О государственном стандарте на теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения

Э. Г. Звенигородский, директор,

С. М. Лебедев, зав. лабораторией, НЦПО НИИТеплоприбора, Москва

Необходимость использования приборов для целей учета тепловой энергии и теплоносителей определяется Законом РФ «Об энергосбережении», в котором (ст. 11) сказано: «Учет потребляемых энергоресурсов осуществляется в соответствии с установленными государственными стандартами и нормами точности».

Эффективность приборного учета энергоресурсов обуславливается следующими основными факторами:

• наличием нормативно-правового обеспечения коммерческого учета энергоресурсов;
• соответствием технических и эксплуатационных характеристик приборов целям и условиям их применения.

Анализ показывает, что необходима разработка на федеральном уровне пакета стандартов, правил и метрологических инструкций, обеспечивающих выполнение требований Закона РФ «Об энергосбережении».

Первым из указанного пакета стандартов явился государственный стандарт ГОСТ Р 51649-2000 «Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия» [1], введенный в действие с 1 июля 2001 года.

Стандарт [1] распространяется на приборы, предназначенные для измерения количества теплоты для водяных систем теплоснабжения. Он оформлен в полном соответствии с требованиями основных положений государственной системы стандартизации Российской Федерации [2], предусматривающих, что «требования, устанавливаемые государственными стандартами для обеспечения безопасности продукции… для обеспечения технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости продукции, единства методов контроля… являются обязательными для соблюдения государственными органами управления, субъектами хозяйственной деятельности. Иные требования государственных стандартов к продукции… подлежат обязательному соблюдению субъектами хозяйственной деятельности в силу договора либо в том случае, если об этом указывается в технической документации изготовителя (поставщика) продукции… При этом соответствие продукции… этим требованиям государственных стандартов может определяться в порядке, установленном законодательством Российской Федерации о добровольной сертификации продукции…». В связи с этим уже в первом разделе стандарта «Область применения» указано, что требования безопасности, предъявляемые к теплосчетчикам, являются обязательными, а остальные требования – рекомендуемыми.

Стандарт устанавливает общие технические требования к теплосчетчикам для водяных систем теплоснабжения и содержит требования к классификации теплосчетчиков, их основным параметрам и размерам, общие технические требования, в том числе конструктивные, требования к надежности, стойкости к внешним воздействиям, к электромагнитной совместимости, к комплектности и маркировке, безопасности. В нем также изложены правила приемки и методы испытаний теплосчетчиков, условия транспортирования, хранения и гарантии изготовителя.

Прежде всего, необходимо отметить, что в стандарте [1] дано определение параметра, для измерения которого предназначен теплосчетчик.

Дело в том, что широко распространенное понятие «тепловая энергия» противоречит терминологии, принятой в теплотехнике. Подтверждением этого факта является, в частности, то, что в [3] в разделе «Теплота» присутствует только измеряемая в джоулях величина «теплота, количество теплоты».

В связи с этим в стандарте [1] приведено определение: «Количество теплоты (тепловая энергия) – изменение внутренней энергии теплоносителя, происходящее при теплопередаче в теплообменных контурах (без массопереноса и совершения работы)». Упоминание в скобках термина «тепловая энергия» подчеркивает физический смысл этого понятия. Таким образом, алгоритм измерения количества теплоты измерительным каналом теплосчетчика есть произведение массы теплоносителя на входе теплообменного контура на разность энтальпий теплоносителя на входе и выходе этого теплообменного контура.

Приведенная в стандарте классификация теплосчетчиков предусматривает возможность как одноканального, так и многоканального их исполнения. Значит, теплосчетчики, имеющие два и более измерительных каналов количества теплоты, позволяют производить измерения в открытых системах теплоснабжения при условии использования утвержденной в установленном порядке методики выполнения измерений.

Следует подчеркнуть, что стандарт устанавливает требования к теплосчетчику как к прибору, обеспечивающему измерение количества теплоты, произведенного или потребленного в элементе системы теплоснабжения при протекании теплоносителя по трубопроводу, а не учет потребленного количества теплоты. Это следует из приведенного выше алгоритма измерения. При этом в случае применения многоканального теплосчетчика измерение количества теплоты может быть осуществлено в любых самых сложных и разветвленных системах. Что касается алгоритма учета, включающего в себя не только измеряемые, но и договорные составляющие, то его установление – прерогатива ведомственных нормативных документов.

