Обеспечение единства измерений в коммерческом учете тепловой энергии

По РМГ 29-99 «Метрология. Основные термины и определения» Обеспечение единства измерений есть деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений. Рассмотрим деятельность метрологических служб на разных этапах жизненного цикла средства измерений.

Этап первый – утверждение типа СИ, осуществляется на основании требований ПР 50.2.009-94 «ГСИ. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений». Практика применения расходомеров-счетчиков типа *** (регистрационный номер в Государственном реестре СИ №***) в узлах учета тепловой энергии у потребителей ГУП «ТЭК СПб» показала массовый выход из строя расходомеров при повышении температуры измеряемого теплоносителя выше 110°C , и это несмотря на то, что п.2.2. Паспорта прибора декларирует работоспособность прибора для жидкостей с температурой до 180°C. Завод-изготовитель внес изменения в конструкцию прибора, но проверить работоспособность новой модификации прибора на практике пока не представилось возможности.

Этот же расходомер-счетчик в 2006 году имел диапазон измеряемых расходов (отношение максимального измеряемого расхода к минимальному) 45:1. В процессе опытной эксплуатации, после принятия решения на совещании у Вице-губернатора о проведении поверки в Центре стандартизации и сертификации (ЦСМ) ФГУ «Тест-СПб», данный показатель сузился, и к 2008 году составил 20:1, при этом потери давления на максимальном измеряемом расходе возросли в несколько раз. Учитывая тот факт, что в качестве первичного преобразователя расхода в данном расходомере-счетчике применено сужающее устройство, указанные изменения метрологических характеристик свидетельствуют об изменении конструкции расходомера-счетчика, а также о том, что при испытаниях с целью утверждения данного типа СИ были необоснованно завышены чувствительность расходомера-счетчика и диапазон измеряемых расходов. После получения отрицательных результатов поверки на проливной установке ФГУ «Тест-СПб» завод-изготовитель уменьшил диаметр отверстия сужающих устройств. Причина очевидна: уменьшение диаметра сужающего устройства приводит к увеличению перепада давления (на сужающем устройстве), следовательно, к увеличению расхода через чувствительный элемент расходомера (***).

Ничего удивительного в том, что завод-изготовитель для улучшения метрологических характеристик расходомеров вносит изменения в их конструкцию нет, удивление вызывает тот факт, что в Государственный реестр средств измерений РФ внесены приборы, не подтвердившие заявленных метрологических характеристик. Перечисленные факты свидетельствуют о том, что испытания с целью утверждения данного типа СИ проведены мягко выражаясь формально, а в Государственный реестр внесен прибор, не обеспечивающий заявленных в описании типа средств измерений метрологических характеристик.

Следующий этап – поверка СИ, осуществляется на основании требований ПР 50.2.006-94 «ГСИ Порядок проведения поверки средств измерений». Анализ протоколов поверки этих же расходомеров-счетчиков проведен в рамках рабочей группы, созданной в МТУ Технологического и экологического надзора Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по Северо-Западному федеральному округу. В результате анализа протоколов поверки выявлены многочисленные отступления от методики поверки, установленной для данного типа СИ, и в частности:

·        Во всех протоколах, полученных со стационарной поверочной расходомерной установки *** (зав. №21), не заполнены графы протокола: время измерений, объем воды, количество импульсов, период импульсов и частота. Таким образом, отсутствуют необходимые данные для определения погрешности и принятия решения о пригодности расходомеров-счетчиков к эксплуатации по ***.РЭ «Руководство по эксплуатации часть 1» (далее РЭ.ч.1) п.3.1.6.5. «Определение основной приведенной погрешности РС.3».

·        Цена импульса во всех протоколах, полученных со стационарной поверочной расходомерной установки *** (зав. № 21), указана равной 0.002315 литр/импульс, а в Паспортах расходомеров-счетчиков цена импульса указана равной 0.001 без уточнения размерности (литр/импульс или м3/импульс).

·        Во всех протоколах, полученных со стационарной поверочной расходомерной установки *** (зав. №21), не указаны ни перепад давления, ни частота при максимальном измеряемом расходе. Таким образом, во-первых, исключается возможность проведения поверки по РЭ.ч.1 п.3.1.6.5 и п.3.1.6.8. и, во-вторых, возникает вопрос: на основании каких испытаний в разделе 2.4 Паспортов расходомеров-счетчиков указаны значения частоты и перепада давления?

