Еще раз о наболевших проблемах учета количества теплоты. Причины увеличения погрешности измерений счетчиком тепла

Недавно на форуме НПО «Тепловизор» был задан вопрос: «Теплосчетчик, как известно, имеет погрешность в измерениях расхода, температуры... Вопрос в вот в чем: скажем, за сутки через расходомер пришло 100 кубов теплоносителя, ушло 99 (по показаниям счетчика), погрешность измерения 1% (в пределах погрешности измерния 2%). В энергоснабжающей организации спрашивают, куда делся 1 куб, и как они будут считать расходы воды. Как с ними спорить, что это в пределах погрешности прибора, на что апеллировать? На какой нормативный документ сослаться?». Поскольку эта тема актуальна для многих потребителей, мы решили выложить небольшую статью.

Отвечая на Ваш вопрос, заранее вынуждены извиниться за дидактический характер ответа. Подобные вопросы находят ответ в основах теории измерений, являющейся таким же элементом технической культуры, да и культуры вообще, как например, основы философии, математики и физики.

Все измерительные процессы и средства не идеальны, т.е. при измерении с помощью них возникают ошибки – отклонения от истинного значения измеряемой величины – длины, объема, массы и пр. Более того, каждое измерение даже на одном и том же измерительном средстве зачастую дает разные результаты. Максимальная относительная величина возможных односторонних отклонений от истинного значения измеряемой величины является неотъемлемой и важнейшей характеристикой конкретного измерительного средства будь это линейка, весы, счетчик-расходомер и т.п. Эта характеристика называется погрешностью измерительного средства и выражается в процентах, или долях процента. Таким образом зона отклонений показаний измерительного средства от истинного значения, в силу симметрии этих отклонений, равна удвоенной погрешности средства измерения. Эта зона является зоной неопределенности значения измеряемой величины. То есть истинное значение измеряемой величины может быть любым находящимся в пределах этой зоны.

Измерения утечек или подмесов теплоносителя с помощью счетчиков-расходомеров, установленных на подающем и обратном трубопроводах, являются разностными или непрямыми измерениями, т.е. такими, где значение измеряемой величины определяется в процессе математической обработки результатов двух и более измерений.

Для разностных измерений, если не предусмотрены специальные мероприятия по взаимопривязке измерительных средств, среднестатистически зона неопределенности увеличивается в корень из двух раз. Относительная погрешность таких измерений гиперболически нарастает с уменьшением измеряемой разности. Так для приведенного Вами случая относительная погрешность измерения величины предполагаемой утечки в одну тонну (при вычислении объема следует иметь в виду, что вода в системе отопления при охлаждении ее с 90° С до 60° С уменьшает удельный объем на 1,9%) на уровне прошедших 100 тонн для счетчиков–расходомеров класса 1,0 превышает 100%, что противоречит требованиям пункта 5.2.4. «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя», согласно которому «Водосчетчики должны обеспечивать измерение массы (объема) теплоносителя с относительной погрешностью не более 2%...». Следует отметить, что в приведенном Вами примере относительная погрешность измерения утечки в разностной схеме будет тогда удовлетворять требованиям «Правил учета…», когда уровень утечки будет превышать 71 тонну, поэтому «Правила учета…» предусматривают определение массы (объема) теплоносителя, израсходованного на подпитку и водоразбор, прямым измерением с помощью отдельно установленных водосчетчиков на трубопроводах подпитки и водоразбора ГВС. Таким образом, вопрос-гипотеза инспектора теплоснабжающей организации о суточной утечке в теплосистеме потребителя 1 тонны метрологически и юридически не обоснован.

Если величина расхождения показаний измерительных средств используемых в разностных измерениях меньше зоны неопределенности (Ваш пример), то отсутствует взаимооднозначное соответствие между измеряемой величиной и результом измерения, и возможен только вероятностно-логический анализ. То есть необходимы дополнительные эксперименты – измерения, позволяющие подтвердить или опровергнуть гипотезу о наличии утечек или подмесов. На практике, если нет возможности непосредственным осмотром системы теплоснабжения подтвердить отсутствие утечек, закрывают задвижку на прямом трубопроводе, фиксируя показания расходомеров и манометров на обоих трубопроводах. Далее закрывают задвижку на обратном трубопроводе, также фиксируя показания тех же приборов. На третьем этапе открывают задвижку на прямом трубопроводе, также фиксируя показания тех же приборов. После чего все задвижки возвращаются в исходное состояние (как до начала работ). Современные теплосчетчики и счетчики-расходомеры, устанавливаемые на узлах учета, если верить заявляемым на них характеристикам, имеют широкий диапазон измеряемых расходов, что и позволяет фиксировать расходы с относительной погрешностью не хуже 2% на уровне 1% от номинального. Учитывая, что задвижки зачастую полностью не перекрывают расход, в итоге мы будем иметь таблицу значений расходов и давлений по прямому и обратному трубопроводам для всех состояний задвижек.

И положительное значение расхода связанного с утечкой определим из:

G 1 ут = G 4 прямой - G 2 прямой;

G 2 ут = G 4 обратный - G 2 обратный;

При этом рабочее значение утечки, в силу ее гидравлической близости либо к прямому, либо к обратному трубопроводу, будет находиться между значениями G 1 ут < G рабочее ут < G 2 ут.

Недавно на форуме НПО «Тепловизор» был задан вопрос:
«Теплосчетчик, как известно, имеет погрешность в измерениях расхода,
температуры... Вопрос в вот в чем: скажем, за сутки через расходомер пришло 100
кубов теплоносителя, ушло 99 (по показаниям счетчика), погрешность измерения 1%
(в пределах погрешности измерния 2%). В энергоснабжающей организации спрашивают,
куда делся 1 куб, и как они будут считать расходы воды. Как с ними спорить, что
это в пределах погрешности прибора, на что апеллировать? На какой нормативный
документ сослаться?». Поскольку эта тема актуальна для многих потребителей, мы
решили выложить небольшую статью.

Отвечая на Ваш вопрос, заранее вынуждены извиниться за
дидактический характер ответа. Подобные вопросы находят ответ в основах теории
измерений, являющейся таким же элементом технической культуры, да и культуры
вообще, как например, основы философии, математики и физики.

Все измерительные процессы и средства не идеальны, т.е. при
измерении с помощью них возникают ошибки - отклонения от истинного значения
измеряемой величины - длины, объема, массы и пр. Более того, каждое измерение
даже на одном и том же измерительном средстве зачастую дает разные результаты.
Максимальная относительная величина возможных односторонних отклонений от
истинного значения измеряемой величины является неотъемлемой и важнейшей
характеристикой конкретного измерительного средства будь это линейка, весы,
счетчик-расходомер и т.п. Эта характеристика называется погрешностью
измерительного средства и выражается в процентах, или долях процента. Таким
образом зона отклонений показаний измерительного средства от истинного значения,
в силу симметрии этих отклонений, равна удвоенной погрешности средства
измерения. Эта зона является зоной неопределенности значения измеряемой
величины. То есть истинное значение измеряемой величины может быть любым
находящимся в пределах этой зоны.

Измерения утечек или подмесов теплоносителя с помощью
счетчиков-расходомеров, установленных на подающем и обратном трубопроводах,
являются разностными или непрямыми измерениями, т.е. такими, где значение
измеряемой величины определяется в процессе математической обработки результатов
двух и более измерений.

Для разностных измерений, если не предусмотрены специальные
мероприятия по взаимопривязке измерительных средств, среднестатистически зона
неопределенности увеличивается в корень из двух раз. Относительная погрешность
таких измерений гиперболически нарастает с уменьшением измеряемой разности. Так
для приведенного Вами случая относительная погрешность измерения величины
предполагаемой утечки в одну тонну (при вычислении объема следует иметь в виду,
что вода в системе отопления при охлаждении ее с 90° С
до 60° С
уменьшает удельный объем на 1,9%) на уровне прошедших 100 тонн для
счетчиков-расходомеров класса 1,0 превышает 100%, что противоречит требованиям
пункта 5.2.4. «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя», согласно которому
«Водосчетчики должны обеспечивать измерение массы (объема) теплоносителя с
относительной погрешностью не более 2%...». Следует отметить, что в приведенном
Вами примере относительная погрешность измерения утечки в разностной схеме будет
тогда удовлетворять требованиям «Правил учета…», когда уровень утечки будет
превышать 71 тонну, поэтому «Правила учета…» предусматривают определение массы
(объема) теплоносителя, израсходованного на подпитку и водоразбор, прямым
измерением с помощью отдельно установленных водосчетчиков на трубопроводах
подпитки и водоразбора ГВС. Таким образом, вопрос-гипотеза инспектора
теплоснабжающей организации о суточной утечке в теплосистеме потребителя 1 тонны
метрологически и юридически не обоснован.

