Данилов Н.И., Щелоков Я.М. Основы энергосбережения

Подождите немного. Документ загружается.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

209

ляется по трубопроводам большого диаметра, поэтому здесь можно реко-

мендовать к применению счетчики, построенные на базе ультразвуковых

расходомеров или сужающих устройств с датчиками перепада давления.

При измерении расхода по методу переменного перепада к тепловычисли-

телю (например, СПТ961К) может быть подключено до трех датчиков пе-

репада давления для расширения диапазона измерения.

Учет природного газа

Для измерения объема природного газа без приведения к нормаль-

ным условиям используются бытовые и промышленные счетчики газа. Бы-

товые счетчики газа применяются для измерения расхода газа низкого дав-

ления (до 3,5 кПа). Промышленные счетчики газа используются для изме-

рения расхода газа высокого давления (до 1,6 или 7,5 МПа).

При организации учета газа с приведением его параметров к нор-

мальным условиям применяются узлы учета, в состав которых входят рас-

ходомер или расходомерный узел, преобразователи температуры и давле-

ния, вычислитель-корректор. Для определения расхода газа могут приме-

няться расходомеры (турбинные, вихревые и др.) или расходомерные узлы,

основанные на методе переменного перепада. Для расширения диапазона

измерения в таких узлах используют параллельное подключение к одному

сужающему устройству двух – трех преобразователей перепада давления.

Основные типы приборов на нашем рынке:

• счетчики газа бытовые – СГБ, СГК;

• счетчики газа промышленные – СГ-16;

• расходомеры – СГ-16М (турбинный), ДРГ (вихревой);

• преобразователи избыточного давления – Метран-ДИ-Ех, Сапфир-

ДИ-Ех, Корунд-ДИ-Ех;

• преобразователи перепада давления – Метран-ДД-Ех, Сапфир-ДД-

Ех, Корунд-ДД-Ех;

• преобразователи температуры платиновые – ТПТ-1-3, ТСП-15-2, ТП9201;

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

210

• тепловычислители – СПТ761, ТЕКОН-10.

Оборудование необходимо выбирать исходя из его характеристик и

возможности применения в том или ином случае.

Приборы регулирования для систем отопления и горячего водо-

снабжения

В настоящее время для широкого круга потребителей все более акту-

альной становится задача контроля и регулирования параметров энерго-

снабжения, грамотное решение которой дает возможность оптимизировать

потребление энергии, а также существенно сократить платежи за пользо-

вание источниками энергии. До недавнего времени для решения этих задач

использовалось зарубежное оборудование, которое сейчас стало практиче-

ски недоступно.

Регуляторы для систем отопления и ГВС подразделяются на два ос-

новных типа: регуляторы прямого действия и регуляторы электронные. Ре-

гуляторы прямого действия служат для поддержания постоянного значе-

ния одного параметра, например расхода воды, температуры воды, давле-

ния или перепада давлений воды. Электронные регуляторы предназначены

для реализации более сложных задач и выполнения сразу нескольких

функций, например поддержания заданного режима теплоснабжения объ-

екта в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, эти

приборы выполняют обычно следующие функции;

• предотвращение превышения температуры теплоносителя в обрат-

ном трубопроводе;

• коррекцию температурного графика по желанию пользователя;

• снижение на заданное время температурного графика (для эконо-

мии потребления энергии в нерабочее время и т.д.).

На рынке большинства регионов представлены следующие типы

данного оборудования:

• регуляторы прямого действия – РТЦГВ, РТ-ДО, РТП-М, РД-НО,

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

211

РР-НО, РРТЭ-3, РТВ, УРРД, RTD;

• регуляторы электронные – ТРМ-1, 5, 10; ТРМ12; ТРМ32; ТРМЗЗ.

Радиаторные термостаты

Радиаторный термостат – простой и надежный прибор для автомати-

ческого поддержания комфортной температуры воздуха в помещении.

Термостат устанавливается в системе отопления здания перед отопитель-

ным прибором любого типа на трубе, подающей в него горячую воду.

