Огляд стану проблеми вимірювання витрати енергоносіїв

Організація АСКОЕ з проведенням  опитування лічильників переносним комп'ютером через перетворювач інтерфейсів, мультиплексор або модем дозволяє вирішувати наступні завдання:

• точне вимірювання параметрів постачання / споживання;

• комерційний і технічний облік енергоресурсів по підприємству, його інфраструктурним елементам (котельня й об'єкти, цеху, підрозділу, житлові);

• контроль енергоспоживання по точках та об'єктам обліку в заданих тимчасових інтервалах (30 хвилин, зони, зміни, добу, декади, місяці, квартали, роки) щодо заданих лімітів та технологічних обмежень потужності;

• - обробка даних і  формування звітів по обліку електроенергії;

• - діагностика повноти  даних;

• - опис електричних з'єднань об'єктів та їх характеристик;

• - діагностика лічильників;

• - підтримка єдиного  системного часу.

 

2. Організація  АСКОЕ з проведенням автоматичного  опитування лічильників локальним  центром збору і обробки даних.

  Лічильники постійно пов'язані з центром збору даних прямими каналами зв'язку та опитуються відповідно до заданого розкладу опитування. Первинна інформація з лічильників записується в БД. Синхронізація часу лічильників відбувається в процесі опитування з часом комп'ютера центру збору даних. У якості комп'ютера центру збору даних використовується локальна ПЕОМ. На ній же відбувається обробка даних і ведення БД. У залежності від кількості користувачів, кількості лічильників та інтервалів їх профілю, кваліфікації користувачів, складності математичної обробки і т.д. локальна БД може функціонувати або під MS Access, або під СУБД ORACLE8.X. Збір даних у БД відбувається періодично з заданими інтервалами.

Організація АСКОЕ з проведенням  автоматичного опитування лічильників  локальним центром збору і  обробки даних дозволяє вирішувати наступні завдання:

• точне вимірювання параметрів постачання / споживання;

• комплексний автоматизований комерційний і технічний облік енергоресурсів по підприємству, його інфраструктурним елементам (котельня й об'єкти, цеху, підрозділу, житлові)

• контроль енергоспоживання і параметрів якості електроенергії (ПЯЕ) по точках та об'єктам обліку в заданих тимчасових інтервалах (5 хвилин, 30 хвилин, зони, зміни, добу, декади, місяці, квартали, роки) щодо заданих лімітів та технологічних обмежень потужності;

• обробка даних і формування звітів по обліку електроенергії та контролю ПКЕ;

• фіксація відхилень контрольованих параметрів енергоресурсів, їх оцінка в абсолютних і відносних одиницях для аналізу як енергоспоживання, так і виробничих процесів;

• сигналізація (кольором, звуком) про відхилення контрольованих величин від допустимого діапазону значень;

• діагностика повноти даних;

• опис електричних з'єднань об'єктів та їх характеристик;

• параметризація комунікацій і характеристик опитування;

• діагностика системи;

• підтримка єдиного системного часу.

Економічна ефективність АСКОЕ промислових підприємств

Сенс створення і використання АСКОЕ полягає в постійній  економії енергоресурсів та фінансів підприємства при мінімальних початкових грошових витратах. Величина економічного ефекту від використання АСКОЕ досягає по підприємствах в середньому 15-30% від річного споживання енергоресурсів, а окупність витрат на створення АСКОЕ відбувається за 2-3 кварталу. На сьогоднішній день АСКОЕ підприємства є тим необхідним механізмом, без якого неможливо вирішувати проблеми цивілізованих розрахунків за енергоресурси з їх постачальниками, безперервної економії енергоносіїв та зниження частки енерговитрат у собівартості продукції підприємства.