Если величина расхождения показаний измерительных средств
используемых в разностных измерениях меньше зоны неопределенности (Ваш пример),
то отсутствует взаимооднозначное соответствие между измеряемой величиной и
результом измерения, и возможен только вероятностно-логический анализ. То есть
необходимы дополнительные эксперименты - измерения, позволяющие подтвердить или
опровергнуть гипотезу о наличии утечек или подмесов. На практике, если нет
возможности непосредственным осмотром системы теплоснабжения подтвердить
отсутствие утечек, закрывают задвижку на прямом трубопроводе, фиксируя показания
расходомеров и манометров на обоих трубопроводах. Далее закрывают задвижку на
обратном трубопроводе, также фиксируя показания тех же приборов. На третьем
этапе открывают задвижку на прямом трубопроводе, также фиксируя показания тех же
приборов. После чего все задвижки возвращаются в исходное состояние (как до
начала работ). Современные теплосчетчики и счетчики-расходомеры, устанавливаемые
на узлах учета, если верить заявляемым на них характеристикам, имеют широкий
диапазон измеряемых расходов, что и позволяет фиксировать расходы с
относительной погрешностью не хуже 2% на уровне 1% от номинального. Учитывая,
что задвижки зачастую полностью не перекрывают расход, в итоге мы будем иметь
таблицу значений расходов и давлений по прямому и обратному трубопроводам для
всех состояний задвижек.

*Расходы определены из примера
100 тонн за 24 часа.

И положительное значение расхода связанного с утечкой определим
из:

G 1 ут = G 4 прямой -
G 2 прямой;

G 2 ут = G 4 обратный -
G 2 обратный;

При этом рабочее значение утечки, в силу ее гидравлической
близости либо к прямому, либо к обратному трубопроводу, будет находиться между
значениями G 1 ут < G рабочее ут <
G 2 ут.

На сегодняшний день, основным документом, определяющим требования к учету тепловой энергии, являются "Правила учета тепловой энергии и теплоносителя ".

В Правилах приведены подробные формулы. Здесь я немного упрощу для лучшего понимания.

Я опишу только водяные системы, так как их большинство, и не буду рассматривать паровые системы. Если поймете суть на примере водяных систем, пар посчитаете сами без проблем.

Для расчета тепловой энергии нужно определиться с целями. Будем считать калории в теплоносителе для целей отопления или для целей горячего водоснабжения.

Расчет Гкал в системе ГВС

Если у вас стоит механический счетчик горячей воды (вертушка) или вы собираетесь его установить, то здесь все просто. Сколько накрутил, столько и придется заплатить, по утвержденному тарифу за горячую воду. Тариф, в данном случае, уже будет учитывать количество Гкал в ней.

Если у вас смонтирован узел учета тепловой энергии в горячей воде, или вы только собираетесь его установить, то платить придется отдельно за тепловую энергию (Гкал) и отдельно за сетевую воду. Также по утвержденным тарифам (руб./Гкал + руб./тонну)

Для вычисления количества калорий, получаемых с горячей водой (а также паром или конденсатом), минимум, что нам нужно знать это расход горячей воды (пара, конденсата) и ее температуру.

Расход измеряется расходомерами, температура - термопарами, термодатчиками, а Гкал вычисляет теплосчетчик (или теплорегистратор).

Qгв= Gгв *(tгв - tхв)/1000 = ... Гкал

Qгв - количество тепловой энергии, в этой формуле в Гкал.*

Gгв - расход горячей воды (или пара, или конденсата) в м. куб. или в тоннах

tгв - температура (энтальпия) горячей воды в °С **

tхв - температура (энтальпия) холодной воды в °С ***

* делим на 1000 для того, чтобы получить не калории, а гигакалории

** правильнее умножать надо не на разность температур (t гв-t хв), а на разностьэнтальпий (h гв-h хв). Величины hгв, hхв определяются по соответствующим измеренным на узле учета средним за рассматриваемый период значениям температур и давлений. Значения энтальпий близко к значениям температур. На узле учета тепловой энергии тепловычислитель сам рассчитывает и энтальпию, и Гкал.

*** температура холодной воды, она же температура подпитки, измеряется на трубопроводе холодной воды на источнике теплоты. У потребителя, как правило, нет возможности использовать этот параметр. Поэтому берется постоянная расчетная утвержденная величина: в отопительный период tхв=+5 °С (или +8 °С), в неотопительный tхв=+15 °С

Если у Вас стоит вертушка и нет возможности измерить температуру горячей воды, то для выделения Гкал, как правило, теплоснабжающая организация устанавливает постоянную расчетную величину в соответствии с нормативными документами и технической возможностью источника теплоты (котельной, или теплового пункта, например). В каждой организации своя, у нас 64,1°С.

Тогда расчет будет следующий:

Qгв = Gгв * 64,1 / 1000 = ... Гкал

Помните, что заплатить нужно будет не только за Гкал, но и за сетевую воду. По формуле и мы считаем только Гкал.

Расчет Гкал в системах водяного отопления.

Рассмотрим отличия расчета количества теплоты при открытой и при закрытой системе отопления.

Закрытая система отопления - это когда запрещено брать теплоноситель из системы, ни для целей горячего водоснабжения ни для мытья личного авто. На практике сами знаете как. Горячая вода для целей ГВС в этом случае заходит по отдельной третьей трубе или ее вообще нет, если ГВС не предусмотрено.

Открытая система отопления - это когда разрешено брать теплоноситель из системы для целей горячего водоснабжения.

При открытой системе теплоноситель можно брать из системы только в пределах договорных отношений!

Если при горячем водоснабжении мы забираем весь теплоноситель, т.е. всю сетевую воду и все Гкал в ней, то при отоплении мы возвращаем какую-то часть теплоносителя и, соответственно, какую-то часть Гкал обратно в систему. Соответственно, нужно посчитать сколько пришло Гкал и сколько ушло.

Следующая формула подходт как для открытой системы теплоснабжения, так и для закрытой.

Q = [ (G1 * (t1 - tхв)) - (G2 * (t2 - tхв)) ] / 1000 = ... Гкал

Есть еще пара формул, которые используются в учете тепловой энергии, но я беру вышестоящую, т.к. думаю, что на ней проще понять, как работают теплосчетчики, и которые дают такой же результат при расчетах, что и формула .

Q = [ (G1 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t2-tхв) ] / 1000 = ... Гкал

Q = [ (G2 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t1-tхв) ] / 1000 = ... Гкал

Q - количество потребленной тепловой энергии, Гкал.

t1 - температура (энтальпия) теплоносителя в подающем трубопроводе, °С

tхв - температура (энтальпия) холодной воды, °С

G2 - расход теплоносителя в обратном трубопроводе, т (м.куб.)

t2 - температура (энтальпия) теплоносителя в обратном трубопроводе, °С

Первая часть формулы (G1 * (t1 - tхв)) считает сколько пришло Гкал, вторая часть формулы (G2 * (t2 - tхв)) считает сколько вышло Гкал.

По формуле [ 3] теплосчетчик посчитает все Гкал одной цифрой: на отопление, на водоразбор горячей воды при открытой системе, погрешность приборов, аварийные утечки.

Если при открытой системе теплоснабжения необходимо выделить количество Гкал, пошедших на ГВС, то могут понадобиться дополнительные расчеты. Все зависит от того, как организован учет. Есть ли на трубе ГВС приборы, подключенные к теплосчетчику, или там стоит вертушка.

Если приборы есть, то теплосчетчик должен сам все посчитать и выдать отчет, при условии, что все настроено правильно. Если стоит вертушка, то рассчитать количество Гкал пошедших на ГВС можно по формуле. . Не забудьте вычесть Гкал пошедшие на ГВС из общей суммы Гкал по счетчику.

Закрытая система подразумевает, что теплоноситель не берется из системы. Иногда проектанты и монтажники узлов учета забивают в проект и программируют теплосчетчик на другую формулу:

Q = G1 * (t1 - t2) / 1000 = ... ГКал

Qи - количество потребленной тепловой энергии, Гкал.

G1 - расход теплоносителя в подающем трубопроводе, т (м.куб.)

t1 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С

t2 - температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С

Если произойдет утечка (аварийная или умышленная), то по формуле теплосчетчик не зафиксирует количество потерянных Гкал. Такая формула не устраивает теплоснабжающие компании, нашу по крайней мере.