·        Во время поверки СИ были нарушены требования РЭ.ч.1. п.3.1.6.5 «Определение основной относительной погрешности PC». Во-первых, значения Qmax должно соответствовать максимальному измеряемому расходу, приведенному в паспорте на расходомер-счетчик. Во-вторых, основную относительную погрешность необходимо определять при значениях расходов Qi = К * Qmax, где К равны: 1; 0.6; 0.3; 0.1; 0.05. Ни в одном из представленных протоколов поверка на значениях расходов при К=0.05 не проведена.

Любого из перечисленных замечаний достаточно, чтобы усомниться в легитимности проведенной поверки. Кроме перечисленных замечаний есть и другие, касающиеся организации работ по проведению процедуры поверки с нарушением требований ПР 50.2.014-2002 «ГСИ. Правила проведения аккредитации метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений» в центре стандартизации и метрологии. В результате анализа представленных протоколов поверки было выявлено что:

·        Вычисление относительной погрешности в протоколах расходомеров-счетчиков произведено с ошибками. Так в протоколе поверки расходомера №070011 совершены две ошибки на 0.31% и на 0.91%, а в протоколе поверки расходомера №070266 на 0.43%. Вследствие чего расходомер №070011 признан пригодным к применению ошибочно потому, что в точке 1.099 м3/ч относительная погрешность составила минус 1.46%, т.е. почти в полтора раза превысила предельнодопустимую.

·        Во всех протоколах не указаны условия поверки: температура воды, температура окружающего воздуха, относительная влажность окружающего воздуха и атмосферное давление. Таким образом, нарушены требования к условиям поверки, приведенные в РЭ.ч.1 п.3.1.4. «Условия поверки».

·        9 протоколов поверки заверены клеймом поверителя (1 кв.2008 года) притом, что поверка была проведена 19.05.2007г. кроме того при оформлении результатов первичной поверки нарушено требование РЭ.ч.1 п.3.2.1. Судя по датам протоколов, поверка произведена 19.05.2007, а в паспортах расходомеров-счетчиков указано, что первичная поверка произведена во второй половине декабря 2007 года, т.е. через полгода после проведения поверки.

Кроме того, при сопоставлении протоколов поверки, паспортов приборов и описания типа средств измерений возникают вопросы к содержанию перечисленных документов, а именно:

·        В Паспортах расходомеров-счетчиков указано, что величина перепада давления менее 20кПа при номинальном расходе независимо от диаметра и верхнего предела измерений расходомеров. Во-первых, ни в описании типа СИ, ни в РЭ.ч.1, ни в Паспорте расходомеров-счетчиков не установлено понятие «номинального расхода» и не указана величина «номинального расхода». Во-вторых, в соответствии с таблицей №2, приведенной в РЭ.ч.1 п.1.2.1 перепад давления при максимальном измеряемом расходе должен составлять 40кПа для расходомеров с Ду=40 и 10кПа для расходомеров с Ду=80. Наконец, при такой записи перепада давления невозможно проведение периодической поверки по РЭ.ч.1 п.3.1.6.8. поскольку по условиям периодической поверки необходимо использовать конкретное значение перепада давления.

·        Значения максимальных и минимальных измеряемых расходов, указанные в Паспортах расходомеров-счетчиков не соответствуют значениям, приведенным в РЭ.ч.1 п.1.2.1 таблица 2. Так для расходомеров с Ду=40 в соответствии с таблицей эти значения составляют 10.1 и 0.51 м3/час, а в Паспортах приборов записано 10 и 0.4 м3/час соответственно. Для расходомеров с Ду=80 в соответствии с таблицей эти значения составляют 20 и 2.05 м3/час, а в Паспортах приборов записано 20 и 0.8 м3/час для расходомеров в подающих трубопроводах и 16 и 0.6 м3/час для расходомеров в обратных трубопроводах соответственно. Таким образом, в Паспортах расходомеров-счетчиков значительно, а с учетом того, что поверка на заниженных расходах (судя по данным из протоколов поверки) не проводилась, еще и необоснованно указан нижний предел измеряемых расходов.

·        Судя по абсолютному совпадению всех значений расходов, на которых производились испытания, поверка расходомеров с заводскими номерами 070273 и 070274 производилась одновременно, что недопустимо (по заявлению фирмы-разработчика СИ) по причине взаимного влияния расходомеров, установленных в одном трубопроводе. Кстати, данное ограничение не описано в методике поверки, что является серьезным упущением фирмы-изготовителя.

·        Вызывает сомнения правомерность и эффективность проведения периодической поверки расходомеров-счетчиков без демонтажа преобразователя, непосредственно в линии, где установлен прибор. Например, в случае попадания постороннего предмета в проточную часть расходомера или изменения профиля сужающего устройства, в результате периодической поверки, проведенной в соответствии с разделом 3 РЭ.ч.1, будет проверен струйный генератор и электронный блок расходомера и получены положительные результаты, несмотря на то, что коэффициент расхода сужающего устройства изменился, а измерительные данные о расходе грубо искажены.