Сучасна АСКОЕ є вимірювальним  інструментом, що дозволяє економічно обґрунтовано розробляти, здійснювати  комплекс заходів з енергозбереження, вчасно його коригувати, забезпечуючи динамічну оптимізацію витрат на енергоресурси в умовах мінливої економічної середовища, таким чином  АСКОЕ є основою системи енергозбереження промислових підприємств. Перший і  необхідний крок у цьому напрямку, який треба зробити вже сьогодні, - це запровадити автоматизований  облік енергоресурсів, що дозволяє враховувати і контролювати параметри  всіх енергоносіїв по всій структурної  ієрархії підприємства з доведенням цього контролю до кожного робочого місця. Завдяки цьому будуть зведені  до мінімуму виробничі і невиробничі  витрати на енергоресурси, це дозволить  вирішувати спірні питання між постачальником і споживачем енергоресурсів не вольовими, директивними заходами, а об'єктивно  на підставі об'єктивного автоматизованого облік

Наукові основи вимірювання витрат енергоносіїв

Відомо, що теплолічильник представляє собою вимірювальну систему, яка складається з електронного обчислювального блоку, витратоміра та перетворювача витрати. Для розрахунку спожитої теплової енергії використовується вимірювальна інформація від перетворювача витрати та перетворювача температури. Процес вимінювання поточної витрати полягає в наступному. Вимірювальний аналоговий електричний сигнал потрапляє в електронно-обчислювальний блок (інтегратор) теплолічильника. В інтеграторі відбувається перетворення вимірювального аналогового сигналу в цифровий. Далі за цифровим вимірювальним сигналом інтегратор підбиває значення витрати з внесеної в його пам'ять статичної характеристики витратоміра. Значення витрати використовується безпосередньо в розрахунковій формулі.

При побудові теплолічильників використовуються перетворювачі витрати  з електричним вихідним сигналом, що базуються на різних методах вимірювання витрат енергоносіїв. Зокрема найбільш розповсюджені акустичний, електромагнітний, тахометричний та вихровий методи вимірювання витрат.

Інформаційне  моделювання лічильників

Починаючи з найдавніших  часів, становлення людської цивілізації  нерозривно пов'язане з моделюванням. З перших днів життя людина пізнає навколишній світ з допомогою  моделей - іграшок. Процес навчання в  школі, вузі за всіма напрямками без  винятку також супроводжується  використанням різноманітних моделей. Жодна галузь людської діяльності сьогодні не обходиться без застосування моделей.

Інформаційне моделювання, особливо - комп'ютерне моделювання - найпрогресивніший  на сьогоднішній день метод дослідження  навколишньої дійсності.

За допомогою методу моделювання  можна зазирнути в майбутнє, передбачити  ситуацію на планеті земля через  певну кількість років, змоделювавши поточні процеси. Застосовуючи прийоми  моделювання, можна спробувати з'ясувати  причини походження тих чи інших  подій, наприклад, загибелі Атлантиди, динозаврів, створення планети Земля, та інші.

Моделюючи небезпечні хімічні, фізичні процеси, можна проводити  їх вивчення без ризику для здоров'я, життя людини. Вивчення дуже великих (галактик, планет наприклад) об'єктів  або дуже маленьких (атоми, молекули, електрони, мікроорганізми) неможливе  без використання моделей. Навчання студентів-медиків, будівництво споруд, створення транспортних засобів  та багато іншого відбувається із застосуванням  моделей. Тому значення моделювання  сьогодні важко переоцінити.

Інформаційне моделювання  сьогодні - це унікальне явище, так  як це і інструмент пізнання реальної дійсності, і системний підхід до дослідження об'єкта уваги, і об'єкт  дослідження, і усвідомлена розумова діяльність, результатом якої є конкретна  створювана модель.

На сучасному етапі  наукових досліджень обчислювальний експеримент  є одним з важливих напрямів при  вивченні задач аеродинаміки, тепломасообміну і горіння. Інформація, отримана за допомогою чисельних розрахунків, дозволяє не тільки правильно осмислити і зрозуміти фізичні ефекти, що спостерігаються, наприклад, на експериментальних установках, а й у деяких випадках замінити фізичний чи натуральний експеримент комп'ютерним як більш дешевим.

Іноді комп'ютерний експеримент  є єдино можливим. Враховуючи подальший  прогрес в області розвитку обчислювальної техніки, можна очікувати, що в найближчому  майбутньому зросте роль комп'ютерного моделювання як у створенні нових  зразків промисловості, так і  в дослідженні процесів і явищ, що відбуваються в навколишньому  світі.

Розробкою методів розрахунку і особливо створенням програм і  пакетів прикладних програм для  вирішення науково-технічних завдань  зайнята велика кількість дослідників. Через розмаїття завдань при  створенні програм навіть за одним  алгоритмом або чисельному методом  неминучий паралелізм в роботі, коли різні дослідники при створенні  програм змушені проробляти всю  роботу від початку до кінця.

