Дифференциальные расходомеры - миф или реальность?!

#61

Можно предположить, что измеренная в первый час наступившего 2012-го года разность масс (подпитка) Мп = М1-М2 = 44 кг за час (+0,005% от М1 = 854,89 т за час) образована как технологической причиной (наличием мизерной утечки и/или отбора воды на нужды ГВС), так и метрологической, т.е. фактическим неравенством погрешностей измерений часовых масс М1 и М2.
Про утечки и водопотребление нам ничего неизвестно. Можно лишь предположить, что и то, и другое на большом заводе вполне вероятно.
Из возможных метрологических причин наименее вероятен вклад разности инструментальных ошибок двух дифманометров, хотя эта разность ошибок, несомненно, присутствует в каждом часе.
И дело тут в том, что абсолютные ошибки измерения разности масс в каждом 30-минутном цикле (здесь переброска ДМов выполняется каждые 30 минут) всегда противоположны по знаку, но почти никогда не равны по размеру из-за существенно нелинейной (параболической) зависимости абсолютной погрешности ДМов при изменении расхода. В результате в каждом часе имеет место быть ничтожно малая и обязательно знакопеременная с течением времени нескомпенсированная ошибка измерения разности масс. Вот эта нескомпенсированная остаточная погрешность и может дать рассогласование часовых масс того или иного знака при физическом отсутствии реальной утечки и/или водоразбора.
Сейчас мы рассчитаем возможный вклад этой ничтожно малой микропроблемы в наблюдаемое нами рассогласование в +0,005% в первом новогоднем часу.

#62

На рисунке представлены результаты расчетов относительного рассогласования часовых масс М1 и М2, вызванного не полной компенсацией суммы абсолютных погрешностей измерения разности масс М1-М2 на двух соседних интервалах времени (до перестановки ДМов и после их перестановки).
Как это хорошо видно на графике, рассогласование погрешностей М1 и М2 численно невелико, имеет случайный знакопеременный характер и с течением времени изменяется в основном в границах +/-0,001%. И только в те часы, когда происходило какое-то скачкообразное изменение циркуляции (в сторону увеличения или уменьшения – не важно), инструментальное рассогласование М1 и М2 превышало +/-0,001%.
А в первом часе 1-го января инструментальное рассогласование М1 и М2 было положительным, но оно не превысило +0,0006%. Следовательно, проблема недо- или перекомпенсации погрешностей каналов измерения масс в нашем случае не является главенствующей в наблюдаемом в первом часе расхождении масс в +0,005%.
Скорее всего, эти +0,005% образованы наличием водоразбора, а также погрешностью каналов измерения температур Т1 и Т2, из-за которых возникает погрешность расчета плотностей воды ro1 и ro2. Да и сами погрешности уравнения расчета плотности, зашитого в СПТ961, тоже могут вносить "посильную лепту" в факт того, что в первый новогодний час массы М1 и М2 не сошлись на +44 килограмма (+0,005%).

#63

Пока весь честной народ продолжает праздновать новый год, мы можем посмотреть самые свежие "вести с полей" – по 21-й час суток включительно.
Правда, никаких "особенностей теплосистем" на нашей магистрали по-прежнему не наблюдается: немногочисленные заводчане, доев свои оливье и переделав новогодние дела, на 19-20-м часу приняли душ и разошлись по домам выпивать и закусывать. Завтра утром посмотрим, сколько горячей воды заводчане употребили в ночь с первого на второе января.

#64

Это временной график изменения измеренных часовых разностей масс на магистрали за 739 часов работы дифрасходомеров. Видим, что в первый день нового года на заводе полный горячеводный штиль: относительный водоразбор в течение дня едва достигал отметки в +0,05%. А суточный максимум водопотребления случился на 20-м часу и достиг уровня в +0,17%. Будем ждать второй январской ночи – до какого минимума закроется магистраль? Неужели снова ночной минимум упадет ниже 0,01%?

#65

Первое января ушло в историю. Относительный водоразбор на заводе медленно, но верно, движется к нулю. К полуночи магистраль закрылась до +0,04%. Но это еще не предел: минимум водоразбора, судя по предыдущей статистике, случается на третьем – четвертом часу суток. Любопытно: второй январской ночью снизится ли водоразбор ниже отметки в +0,01%? Завтра утром увидим...

#66

Не оправдала наши надежды наша магистраль. Второй январской ночью она не закрылась до тысячных долей процента. Но на четвертом часу образовался минимум подпитки, равный целых 90 кг за час. А это ни много, ни мало – 0,011% относительного водоразбора у заводчан, что в два раза больше, чем в первый час новогодней ночи... Видимо, пять тысячных процента относительной подпитки мы увидим только через год, в следующую новогоднюю ночь. Недолго ждать осталось :)
В целом же за последние 60 часов работы ДИС измеренный относительный водоразбор составил немыслимо малую величину – всего 0,077%. Можно себе представить, с какой гигантской ошибкой был бы измерен этот водоразбор парой обычных расходомеров, рассогласованных, скажем, на +/-4% (потому что для водосчетчиков по правилам 2+2=4).
В таком случае ошибка рассогласования в 4/0,077 = 52 раза (!!!) превышает относительный водоразбор, что и обеспечит нам промашку в учете ГВС на +/-5200%. Многовато, однако, для коммерческого учета... Хотя для привычного комучета 52-кратная ошибка – это в самый раз. Это и есть плата за попытки измерять неизмеряемое.

#67

Дык 5200% не предел, в местных ТСЖ мерят ГВС и с 50% погрешности, а эт 50/0.077 = 65000% погрешности и живут да не нарадуются своему "прибору учета".

#68

А вообще результаты работы дифРППД превосходны, и дифференциальные расходомеры действительно есть и они далеко не миф.
А когда планируете запустить следующий узел учета на дифРППД?

#69

50% процентов погрешности (видимо, разности погрешностей, т.е. рассогласования?) – это уже для книги теплучетных рекордов. На такое способен только самый лучший комучет. Но не надо людей радостей лишать – комучет ведь организован, и экономия налицо? Стало быть, радоваться должны исключительно все – и поставщик, и потребитель, и сервисмен (ежели таковой в наличии)...
По осени мне коллеги из большого промышленного комбината прислали архивчик с только что выстроенного узла учета теплопотребления (поставщик – соседняя ТЭЦ). Мол, так и так, что-то у нас вечно с комучетом не ладится – и такие ставили приборы, и сякие, и меняем их чуть ли не каждый год, а "особенности плохой теплосистемы" никак не победить... В этом году снова накопили денег, прикупили дорогие заграничные приборы, снова отстроились, и даже персональную методику купили – не помогает... Чего только не пробовали внедрять последние 15 лет – всё равно с комучетом "что-то не так"... Чё делать?
И принялся я рассказывать и показывать, "чё тут надо делать".
Не, говорят коллеги, нам это не подходит! Нам бы чё-нить покачественней, да подешевле (типа Мерседеса, но чтобы за три рубля), да удобное в монтаже (примотал чё-нить к трубе, и все дела), да неприхотливое в эксплуатации (поставил и забыл), да чтобы с многолетним МПИ (никак не меньше четырёх лет, лучше восемь) и непременно чтобы с бездемонтажной поверкой...
В общем, и тут у нас получилось, как всегда – 13 миллионов профуканных за месяц кровных рублей к концу сезона превратятся, поди, в 100 миллионов? И ведь никому совершенно не жалко казенных ста лимонов – ни метрологам, ни идеологам, ни самым главным менеджерам! Ну, рисуют изделия бред и чушь собачью – и пущай себе рисуют, никто не бьёт в набат, никто не бежит тушить пожар... А вот на пару хороших расходомеров – страсть как жалко раскошелиться... Но зато как греют метрологическую душу и высокие паспортные характеристики, и 4-летний МПИ, и удобства в монтаже с неприхотливой эксплуатацией!
И ничего тут не поделать – исконно русский принцип "на водке пропьем, на спичках сэкономим" живет и побеждает в тридесятый раз.

#70

Алексей спрашивает: "А когда планируете запустить следующий узел учета на дифРППД?".