Все выше перечисленное не дает нам (ГУП «ТЭК СПб») оснований для признания недействительными результатов поверки до принятия компетентного решения Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, материалы переданы на рассмотрение по месту эксплуатации приборов - в Северо-Западное МТУ ФА по техническому регулированию и метрологии.

В соответствии с Правилами по метрологии, на пригодные по результатам поверки СИ наносится оттиск клейма Государственного поверителя. В ГУП «ТЭК СПб» имеется набор актов составленных о том, что техник завода-изготовителя расходомеров-счетчиков на основании доверенности, выданной руководителем завода в присутствии представителя энергоснабжающей организации нанес оттиск клейма Государственного поверителя (предположительно «Ростест-Москва») в отсутствие самого поверителя и при отсутствии каких либо образцовых приборов. И в этом случае ГУП «ТЭК СПб» не считает правомерным принятие самостоятельного решения о недействительности поверки до принятия компетентного решения Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, эти материалы также переданы на рассмотрение по месту эксплуатации приборов - в Северо-Западное МТУ ФА по техническому регулированию и метрологии.

Следующий этап – эксплуатация СИ. В соответствии с требованиями п.3.1.1. Правил учета тепловой энергии и теплоносителя (далее Правил учета) в открытых и закрытых системах теплопотребления на узле учета тепловой энергии и теплоносителя с помощью прибора (приборов) должно определяться время работы приборов узла учета. На практике все фирмы-изготовители приборов учета «время работы приборов узла учета» понимают по-разному. Например, теплосчетчик-регистратор «***» (регистрационный номер в Государственном реестре СИ №***) имеет 7 счетчиков времени по основному каналу измерения и 1 по дополнительному. В частности, при значениях расхода меньше нижнего предела измерений (т.е. в диапазоне расходов с ненормированной точностью измерения) увеличивается время «TMIN», но вычисление и регистрация потребленной энергии продолжается. Данная особенность теплосчетчиков-регистраторов «***» делает неразрешимой задачу отделить измерения энергии с точностью, установленной Правилами учета от измерений с ненормированной точностью, т.е. непригодных для коммерческих расчетов.

Ниже приведен анализ результатов измерений теплопотребления на примере данных, полученных с узла учета тепловой энергии (далее УУТЭ) абонента ГУП «ТЭК СПб». Данный УУТЭ построен на теплосчетчике-регистраторе «***», зарегистрированный в Государственном реестре средств измерений РФ за номером *** заводской номер: *0000183. Все приборы, входящие в комплект УУТЭ поверены, узел учета принят в эксплуатацию в порядке, установленном в разделе 7 Правил учета. Присоединение к тепловым сетям энергоснабжающей организации четырех трубное, система отопления и вентиляции закрытая с зависимым присоединением; ГВС с циркуляцией. Сервисной организацией, обслуживающей данный узел учета, в Дирекцию Энергосбыт ГУП «ТЭК СПб» представлены часовые архивы с измерительной информацией за период с 18.12.2006 по 24.04.2008 (всего 8467 часов).

В связи с отсутствием аттестованной в установленном Российским законодательством порядке (ст.9 «Закона об обеспечении единства измерений») методики выполнения измерений (далее МВИ) для теплосчетчика-регистратора «***» произвести оценку погрешности измерения тепловой энергии и параметров теплоносителя в рабочих условиях на соответствие требованиям п.5.2 Правил учета не представляется возможным. Поэтому при проведении данного раздела анализа по п.9.10 Правил учета вопросы погрешности измерения теплопотребления и параметров теплоносителя не рассматривались (по причине отсутствия методического обеспечения со стороны изготовителей средств измерений). Нижеприведенный анализ результатов учета произведен стандартными средствами математического анализа, которые не нуждаются в аттестации.