Тем не менее есть узлы учета, которые работают по такой формуле расчета. Я сам несколько раз выдавал Потребителям предписания, чтобы перепрограммировали теплосчетчик. При том, что когда Потребитель приносит отчет в теплоснабжающую компанию, то НЕ видно по какой формуле ведется расчет, можно просчитать конечно, но просчитывать вручную всех Потребителей крайне затруднительно.

Кстати, из тех теплосчетчиков для поквартирного учета теплоты, которые я видел, ни один не предусматривает измерение расхода теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе одновременно. Соответственно, посчитать количество потерянных, например при аварии, Гкал невозможно, а также количество потерянного теплоносителя.

Условный пример:

Исходные данные:

Закрытая система отопления. Зима.
теплоэнергия - 885,52 руб. / Гкал
сетевая вода - 12,39 руб. / м.куб.

теплосчетчик выдал следующий отчет за сутки:

Допустим, что на следующий день произошла утечка, авария например, утекло 32 м.куб.

теплосчетчик выдал следующий суточный отчет:

Погрешность расчетов.

При закрытой системе теплоснабжения и при отсутствии утечек, как правило, расход в подающем трубопроводе больше, чем расход в обратном. Т. е. приборы показывают, что заходит одно количество теплоносителя, а выходит немного меньше. Это считается нормой. В системе теплопотребления могут быть нормативные потери, маленький процентик, небольшие подтеки, протечки и т.п.

Кроме этого, приборы учета несовершенны, у каждого прибора есть допустимая погрешность, установленная заводом изготовителем. Поэтому бывает, что при закрытой системе заходит одно количество теплоносителя, а выходит больше. Это тоже нормально, если разница в пределах допустимой погрешности.

(см. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя п.5.2. Требования к метрологическим характеристикам приборов учета)

Погрешность(%) = (G1-G2)/(G1+G2)*100

Пример, если погрешность одного расходомера, установленная заводом изготовителем ±1%, то суммарная допустимая погрешность составляет ±2%.

На статью про отзывы о приборах учета (см. «ККР» № 7-8"2012) мы получили довольно много откликов, которые можно разделить по преимуществу на три категории. Первая – вопрос: так как нам определить погрешность приборов учета? Вторая – утверждение: нормальный прибор работает, как его ни смонтируй. Третья – жалоба: нас обязывают ставить такие-то приборы, а все другие считают неподходящими. Рассмотрим каждую из категорий этих откликов (которые можно обозначить как «непонимание», «заблуждение», «проблема») по отдельности. И начнем, разумеется, с первой.

На практике достаточно часто показаний расходомеров в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения (речь здесь идет о системах закрытых или об открытых в моменты отсутствия водозабора) не совпадают. Величину этого несовпадения, то есть разность показаний по непонятным причинам очень часто называют погрешностью. И если эта разность – «погрешность» велика, представители энергоснабжающих организаций отказываются принимать показания приборов учета, считая их вышедшими из строя. При этом ссылаются на п. 5.2.4 Правил учета тепловой энергии и теплоносителя. Правы ли они? Попробуем разобраться.

Физика

Как известно, «типичный» расходомер (о таких мы и будем говорить далее) измеряет объем прошедшей через него жидкости. Однако объем жидкости (в системах теплоснабжения это чаще всего вода) – величина непостоянная. Если взять некоторое количество воды и нагреть его – объем увеличится, если остудить – уменьшится. Неизменной останется только масса. Все мы проходили это в школе на уроках физики, но не все, к сожалению, помним об этом.

Рассмотрим для примера некую систему теплоснабжения, где на «входе» (в подающем трубопроводе) температура воды составляет 95˚С, на «выходе» (в обратном трубопроводе) - 70˚С; давление – 0,6 и 0,4 МПа соответственно. Допустим, в систему «вошло» 1000 куб. м воды. По справочнику (например, по таблицам ГСССД 98-86) определяем, что при температуре 95˚С и давлении 0,6 МПа плотность воды составит 962,16 кг/куб.м. Значит масса наших 1000 куб м будет равна 962160 кг.

Пройдя через систему, вода остывает, давление уменьшается. При 70˚С и 0,4 МПа плотность воды – 977,9126 кг/куб. м. Поскольку масса (962160 кг) сохраняется, изменение плотности ведет к изменению объема. Объем наших 962160 кг на выходе из системы станет равным 983,89 куб. м, то уменьшится примерно на 1,6%. Таким образом, даже если бы мы располагали идеальными расходомерами с нулевыми погрешностями (в жизни таких не бывает!), то и в идеально закрытой (с нулевыми утечками) системе теплоснабжения получили бы «заметную» разницу ОБЪЕМОВ в подающем и обратном трубопроводах.

Отсюда правили первое: если мы хотим проанализировать разность показаний расходомеров в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения, то это должно быть значения массы, выдаваемые тепловычислителем, а не значения объема, снимаемые непосредственно «с расходомера».

Метрология

Средства измерений, которые мы используем в реальной жизни, не идеальны и имеют определенные погрешности измерений объема. Возьмем расходомер, у которого по паспорту предел основной относительной погрешности составляет 2%. Если вернутся к нашему примеру, то в подающем трубопроводе такой прибор может «на законных основаниях» показать 1000±20 куб. м, в обратном – 983,89±19,68 куб. м. То есть «в пределе» разница показаний объемов может превышать 5% - и это с «двухпроцентными» счетчиками. К тому же мы учитываем только основную относительную погрешность, а при внимательном чтении документов некоторых приборов можно найти там упоминания и о дополнительных погрешностях, которые, впрочем, по сравнению с основной должны быть незначительными.

Понятно, что чем больше разность температур в подающем и обратном трубопроводах, тем больше будет разность объемов теплоносителя в них. Сразу заметим: вероятность того, что в какой-либо системе один расходомер выдаст максимально допускаемые показания, а второй – минимально допускаемые, ничтожно мала, поэтому использовать наш пример для установления каких бы то ни было критериев оценки работы приборов не следует.

При изучении показаний теплосчетчика в узле учета мало у кого найдутся при себе таблицы ГСССД или иные справочники по плотности воды. Вот почему оценивать, как мы уже говорили, нужно не разность объемов, а разность масс теплоносителя, поскольку она не зависит от температур и давлений. Как правило, теплосчетчики измеряют массу, и измеренные значения сохраняются в их архивах. Чаще всего погрешность измерений массы вычислителем теплосчетчика совпадает с погрешностью измерений объема преобразователями объема. Однако в отношении каждого конкретного типа счетчиков этот вопрос следует обязательно уточнять.

Это и есть второе правило: при сравнении масс теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения нужно принимать во внимание не погрешности измерений объемов расходомерами, а погрешности измерений массы теплосчетчиками (тепловычислителями).

Что касается допускаемой разности показаний, то на практике ее обычно считают равной удвоенной погрешности канала измерений массы, что вполне доступно для понимания. Но с точки зрения науки метрологии эта разность не должна превышать корень квадратный из суммы квадратов величин погрешностей обоих каналов. Таким образом, если мы используем теплосчетчик, измеряющий массу теплоносителя с погрешностью не более 2%, то для «практиков» разность показаний масс в подающем и обратном трубопроводах не должна превышать 4%, «для ученых» - всего 2,83%.

Законодательство

Что же делать, если массы «разошлись» очень сильно? Как правило, ЭСО в таком случае не принимает показания теплосчетчика, ссылаясь, п. 9.10 Правил учета: приборы, дескать, работают за пределами норм точности, установленными в разделе 5. Но на самом деле такое утверждение не корректно.

Дело в том, что в разделе 5 данных Правил установлены требования к метрологическим характеристикам приборов учета, в частности, к погрешностям измерений объемов и масс теплоносителя. И здесь мы, наконец, подходим к изначально поставленному вопросу: а как определить (рассчитать, оценить) погрешность средств измерений в узле учета? Ответ однозначен и прост: НИКАК!

Ведь «погрешность» и «разность показаний» - это абсолютно разные и не имеющие четкой взаимосвязи явления. Простой пример: если разница показаний нулевая, то означает ли это, что оба расходомера демонстрируют нулевые погрешности? Конечно, нет, ведь уравнение с двумя неизвестными (x-y=0) имеет бесконечное множество решений. Два прибора, даже установленные на одну и ту же трубу, могут «врать» на 1,5,10,100, 1000% - но если он оба врут одинаково, то разность их показаний будет равна…0

А погрешность – это разница между показаниями средств измерений и ИСТИННЫМ значением измеряемой величины. Но истинное значение – абстракция, мы его никогда не знаем. И если бы знали, то зачем нам нужны были бы расходомеры? Если бы мы умели определять погрешность в узлах учета, то для чего нам были бы нужны метрологические лаборатории? В условиях этих лабораторий истинное значение мы заменяем неким эталоном и определяем погрешность в результате научно обоснованной и строго регламентированной процедуры – метрологической поверки. И определить ее каким-либо иным образом невозможно ни с практической, ни даже с философской точки зрения.

