Известно, что на любом источнике теплоты, будь то небольшая котельная или крупная ТЭЦ, существовала и есть проблема несходимости результатов учёта подпиточной воды (Gп), измеренной расходомерами подпитки, и суммой разностей показаний расходомеров, установленных на подающих (G1i) и обратных (G2i) трубопроводах отходящих магистралей.

на данный момент не есть официальных рекомендаций как по расчёту максимально допустимого небаланса GНБ = Gп - (G1i - G2i), так и по способам корректировки этого небаланса обоснованными методами. Правда, в некоторых публикациях предлагается распределять небаланс подпиточной воды пропорционально измеренным разностям масс теплоносителя на каждой из отходящих тепломагистралей, т.е. в соответствии с формулой: ( Gпi = [(G1i - G2i) Gп] / (G1i - G2i),

где i под знаком изменяется от 1 до N, N - число магистралей, отходящих от источника; Gпi - исправленная (скорректированная) масса подпиточной воды в i-й магистрали; Gп - масса подпиточной воды, измеренная расходомером (расходомерами) подпитки; (G1i - G2i) - масса подпиточной воды i-й магистрали, измеренная как разность показаний сетевых расходомеров G1 и G2.

Анализ формулы ( демонстрирует, что её применение на практике нежелательно, т.к. эта формула предполагает распределение имеющегося небаланса только пропорционально разности показаний сетевых расходомеров и никак не учитывает точность выполненных измерений разности масс G1i - G2i.

Кроме того, формула ( не учитывает точность измерений, выполненных подпиточным расходомером (или расходомерами, если их несколько), т.е. при таком подходе подпиточные расходомеры Gп считаются идеально точными. Но на практике так не бывает: показания любого расходомера в той или иной мере ошибочны, и подпиточные расходомеры, несомненно, вносят свой посильный вклад в водные небалансы на любом источнике теплоты. Но формула ( предполагает, что весь имеющийся небаланс следует относить на измеренные разности масс магистральных расходомеров (G1i - G2i), а погрешность расходомера подпитки при этом считается нулевой и его показания - абсолютно истинными.

Очевидно, что такой подход вряд ли допустим при ведении коммерческого учёта, ибо расходомер (расходомеры) подпитки, как и сетевые расходомеры, измеряет расход (массу) с некоторой погрешностью, и эта фактическая погрешность тоже является источником небаланса наряду с погрешностями сетевых расходомеров.

Существует и третья причина, по которой применение формулы ( в чистом виде невозможно. Суть этой проблемы заключается в следующем. Предположим, что по итогам работы за сутки имеющийся водный небаланс распределён м. магистралями по формуле ( . Пусть, например, на одной из отходящих магистралей показания расходомеров (измеренные значения) составили: G1и = 1000 т, G2и = 900 т, G1и - G2и = 1000 - 900 = 100 т. Предположим, что имеется положительный небаланс (т.е. подпитка Gп больше суммы разностей масс на магистралях), который мы распределяем по формуле ( . Пусть в соответствии с формулой ( на эту магистраль пришлась доля небаланса подпиточной воды, равная 50 т. Следовательно, мы прибавим к имеющимся (измеренным) 100 т дополнительные балансовые 50 т, и в итоге получим, что подпитка этой магистрали равна G1ф - G2ф = 100 + 50 = 150 т.

Точно так же мы поступим и с прочими магистралями, и сумма разностей расходов на магистралях после такой балансировки по формуле ( будет в точности равна показаниям расходомера подпитки Gп. И задача сведения баланса по подпиточной воде как бы решена.

И тут возникает одно большое и неразрешимое но: разности масс по каждой магистрали исправлены без труда, водный баланс по подпиточной воде получился идеальным, но что нам делать с показаниями собственно расходомеров G1i и G2i? все - таки очевидно, что, исправив разность масс (вместо измеренных 100 т мы получили фактические 150 т), мы обязаны исправить и показания самих расходомеров G1 и G2! Если этого не делать, то неизбежно возникает технологический парадокс, связанный с разбалансом результатов учёта уже на каждой конкретной магистрали: в отчёте о теплоотпуске будет указано, что показания расходомеров на магистрали №1 G1 = 1000 т, G2 = 900 т, но одновременно будет указано, что их разность равна 150 т! Как такое возможно, чтобы G1 - G2 = 1000 - 900 = 150?