Выявлен отказ каналов измерения расхода теплоносителя, проявляющийся в том, что регулярно с периодичностью 15.5 часа амплитуда изменения измеренной массы теплоносителя прошедшего по подающему в 66 раз и в 71 раз по обратному трубопроводам за час превышает среднестатистическую амплитуду изменения массы теплоносителя или в 16 и 18 раз превышает максимальную амплитуду изменения массы теплоносителя зарегистрированную приборами учета в подающем и обратном трубопроводах соответственно. При этом происходит занижение результатов измерения массы теплоносителя за час на 1.7% в подающем и обратном трубопроводах одновременно. В результате расчет тепловой энергии оказывается заниженным, поскольку производится с использованием заниженных значений расхода теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах. Такой отказ наблюдается в течение всего рассматриваемого периода. Вероятной причиной данного отказа измерительной системы является ошибка программного обеспечения теплосчетчика-регистратора «***». Разумеется, не имея конструкторской документации на теплосчетчик и исходных текстов программного обеспечения точно указать причину возникновения скидки в 1.7% всем пользователям теплосчетчиков «***» по оплате потребляемые энергоресурсы не представляется возможным.

Выявлен отказ вычислительного блока, проявляющийся в том, что регулярно в первом часе суток привносится ошибка в расчет теплопотребления величиной в минус 1.7%. В отличие от дефекта, описанного ранее, данный дефект в некоторые сутки не наблюдается. На приведенном графике в некоторые сутки, иногда двое, дефект не проявляется. Вероятной причиной данного отказа измерительной системы также является ошибка программного обеспечения теплосчетчика-регистратора «***». Этот вопрос обсуждался с разработчиком теплосчетчика-регистратора в 2006 году и, с его слов, указанный эффект обусловлен ошибкой программы вычислителя. По заверению генерального директора ООО «***» при производстве очередной поверки в теплосчетчиках-регистраторах «***» производится замена программного обеспечения на новое, не содержащее данной ошибки, но практика эксплуатации приборов не подтверждает заявление изготовителя приборов учета.

Диапазон измерения объемного расхода дополнительного канала теплосчетчика-регистратора «***» не соответствует диапазону изменения расхода воды на нужды горячего водоснабжения (далее ГВС). Так в течение 20% времени эксплуатации приборов учета измеряемая величина находилась вне диапазона с нормированной точностью, установленного в п.6 таблицы 2 «Основные технические характеристики» приведенной в Описании типа средств измерений (приложение к Сертификату об утверждении типа средств измерений RU.C.*** №***). В соответствии с данным пунктом таблицы предел допускаемой относительной погрешности дополнительных измерительных каналов по показаниям объема теплоносителя составляет ±2% в диапазоне расходов от 0.04Gmax до Gmax. Все результаты учета, находящиеся в диапазоне менее 4% от Gmax (ниже горизонтальной линии на графике) получены с ненормированной точностью, т.е. непригодны для коммерческих расчетов. Даже, несмотря на то, что по паспортным данным расходомеры, установленные в линии ГВС, имеют значительно больший диапазон измерения из-за ограничений дополнительных измерительных каналов теплосчетчика-регистратора практически невозможно организовать достоверные измерения потребления воды на нужды ГВС в жилых и общественных зданиях.

С момента обнаружения выше перечисленных замечаний узел учета признан непригодным к дальнейшей эксплуатации по п.9.10. Правил учета. До предъявления УУТЭ представителю ГУП «ТЭК СПб», а расчет за потребленную тепловую энергию с абонентом будет производиться на основании тепловых нагрузок, указанных в Договоре теплоснабжения и показаний приборов учета источника теплоты в соотвествии с п.9.8 Правил учета. Письмо с уведомлением о выявленных нарушениях в работе узла учета направлено абоненту.

Вместе с тем в данное письмо не включены некоторые замечания, приведенные ниже, о которых необходимо упомянуть для полноты картины.

В ходе анализа зарегистрирован отказ канала измерения расхода циркуляции ГВС в период с 31.01.2007 по 22.04.2007. Так температура теплоносителя в линии циркуляции ГВС за этот период находилась в диапазоне от 40°C до 55°C не смотря на полное отсутствие расхода, что в принципе невозможно. Следовательно в результатах измерений отсутствует информация о расходе теплоносителя в линии циркуляции ГВС, что свидетельствует об отказе измерительных каналов теплосчетчика-регистратора или о нарушениях в эксплуатации приборов учета.

Вычисление энергии по дополнительному каналу теплосчетчика (ГВС) составляет в среднем минус 2.3% от контрольного расчета, в результате чего энергоснабжающая организация (ГУП «ТЭК СПб») за указанный период не получила оплату за использованное тепло порядка 58.9 Гкал.

Интерес для исследователей особенностей работы теплосчетчика-регистратора «***» в данном случае представляет корреляция ошибки расчета энергии и температуры теплоносителя, используемого на нужды ГВС (t3). Из приведенного графика видно, что с повышением температуры теплоносителя возрастает ошибка расчета энергии, причем знак ошибки отрицательный, т.е. приводит к занижению результата измерений энергии ГВС. Вероятной причиной является ошибка в программном обеспечении теплосчетчика-регистратора «***» или, что еще хуже, данная ошибка может быть обусловлена несовершенством алгоритма вычисления удельного теплосодержания воды.