На последней неделе декабря введены в эксплуатацию на той же Северной ТЭЦ ДИСы на еще двух открытых магистралях – "Ново-Девяткино" (Ду375) и "Суздальская" (Ду1400). На сегодня в эксплуатации находятся уже семь ДИС (четыре построены в Тольятти, три – в СПб), и каждая из них являет миру невиданные доселе измерительные возможности.
Таким образом, наша Северная ТЭЦ стала первой в мире ТЭЦ, на которой 100% теплоотпуска измеряется с невероятно высокой точностью. Летом на этой же ТЭЦ будут установлены впервые созданные дифРППД для однотрубного учета (вода, газ, пар и т.д.), которые обучены в режиме "он-лайн" измерять собственную погрешность и тут же вносить поправку в результат измерений. Т.е. результат "однотрубного" учета впервые в практике измерений освободился от сколь-нибудь значимой инструментальной погрешности в диапазоне измеряемых расходов до 1:300, что соответствует диапазону измерений перепада давления 1:90000. (Диапазон 1:300 подтвержден длительными испытаниями).
Таким образом, на входе и на выходе ТЭЦ учет будет выполняться с высочайшей точностью, что позволит практически исключить внутристанционные водные и тепловые небалансы, вызванные недостоверностью измерений городской воды (на входе ТЭЦ) и суммой разностей расходов на выходе тепломагистралей. Т.е. все наши внутренние небалансы (если таковые возникнут) будут определяться только технологическими причинами, а не метрологическими.
В наступившем году нашими планами предусмотрена установка ДИСов на еще 18-ти крупных тепломагистралях на пяти ТЭЦ. А прочие (менее крупные) магистрали получат свои дифРППД уже в 13-м году. Так что теперь Приморским теплоэнергетикам есть с кого брать пример – две крупных теплоснабжающих компании (ТЕВИС и ТГК-1) от разговоров "про дифРППД" уже перешли к массовому их внедрению.

#71

Вот это планы, данные рекорды нашим тепловикам не подъемны. Нам чего попроще и "бесплатно". В наших краях то диспетчеризация до сих пор не осуществлена на многих котельных, какие там диффы, какой там учет.

#72

AGL а есть данные работы по трубе Ду 1400? Какой там объект отапливается или там много потребителей? Какой процент утечки, какие расходы?

#73

До 30-го декабря наши умельцы не успели подключить Ново-Девяткино и Суздальскую к системе сбора данных, и потому я пока не знаю, чего там ДИСы уже намерили в первые дни своего существования. Но таких разительных отличий в учете, как на заводской (это которая обзавелась дифРППД 1-го декабря), почти закрытой, магистрали, мы, конечно, не увидим – и Ново-Девяткино, и Суздальская есть сильно открытые магистрали, с большой относительной подпиткой, и потому устранение в ДИСах "разумного" (не очень большого) рассогласования масс М1 и М2 может остаться визуально незамеченным. Но отсутствие погрешности разности масс в новых УУ заметит группа учета ТЭЦ - по изменению уровня водного небаланса между входом и выходом станции. Если, конечно, учет городской воды на входе ТЭЦ не будет гулять и плавать. Но гулять ему остается не долго – летом на двух водоводах городской (питьевой) воды Ду1200 тоже будут поставлены ДИСы с автокалибровкой и компенсацией фактической погрешности, и мы получим высокоточный и абсолютно стабильный учет и на входе ТЭЦ.
А наша Суздальская магистраль – она уникальная магистраль. В Питере второй такой точно нет. И в России вторая такая вряд ли сыщется. Да и по мощности (до 500 тыс. Гкал фактического теплоотпуска за месяц) эта магистраль третья в России (две магистрали чуть более мощные есть в Москве).
Посмотрим, ради любопытства, как работает классическая открытая магистраль и как работает "неклассическая" Суздальская.

#74

На картинке – режим работы классической открытой магистрали. Главным признаком такой магистрали является существенная переменность подпитки в течение суток. Здесь мы видим, подпитка подчиняется "графику" жизни людей: ежесуточно наблюдаются утренний и вечерний максимумы подпитки, причем вечерний максимум (если не считать новогодних каникул, когда люди сидят по домам) всегда больше утреннего максимума; а ночью город засыпает, и подпитка устремляется к своему абсолютному минимуму. И так каждый день.
Глядя на график изменения часовой подпитки, можно безошибочно назвать все дни недели – от понедельника до воскресенья. Потому что воскресное потребление ГВС – оно всегда больше, чем в прочие дни недели. Потому что так живут горожане. И на этом графике воскресенья заметно возвышаются над прочими днями недели.
Из всех дней января выделяется, конечно, первый день нового года. Тут и ночная подпитка заметно больше, чем в обычные ночи (это ж сколько посуды в новогоднюю ночь надо было перемыть!), и утренне-дневное потребление ГВС самое минимальное (народ массово отсыпался после новогодней ночи).
Обратите внимание: каждую ночь минимальная подпитка остается практически неизменной. Такое свойство всех открытых магистралей, работающих изолированно от других магистралей. Т.е. ночное потребление горячей воды, в отличие от прочих периодов времени (утро, день, вечер), всегда находится на примерно одинаковом уровне. И, если мы наблюдаем заметно переменную ночную подпитку на изолированной магистрали, то это, как правило, указывает на нестабильность работы расходомеров М1 и М2 (подпитка "плавает" из-за изменения погрешности расходомеров М1 и/или М2).
В данном случае по ночам никаких "особенностей теплосистем", на которые мы любим сваливать негодную работу расходомеров, не наблюдается. Потому что здесь сегодня работают лучшие из РППД, мне известных, на базе великолепных дифманометров типа EJA110A класса 0,04% (по расходу). В 2013-м году они будут заменены на цифровые дифРППД класса 0,02% (по расходу), и точность учета подпитки и теплоотпуска многократно возрастёт.