Термостат позволяет избежать перегрева помещений в переходный период

года. Температура в помещении поддерживается путем изменения расхода

воды через отопительный прибор. Изменение расхода воды происходит за

счет перемещения штока клапана сильфоном, автоматически изменяющим

свой объем даже при незначительном изменении температуры окружаю-

щего воздуха. Удлинению сильфона при изменении температуры противо-

действует пружина, усилие которой регулируется поворотом настроечной

рукоятки. Термостаты позволяют сэкономить в среднем 20 % тепла на ото-

пление за счет компенсации тепловыделений от солнечных лучей, людей,

электробытовых устройств, обеспечивая комфортную температуру возду-

ха. Радиаторные термостаты освоены большим количеством фирм, наи-

больший интерес здесь представляет продукция отечественных производи-

телей – ЗАО «Тепловодомер» (Мытищи) и ЗАО «Данфосс» (Москва).

Приборы учета электрической энергии

Для учета электрической энергии используются счетчики, которые

подразделяются на следующие типы: индукционные и электронные; одно-

фазные и трехфазные; однотарифные и двухтарифные; для учета активной

и реактивной энергии; с одним и двумя направлениями учета; без выход-

ного сигнала и с выходным импульсным сигналом. Для организации двух-

тарифного учета электроэнергии применяются устройства переключения

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

212

тарифов. Некоторые типы счетчиков, представленные на нашем рынке:

• электронные – ЦЭ6807Б, СЭТ3, СЭТ4, УПТ 12-100;

• индукционные – Е73С, Е73СД, Т37, Т31.

На рынке как Свердловской области, так и других регионов России

существует довольно обширный выбор оборудования, предназначенного

для учета всех видов энергоносителей. Оборудование имеет различные

технические и эксплуатационные характеристики и разную стоимость.

Сложнее обстоит дело с регуляторами. Здесь нет еще такого большого вы-

бора приборов и, следовательно, вариантов построения систем. Но работа

в этом направлении ведется, и можно надеяться, что в ближайшее время

этот тип оборудования будет надлежащим образом представлен. Это даст

потребителю дополнительные возможности в реализации мероприятий

энергосберегающего характера и приведет к повышению энергоэффектив-

ности объектов.

8.4. Системы учета энергоресурсов

Современные технологии получения, сбора и обработки информации

позволяют реализовать учет энергоресурсов практически в режиме реаль-

ного времени [23]. Измерительные системы, обеспечивающие сбор, обра-

ботку, хранение и передачу информации о потреблении или производстве

энергоресурсов, получили название АСКУЭ – автоматизированные систе-

мы контроля и учета энергоресурсов [29, 30]. Под измерительной системой

(ИС) [31] понимается совокупность определенным образом соединенных

между собой средств измерений и других технических устройств (компо-

нентов измерительной системы), образующих измерительные каналы. ИС

реализует процесс измерений и обеспечивает автоматическое (автоматизи-

рованное) получение результатов измерений (выражаемых с помощью чи-

сел или соответствующих им кодов), изменяющихся во времени и распре-

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

213

деленных в пространстве физических величин, характеризующих опреде-

ленные свойства (состояние) объекта измерений. Следует иметь в виду,

что ИС обладают основными признаками средств измерений и являются их

специфической разновидностью.

Измерительный канал ИС рассматривается как последовательное со-

единение каналов компонентов или (и) измерительных каналов комплекс-

ных компонентов, выполняющих законченную функцию от восприятия

измеряемой величины до получения результата ее измерения, выражаемо-

го числом или соответствующим ему кодом. Измерительные каналы сис-

темы могут быть простыми и сложными. В простом канале реализуется

выполнение прямых измерений. Сложный канал представляет собой сово-

купность простых измерительных каналов, реализующих косвенные, сово-

купные или совместные измерения. Измерительные каналы могут входить

в состав как автономных измерительных систем, так и более сложных сис-

тем: контроля, диагностики, распознавания образов, других информацион-

но-измерительных систем, а также автоматических систем управления

технологическими процессами. В таких сложных системах целесообразно

объединять измерительные каналы в отдельную измерительную подсисте-

му с четко выраженными границами как со стороны входа (мест подсоеди-

нений к объекту измерений), так и со стороны выхода (мест получения ре-

зультатов измерений).

