Опыт создания и эксплуатации на этой ТЭЦ коммерческих узлов учета тепла с использованием теплосчетчиков СПТ960 был изложен в [1]. В 2000 году на ТЭЦ 26 начались работы по созданию системы коммерческого учета газа (АСКУГ) с использованием расходомеров газа «ГиперФлоуЗП», производимых НПО «Вымпел». Опытная эксплуатация АСКУГ была начата в декабре 2001 года и продолжалась в течение двух лет. Все это время велось постоянное сопоставление показаний АСКУГ с данными расчета по диаграммам самописцев. При этом велась доработка как технических средств, так и программного обеспечения. Разработку, монтаж и наладку АСКУГ проводила организация «Электроцентрналадка». В 2003 году система принята в эксплуатацию. Общая стоимость затрат без учета расходов на установку калориметра составила 2 млн руб.

Приборостроительная промышленность предлагает весьма ограниченный круг средств измерения расхода газа для трубопроводов диаметром 400–800 мм, используемых в газораспределительных пунктах (ГРП) ТЭЦ. В связи с этим сохраняет свои позиции метод измерения расхода по перепаду давления на диафрагме. Этому методу измерения расхода присущи такие недостатки, как наличие потери давления, сложность периодической поверки диафрагм, требования по длине линейных участков, узкий динамический диапазон. Последнее определяется квадратичной зависимостью м. расходом и перепадом давления, в связи с чем 10 % расхода соответствует только 1 % от максимального перепада давления.

При наличии узкого динамического диапазона расходомеров важным является структура газопроводов ГРП, позволяющая за счет отключения части из них при снижении нагрузки обеспечить работу расходомеров в узком динамическом диапазоне. Тем не менее, задача расширения динамического диапазона расходомеров газа остается актуальной.

Первым способом расширения динамического диапазона, давно применяемым на ТЭЦ, является использование при одной диафрагме двух и даже трех комплектов дифманометров с вторичными приборами. В соответствии с [2] расход газа на ТЭЦ должен производиться с предельной относительной погрешностью ±1,6 %. В таблице приведены значения динамического диапазона, в котором удается это требование выполнить при использовании с одной диафрагмой одного и двух измерительных комплектов, включающих дифманометр и вторичное устройство. Данные, приведенные в таблице, получены при расчете расходомеров газа по программе «РасходомерСТ» версия 4.47 для газопровода диаметром 400 мм с максимальным расходом 400 тыс. м3/ч при отсутствии погрешностей, создаваемых местными сопротивлениями. При погрешности как дифманометра, так и вторичного устройства ±1 % (ДМ; КСД) это требование крайне не желательно обеспечить, так как минимальная погрешность расходомера при максимальном расходе уже составляет ±2 %. Аналогичная картина имеет место при использовании дифманометра с предельной погрешностью ±0,25 % и вторичного ±1 % (ДД; КСУ), для них минимальная погрешность при максимальном расходе составляет ±1,9 %. Только при использовании приборов с предельной погрешностью ±0,5 % удается получить погрешность расходомера менее ±1,6 % в ограниченном динамическом диапазоне. При погрешностях дифманометров 0,25 % и использовании вторичных микроциклорных устройств с аналогичной погрешностью и менее обеспечивается требуемая погрешность расходомера.

Следует отметить, что в условиях эксплуатации изза дополнительных погрешностей, вызванных влиянием изменений температуры и рабочего давления, трудно ожидать погрешностей дифманометров менее ±0,25 %.

Вторым способом расширения динамического диапазона является использование микроциклорных дифманометров с коррекцией их индивидуальных характеристик. Так, у расходомеров газа «ГиперФлоуЗП» при динамическом диапазоне 1–10 предел относительной погрешности определения расхода составляет ±0,5 %. В этом динамическом диапазоне погрешность с учетом погрешности диафрагмы по расчету Ростеста не превышает ±1,5 %. При измерении вводятся сигналы по давлению, температуре, и производится приведение расхода газа к нормальным условиям (t = 20 C, p = 101,325 кПа). С использованием указанных расходомеров строятся АСКУГ на ТЭЦ Мосэнерго, которых в настоящее время принято в эксплуатацию девять.