Кроме того, стандартом [1] предусматривается выполнение теплосчетчиком дополнительных функций – измерения с помощью дополнительных измерительных каналов массы, объема, расхода теплоносителя, температуры, разности температур и др. Эти функции в настоящее время выполняются большинством серийно выпускаемых теплосчетчиков и позволяют реализовать одним прибором весь комплекс измерений, предусмотренный на узле учета тепловой энергии.

Также предлагается классификация теплосчетчиков по способу представления измерительной информации. Стандарт устанавливает рекомендуемый ряд диаметров условного прохода преобразователей расхода, входящих в состав теплосчетчиков (от 10 до 2 000 мм), значения наибольшего Gв и наименьшего Gн расходов теплоносителя, а также наибольшее значение рабочей температуры теплоносителя и значения разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.

Оговариваются требования к емкости и цене младшего разряда цифрового отсчетного устройства.

В зависимости от значения погрешности измерения количества теплоты стандартом установлены три класса теплосчетчиков:

• класс А с относительной погрешностью D= ±(4+4Dtн/Dt+0,05Gв/G);
• класс В с относительной погрешностью D= ±(3+4Dtн/Dt+0,02Gв/G);
• класс С с относительной погрешностью D= ±(2+4Dtн/Dt+0,01Gв/G).

Это, по аналогии с действующими стандартами на счетчики воды, предусматривает возможность дальнейшего улучшения метрологических характеристик теплосчетчиков. Такой подход способствует адаптации стандарта [1] к требованиям европейского стандарта EN1434, в котором при установлении пределов допускаемой относительной погрешности учитываются значения расхода и разности температур теплоносителя, что позволяет более объективно охарактеризовать метрологическое качество теплосчетчика.

В зависимости от класса теплосчетчика дифференцированы требования к наименьшему значению разности температур в подающем и обратном трубопроводах: минимальное – для теплосчетчиков класса С и максимальное – для теплосчетчиков класса А.

Весьма существенным новшеством является изложение в стандарте требований к электромагнитной совместимости (ЭМС) в свете введенного в действие пакета стандартов по ЭМС. Стандарт [1] предусматривает требования к устойчивости приборов к установившимся отклонениям напряжения электропитания, к воздействию отклонения частоты тока питания, к динамическим изменениям напряжения сети электропитания, к нано- и микросекундным импульсным помехам, радиочастотному магнитному полю, электростатическим разрядам, а также требования к индустриальным радиопомехам, создаваемым приборами.

В стандарте подробно описаны методы испытаний теплосчетчиков как в части определения их метрологических характеристик, так и воздействия внешних факторов, в том числе на соответствие требованиям ЭМС.

Заметим, что допускаемая относительная погрешность теплосчетчика может определяться комплектным или поэлементным (поканальным) методами. Определение погрешности поэлементным методом производится в том случае, когда составные части теплосчетчика утверждены как типы средств измерений, а также при наличии стандартной информационной связи между частями теплосчетчика и методики расчета его погрешности по погрешностям составных частей, утвержденной в установленном порядке.

Приводятся режимы определения погрешности теплосчетчиков.

В заключение следует отметить, что, начиная с момента введения стандарта в действие, в технической документации практически на все вновь разработанные теплосчетчики приводятся обоснованные ссылки на требования этого стандарта. Появляются публикации [4], подтверждающие своевременность положений, в первую очередь метрологических, приведенных в [1]. В то же время в действующих нормативно-технических документах [5] приведенные уравнения измерений количества теплоты в основном представляют собой алгебраическое преобразование одного уравнения, также соответствующего алгоритму измерения количества теплоты, указанного в требованиях [1].

Литература

1. ГОСТ Р 51649-2000. Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические требования.

2. ГОСТ Р 1.0-92. Государственная система стандартизации Российской Федерации. Основные положения.

3. ГОСТ 8.417-81. ГСИ. Единицы физических величин.

4. Зуев П. И. Метрологические аспекты применения ГОСТ Р 51649-2000 на теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения // Измерительная техника. 2002. № 4.

5. МИ 2412-97. Рекомендация. ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя.