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

тарифов. Некоторые типы счетчиков, представленные на нашем рынке:

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

•индукционные – Е73С, Е73СД, Т37, Т31.

На рынке как Свердловской области, так и других регионов России существует довольно обширный выбор оборудования, предназначенного для учета всех видов энергоносителей. Оборудование имеет различные технические и эксплуатационные характеристики и разную стоимость. Сложнее обстоит дело с регуляторами. Здесь нет еще такого большого выбора приборов и, следовательно, вариантов построения систем. Но работа в этом направлении ведется, и можно надеяться, что в ближайшее время этот тип оборудования будет надлежащим образом представлен. Это даст потребителю дополнительные возможности в реализации мероприятий энергосберегающего характера и приведет к повышению энергоэффективности объектов.

8.4. Системы учета энергоресурсов

Современные технологии получения, сбора и обработки информации позволяют реализовать учет энергоресурсов практически в режиме реального времени [23]. Измерительные системы, обеспечивающие сбор, обработку, хранение и передачу информации о потреблении или производстве энергоресурсов, получили название АСКУЭ – автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов [29, 30]. Под измерительной системой (ИС) [31] понимается совокупность определенным образом соединенных между собой средств измерений и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы. ИС реализует процесс измерений и обеспечивает автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых с помощью чисел или соответствующих им кодов), изменяющихся во времени и распре-

212

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

деленных в пространстве физических величин, характеризующих определенные свойства (состояние) объекта измерений. Следует иметь в виду, что ИС обладают основными признаками средств измерений и являются их специфической разновидностью.

Измерительный канал ИС рассматривается как последовательное соединение каналов компонентов или (и) измерительных каналов комплексных компонентов, выполняющих законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата ее измерения, выражаемого числом или соответствующим ему кодом. Измерительные каналы системы могут быть простыми и сложными. В простом канале реализуется выполнение прямых измерений. Сложный канал представляет собой совокупность простых измерительных каналов, реализующих косвенные, совокупные или совместные измерения. Измерительные каналы могут входить в состав как автономных измерительных систем, так и более сложных систем: контроля, диагностики, распознавания образов, других информацион- но-измерительных систем, а также автоматических систем управления технологическими процессами. В таких сложных системах целесообразно объединять измерительные каналы в отдельную измерительную подсистему с четко выраженными границами как со стороны входа (мест подсоединений к объекту измерений), так и со стороны выхода (мест получения результатов измерений).

Как следует из определения, компонентами измерительной системы являются технические устройства, входящие в ее состав и реализующие одну из функций процесса измерений: измерительную, вычислительную или связующую. Таким образом, измерительным компонентом ИС являются средства измерения: измерительный прибор, измерительный преобразователь, измерительный коммутатор. К измерительным компонентам относятся также аналоговые «вычислительные» устройства, в которых происходит преобразование одних физических величин в другие. Связующими компонентами измерительной системы являются технические уст-

213

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

ройства либо часть окружающей среды, предназначенные или используемые для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента измерительной системы к другому. Вычислительными компонентами измерительной системы является цифровое измерительное устройство (или его часть) совместно с программным обеспечением, выполняющие функцию обработки (вычисления) результатов наблюдений (или прямых измерений) для получения результатов прямых (или косвенных, совместных, совокупных) измерений, выражаемых числом или соответствующим ему кодом.

Конструктивно объединенная или территориально локализованная совокупность компонентов, представляющая собой часть измерительной системы и выполняющая несколько из общего числа измерительных преобразований, предусматриваемых процессом измерений, образует измерительный комплекс. К разряду измерительных комплексов относятся ин- формационно-измерительные системы.

Под информационно-измерительной системой понимают совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю в требуемом виде или автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации. Разновидностью ИИС являются информационно-вычислительные комплексы (ИВК), отличительная особенность которых – наличие в их составе свободно программируемой ЭВМ. Структура ИИС зависит от принятого в системе способа управления: централизованного или децентрализованного. В децентрализованных ИИС все сигналы измерительной информации передаются по индивидуальным для каждого из технических средств каналам.

Среди структур систем с централизованным управлением можно выделить радиальные, магистральные, радиально-цепочечные, радиальномагистральные. Обобщенная схема ИИС приведена на рис. 8.1.