Ну, а указаний по поводу допускаемой разности показаний двух расходомеров (или разности масс теплоносителя) в закрытой системе теплоснабжения ни в одном современном нормативном документе, к сожалению, не содержится.

Выводы

Итак, определить погрешность расходомеров в узле учета невозможно никак, никогда и ни при каких условиях. Погрешность средства измерений определяется в результате его метрологической поверки. Значение этой погрешности заносится в паспорт средства измерений или иной документ и должно считаться таковым до момента следующей (очередной или внеочередной) поверки, в ходе которой оно может быть подтверждено или опровергнуто.

Нулевая разность масс (а тем более - объемов) по показаниям расходомеров в закрытой системе теплоснабжения не только не говорит об их «абсолютной точности», но и должна наводить на подозрения в фальсификации результатов учета.

Разность масс в пределах, обозначенных выше в главе «Метрология», скорее всего, свидетельствует об исправности и нормальной работе приборов учета. Однако, как ни парадоксально это звучит, существует мизерная вероятность того, что приборы неисправны, но «врут» почти одинаково.

Разность масс, превышающая обозначенные выше значения, скорее всего, свидетельствует о неисправности приборов учета, причем каких (какого) именно – определить по этой разности невозможно. Речь здесь идет не только о дилемме: расходомер в подаче или расходомер в обратке. Поскольку масса измеряется при помощи не одних только расходомеров, а «комплексов» или «каналов», в состав которых входят расходомер, термометр, датчик давления (не всегда), а также вычислитель, то причина неисправности может скрываться в любом из элементов такого измерительного канала, и для ее локализации нужно проанализировать все показания.

Кроме того, «выходящая за рамки» разность показаний может быть обусловлена и сугубо объективными причинами: несоответствием условий эксплуатации приборов установленным для них требованиям, неправильным монтажом (в том числе линий связи преобразователей с вычислителем), плохим качеством теплоносителя (высоким содержанием твердых включений или воздуха) и т.д. В таких случаях поверку в лаборатории приборы пройдут успешно, но будучи возвращенными на объект, снова начнут демонстрировать «неприемлемые» показания.

Есть, к сожалению, и еще одна проблема. Мы не раз уже писали о том, что состояние метрологической службы в нашей стране таково, что можно без проблем сертифицировать, а в дальнейшем продавать и успешно проверять даже откровенно некачественные приборы. Разобраться с таким оборудованием ни потребителю, ни даже поставщику тепла практически невозможно. На объекте эти счетчики «показывают пальцем в небо». Но поверку они проходят успешно: либо вследствие низкого качества поверочного оборудования, либо по причине недостаточной квалификации персонала лаборатории, либо (что тоже бывает) из-за того, что производитель сумел утвердить «хитрую» методику поверки, реализуемую только с использованием собственного «специального» оборудования и/или программного обеспечения.

Таким образом, наблюдая за показаниями приборов в узлах учета, про их погрешности и их исправность мы можем и должны говорить лишь то, что когда-то сказал Сократ (по другому, конечно же, поводу): я знаю, что я ничего не знаю. Многие, к сожалению, не знают (и не хотят знать!) и этого. В результате поставщики тепла, необоснованно ссылаясь на не имеющиеся отношения к рассматриваемой проблеме пункты Правил учета, наказывают потребителя, добросовестно приобретшего сертифицированные и поверенные счетчики.

Но где же выход их сложившейся ситуации? Что делать, если разность масс теплоносителя в закрытой системе превышает «научно обоснованные» пределы. И главное, кто именно должен принимать меры, нести ответственность и т.д.? Решение видится нам только в образованности всех участников процесса купли-продажи тепловой энергии и взаимопонимании между ними.

Мы уже писали когда-то (см. «ККР» № 8"2010), что в сфере теплоучета существует четыре стороны, каждая со своими интересами. В их числе поставщик тепла, который заинтересован получить за тепло больше, и потребитель тепла, который желает заплатить за тепло меньше. Кроме того, это производитель приборов учета, задача которого – убедить и поставщика, и потребителя покупать именно его продукцию. И, наконец, это государство, которое контролирует качество производимых приборов учета и качество их метрологического обслуживания.

Государство, разумеется, должно установить для всех сторон четкие «правила игры» и жестко следить за их соблюдением. Производитель обязан выпускать только качественные приборы учета (иначе государство его накажет). А потребитель и поставщик тепла должны понимать, что в их отношениях заработок одного – это всегда убыток другого. И для исключения «неправедных», то есть основанных на ложных показаниях заработков и убытков (а в роли пострадавшего может оказаться любая из сторон, так как если счетчик «врет», то неизвестно, в чью именно пользу) в учете должны применяться только качественные исправные приборы, выполняющие измерения в рамках допускаемых погрешностей. И если разность показаний наводит на «тревожные мысли», то беспокоить это должно не только поставщика тепла, но и потребителя! И поставщик, формально не имея права «выбраковывать» такой узел учета, может и должен убедить своего абонента сдать счетчики во внеочередную поверку. Потребитель же, в свою очередь, может и должен сделать это сам (известив поставщика), как только заметит ту самую «подозрительную разность». Потому что, повторимся, неисправный или некачественный прибор «наказать» может как ту, так и другую сторону.

Но прежде, чем демонтировать счетчики и везти их в лабораторию, стоит удостовериться, что на объекте на самом деле отсутствуют утечки или подмесы, что приборы смонтированы в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями, трубопроводы не засорены, а протекающий по ним теплоноситель имеет должное качество. Если все в порядке, и приборы проходят поверку, то разность показаний все равно находится «за рамками», должен возникнуть вопрос к качеству поверки. И, вероятно, решить его может не только государство, но и поставщик тепла, выбрав и рекомендуя потребителям по-настоящему грамотных и хорошо оснащенных поверителей либо оборудовав собственную серьезную лабораторию и набрав для нее квалифицированный персонал. А по поводу приборов, которые будут «проваливать» испытания в такой лаборатории, должны возникать вопросы к производителю, а также к тем представителям государственных служб, которые эти приборы сертифицировали.

Очевидно, что если потребители и поставщики тепла придут к взаимопониманию и описанный выше процесс начнется, ситуация с приборным учетом пусть не сразу, но постепенно нормализуется. К сожалению, пока что поставщикам гораздо проще не вникать в проблемы потребителей, а наказывать их (не без собственной выгоды), бракуя направо и налево честно установленные приборы учета. Потребители же, не обладая в достаточной мере знания и традиционно не доверяя государству, не спорят и терпеливо платят за «отсутствие учета», за поверку, за монтаж-демонтаж и снова за «отсутствие учета».

Выходит, реальней дождаться, когда первый ход сделает государство? А может, добросовестные производители предпримут реальные шаги к тому, чтобы вытеснить с рынка недобросовестных коллег? Вопросы сложные… Но мы все же надеемся, что данная статья сможет подтолкнуть кого-нибудь (поставщиков, потребителей, чиновников, производителей) к их решению.

Дмитрий Анисимов.

К. т.н. С.Н. Канев, доцент, генеральный директор, Хабаровский центр энергоресурсосбережения, г. Хабаровск

В настоящее время в области учета количества теплоты и массы теплоносителя возникает множество проблем, основные из которых можно классифицировать следующим образом:

□ нормирование тепло- и водосчетчиков по расходу, массе (объему) теплоносителя;

□ нормирование теплосчетчиков по количеству теплоты;

□ сертификация теплосчетчиков;

□ защита приборов учета от несанкционированного вмешательства.

Рассмотрим каждую из этих проблем.

Нормирование тепло- и водосчетчиков

• по расходу, массе (объему)
• теплоносителя

В соответствии с Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя водосчетчики должны обеспечивать измерение массы (объема) теплоносителя с относительной погрешностью не более 2% в диапазоне расхода воды от 4 до 100%.