#75

"Неклассическая" Суздальская магистраль принципиально отличается от классических магистралей тем, что подпитка магистрали не зависит от времени суток. Такая статическая работа вызвана тем, что магистраль эта транзитная (более 10 км), и к ней потребители не подключены. А работает магистраль на большую котельную, которая в морозы может дополнительно нагревать воду, полученную от ТЭЦ. И 2,35 млн. т подпитки (по данным учета за январь 2011 г.) эта промежуточная котельная хранит у себя в огромных баках запаса ГВС, и уже из этих баков "раздаёт" подпитку двум другим магистралям Ду1000, отходящим в город. А горожане берут ГВС уже из этих двух "промежуточных" магистралей, которые подпитывает котельная водой, отобранной из Суздальской магистрали.
Вот такая редкая технология теплоснабжения придумана у нас на Суздальской магистрали Северной ТЭЦ.
28-го декабря на Суздальской включена в работу ДИС взамен хороших (точных и стабильных) РППД, которые верой и правдой нам служили последние шесть лет. Конечно же, мы не заметим разительных перемен в показаниях М1, М2 и подпитке. Но перемены, несомненно, будут, т.к. бывшие хорошие РППД имели какую-то ошибку в измерении расходов и подпитки, а дифРППД эту ошибку исключат навсегда.
Давайте, ради интереса, посмотрим, сколько стоит погрешность расходомеров в +/-0,5% (старые обычные РППД имели примерно такую допускаемую погрешность) на этой самой мощной нашей магистрали. Эту бывшую ошибку в учете отпуска подпитки и тепла мы и "убили" парой дифРППД 28-го декабря.

#76

В прилагаемой таблице приведены некоторые метролого-экономические показатели работы на Суздальской магистрали пары обычных расходомеров с допускаемой погрешностью +/-0,5% и пары дифференциальных расходомеров с такой же погрешностью +/-0,5%. Т.е. для обоих пар расходомеров принято, что фактическое рассогласование М1 и М2 составляет ровно 1%.
Для выполнения расчетов было принято, что один из расходомеров (М1 при обычных измерениях) имеет +0,5% погрешности, а другой (М2 при обычной расстановке) - -0,5%. Распределение погрешностей М1 и М2 см. здесь:
download/file.php?id=66&mode=view.
Часовые массы М1, М2 и их разность, показанные на графике выше, мы измерили дважды: сначала обычными расходомерами (когда каждый расходомер "привязан" к своей трубе), а затем этими же самыми расходомерами, но с ежечасной перестановкой с трубы на трубу и обратно.
Основные результаты работы в обычном и дифференциальном режиме такие.
В обычном режиме фактическая ошибка учета подпитки (за 744 часа января 2011 г.) составила 79428 тонн, а в дифрежиме – всего 6,701 тонны. Дифрасходомеры выиграли в точности измерения подпитки у обычных расходомеров в 11853 раза.
Ошибка измерений суммарного теплоотпуска составила:
- при обычных измерениях – 6232 Гкал за месяц;
- при дифизмерениях – всего 0,506 Гкал, или в 12326 раз меньше.
Ну, а главный результат (экономический) мы видим в последней строке таблицы: устранение классических ошибок измерения расхода дифрасходомерами даёт денежный эффект около 9,4 млн. (!) руб. за месяц!
Понятно, что при столь значительном финансовом эффекте вопрос об установке дифРППД стоять просто не может – конечно же, ставить, и как можно скорее!
И вот эти чудо-расходомеры уже неделю работают на Суздальской и ведут учет с частотой переключения каждые 30 минут. При такой частоте перестановки расходомеров данные часовых архивов будут состоять из суммы двух соседних циклов измерений, т.е. уже не будут содержать никакой ошибки измерения подпиточной воды и тепла с этой подпиткой.