Следовательно, принудительно прибавив к имеющимся 100 тоннам разности масс балансовые 50 тонн, необходимо скорректировать G1 и G2 чтобы на магистрали тоже выполнялся баланс масс G1ф - G2ф = 150 т. А все - таки после корректировки значений G1 и G2 необходимо пересчитать на новые тонны и тепловую энергию, отпущенную по магистрали! Иначе получится путаница и неразбериха: тепловую энергию, отпущенную по магистрали, теплосчётчик рассчитал для измеренных G1и, G2и и (G1и - G2и), при сведении баланса по подпитке получены другие значения масс G1ф и G2ф, но тепловая энергия при этом почему-то осталась прежней. Поэтому, заменив измеренные 100 т подпитки магистрали на требуемые для обеспечения водного баланса 150 т, необходимо эти лишние 50 т распределить м. G1 и G2 так, чтобы выполнялось условие G1ф - G2ф = 150 т. И здесь возникает принципиальный вопрос: какими критериями следует руководствоваться при распределении этих лишних (не измеренных) 50 т м. показаниями расходомеров G1 и G2?

Может быть, следует прибавить эти 50 т к показаниям расходомера G1? Или 50 т небаланса отнять от измеренной массы G2? Может быть, распределить имеющийся небаланс как-то иначе? А если иначе, то, как конкретно?

Очевидно, что задача распределения этих 50 т м. G1 и G2 корректно не решается. И потому представляется наиболее корректным принцип распределения водного (а затем и теплового) небаланса не пропорционально измеренным разностям расходов (G1i - G2i), а пропорционально точности выполненных измерений.

Покажем на конкретном упрощённом примере, что формула ( при сведении баланса приводит к весьма некорректному результату, а вот метрологический подход к устранению небаланса вполне применим на практике.

Пусть имеется некая ТЭЦ с двумя двухтрубными отходящими магистралями, имеющими общий обратный коллектор. На подающих и обратных трубопроводах этих магистралей установлены расходомеры G1 и G Для подпитки этих магистралей имеется один (общий) подпиточный трубопровод с расходомером Gп.

Так же для упрощения рассуждений и расчётов условимся, что горячая вода после расходомера Gп не отбирается на хозяйственные нужды ТЭЦ, а расходуется исключительно на подпитку этих двух магистралей. Так же будем считать, что каких-либо потерь воды за расходомером Gп нет. Следовательно, при сделанных допущениях и нулевой ошибке измерений всех пяти расходомеров должно выполняться равенство Gп = (G11 - G2 + (G12 - G2 .

Пусть по итогам работы (например, за сутки) измеренные значения суточных масс составили: G11 = 2000 т; G21 = 1500 т; Gп1 = 2000 - 1500 = 500 т; G12 = 50000 т; G22 = 49500 т; Gп2 = 50000 - 49500 = 500 т; Gп = 1500 т. Видно, что подпиточный расходомер Gп измерил 1500 т за сутки, а сумма разностей показаний магистральных расходомеров равна 1000 т. Положительный небаланс равен: GНБ = 1500 - 1000 = 500 т за сутки.

Коль скоро в данном примере измеренные значения подпитки магистралей равны (по 500 т в каждой), то по формуле ( находим, что имеющийся небаланс в 500 т распределяется м. магистралями поровну, в пропорции 1:1, т.е. на каждую магистраль приходится по 250 т имеющегося небаланса.

В результате сведения баланса получим, что: G11 = 2000 т; G21 = 1500 т; Gп1 = 2000 - 1500 = 750 т; G12 = 50000 т; G22 = 49500 т; Gп2 = 50000 - 49500 = 750 т; Gп = 1500 т.

После такого распределения небаланса видно, что: показания расходомеров G1i и G2i остались прежними, что привело к неравенству выражений Gпi = G1i - G2i на обеих магистралях; показания подпиточного расходомера (Gп) не подверглись корректировке, т.е. результаты его измерений считаются идеально точными; распределение небаланса выполнено в равной пропорции 1:1 без учёта точности выполненных измерений разностей масс G1i - G2i.

Очевидно, что такой подход к сведению водного баланса не несёт в себе ни технологической, ни метрологической обоснованности, поэтому не может быть рекомендован к применению на практике.

Представляется, что единственно возможным критерием сведения водного баланса на источнике теплоты должен служить критерий точности выполненных измерений, в соответствии с которым имеющийся небаланс распределяется пропорционально допускаемым абсолютным погрешностям всех (в том числе и подпиточных) расходомеров, чьи показания могут влиять на размер небаланса.

В табл. 1 показан пример сведения водного баланса для ранее рассмотренного случая наличия на источнике одного расходомера подпитки и двух отходящих магистралей. В этом примере условно принято, что расходомеры G11 и G21, установленные на магистрали № 1, имеют допускаемую относительную погрешность ± 0,5 %, расходомеры G12 и G22, установленные на магистрали № 2, и расходомер подпитки Gп имеют допускаемую относительную погрешность, равную ± 2 %.

Имея суточные показания всех расходомеров и зная допускаемую относительную погрешность каждого их них, можно рассчитать допускаемую абсолютную погрешность каждого из пяти расходомеров, и допускаемую абсолютную погрешность разности показаний магистральных расходомеров (см. столбцы O, P, Q в табл. .

