Назначение
Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго» (далее - ИС) предназначена для измерений объёмного расхода, температуры, давления теплоносителя и вычисления количества тепловой энергии в открытой водяной системе теплоснабжения.
Описание
Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго» является средством измерений единичного производства. Конструкция ИС представляет собой трёхуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. Измерительные каналы (ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):
1) измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи (преобразователи), имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);
2) комплексные компоненты - устройство сбора и передачи данных (УСПД) ЭКОМ-3000 (средний уровень ИС);
3) вычислительные компоненты - автоматизированные рабочие места (АРМ) оператора. На компьютере АРМ оператора «Сервер» функционирует сервер базы данных (БД), предназначенный для хранения измерительной информации (верхний уровень ИС);
4) связующие компоненты - технические устройства и средства связи, предназначенные для приёма и передачи измерительной информации;
5) вспомогательные компоненты - технические устройства, обеспечивающие нормальное функционирование ИС и не участвующие непосредственно в измерительных преобразованиях (источники бесперебойного питания, преобразователи интерфейсов и т.д.).
Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.
ИС осуществляет измерение тепловой энергии по 5 направлениям: магистраль №1 «ТЭЦ - Город», магистраль №2 «ТЭЦ - Машзавод», магистраль №3 «ТЭЦ - Желябова», магистраль №4 «ТЭЦ - Совхоз», магистраль №5 «ТЭЦ - Южный».
Принцип действия ИС заключается в непрерывном измерении, преобразовании и обработке информации, поступающей по измерительным каналам объёмного расхода, температуры и избыточного давления теплоносителя и подпиточной воды, вычисления количества тепловой энергии. ИС функционирует в автоматическом режиме. Преобразователи выполняют измерение параметров теплоносителя и подпиточной воды, их преобразование в унифицированные электрические сигналы (импульсный сигнал, сопротивление и сила постоянного тока). УСПД осуществляет измерение выходных сигналов преобразователей, их аналого-цифровое преобразование, математическую обработку (вычисление количества тепловой энергии по каждой магистрали), регистрацию, хранение и передачу измеренных и вычисленных значений на сервер БД.
Доступ к информации, хранящейся в БД, осуществляется с АРМ оператора с использованием программы «АРМ Энергосфера», входящей в состав программного комплекса (ПК) «Энергосфера». АРМ оператора обеспечивают отображение текущих и архивных данных, вычисленных значений количества тепловой энергии, журнала событий, формирование и печать отчетных документов.
| Магистраль №1 «ТЭЦ-Город» | |
| 3S | ет п | Комплект термометров сопротивления КТС-Б | |
| Н 2 го | m о о | Преобразователь давления АИР-20/М2 | |
| | Расходомер двухканальный УРЖ2КМ | |
| ct п | Комплект термометров сопротивления КТС-Б | |
| ГО ю | m о о хо | Преобразователь давления АИР-20/М2 | |
| О | | Расходомер двухканальный УРЖ2КМ | |
| Магистраль №4 «ТЭЦ-Совхоз» |
| Комплект термометров сопротивления КТС-Б | Подающий трубопровод |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| Комплект термометров сопротивления КТС-Б | Обратный трубопровод |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| Магистраль №2 «ТЭЦ-Машзавод» | |
| Подающий трубопровод | Комплект термометров сопротивления КТС-Б | |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| Обратный трубопровод | Комплект термометров сопротивления КТС-Б |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| |
| Магистраль №3 «ТЭЦ-Желябова» | |
| Подающий трубопровод | Комплект термометров сопротивления КТС-Б | |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| Обратный трубопровод | Комплект термометров сопротивления КТС-Б |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| Магистраль №5 «ТЭЦ-Южный» |
| Комплект термометров сопротивления КТС-Б | Подающий трубопровод |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
| Комплект термометров сопротивления КТС-Б | Обратный трубопровод |
| Преобразователь давления АИР-20/М2 |
| Расходомер двухканальный УРЖ2КМ |
Подпиточный трубопровод
Комплект термометров сопротивления КТС-Б
Расходомер двухканальный УРЖ2КМ
Нижний уровень
Рисунок 1 - Структурная схема ИС
Программное обеспечение
Структура прикладного программного обеспечения ИС:
- ПК «Энергосфера», установленный на компьютерах АРМ оператора (таблица 1), осуществляет отображение текущих измеренных значений параметров теплоносителя и
количества тепловой энергии по всем магистралям, хранение в БД SQL Server и отображение архивных данных, журнала событий, формирование и печать отчетных документов, настройку программ ПК «Энергосфера» и УСПД ЭКОМ-3000.
