споживачам.

ЛІТЕРАТУРА

• ДСТУ 3339-96. Теплолічильники. Загальні технічні умови. Київ: Держстандарт України Кремлівський П. П. Витратоміри і лічильники кількості. Л .: Машинобудування, 1989. – 701 с.
• Кіясбелі А. Ш. та ін. Частотно-часові ультразвукові витратоміри і лічильники. Г .: Машинобудування, 1984. – 681 с.
• Писарець А. В. Аналіз сучасного стану вихрових засобів вимірювання кількості речовини. Збірник праць міжнародної науково-технічної конференції «Приладобудування – 2001», Вісник Черкаського інженерно-технологічного інституту, 2001 г., с. 53-56.