Как следует из определения, компонентами измерительной системы

являются технические устройства, входящие в ее состав и реализующие

одну из функций процесса измерений: измерительную, вычислительную

или связующую. Таким образом, измерительным компонентом ИС явля-

ются средства измерения: измерительный прибор, измерительный преоб-

разователь, измерительный коммутатор. К измерительным компонентам

относятся также аналоговые «вычислительные» устройства, в которых

происходит преобразование одних физических величин в другие. Связую-

щими компонентами измерительной системы являются технические уст-

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

214

ройства либо часть окружающей среды, предназначенные или используе-

мые для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, не-

сущих информацию об измеряемой величине от одного компонента изме-

рительной системы к другому. Вычислительными компонентами измери-

тельной системы является цифровое измерительное устройство (или его

часть) совместно с программным обеспечением, выполняющие функцию

обработки (вычисления) результатов наблюдений (или прямых измерений)

для получения результатов прямых (или косвенных, совместных, совокуп-

ных) измерений, выражаемых числом или соответствующим ему кодом.

Конструктивно объединенная или территориально локализованная

совокупность компонентов, представляющая собой часть измерительной

системы и выполняющая несколько из общего числа измерительных пре-

образований, предусматриваемых процессом измерений, образует измери-

тельный комплекс. К разряду измерительных комплексов относятся ин-

формационно-измерительные системы.

Под информационно-измерительной системой понимают совокуп-

ность функционально объединенных измерительных, вычислительных и

других вспомогательных технических средств для получения измеритель-

ной информации, ее преобразования, обработки с целью представления по-

требителю в требуемом виде или автоматического осуществления логиче-

ских функций контроля, диагностики, идентификации. Разновидностью

ИИС являются информационно-вычислительные комплексы (ИВК), отли-

чительная особенность которых – наличие в их составе свободно програм-

мируемой ЭВМ. Структура ИИС зависит от принятого в системе способа

управления: централизованного или децентрализованного. В децентрали-

зованных ИИС все сигналы измерительной информации передаются по

индивидуальным для каждого из технических средств каналам.

Среди структур систем с централизованным управлением можно вы-

делить радиальные, магистральные, радиально-цепочечные, радиально-

магистральные. Обобщенная схема ИИС приведена на рис. 8.1.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

215

Рис. 8.1. Обобщенная схема ИИС

Информация, поступающая от объекта исследований в измеритель-

ный преобразователь (ИП), преобразуется в электрический сигнал и пере-

дается в структуру ИИС, осуществляющую измерение и преобразование

информации (СИПИ). В структуре СИПИ измерительная информация под-

вергается следующим операциям: фильтрации, масштабированию, линеа-

ризации, аналого-цифровому преобразованию. Затем сигналы измеритель-

ной информации в цифровой (дискретной) форме поступают в структуру

обработки и хранения информации (СОХИ) или в структуру отображения

информации (СОИ). Устройство управления (УУ) осуществляет функции

управления; устройство вывода (УВ) осуществляет вывод управляющих

сигналов на исполнительные устройства (ИУ), воздействующие на объект

исследования. Средства измерений и структуры, входящие в состав ИИС,

должны обладать совместимостью по ряду параметров.

Энергетическая совместимость предполагает использование како-

го-либо одного носителя сигналов измерительной информации (электриче-

ский, пневматический, гидравлический).

Объект

исследований

СИПИ СОХИ СОИ

УВ УУ

ИП

ИУ

ИИС

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

216

Функциональная совместимость требует, чтобы функции, выпол-

няемые средствами измерений, образующими ИИС, были четко определе-

ны, разграничены и взаимоувязаны.

Метрологическая совместимость обеспечивает сопоставимость

метрологических характеристик и их стабильность во времени.

Конструктивная совместимость отражает согласование конструк-

тивных параметров, механическое сопряжение средств измерений.

Эксплуатационная совместимость определяется согласованностью

характеристик внешних влияющих величин, а также характеристик надеж-

ности и стабильности.

Информационная совместимость обеспечивает согласованность

входных и выходных сигналов по виду, диапазону измерения, порядку об-

мена сигналами.