Таблица 1
| Наименование программы | Назначение программ ПК «Энергосфера» | Наименование АРМ оператора |
| 1 Сервер опроса | Автоматизированный сбор данных с УСПД | «Сервер» |
| 2 АРМ Энергосфера | Отображение результатов измерений в окне мнемосхемы, журнала событий, формирование отчетных документов | «Бойлерная» «Сервер» |
| 3 Консоль администратора | Конфигурирование и настройка сервера, синхронизации времени | «Сервер» |
| 4 Конфигуратор УСПД | Настройка УСПД | «Сервер» |
- встроенное ПО УСПД ЭКОМ-3000 (метрологически значимая часть ПО ИС), осуществляет автоматизированный сбор информации с преобразователей, обработку и передачу измерительной информации на сервер БД, установленный на компьютере АРМ оператора «Сервер». ПО УСПД ЭКОМ-3000 входит в состав средства измерений утвержденного типа, зарегистрированного в Государственном реестре средств измерений под № 17049-04.
Метрологические характеристики ИС нормированы с учетом влияния ПО УСПД ЭКОМ-3000.
Защита ПО УСПД ЭКОМ-3000 соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программ ПК «Энергосфера» и данных от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Метрологические характеристики ИК ИС приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование ИК ИС | Количество ИК ИС | Рабочая среда | Диапазоны измерений | Пределы допускаемой погрешности ИК ИС |
| ИК объёмного расхода | 10 | теплоноситель (вода) | от 60 до 1500 м3/ч | 5 = ±2 % |
| ИК температуры | 10 | от 40 до 120 °C | А = ± (0,6 + 0,0004^t) °С |
| ИК избыточного давления | 4 | от 0,2 до 0,6 МПа | 5 = ±2 % |
| 5 | от 0,3 до 1,0 МПа |
| 1 | от 0,3 до 1,6 МПа |
| ИК объёмного расхода | 1 | подпиточная вода | от 15 до 300 м3/ч | 5 = ±2 % |
| ИК температуры | 1 | от 0 до 100 °C | А = ± (0,25 + 0,0035^t) °С |
Примечание - В таблице приняты следующие обозначения: 5 - относительная погрешность измерений, %; А - абсолютная погрешность измерений, единица величины; t - измеренное значение температуры, °С
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений тепловой энергии теплоносителя:
± 5 % при разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах от 5 до 20 °C;
± 4 % при разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах более 20 °C.
Параметры выходных сигналов преобразователей:
- сила постоянного тока, мА от 4 до 20;
- сигналы с термопреобразователей сопротивления с номинальной статической характеристикой преобразования Pt100 по ГОСТ 6651-2009;
- импульсные сигналы.
Коммуникационные каналы и характеристики интерфейсов
Передача сигнала от измерительных к комплексным компонентам ИС осуществляется по кабельным линиям.
Информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется посредством промышленной сети Industrial Ethernet.
Условия эксплуатации преобразователей, входящих в состав ИК ИС: 1) температура воздуха окружающей среды, °С:
| - преобразователей давления, установленных на трубопроводах магистралей «ТЭЦ - Желябова», «ТЭЦ - Совхоз» и «ТЭЦ - Южный» - преобразователей давления, установленных на трубопроводах магистралей «ТЭЦ - Город», «ТЭЦ - Машзавод» - преобразователей температуры - датчиков преобразователей расхода - электронного блока преобразователей расхода 2) относительная влажность воздуха окружающей среды,% не более Условия эксплуатации УСПД ЭКОМ-3000: | от 10 до 40; от минус 5 до 40; от минус 50 до 50; от минус 40 до 60; от 5 до 50; 80. |
| - температура воздуха окружающей среды, °С - относительная влажность воздуха окружающей среды, %, не более | от минус 10 до 50; 90. |
Знак утверждения типа
наносится в виде наклейки на титульный лист документа «Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго». Паспорт».