Сразу возникает вопрос: «Каким образом нормируются водосчетчики в диапазоне расходов от 0 до 4%?» Отметим, что этот вопрос актуален только для водосчетчиков, установленных в системе ГВС, в которой расход может изменяться от 0 до максимального значения. В бюллетене Госэнергонадзора «Теплоснабжение» № 4 (11) от 1998 г. на этот вопрос был дан следующий ответ: «Правила не регламентируют условий эксплуатации приборов учета, измеряющих массу теплоносителя. К числу таких условий относится и диапазон измерения расхода теплоносителя. Согласно п. 5.2.1 «Правил» эти условия определяются договором на отпуск и потребление тепловой энергии. В частности, применительно к водосчетчикам диапазон измерения расхода теплоносителя, определенный Договором, должен полностью размещаться в пределах диапазона расхода воды, в котором используемый прибор обеспечивает измерение массы теплоносителя с относительной погрешностью не более 2%».

Если на практике эти вопросы действительно регламентируются Договором между потребителем и энергоснабжающей организацией, то вопрос вроде бы снят с повестки дня. Однако автор не встречал на практике таких договоров. Договор на отпуск тепловой энергии и теплоносителя составляется на основе проектных нагрузок, в которых, как правило, указывается максимальное значение расхода Gmax.

Как правило, энергоснабжающая организация в одностороннем порядке устанавливает отсечку в размере 2% от Gmax, мотивируя это тем, что вне этого диапазона погрешность водосчетчика не нормируется.

На практике для тахометрических водосчетчиков относительная погрешность измерения объема нормируется как 2% в диапазоне от максимального до переходного, который, как правило, равен 4% от Gmax и как 5% в диапазоне от переходного до максимального, т.е. в диапазоне менее 4% от Gmax. Поэтому возникает вопрос: «Можно ли использовать тахометрические расходомеры (водосчетчики) в диапазоне измерения расхода менее 4% от Gmax?»

Ответ на этот вопрос дан в бюллетене Госэнергонадзора «Теплоснабжение» № 1 (20) от 2001 г., а именно: «Требования к точности измерений количества теплоносителей за пределами указанных диапазонов устанавливаются на уровне, определенном технической документацией применяемого прибора и подтвержденном Госстандартом России».

Таким образом, из ответа следует, что если в технической документации на водосчетч и к указано, что в диапазоне от предела чувствительности (нуля) до Gmin относительная погрешность измерения расхода не должна превышать 5 или 10% и это же прописано в методике поверки, согласованной с Госстандартом, то в этом случае водосчетчик нормируется в диапазоне не от 4 до 100%, а от физического нуля (предел чувствительности) до 100%. Что не противоречит Правилам , т.к. это официальный ответ Госэнергонадзора в ответ на п. 5.2 Правил!

Отметим, что в 2006 г. был принят ГОСТ Р ЕН 1434-1-2006 «Теплосчетчики» . В данном документе нормируемая максимально допустимая погрешность датчика расхода установлена в зависимости от класса, а именно:

Легко заметить, что только датчики расхода класса 1 соответствуют Правилам учета и то только в определенном диапазоне Gmax/G, в частности при Gmax/G<100. Датчики расхода класса 2 и 3 ни при каких значениях расхода не соответствуют Правилам. Возникает вопрос о правомерности использования данного ГОСТа при коммерческих расчетах за потребленное количество теплоносителя.

Отметим, что большинство использующихся сегодня датчиков расхода нормированы в пределах от Gmin до Gmax, хотя в пределах от 0 до Gmin они тоже что-то измеряют только с ненормированным значением погрешности. Возникает вопрос: «Следует ли нормировать водосчет-чик в диапазоне от 0 (предел чувствительности) и производить в этом диапазоне измерения или при G

В указано: «Если истинное значение расхода меньше допустимого, установленного изготовителем (это вовсе не означает, что Gдоп=Gmin), то регистрация показаний теплосчетчика не допускается». При этом отмечено, что значения расхода через «номинально закрытый вентиль» не следует регистрировать, т.е. очевидно, надо «установить» физический ноль.

Нормирование теплосчетчиков по количеству теплоты

Данный вопрос более сложный, чем нормирование по расходу, т.к. существует мнение, что теплосчетчики по количеству теплоты вообще не следует нормировать, речь идет о комбинированных теплосчетчиках, состоящих из составных частей, каждая из которых является средством измерения (СИ) со своими метрологическими характеристиками. Логика в данном случае следующая: комбинированные теплосчетчики подлежат поэлементной поверке. В этом случае определяется погрешность каждой составной части теплосчетчика, для которой нормирована погрешность измерения. В этом случае считается, что теплосчетчик в целом можно не поверять и поэтому его можно не нормировать по теплоте. Хотя, нужно отметить, что в указано: «Погрешность теплосчетчика можно оценить, если каждая из составных частей теплосчетчика имеет нормированные характеристики».

Возникает вопрос: «Нужно ли оценивать погрешность теплосчетчика по вычислению количества теплоты и затем сравнивать ее с нормированной величиной или не нужно?»

Отметим, что в Правилах п. 5.2.2 четко указано, что теплосчетчики следует нормировать по количеству теплоты, а именно: «Теплосчетчики должны обеспечивать измерение тепловой энергии с относительной погрешностью не более:

5% при разности температур в подающем и обратном трубопроводах от 10 до 20 ОС;

4% при разности температур более 20 ОС».

Автор долго разбирался, откуда взялись численные значения для 5ОДОП, равные 4, 5, 6%, но потом оказалось, что они взяты из . В соответствии с этим документом для нормирования величины 5Q предлагается таблица, которая, якобы, соответствует нормам международной рекомендации МОЗМ Р75 «Теплосчетчики», однако в них автор этого не нашел.

Многие разработчики теплосчетчиков ссылаются при нормировании своей продукции на . Справедливости ради надо отметить, что данный документ в настоящее время отменен и заменен на документ , в котором данные по нормируемым значениям количества теплоты отсутствуют.

В в части нормирования по количеству теплоты сказано: «Погрешность комбинированных теплосчетчиков не должна превышать

арифметической суммы максимально допустимых погрешностей его составных частей».

Отметим, что мы ведем речь только об одноканальных теплосчетчиках, т.е. теплосчетчиках, состоящих из одного преобразователя расхода, двух преобразователей температуры и одного вычислителя количества теплоты. Правила рассчитаны на применение в системах теплоснабжения теплосчетчиков, измеряющих количество теплоты в закрытых системах и применительно к ним установлены нормы точности измерения количества теплоты. Заметим, что и в , и в также нормируются только одноканальные теплосчетчики, предназначенные для закрытых систем теплоснабжения. Но, как видно из вышеизложенного, даже для таких простейших одноканальных измерительных систем нет единого мнения о нормировании погрешности вычисления количества теплоты. Если строго руководствоваться Правилами , то большинство теплосчетчиков как единых, так и комбинированных, не укладываются в норму 4% по вычислению количества теплоты, которая приведена в , хотя при этом они укладываются в нормы точности вычислений, приведенные в .

Проблемы нормирования теплосчетчиков по количеству теплоты тесно связаны с проблемами их поверки. Так в указано, что теплосчетчики подлежат комплектной или поэлементной поверке.

Комплектная поверка - это метод непосредственного сличения поверяемого теплосчетчика с рабочим эталоном (эталонная установка или эталонный теплосчетчик). Однако в России, как известно, эталонные теплосчетчики отсутствуют, и поэтому нельзя говорить о комплектной поверке теплосчетчиков. Однако в соответствии с методикой поверки на некоторые выпускаемые в РФ теплосчетчики они поверяются комплектно, при этом искусственно применяются «эталоны» в виде программных продуктов. Однако при этом возникает вопрос насколько это корректно.

Поэлементная поверка - это поверка, при которой определяют погрешность каждой из составных частей, если для них нормированы метрологические характеристики, и каждого измерительного канала. При этом в соответствии с поверяются отдельно: преобразователи расхода; преобразователи температуры; тепловы-числитель; измерительные каналы - преобразователи расхода - тепловычислитель; измерительные каналы - преобразователи температуры - тепловычислитель; измерительные каналы тепловычислителя по преобразованию и вычислению количества теплоты.

Далее в указано, что погрешность теплосчетчика по вычислению количества теплоты можно оценить по погрешностям составных частей или измерительных каналов. В предлагается алгебраическое сложение максимально допустимых погрешностей измерительных каналов теплосчетчика, в - геометрическое сложение.

1. В паспорте на теплосчетчик стоит клеймо госповерителя о том, что он поверен. При этом теплосчетчик скомплектован из составных частей, на каждую из которых имеется свое свидетельство о поверке. В состав теплосчетчика входят комплект преобразователей температуры класса B, а в руководстве по эксплуатации указано, что должны использоваться преобразователи температуры класса A. На этом основании энергоснабжающая организация отказалась принимать узел учета с данным теплосчетчиком, мотивируя это тем, что метрологические характеристики его составных частей не соответствуют нормам точности, указанным в нормативно-технической документации (НТД) на данный теплосчетчик. Хотя при этом заметим, что теплосчетчик поверен как целое и поверены его составные части.