#77

На этой картинке мы можем видеть, как с течением времени выглядит процесс измерения отпускаемой теплоэнергии в дифференциальном режиме с частотой переключения дифманометров 1 раз в час.
На картинке хорошо видна "дифференциальная змейка", образованная погрешностями двух расходомеров.
Верхняя образующая этой змейки – это результаты учета энергии в нечетные часы суток, когда завышающий на 0,5% ДМ установлен на подающем трубопроводе, а занижающий – на обратном.
Нижняя часть змейки получена в четные часы, после перемены местами ДМов, когда завышающий ДМ оказывается на обратке, а занижающий – на подаче.
В результате таких перестановок оказывается, что в двух соседних часах ошибки учета равны (почти равны) по размеру, но всегда противоположны по знаку, и сумма ошибок за два часа всегда близка к нулю.
Например, за рассматриваемые пять суток января 2011 г. эталонная (истинная) энергия Wэ = 71340,898 Гкал, а измеренная в дифрежиме энергия Wдиф = 71340,852 Гкал. Ошибка учета энергии, вызванная погрешностями расходомеров в +/-0,5%, составила всего -0,046 Гкал, или -0,00006% от Wэ. Т.е., не смотря на погрешности расходомеров, учет энергии в дифрежиме измерений выполнен безошибочно. (Нескомпенсированной ошибкой dW = -0,00006% можно пренебречь).

#78

На этом графике мы видим пилообразное поведение результата измерения эталонной (истинной) подпитки в дифференциальном режиме с частотой перестановки дифманометров 1 раз в час.
В каждом нечетном часе 0,5-процентные расходомеры имеют положительное рассогласование погрешностей в 1%, поэтому во всех нечетных часах разность масс измерена с завышением в (примерно) +107 т/ч.
В каждом четном часе расходомеры меняются местами, положительное рассогласование сменяется отрицательным, и подпитка уже измеряется с занижением на те же 107 т/ч. Но всякий раз за два соседних часа ошибка разности масс весьма близка к нулю.
Например, за первые 5 суток января 2011 г. накопленная ошибка измерения подпитки Мп = М1-М2 при работе расходомеров в дифрежиме составила всего 1,222 тонны (0,0003%), что можно считать нулевой ошибкой. А при классических измерениях (когда каждый расходомер "привязан" с своей трубе) эта ошибка составила бы огромную величину – 12693 тонны. А за месяц высокоточные (полупроцентные) расходомеры дали бы ошибку в учете подпитки на уровне 79428 тонн.
Такова цена "маленькой" погрешности расходомеров на "больших" трубах.

#79

На этом рисунке показано, как с течением времени изменяется абсолютная (в тоннах) погрешность измерения разности масс (подпитки) Суздальской магистрали. Здесь, как и ранее, оба расходомера имеют фактическую погрешность в 0,5%, но знаки у этих погрешностей разные. Расходомеры "перебегают" с трубы на трубу 1 раз в час.
Мы снова видим характерную для диф. измерений "пилу" – в каждом нечетном часе имеется положительное рассогласование погрешностей, из-за чего ошибка измерения М1-М2 составляет около +107 т за час. В каждом четном часе суток расходомеры меняются местами, погрешность разности часовых масс меняет знак (становится отрицательной), но по размеру она по-прежнему равна 107 т за час.
В результате таких ежечасных перестановок суммарная за 2 часа погрешность разности масс стремится к нулю.
Расчеты показали: при обычном режиме измерений средняя погрешность (за январь месяц) измерения подпитки 0,5-процентными расходомерами составляет +/-107 т/ч; эти же расходомеры, измеряя расход в дифференциальном режиме, дают неисключенную погрешность на уровне +/-0,009 т/ч. Следовательно, дифференциальный режим измерений повышает точность измерения разности масс в 11853 раза. Неплохой результат для коммерческого учета.

#80

Пока суд да дело, первая наша дифмашинка уже отработала 827 часов. Последние шесть суток на заводе появляется совсем мало работников, и магистраль в новом году закрылась до неприличия. Рекорд этого "неприличия", как и ожидалось, был установлен в первый час нового года – пока заводчане вкушали газировку и с аппетитом закусывали, магистраль закрылась до +0,005%. В дальнейшем полсотки водоразбора уже не случалось... А вот +0,007% случилось дважды.
Сейчас рассмотрим горячеводную жизнь заводчан под микроскопом, потому что в обычном масштабе подпитка магистрали в новом году обнулилась.

primteplo.ru