Система подачи газа на ТЭЦ 26 содержит два распределительных пункта ГРП1 и ГРП ГРП1 состоит из пяти трубопроводов, а ГРП2 – из шести, на каждом установлены диафрагмы и расходомеры «ГиперФлоуЗП». Потребителями газа являются котлы семи энергоблоков и 11 пиковых водогрейных котлов. Суммарное месячное потребление газа в отопительный сезон составляет около 300 млн м3, в летний – 180 млн м Разветвленная структура ГРП хотя и требует повышенных расходов на оснащение АСКУГ и ее эксплуатацию, но зато обеспечивает более высокую надежность системы распределения газа, принцип. возможность работы расходомеров в ограниченном динамическом диапазоне за счет изменения числа нагруженных трубопроводов, упрощает проведение периодической поверки диафрагм и измерительной системы.

Структурная схема системы учета газа представлена на рисунке.

На вычислитель комплексного датчика «ГиперФлоуЗП» поступает сигнал dP от преобразователя разности давлений ДП007, измеряющего перепад давления на диафрагме, которая установлена в трубопроводе газа. Там же находится термопреобразователь сопротивления градуировки 50М, формирующий сигнал по температуре t. Давление газа измеряется преобразователем давления ДИ005, сигнал которого (Р) также поступает на вход датчика.

Выходы «ГиперФлоуЗП» каждого ГРП подключены к шине Мbus, по которой информация передается на вычислительный блок ВБ00 Необходимые для расчетов данные по характеристикам трубопровода, сужающего устройства, составу газа вводятся ППЗУ вычислителя. Расход газа рассчитывается по ГОСТ 8.563.1; ГОСТ 8.56 Вывод информации производится на двухстрочный ЖКиндикатор и по интерфейсу RS232 подается на принтер и сервер, в который поступает также сигнал от калориметра КСНГ0 Сервер обеспечивает хранение и обработку информации по ниткам подвода газа, которую затем передают в локальную сеть станции. К сети подключены мониторы операторских станций (ОС), начальника смены станции (НСС), ПТО, руководства ТЭЦ и др. Блок ВБ002 может комплектоваться модемом телефонной связи для передачи информации в сеть Мосгаза. В памяти блока ВБ002 фиксируются все вмешательства в работу системы с глубиной до 1 200 обращений. В настоящее время изготовителем произведена модернизация расходомера и вычислительного блока («ГиперФлоуЗПм, МАС003»).

Затраты за потребленную с газом тепловую энергию определяются как расходом газа, так и его теплотворной способностью. На всех ТЭЦ Мосэнерго установлены непрерывные микроциклорные калориметры, измеряющие объемную теплоту сгорания газа. Калориметры представляют собой наиболее сложные и дорогостоящие устройства из всех измерительных устройств, эксплуатируемых на ТЭЦ. Их установка производится в специальном помещении при соблюдении соответствующих правил подключения к газопроводу. В результате суммарная стоимость затрат на калориметр и его установку достигает 3 млн руб.

На ТЭЦ 26 с АСКУГ работают калориметры КСНГ05 и более совершенная его модификация – НКС (производство ЗАО «Теплофизические приборы», СанктПетербург). КСНГ05 производит измерение удельной теплоты сгорания в диапазоне 25–50 МДж/м3 (5 970–11 940 ккал/м3) с приведенной погрешностью ±0,5 %, у НКС диапазон измерения 25–41 МДж/м3 (5 970–10 750 ккал/м3) при относительной погрешности ±0,45 %. Калориметры работают по компенсационному методу измерения: в термостате находится измерительная и сравнительная камеры, в последней поддерживается постоянная выделяемая мощность. В измерительной камере сжигается газ в объеме, необходимом для поддержания нулевой разности температур м. обеими камерами. Объем газа, подаваемого в измерительную камеру, известен с высокой точностью благодаря поддержанию его постоянных параметров, известному объему дозирующих цилиндров и числу ходов поршней. Калибровка калориметра производится по образцовым газовым смесям. Значение усредненной за час теплотворной способности газа (q) вводится в систему, и его можно увидеть на экране монитора при вызове системы коммерческого учета расхода газа.