2. В паспорте на теплосчетчик стоит клеймо госповерителя о приемке и при этом в паспорте не проставлены ни тип, ни заводской номер преобразователей расхода и температуры, стоит только заводской номер тепловычислителя. Покупателю данного теплосчетчика предлагается укомплектовать его самостоятельно на месте эксплуатации поверенными преобразователями расхода и температуры и затем вписать их тип и заводские номера в паспорт теплосчетчика. При этом, естественно, ни о каком нормировании по количеству теплоты речи не идет.

Как было отмечено выше, речь шла о закрытых системах теплоснабжения с одноканальными теплосчетчиками. Вопрос о нормировании многоканальных теплосчетчиков ни в одном из нормативных документов не рассматривается.

Однако существует документ , а именно: ГОСТ Р 8.591-2002 «Теплосчетчики двухканальные для водяных систем теплоснабжения», в котором рассматриваются вопросы нормирования двухканальных теплосчетчиков, использующихся в открытых системах теплоснабжения. В данном документе предлагается нормировать пределы допускаемой относительной погрешности двухканальных теплосчетчиков по нормированным метрологическим характеристикам СИ, входящих в состав теплосчетчиков и с учетом предельных режимов работы данного теплосчетчика в условиях его эксплуатации. Под предельным режимом работы двухканального теплосчетчика подразумевают соблюдение следующих параметров:

Максимально возможное значение отношения масс теплоносителя, проходящего по обратному и подающему трубопроводу fmax=(M2/M1)max; для теплосчетчиков, предназначенных для работы без ограничений разбора теплоносителя (O^f^i) принимают значение fmax=1; если в технических документах на теплосчетчик указано значение fmax<1, то нормирование осуществляют для указанного в технических документах значения fmax, например, fmax=0,7 (автор не встречал ни одного теплосчетчика, для которого в его НТД было бы указано значение fmax);

Минимально возможное значение температуры воды в подающем трубопроводе - t1min;

Минимально возможное значение температуры холодной воды;

Минимально возможное значение коэффициента к=(t1-t2)/t2.

В зависимости от этих величин в рассматриваются пределы допускаемой относительной погрешности измерения 5ОДОП. Причем в приведены два численных примера, для которых нормируемое значение погрешности 5ОДОП в обоих случаях получилось одинаковое и равное 4%. Это вызывает большое сомнение, т.к. в одном примере кmin=0,33, что соответствует значению t2=0,67t1 (т.е. при t1=100 ОC получаем t2=67 ОC), а в другом кmin=0,05, что соответствует значению t2=0,95t1 (т.е. при t1=100 ОC получаем t2=95 ОC). Так как в обоих случаях система теплоснабжения открытая с водоразбором, то в обоих случаях мы имеем перегрев «обратки», т.е. оба случая не соответствуют условиям эксплуатации действующих систем теплоснабжения.

Отметим также, что в НТД ни на один теплосчетчик эти предельные режимы эксплуатации не указываются. Очевидно их можно, как это и предполагают Правила, взять из Договора на отпуск тепла, что также сомнительно, и на основании этих данных рассчитать 5ОДОП. Возникает вопрос: «Что делать, если, допустим, получим 5Одоп=10%?» А это вполне допустимый вариант!

Сертификация теплосчетчиков

Процедура сертификации теплосчетчиков производится в соответствии с Правилами по метрологии ПР.50.2.009-94 . Сертификат об утверждении средств измерений выдается Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии на основании положительных результатов испытаний СИ для целей утверждения их типа, которые производятся государственными научными и метрологическими центрами, аккредитованными в качестве ГЦИ СИ.

Испытания средств измерений для целей утверждения их типа проводят по программе, представляемой разработчиком СИ и утверждаемой руководителем СИ.

Программа испытаний может предусматривать определение метрологических характеристик конкретных образцов СИ и экспериментальную апробацию методики поверки (а может и не предусматривать - это как пожелает Заявитель). При этом в программу испытаний не включаются испытания на возможность несанкционированного вмешательства в программное обеспечение указанных СИ, поскольку разработчики не нормируют эти характеристики и не предусматривают такие испытания в представляемых проектах программ - ответ ГЦИ СИ ФГУ «Ростест-Москва» № 442/013-8 от 28.02.06 г. на запрос Хабаровского центра энергоресурсосбережения № 23/06 от 07.02.06 г.

На испытания СИ для целей утверждения их типа заявитель представляет:

Образец (образцы средств измерений); отметим, что испытания проходят конкретные тщательно подготовленные экземпляры СИ, однако при серийном производстве часть комплектующих может быть заменена на более дешевые, технология производства упрощена и т.д.; поэтому не факт, что серийный прибор имеет те же характеристики, что и проходивший испытания: получается, что производитель может продавать под этим «сертификатом» совсем другое СИ и уличить его будет невозможно ;

Программу испытаний типа, утвержденную ГЦИ СИ;

Технические условия (если предусмотрена их разработка), подписанные руководителем организации разработчика; большинство теплосчетчиков, с которыми сталкивался в своей практической деятельности автор, изготовлены на основании технических условий, но получить эти ТУ от разработчика практически невозможно; разработчики при этом ссылаются на коммерческую тайну;

Эксплуатационные документы (руководство по эксплуатации, руководство по монтажу и т.д.);

Нормативный документ по поверке при отсутствии раздела «Методика поверки» в эксплуатационной документации; при этом методику поверки разрабатывает сам разработчик и, следовательно, он определяет количество и положение точек, в которых следует выполнять поверку - у каждого разработчика свои точки поверки, автор даже знает теплосчетчики, в методике поверки которых написано: «Если расходомер не укладывается в нормативные пределы погрешности в данных точках, то можно выбрать любые другие точки в диапазоне от Gmin до Gmax и повторить поверку»; другими словами, внутри заявленного диапазона измерений есть поддиапазоны, в которых погрешность измерений не соответствует заявленной, но ни при сертификации и ни при поверке это невозможно установить и сертифицирующий, и поверяющий органы ни

при чем - все делается по правилам; однако в какой части диапазона будет работать теплосчетчик на реальном объекте - это неизвестно и поэтому на объекте прибор может «врать», а при поверке показывать нормальный результат ; кстати, автор в практической деятельности неоднократно сталкивался с такими фактами;

Документ организации-разработчика о допустимости опубликования описания типа в открытой печати - это вообще непонятно, т.е. разработчик вправе не разрешать публикацию описания типа, т.е. оно может являться «тайной за семью печатями», но в сертификате указано, что описание типа СИ приведено в приложении к настоящему сертификату, который публикуется в открытой печати.

Итак, из вышеизложенного ясно, что при данном положении дел говорить о «единстве измерения» бессмысленно - каждый разработчик играет по своим, удобным ему правилам. Не секрет, что российские теплосчетчики, в отличие от импортных, реализуют многочисленные алгоритмы вычислений количества теплоты в открытых системах теплоснабжения и алгоритмы работы теплосчетчиков при нештатных ситуациях. Но самое неприятное заключается в том, что все функции теплосчетчика реализуются программно, а совершенствовать программное обеспечение (ПО) - это характерная черта российских производителей .

На практике происходит следующее :

Разработчик разрабатывает теплосчетчик, подготавливает необходимый пакет документов для проведения испытаний с целью утверждения типа СИ, проводит испытания и получает необходимый сертификат;

Такой сертификат, точнее описание типа к нему, не содержит сведений о представленной на испытаниях версии ПО, т.е. после проведения испытаний для утверждения типа с какой-то конкретной версией ПО, новых версий может быть великое множество;

При отсутствии утвержденного листинга первоначальной версии ПО идентифицировать и подтвердить ее сохранение при проведении очередной поверки практически невозможно;

В эксплуатационной документации, чаще всего это Руководство по эксплуатации, как правило, указывается, например: аппаратная версия выше 1.0 и программная версия выше 1.0, т.е. версия может быть любой, при этом в паспорте на прибор конкретная версия, как правило, не указывается, и идентифицировать ее можно только на табло тепловычислителя;

Тем временем, разработчик продолжает разрабатывать и внедрять все новые и новые версии ПО и эксплуатационной документации и «обкатывать» за счет потребителей, на основании того, что он получил индульгенцию в виде сертификата об утверждении типа СИ на все мыслимые и немыслимые версии ПО и версии эксплуатационной документации.