Здесь мы должны обратить внимание на следующее принципиальное обстоятельство. Несмотря на то, что измеренные разности масс на каждой из магистралей одинаковы (по 500 т за сутки), допускаемая абсолютная погрешность измерения этих разностей весьма различна: для магистрали № 1 допускаемая абсолютная погрешность равна ± 18 т, а для магистрали № 2 ± 1990 т, что в 111 раз больше, чем для магистрали № 1.

Именно столь значительная неравноточность измеренных разностей масс на двух магистралях не позволяет распределять м. ними небаланс в равной пропорции 1:1.

k небаланса КНБ с вероятностью Р = 1 характеризует некий общий уровень неточности выполненных измерений и определяется как отношение фактически имеющего место небаланса GНБф к максимально возможному небалансу GНБmax (определённого по метрологическим допускам для Р = .

Очевидно, что при неравноточных измерениях имеющийся небаланс следует распределять пропорционально допускаемой абсолютной погрешности выполненных измерений с учётом имеющего место т.н. коэффициента небаланса КНБ.

Таблица 1

Из табл. 1 видно, что в рассматриваемом примере GНБф = 1500 - 1000 = 500 т, GНБmax = 18 + 1990 + 30 = 2038 т, поэтому КНБ = 500/2038 = 0,24 Иными словами, в данном примере фактически имеющийся небаланс по подпиточной воде составил только 1/4 часть того небаланса, который мог бы иметь место в том случае, если бы фактические погрешности применяемых расходомеров достигли предельно допускаемых значений. Такую несходимость результатов измерений (при КНБ = 0,24 можно считать метрологически благополучной, поскольку КНБ более чем четырёхкратно меньше единицы.

Теперь, зная значение КНБ, можно рассчитать значения относительных и абсолютных попр * к измеренным значениям суточных масс, после чего можно найти скорректированные значения суточных масс, измеренных всеми пятью расходомерами, применяемыми в данной измерительной системе (табл. .

Таблица 2

В результате внесения попр * к показаниям всех расходомеров, пропорциональных КНБ и допускаемой погрешности, небаланс стал равным нулю [Gп = (G1i - G2i)] = 1492,638 т. При этом определены новые (скорректированные) значения показаний всех пяти расходомеров, чьи показания могли служить источником небаланса.

В результате такого метрологического подхода к распределению небаланса каждый из его участников получил свою метрологически обоснованную долю небаланса: к измеренной разности масс на магистрали № 1 добавлено только 4 т небаланса (здесь измерения разности масс сравнительно точны, GГВС = ± 3,5%), подпитка магистрали № 2 увеличена на 488 т (на этой магистрали разность масс измеряется крайне неточно, dGГВС = ± 398%), а показания расходомера подпитки уменьшены на 7 т ( Gп = ± 2%). применяя метрологический подход к проблеме устранения небаланса, мы устраняем все недостатки формулы ( , отмеченные ранее, и тем самым обеспечиваем принцип. возможность последующей корректировки результатов учёта тепловой энергии, отпускаемой по магистралям.

Необходимо отметить, что при применении такого метрологического подхода в устранении водного небаланса должны участвовать показания расходомеров собственных и хозяйственных нужд, т.к. и эти расходомеры, измеряющие массу теплоносителя с нормированной погрешностью, тоже должны брать на себя соответствующую долю небаланса. Если на источнике теплоты такие расходомеры не установлены, то при сведении баланса следует применять расчётное значение внутреннего потребления горячей воды, но с обязательным указанием допускаемых отклонений, например: суточное расчётное потребление горячей воды на хозяйственные нужды Gхн = (70 ± т. при сведении баланса и на этот расчётный объём Gхн будет отнесена соответствующая доля небаланса, пропорциональная допуску (± 7 т) и коэффициенту небаланса КНБ.

Так же следует иметь ввиду и то, что для каждой измерительной системы (для каждого источника теплоты) есть конкретное граничное значение КНБгр < 1, при превышении которого метрологический подход к сведению баланса применять недопустимо, ибо при КНБ > КНБгр высока вероятность (более 0,9 метрологической неисправности одного или нескольких расходомеров, установленных на магистралях или подпиточных трубопроводах.

Очевидно, что при КНБ > КНБгр ситуацию следует считать метрологически неблагополучной и необходимо принимать меры по выявлению неисправных расходомеров, находящихся в эксплуатации, и отправке их в ремонт.

Практика применения такого метода корректировки водных небалансов на источниках теплоты демонстрирует, что граничное значение КНБгр обычно находится в пределах от 0,35 до 0,4 Следовательно, до тех пор, пока фактический КНБ < (0,35 - 0,4 , можно устранять небаланс предложенным выше способом. но при бoльших значениях КНБ вероятность того, что на источнике теплоты имеются неисправные расходомеры (подпиточные или сетевые), весьма высока.

Источник: http://www.teplopunkt.ru/