214

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

Рис. 8.1. Обобщенная схема ИИС

Информация, поступающая от объекта исследований в измерительный преобразователь (ИП), преобразуется в электрический сигнал и передается в структуру ИИС, осуществляющую измерение и преобразование информации (СИПИ). В структуре СИПИ измерительная информация подвергается следующим операциям: фильтрации, масштабированию, линеаризации, аналого-цифровому преобразованию. Затем сигналы измерительной информации в цифровой (дискретной) форме поступают в структуру обработки и хранения информации (СОХИ) или в структуру отображения информации (СОИ). Устройство управления (УУ) осуществляет функции управления; устройство вывода (УВ) осуществляет вывод управляющих сигналов на исполнительные устройства (ИУ), воздействующие на объект исследования. Средства измерений и структуры, входящие в состав ИИС, должны обладать совместимостью по ряду параметров.

Энергетическая совместимость предполагает использование како- го-либо одного носителя сигналов измерительной информации (электрический, пневматический, гидравлический).

215

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

Функциональная совместимость требует, чтобы функции, выпол-

няемые средствами измерений, образующими ИИС, были четко определены, разграничены и взаимоувязаны.

Метрологическая совместимость обеспечивает сопоставимость метрологических характеристик и их стабильность во времени.

Конструктивная совместимость отражает согласование конструктивных параметров, механическое сопряжение средств измерений.

Эксплуатационная совместимость определяется согласованностью характеристик внешних влияющих величин, а также характеристик надежности и стабильности.

Информационная совместимость обеспечивает согласованность входных и выходных сигналов по виду, диапазону измерения, порядку обмена сигналами.

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

•подсистемы сбора первичной информации – нижний уровень АСКУЭ;

•подсистемы первичной обработки и хранения информации – средний уровень АСКУЭ;

•подсистемы переработки, отображения, хранения и информационного обмена – верхний уровень АСКУЭ.

Рис. 8.2. Структурная схема АСКУЭ

Конструктивно подсистема сбора первичной информации АСКУЭ включает в себя первичные преобразователи, измеряющие параметры сред: расход, давление, температуру и др. Подсистема среднего уровня реализована в виде контроллеров. Подсистема верхнего уровня представляет со-

216

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

бой специализированный вычислительный комплекс с соответствующим программным обеспечением. Обмен информацией между подсистемами нижнего и среднего уровней осуществляется по измерительным каналам. Обмен информацией между подсистемами среднего и верхнего уровней осуществляется по каналам связи. В качестве каналов связи могут быть реализованы проводные линии связи, выделенные или коммутируемые телефонные каналы, радиоканалы связи. Для передачи по этим каналам используются, как правило, стандартные интерфейсы: RS-232, RS-485, ИРПС и др. Теплосчетчики также относятся к разряду измерительных систем. Согласно [32 – 35] теплосчетчик рассматривается как измерительная система, предназначенная для измерения количества теплоты.

В качестве примера возможностей автоматизированных систем управления энергоресурсами приведем краткое описание АСКУЭ, разработанной научно-производственной фирмой «ПРОСОФТ-Е» (инженерная компания «ПРОСОФТ-СИСТЕМС») на базе программно-технического комплекса «ЭКОМ». ПТК «ЭКОМ» внесен в Госреестр средств измерений под № 19542-00.

ПТК «ЭКОМ» обеспечивает:

-коммерческий учет электрической энергии и мощности на оптовом

рынке;

-коммерческий учет отпуска (потребления) электрической, тепловой энергии и расхода энергоносителей (воды, пара, природного газа, кислорода, сжатого воздуха и др.);

-расчет оплаты за потребляемую энергию по многотарифной системе и формирование отчетных документов;

-телеметрический контроль режимов работы электрических, тепловых и газовых сетей, оборудования;

-автоматическое и дистанционное управление промышленным и энергетическим оборудованием;

-данные для расчета удельных энергозатрат на единицу продукции.

217

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

Возможности:

-Работа со всеми типами преобразователей.

-IBM PC – совместимая модульная архитектура.

-Интеграция разнородных систем учета.

-Полная интеграция в АСУТП предприятия.

-Высокая точность измерений.

-Простота модернизации и наращивания.

-MS SQL 7.0 (сервер).

-Протоколы: Ethernet, ТСРЛР.

-Привычная среда Windows.

-Гарантийный срок 4 года. Срок службы 20 лет.

Основные технические характеристики программно-технического комплекса «ЭКОМ»:

Количество коммуникационных портов…………………..от 2 до 14 Количество каналов ввода/вывода:

стандартная комплектация/Bopla………………………от 8 до 56 стандартная комплектация/Schroff…………………….от 8 до 168 заказная комплектация………………………………….более 200

Предел относительной погрешности преобразования:

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

Предел приведенной погрешности измерения:

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

Относительная погрешность расчета энергоносителя………25 %

Сохранение информации при отключении питания………..10 лет Предел абсолютной погрешности отсчета текущего астроном. времени (за 1 сут.) ..............................………………5 с

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

218