Отметим также, что очень часто Методика поверки является частью Руководства по эксплуатации и изменяя этот документ без согласования с органом, выдавшим ему сертификат, разработчик может вносить изменения и в этот раздел и поэтому любая новая версия теплосчетчика, естественно, пройдет поверку. При этом новое ПО может «зашиваться» не только в новые приборы при их выпуске, но обновляться уже у старых, находящихся в эксплуатации приборов, например, привезенных в ремонт и для поверки. Автор сталкивался с приборами, которые не проходили периодическую поверку, но после их «прошивки» они успешно ее прошли.

Иными словами, если теплосчетчик прошел сертификацию с определенной версией ПО, а в процессе эксплуатации его ПО изменяется (при этом нет гарантии, что метрологические характеристики СИ не изменились) и в результате прохождения периодической поверки будет продлен его межповерочный интервал, то это будет уже совершенно другой прибор, но со старым сертификатом.

Отметим также, что при этом могут изменяться не только ПО теплосчетчика, но и его конструктивные и метрологические характеристики, а сертификат будет действовать старый.

Чтобы не быть голословным, приведем конкретный пример без указания названия прибора и его разработчика (хотя при желании это нетрудно установить). Итак, мы имеем комбинированный теплосчетчик, имеющий сертификат № Х-02, состоящий из тепловычислителя с сертификатом № Y-02 и преобразователем расхода и температуры. В связи с тем, что произошли изменения в конструкции тепловычислителя и изменились его метрологические характеристики (причем в худшую сторону - письмо ФГУ Рос-тест-Москва № 442/132-8 от 18.08.2006 г. в адрес ФГУП «ВНИИМС»), были проведены новые испытания, на основании которых был выдан новый сертификат № Y-06. При этом разработчик в своем письме указал, что новый сертификат не может распространяться на «старые» тепловычислители, выпущенные в период действия старого сертификата, т.е. для «старых» приборов -старый сертификат, а для «новых» - новый. Отметим, однако, что оба тепловычислителя, и «старый» и «новый», изготавливаются по одним и тем же ТУ, т.е. ТУ не поменялось! Как при этом определить, где «старый», а где «новый» прибор?

Логично было бы предположить, что «новый» теплосчетчик, в состав которого входит новый тепловычислитель, также должен получить новый сертификат под № Х-06, однако, разработчик, ФГУП «ВНИИМС» и Федеральное агентство по техническому регулированию, другого мнения.

Своими письмами в адрес разработчика и в адрес ОАО «Дальневосточная генерирующая компания» эти уважаемые органы подтвердили, что «действующий сертификат на теплосчетчик № Х-02 распространяется на все теплосчетчики, в состав которых входят тепловычислители №Y-02и№Y-06».

Следуя этой логике, можно будет распространять действие данного сертификата на любой теплосчетчик, в состав которого будет входить тепловычислитель № Y-02, Y-06, Y-08 и т.д., т.е. разработчик получил индульгенцию на всю линейку продукции.

Этот инцидент произошел в связи с тем, что в описании типа существует запись: «Внесены в Государственный реестр средств измерений. Регистрационный № ХХХХХ-06. Взамен № ХХХХХ-02». Отметим, что данная запись присутствует во всех описаниях типа! Хотя непонятно, зачем это сделано - случайно или умышленно? Потому что эту запись можно трактовать по-разному:

Это совершенно другой прибор;

Это тот же самый прибор, только другая модификация.

По мнению автора, эту надпись из описания типа следует исключить и тогда все станет на свои места, т.е. это новый прибор, занесенный в Госреестр под новым номером и имеющий новые документы (сертификат, руководство по эксплуатации, методику поверки и т.д.). Кстати, этот новый прибор со старым названием имеет новый сертификат со своим номером и занесен в Госреестр под номером, например, 23195-06, а ранее был 23195-02. Снова возникает вопрос: «Это новый или старый номер?»

Чтобы подчеркнуть, что это не праздный вопрос, приведем еще один пример. Теплосчетчик в 2001 г. был занесен в Госреестр под № XXXXX-01, а в 2006 г. теплосчетчик под тем же названием был занесен в Госреестр под № XXXXX-06. При этом поменялись его конструкция, ПО и методика поверки, которая существенно отличается от старой. В описании типа снова указан номер в Госреестре № ХХХХХ-06 взамен № ХХХХХ-01, однако при этом изменились и ТУ: вместо ТУ № YY-01 указаны ТУ № YY-06. В связи с этим возникают вопросы:

1. Как отличать старые и новые теплосчетчики, если в паспорте и руководстве по эксплуатации не указан номер в Госреестре?

2. Можно ли распространять новую методику поверки на старые теплосчетчики?

На первый вопрос имеется простой ответ: надо различать те приборы по ТУ, которые указаны в паспорте! На второй вопрос мы получили ответ от разработчика, что «старые» приборы поверяются по старой методике поверки, а новые - по новой.

В данном случае все понятно, а если бы этот теплосчетчик, как в предыдущем примере, изготавливался бы по одним и тем же ТУ!

С вопросом сертификации непосредственно связаны и вопросы защиты приборов учета от несанкционированного доступа.

Защита приборов учета от несанкционированного вмешательства в их работу

В п. 5.1.5 Правил сказано: «Приборы узла учета должны быть защищены от несанкционированного вмешательства в их работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы (объема) и регистрацию параметров теплоносителя».

В п. 5.2.3 ГОСТ Р51649-2000 сказано: «Теплосчетчики должны быть снабжены защитными устройствами, предотвращающими возможность разборки, перестановки или переделки теплосчетчика без очевидного повреждения защитного устройства (пломбы); программное обеспечение теплосчетчиков должно обеспечивать защиту от несанкционированного вмешательства в условиях эксплуатации».

В п. 6.4 ГОСТ РЕН 1434-1-2006 сказано: «Теплосчетчик должен иметь защитное устройство, опломбированное таким образом, чтобы с момента опломбирования и установки, а также после установки теплосчетчика отсутствовала возможность снятия теплосчетчика или изменения его показаний без видимого повреждения счетчика или пломбы».

То есть во всех НТД на теплосчетчики и узлы учета указано, что приборы учета должны быть защищены от несанкционированного доступа и с этим никто не спорит.

Как же все происходит на практике. Как видно из вышеизложенного (см. письмо ФГУ «Ростест-Москва № 442/013-8 от 28.02.06 г.) испытания на возможность несанкционированного вмешательства в программное обеспечение СИ не проводятся, т.к. они не включаются разработчиками в программу испытаний СИ для целей утверждения типа, поскольку разработчики не нормируют эти характеристики.

Однако в письме Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 120/25-6460 от 04.09.2006 г. в адрес Хабаровского центра энергоресурсосбережения дан несколько другой ответ: «При проведении испытаний СИ для целей утверждения типа и на соответствие утвержденному типу рассматривается

защита от несанкционированного вмешательства; однако при эксплуатации СИ иногда выявляется, что указанная защита у некоторых СИ выполнена на недостаточном уровне; для того, чтобы обеспечить достаточный уровень защиты ПО СИ следует подвергать испытаниям в рамках добровольной сертификации».

Что следует из данного ответа: в процессе проведения испытаний рассматриваются вопросы защиты от несанкционированного вмешательства, но на недостаточном уровне, читать между строк - не рассматриваются. Если бы эти вопросы рассматривались, то в процессе эксплуатации не возникало бы вопросов по несанкционированному доступу. Далее, предлагается разработчикам добровольно провести испытания на защиту от несанкционированного доступа - только не понятно, зачем это нужно разработчикам-изготовителям. Если бы это им было надо, то они включили бы эти испытания в программу госиспытаний!

В результате, что мы имеем на сегодняшний день. Несмотря на то, что имеется ряд действующей НТД, которые позволяют выполнять аттестацию алгоритмов и программ обработки данных при вычислении количества теплоты теплосчетчиками - измерительными системами, эта процедура не является обязательной. Так как ПО теплосчетчика применяется в области действия государственного метрологического контроля, то оно должно иметь надежную и проверяемую защиту от несанкционированного доступа с целью изменения версий ПО, алгоритмов, настроечных коэффициентов преобразователей и т.д. и контролироваться это должно со стороны надзорных органов Государственного и метрологического контроля и надзора. Такой контроль в настоящее время отсутствует. Большинство выпускаемых сегодня теплосчетчиков позволяют осуществлять несанкционированный доступ к настроечным характеристикам со стороны производителей и сервисных организаций даже после осуществления госповерки.