Структурно АСКУЭ состоят, как правило, из трех подсистем (рис. 8.2):

• подсистемы сбора первичной информации – нижний уровень

АСКУЭ;

• подсистемы первичной обработки и хранения информации – сред-

ний уровень АСКУЭ;

• подсистемы переработки, отображения, хранения и информацион-

ного обмена – верхний уровень АСКУЭ.

Рис. 8.2. Структурная схема АСКУЭ

Конструктивно подсистема сбора первичной информации АСКУЭ

включает в себя первичные преобразователи, измеряющие параметры сред:

расход, давление, температуру и др. Подсистема среднего уровня реализо-

вана в виде контроллеров. Подсистема верхнего уровня представляет со-

Подсистема первичной

обработки и хранения

информации

Подсистема сбора Подсистема переработ-

ки, хранения, обмена

информации

первичной

информации

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

217

бой специализированный вычислительный комплекс с соответствующим

программным обеспечением. Обмен информацией между подсистемами

нижнего и среднего уровней осуществляется по измерительным каналам.

Обмен информацией между подсистемами среднего и верхнего уровней

осуществляется по каналам связи. В качестве каналов связи могут быть

реализованы проводные линии связи, выделенные или коммутируемые те-

лефонные каналы, радиоканалы связи. Для передачи по этим каналам ис-

пользуются, как правило, стандартные интерфейсы: RS-232, RS-485, ИРПС

и др. Теплосчетчики также относятся к разряду измерительных систем. Со-

гласно [32 – 35] теплосчетчик рассматривается как измерительная система,

предназначенная для измерения количества теплоты.

В качестве примера возможностей автоматизированных систем

управления энергоресурсами приведем краткое описание АСКУЭ, разра-

ботанной научно-производственной фирмой «ПРОСОФТ-Е» (инженерная

компания «ПРОСОФТ-СИСТЕМС») на базе программно-технического

комплекса «ЭКОМ». ПТК «ЭКОМ» внесен в Госреестр средств измерений

под № 19542-00.

ПТК «ЭКОМ» обеспечивает:

- коммерческий учет электрической энергии и мощности на оптовом

рынке;

- коммерческий учет отпуска (потребления) электрической, тепловой

энергии и расхода энергоносителей (воды, пара, природного газа, кислоро-

да, сжатого воздуха и др.);

- расчет оплаты за потребляемую энергию по многотарифной систе-

ме и формирование отчетных документов;

- телеметрический контроль режимов работы электрических, тепло-

вых и газовых сетей, оборудования;

- автоматическое и дистанционное управление промышленным и

энергетическим оборудованием;

- данные для расчета удельных энергозатрат на единицу продукции.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 8. Системы и узлы учета расхода энерго-

ресурсов

218

Возможности:

- Работа со всеми типами преобразователей.

- IBM PC – совместимая модульная архитектура.

- Интеграция разнородных систем учета.

- Полная интеграция в АСУТП предприятия.

- Высокая точность измерений.

- Простота модернизации и наращивания.

- MS SQL 7.0 (сервер).

- Протоколы: Ethernet, ТСРЛР.

- Привычная среда Windows.

- Гарантийный срок 4 года. Срок службы 20 лет.

Основные технические характеристики программно-технического

комплекса «ЭКОМ»:

Количество коммуникационных портов…………………..от 2 до 14

Количество каналов ввода/вывода:

стандартная комплектация/Bopla………………………от 8 до 56

стандартная комплектация/Schroff…………………….от 8 до 168

заказная комплектация………………………………….более 200

Предел относительной погрешности преобразования:

число импульсных сигналов ...................... …………….. 0,05 %

Предел приведенной погрешности измерения:

аналоговых сигналов ..................................………………0,1 %

Относительная погрешность расчета энергоносителя……… 25 %

Рабочий диапазон температур ................. ………от - 40°С до + 50°С

Межпроверочный интервал ............................. ………………4 года

Емкость энергонезависимых архивов......... ……………не менее 8 Мб

Сохранение информации при отключении питания………..10 лет

Предел абсолютной погрешности отсчета текущего

астроном. времени (за 1 сут.) ..............................………………5 с

Наработка на отказ............................................ (не менее) 55000 ч.