Простий аналіз показує, що у різних створених програм є  загальні частини, які доцільно одноразово запрограмувати і надалі багаторазово використовувати. З іншого боку, розширення класу задач вимагає створення  великої кількості програм одноразового (несерійного) використання. Це обумовлює  невиправдані витрати ресурсів (розумових, комп'ютерних) на створення та налагодження програм.

Крім того, сповільнюється і сам процес досліджень. Дані обставини  призводять до необхідності переходу на інший шлях створення програм, а саме на створення пакетів програм, орієнтованих на рішення цілих класів задач. Зараз створені й успішно розвиваються пакети програм для вирішення окремих класів задач математичної фізики.

В даний час широке поширення  одержали пакети обчислювальної гідродинаміки, тепломасообміну, міцності та електродинаміки для проведення інженерних розрахунків. Серед них можна згадати такі, як Cfx, Fluent, Star-CD, LS-Dyna, Ansys, Abaqus, FlowVision, MSC / Nastran, MSC / Marc, Magmasoft, SolidWorks та ін.

Вихрові витратоміри (лічильники)

Принцип дії вихрових витратомірів (лічильників) заснований на перетворенні поступального руху вимірюваного середовища в вихрові доріжку Кармана за допомогою встановленого поперек потоку тіла обтікання і вимірювання частоти утворення  вихорів. Частота утворення вихорів в першому наближенні пропорційна швидкості потоку, а їх кількість за проміжок часу - сумарній витраті енергоносія.

Перевагою вихрових витратомірів є відсутність будь-яких рухомих елементів всередині трубопроводу, досить хороша точність і лінійність в широкому діапазоні вимірювань, частотний вихідний сигнал, а так само універсальність: один і той же прилад після градуювання може бути лічильником і рідини і газу і пари.

Незважаючи на досить тривалий час освоєння цих приладів у вимірювальній  техніці, теорія і практика вихрових витратомірів безперервно розвивається і вдосконалюється. Йдуть пошуки кращих схемних рішень, більш ефективних і технологічних конструкцій  первинних перетворювачів витрати. 
Одним з найважливіших елементів вихрових витратомірів є перетворювачі енергії потоку в електричний сигнал, багато в чому визначають експлуатаційні можливості і технічний рівень приладів. Відомі вихрові витратоміри, в яких застосовуються індуктивні, ємнісні, оптоелектронні, п'єзоелектричні і інші перетворювачі енергії.

 

Література

1.П.П.Кремлевский, «Расходометры и счетчики колличества», М.: «Машиностроение», 1989.

2. РД 50-411-83 «Расход жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощью специальных сужающих устройств»

3. ПР 50.2.019-2006 «ГСИ. Методика выполнения измерений при помощи

турбинных, ротационных и  вихревых счетчиков».

4. Пистун Е.П., Дубиль Р.Я. Учет и экономия природного газа. -Материалы  

Форума Междунар. Н.-п. конф. 10-я конф. "Коммерческий учет энергоносителей",

5. П.П. Кремлевский «Измерение расхода и количества жидкости, газа и пара». М : Изд-во стандартов, 1980 292с.

6. П.П. Кремлевский «Методы и средства для измерения расходов и количеств жидкостей, газа, пара»//Измерительная техника, 1964. №1, с.50-53,1967, №2 с.71-73,1970, №3, с.87-89, 1973, №4, с.80-81.

7. Bentey J.P. The development of a vortex flowmeter for gas in large ducts//FLOMENKO 85.P.89-94.

8. Цутия Киити, Огата Сюнса, Уэта Масиюкина. «Расходомер, использующий вихри Кармана»//J.Jap.Soc.Mech.Engrs.1969.Vol.20.N607.P.1072-1081/

 9. Туричин А.М. «Электрические измерения неэлектрических величин»

  М-Л. : «Энергия» , 1966 г.

10. Пистун Е.П., Дубиль Р.Я. Учет и экономия природного газа. -Материалы  

Форума Междунар. Н.-п. конф. , 11-я конф. посвящена памяти проф. Кремлевского П.П. "Совершенствование измерений расхода жидкости, газа и пара", Санкт-Петербург: Политехника, 1999, с. 19-29.