Большое количество теплосчетчиков не имеет сегодня никаких средств защиты от несанкционированного доступа, а если эти средства и имеются, то их легко обойти. Автор не говорит о возможностях несанкционированного вмешательства в ПО через интерфейсные входы-выходы для снятия архивных данных. Любой разработчик имеет свои секреты, которые практически невозможно раскрыть, однако когда эти секреты передаются по умолчанию «своим» сервисным центрам - это криминал. Для зарубежных производителей подобные вопросы не возникают, т.к. там ответственность производителя существует не только на бумаге, и каждый производитель заинтересован в своем честном имени, и если факты вскроются, то этот производитель (в отличие от нашего) просто разорится!

Рассмотрим некоторые типичные записи в эксплуатационной документации теплосчетчиков в разделах «Пломбирование».

1. Корпус электронного блока теплосчетчика должен иметь приспособление для пломбирования и клеймения. Должен, но не обязан.

2. Пломба с оттиском поверительного клейма должна ставиться в местах, препятствующих доступу к регулирующим элементам теплосчетчика. Места пломбирования должны соответствовать требованиям технической документации. Возникает вопрос: «Какой технической документации?» В технической документации на данный теплосчетчик места пломбирования не указаны - можно только догадываться.

3. При выпуске из производства производителем пломбируются платы индикации и управления, предотвращающей доступ внутри измерительного блока. Отметим, что прибор пришел поверенный с клеймом Госповерителя в паспорте, а пломба производителя и поверителя отсутствовала.

4. Расходомер имеет заводское пломбирование (зарубежный расходомер) для предохранения доступа к преобразователю сигналов внутри расходомера. Защитная кнопка пломбируется наклейкой на заводе-изготовителе. В нашем случае - это бумажная наклейка с наименованием завода-изготовителя, которую легко изготовить самостоятельно. Причем отметим, что в паспорте на теплосчетчик стоит клеймо госповерителя о поверке, а пломбы госповерителя отсутствуют.

5. При положительных результатах поверки оформляется свидетельство о поверке или делается отметка в паспорте теплосчетчика, удостоверенные поверительным клеймом или подписью госповерителя. Это самый распространенный вариант - имеется прибор и паспорт с отметкой госповерителя о поверке и больше никаких пломб нигде нет, хотя имеются органы регулирования и настройки.

Особенно автору «нравится» электронное пломбирование. Так, например, в руководстве по эксплуатации на некий теплосчетчик указано: «Прибор защищен от несанкционированного доступа к программируемым параметрам в виде ключевого 6-ти разрядного слова (пароля)». Причем данный пароль известен только изготовителю и его сервисной организации. После поверки сервисная организация выдала госповерителю пароль на бумажке, которую тот унес с собой, свято полагая, что прибор «запломбирован» от несанкционированного вмешательства. В процессе эксплуатации сервисная организация вносила «коррективы» в работу прибора без участия поверителя, т.к. никаких отметок о количестве вхождений в режим «Настройка» в данном приборе не предусмотрено.

Однако существуют теплосчетчики с электронным паролем, в которых фиксируется количество вхождений в служебные режимы. В одном из таких теплосчетчиков указано: «Отличие числа вхождений от зафиксированного на момент пуска прибора в эксплуатацию (сдачи по акту) должно рассматриваться как нарушение пломбы, установленной контролирующей организацией». Замечу, что к нам поступил прибор, у которого в режиме «Поверка» было зафиксировано одно вхождение, а протоколов поверки было два от разных организаций. Это значит, что завод-изготовитель, а следовательно, и его доверенные лица имеют возможность корректировать число вхождений в служебные режимы.

Заметим, что в Правилах по метрологии ПР.50.2.007-2001 , указано: «Места установки пломб, несущих на себе поверительные клейма, и их количество определяются в каждом конкретном случае при утверждении типа СИ». Однако подобное требование отсутствует в правилах по проведению испытаний СИ и на сегодняшний день остается не реализованным.

В Правилах по метрологии ПР.50.2.006-2001 указано: «В целях предотвращения доступа к узлам регулировки или элементам конструкции СИ, при наличии у СИ мест пломбирования, на СИ устанавливаются пломбы, несущие на себе поверительные клейма». То есть в соответствии с поверитель должен запломбировать теплосчетчик таким образом, чтобы предотвратить несанкционированный доступ к узлам регулирования и настройки в местах, которые в соответствии с должны быть указаны в каждом конкретном случае при утверждении типа СИ.

А теперь возникает вопрос: «Что делать поверителю, если ни в описании типа, ни в эксплуатационной документации не указаны места пломбирования и не указаны органы регулировки и настройки, а это, как правило, наблюдается для большинства теплосчетчиков?»

В г. Хабаровске нашли выход из данной ситуации. В соответствии с местной НТД все теплосчетчики, устанавливаемые в г. Хабаровске и использующиеся для коммерческих расчетов, должны проходить входной контроль, после которого они пломбируются в соответствии с действующими требованиями. Каждый теплосчетчик после прохождения входного контроля пломбируется в соответствии с разработанными схемами пломбирования, которые исключают несанкционированный доступ к узлам регулирования и настройки. Данные схемы были разработаны на основании результатов эксплуатационных испытаний теплосчетчиков, использующихся для коммерческого учета в г. Хабаровске.

В заключение можно сделать следующие выводы и дать следующие рекомендации.

1. Нормативно-техническая база в области учета количества теплоты несовершенна и не отвечает реалиям сегодняшнего дня. Необходимо усовершенствовать существующую НТД и разработать новую, что предлагается в проекте Рекомендаций по метрологии «ГСИ. Энергия тепловая и масса теплоносителей в системах теплоснабжения при учетно-расчетных операциях. Методика выполнения измерений. Общие требования», разработанном ФГУП «ВНИИМС». В дополнение к данному документу хотелось бы разработать и утвердить алгоритм учета количества теплоты и массы теплоносителя при нештатных ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.

2. Испытания средств измерений (теплосчетчиков) для целей утверждения типа проводить по единой типовой программе испытаний, разработанной ГЦИ СИ и согласованной с ФГУП «ВНИИМС» или Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии. В этой программе, в частности, должны быть предусмотрены вопросы защиты от несанкционированного вмешательства в ПО теплосчетчиков, вопросы защиты от несанкционированного доступа к узлам регулировки и настройки, вопросы пломбирования с целью несанкционированного доступа.

3. В описании типа к сертификату должны быть указаны конкретный номер версии ПО, а также возможность ее проверки в процессе эксплуатации. Также в этом документе должны быть указаны конкретные версии эксплуатационной документации и методики поверки, например: Руководство по эксплуатации - версия 3.1 от 05.05.07 г., в которой в разделе 10 приведена утвержденная методика поверки. Если в процессе эксплуатации произошли какие-нибудь изменения в ПО или эксплуатационной

документации, то необходимо внести изменения в описание типа в листе «внесение изменений» и получить новый сертификат. Также в описании типа и эксплуатационной документации должны быть указаны конкретные места пломбирования с указанием, где устанавливается пломба госповерителя, защищающая узлы регулирования и настройки от несанкционированного доступа и где устанавливаются пломбы контролирующих органов, защищающие настроечные характеристики базы данных, не влияющие на метрологические характеристики теплосчетчика.

4. Убрать из описания типа графу «Взамен», чтобы не было двусмысленного толкования.

Литература

1. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя. М., 1995.

2. ГОСТРЕН 1434-1-2006 «Теплосчетчики». М., 2006.

4. ГОСТ Р 51649-2000 «Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия». М., 2001.

7. ГОСТ Р 8.591-2002 «ГСИ. Теплосчетчики двухканальные для водяных систем теплоснабжения. Нормирование пределов допускаемой погрешности при измерениях потребленной абонентами тепловой энергии». М., 2003.

8. Правила по метрологии ПР. 50.2.009-94 «ГСИ. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений». М., 1994.

9. АнисимовД.Л. Приборы учета тепла: маркетинг против метрологии // Новости теплоснабжения. 2007. №2. С. 49-55.

10. Осипов Ю.Н. Требования к защите теплосчетчиков от несанкционированного доступа к методам сохранения метрологических и эксплуатационных характеристик при выполнении монтажных работ и эксплуатации. СБ. «Коммерческий учет энергоносителей. Материалы 24-й международной научно-практической конференции. СПб., 2006.

11. Правила по метрологии ПР.50.2.007-2001 «ГСИ. Пове-рительные клейма». М., 2001.

12. Лукашов Ю.Е. Поговорим о правилах по поверке // Главный метролог. № 4. 2004.