Выявлен отказ каналов измерения давления и (или) каналов измерения расхода теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы отопления и вентиляции. В координатах: расход – корень квадратный из перепада давления точки измеренных значений должны лечь на прямую линию, проходящую через начало координат, сплошная линия на графике. При регулировании (изменении расхода теплоносителя) в результате измерений должно получиться семейство точек, находящихся на линиях, проходящих через начало координат, некое подобие этих линий на графике показано пунктирными линиями. Как видно из графика эти две линии не пересекают точку начала координат, что уже свидетельствует о наличии проблемы. Два горизонтальных облака точек свидетельствуют об отсутствии зависимости расхода от перепада давления, что противоречит законам гидродинамики. На грфике показаны двумя горизонтальными пунктирными линиями.

Все ранее перечисленное относится к теплосчетчику серии «E», но есть еще и теплосчетчики серии «D» (с тем же номером в государственном реестре средств измерений) у которых не предусмотрена «скидка по плате» за массу теплоносителя и потребленную энергию за каждые 15.5ч эксплуатации теплосчетчика зато сумма значений параметров теплопотребления в часовом архиве не совпадает со значениями параметров потребления в суточном архиве. Другими словами сложить 24 числа из часового архива и поместить результат сложения в суточный архив оказалось непосильной задачей для разработчиков программного обеспечения теплосчетчика-регистратора «***». Эксперты Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии не удосужились проверить работу теплосчетчика-регистратора «***» в результате чего в эксплуатации находится прибор, дающий два различных, но абсолютно законных результата измерений. Складывается интересная ситуация все довольны, а энергоснабжающая организация в полной растерянности: который из двух законных результатов измерений выставлять на оплату, чтобы не оказаться в арбитражном суде.

Несколько слов о программном обеспечении современных средств измерений. По информации фирмы-изготовителя вычислителей один из приборов, выпускаемых этой фирмой, оснащен программным обеспечением 46 версии и это притом, что номер в Государственном реестре средств измерений один! Другими словами в эксплуатации находятся тепловычислители с одним и тем же номером в Государственном реестре средств измерений, но имеющие 46 точек зрения по вопросу учета теплопотребления. Я намеренно не называю ни фирму, ни название прибора потому, что у остальных изготовителей средств измерений (не только вычислителей, но и расходомеров) аналогичное отношение к программному обеспечению. Кроме того, фирмы-изготовители средств измерений приводят рекомендации по обновлению программного обеспечения, выпускаемых ими приборов. В общих чертах процедура замены программного обеспечения осуществляется следующим образом: к разъему на внешней панели прибора подключается компьютер, на компьютере запускается программа, по завершении работы программы программное обеспечение средства измерений обновлено. Просто и доступно каждому, но есть один нюанс – пломбы поверителя и завода-изготовителя в результате процедуры замены программного обеспечения остаются в целости и сохранности! Следовательно, реализована техническая возможность представлять один и тот же прибор с одним программным обеспечением на поверку, а в эксплуатацию передавать с другим программным обеспечением! С учетом данного обстоятельства можно только догадываться о безбрежных возможностях «энергосберегающих» технологий в учете потребления энергоресурсов.

Вывод состоит в том, что в учете энергоресурсов не обеспечено единство измерений, зато накопилось великое множество проблем, которые необходимо срочно решать. Для этого представителям законодательной метрологии необходимо, во-первых, признать, что в измерения энергоресурсов должны осуществляться на основании аттестованных в установленном порядке методик выполнения измерений, как того требует ст.9 Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» №4871-1 от 1993 года и ГОСТ Р 8.642-2008 «ГСИ Метрологическое обеспечение измерительных систем узлов учета тепловой энергии. Основные положения». Во-вторых, провести анализ и разработать мероприятия по повышению качества экспертизы представляемых образцов средств измерений с целью утверждения типа. В-третьих, провести анализ и разработать мероприятия по повышению качества выполнения поверки средств измерений. В-четвертых, прекратить практику сдачи клейм Государственных поверителей в аренду как несоответствующую законодательству РФ. И наконец, использовать опыт практических метрологов в целях совершенствования как нормативно-технических документов и законодательных актов по метрологии, так и технических средств, применяемых в измерительных системах.



С.И.Черноморченко, Декабрь 2008 г.

Вернуться на главную страницу Открыть сайт Вернуться в раздел

Счетчик посещений Counter.CO.KZ