Обслуживание, калибровку, поверку и ремонт калориметров производит подразделение Мосэнерго Мосэнергоналадка. При сложных отказах ремонт отдельных блоков калориметра делает производитель. В Мосэнерго по данным ТЭЦ рассчитывается среднее значение теплоты сгорания газа. При отклонении показаний калориметра более чем на 84 кДж/м3 (20 ккал/м3) от среднего значения производится вызов ремонтной бригады Мосэнергоналадки.

При погрешности канала ввода сигнала калориметра ±0,2 % погрешность учета внесенного тепла по одному трубопроводу без учета дополнительных погрешностей составляет ±1,8 %. Погрешности учета общего расхода газа и полученного с ним тепла по ТЭЦ зависят от нагрузки трубопроводов.

Важной операцией является ежегодная поверка всех элементов, входящих в АСКУГ. Отдельно поверяются преобразователи температуры. Поверка «ГиперФлоуЗП» совместно с ВБ002 производится при подаче давления на входы манометра и дифманометра, вместо термопреобразователя подключается магазин сопротивлений. Поверка производится при вариации максимальных, расчетных и минимальных значений P, t при значениях dP, составляющих 1; 3; 10 и 100 % максимального перепада давления. Погрешность определяется при сопоставлении полученных значений расхода с рассчитанными Ростестом по ГОСТ 8.563.1; ГОСТ 8.563.2 значениями. Каждые три месяца проводится калибровка и два раза в год поверка калориметра с использованием эталонных газовых смесей, которые поставляются ВНИИМ им. Д. И. Менделеева (СанктПетербург).

Следует отметить, что предприятия Газпрома используют косвенный метод определения ОТС, по которому ОТС рассчитывается по составу газа, определенному по показаниям хроматографа (ГОСТ 22667, ГОСТ 3031 . Поскольку перерасчет оптовой цены на газ производится по фактическому значению ОТС, то расхождение этих значений у Мосэнерго и поставщика газа служит источником разногласий. Для их урегулирования ВНИИМ им. Д. И. Менделеева разработал рекомендации по метрологии «Теплота объемная (энергия) сгорания природного газа. Метрологическая экспертиза результатов измерений, полученных с использованием калориметров и газовых хроматографов» (Р50.2.043200 . К сожалению, этот документ официально до сих пор не принят в качестве руководящего во взаимоотношениях поставщика и потребителей газа.

Выводы
Система учета газа на базе «ГиперФлоуЗП» в целом является надежной и удобной в эксплуатации. Она обеспечивает учет газа во всем диапазоне нагрузок ТЭЦ.

Погрешности учета расхода газа и внесенного с ним тепла по одному трубопроводу для рассмотренной выше АСКУГ не превышают соответственно ±1,5 и ±1,8 %. Погрешности учета суммарного расхода газа и тепла на ТЭЦ ниже указанных цифр и зависят от нагрузки трубопроводов и их числа.

Исходя из опыта эксплуатации, надежность работы калориметров является недостаточной, и требуется доработка отдельных его элементов.

Для снятия разногласий м. поставщиками и потребителями газа необходимо официально в качестве основы соглашения о поставке газа принять документ «Теплота объемная (энергия) сгорания природного газа. Метрологические эксперименты, результаты измерения, полученные с применением калориметров и газовых хроматографов» (З50.2.043200 .

Литература
Иванова Г. М., Ячина С. П., Дегтерев В. Н. и др. Теплосчетчики в системе учета отпущенного тепла ТЭЦ // Теплоэнергетика. 200 № С. 39–43.

РД 34.11.3219 Нормы погрешности измерений технологических параметров тепловых электростанций и подстанций. М.: Изд. ВТИ, 1997.