Комплектность
В комплект поставки ИС входят технические и программные средства, а также документация, приведенные в таблицах 3-5 соответственно.
Таблица 3 - Технические средства ИС
| Наименование компонента ИС | Номер в Госреестре СИ | Количество, шт. |
| 1 Расходомер жидкости ультразвуковой двухканальный УРЖ2КМ | 23363-07 | 6 |
| 2 Комплект термометров сопротивления платиновый КТС-Б | 43096-09 | 5 |
| 3 Преобразователь давления измерительный АИР-20/М2 | 46375-11 | 10 |
| 5 Термопреобразователь сопротивления ТСМ 9201 | 14237-94 | 1 |
| 6 Устройство сбора и передачи данных ЭКОМ-3000 | 17049-04 | 1 |
| 7 Автоматизированное рабочее место оператора | _ | 2 |
Таблица 4 - Программные средства ИС
| Наименование компонентов ИС | Обозначение (тип) | Количество, шт. |
| 1 Операционная система АРМ оператора «Сервер» | Microsoft Windows Server 2003 | 1 |
| 2 Система управления базой данных сервера | Microsoft SQL Server 2003 | 1 |
| 3 Операционная система АРМ оператора «Бойлерная» | Microsoft Windows XP Professional | 1 |
| 4 Программное обеспечение УСПД ЭКОМ - 3000 | Программное обеспечение УСПД ЭКОМ - 3000 | 1 |
| 5 Программный комплекс «Энергосфера» | Программа «Сервер опроса» | 1 |
| Программа «АРМ Энергосфера» | 2 |
| Программа «Консоль администратора» | 1 |
| Конфигуратор УСПД | 1 |
Таблица 5 - Документация
| Наименование | Количество, шт. |
| 1 МП 202-13 ГСИ. Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго». Методика поверки | 1 |
| 2 Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго». Паспорт | 1 |
| 3 Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго». Руководство по эксплуатации | 1 |
| 4 1954-А-01 «Анжеро-Судженская ТЭЦ. Учет тепловой энергии. Автоматизация». Проектная документация | 1 |
| 5 Проектная документация 116-16-АТХ «Система коммерческого учета тепловой энергии на базе УСПД ЭКОМ-3000. ТЭЦ г. Анжеро-Судженск, Кемеровской области. Корректировка» | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП 202-13 ГСИ. Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго». Методика поверки, утвержденному ФБУ «Томский ЦСМ» в декабре 2013 г.
Основные средства поверки:
- средства измерений в соответствии с нормативной документацией по поверке первичных измерительных преобразователей;
- калибратор электрических сигналов СА150 (основные метрологические
характеристики калибратора приведены в таблице 6).
Таблица 6
| Наименование и тип средства поверки | Основные метрологические характеристики |
| Диапазон измерений | Погрешность измерений |
| Калибратор электрических сигналов СА150 | диапазон воспроизведения сигналов силы постоянного тока от 0 до 20 мА | A=±(0,025%X+3 мкА) |
| диапазон воспроизведения сопротивления постоянному току от 0 до 500 Ом | A=±(0,02%X+0,1 Ом) |
Сведения о методах измерений
Метод измерений приведён в документе «Система измерительная коммерческого учета тепловой энергии ОАО «Каскад-Энерго». Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
1 ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
2 ГОСТ Р 8.642-2008 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем узлов учета тепловой энергии. Основные положения.
3 ГОСТ Р 8.778-2011 ГСИ. Средства измерений тепловой энергии для водяных систем теплоснабжения. Метрологическое обеспечение. Основные положения.
4 МИ 2412-97 ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя.
5 Правила учета тепловой энергии и теплоносителя (зарегистрировано в Минюсте РФ 25 сентября 1995 г. № 954).
6 Проектная документация 1954-А-01 «Анжеро-Судженская ТЭЦ. Учет тепловой энергии. Автоматизация».
7 Проектная документация 116-16-АТХ «Система коммерческого учета тепловой энергии на базе УСПД ЭКОМ-3000. ТЭЦ г. Анжеро-Судженск, Кемеровской области. Корректировка»
Рекомендации к применению
Осуществление торговли и товарообменных операций.
