Один из лидеров датского рынка приборов учета – компания Kamstrup A/S. Начиная с 1960-х годов она поставляет свою продукцию на датский рынок теплоснабжения, а с 1991 года выпускает ультразвуковые приборы учета тепла. В настоящий момент Kamstrup является мировым лидером в производстве ультразвуковых тепло- и хладосчетчиков.

В течение вот уже 20 лет компания ведет исследования и статистику метрологических и эксплуатационных показателей этих приборов. Серьезные испытания подтверждают, что ультразвуковой принцип измерения расхода теплоносителя дает более стабильные результаты в сравнении с механическим.

Причины перехода на ультразвуковые модели

В отличие от механических ультразвуковые расходомеры используются для контроля расхода теплоносителя в системах тепло- и холодоснабжения относительно недавно (с конца 1980-х годов). Однако за истекшее время они уже доказали свои преимущества, в первую очередь – точность и долговечность.

Основным потребителем ультразвуковых теплосчетчиков в Дании являются тепловые компании, т. к. именно они устанавливают приборы учета потребителям. Для этих организаций главным критерием выбора оборудования является точность и метрологическая стабильность в течение длительного периода эксплуатации, обеспечивающая доверие между потребителями и поставщиками тепла и являющаяся основой правильных коммерческих отношений. Если потребитель сталкивается с фактом переплаты за тепло, обусловленной низкой точностью измерений, его доверие к поставщику тепла будет подорвано. Особенно актуально это становится сегодня, когда соображения эффективности использования тепловой энергии в коммунальном секторе поставлены во главу угла.

В силу этого производители приборов учета стремятся создать конструкции, исключающие расширение диапазона погрешностей в силу износа деталей. Так как в отличие от механических ультразвуковые расходомеры не имеют движущихся механических деталей в измерительном узле, для них неактуальна проблема неизбежно возникающего в таком случае люфта, что и стало основой широкого распространения подобных приборов в Дании.

За 20 лет опыта применения ультразвуковых счетчиков было установлено, что их точность измерений сохраняется стабильной на протяжении всего жизненного цикла изделия. Это доказывается испытаниями приборов учета Kamstrup, которые проводятся в соответствии с Европейским стандартом EN 1434-4. В дополнение к этим базовым тестам компания совместно с некоторыми другими производителями теплосчетчиков предоставляет свои приборы для дополнительного тестирования AGFW в Германии. Кроме того, в Дании они регулярно проходят выборочную поверку.

Тестирование по стандарту EN 1434-4

Стандарт был разработан AGFW совместно с Европейским Комитетом по стандартизации (CEN). Предпосылками к его введению стали рапорты от теплосетей о дефектных теплосчетчиках, регулярно поступавшие в конце 1980-х годов в адрес AGFW, а также инициатива, сформулированная на уровне ЕС.

В 1997 году в стандарт было включено испытание на долговечность расходомеров, которое представляет собой процедуру тестирования на специальном стенде в течение 2400 часов, имитирующего пятилетнюю эксплуатацию прибора. При этом EN 1434-4 требует, чтобы «после завершения теста отсутствовали признаки явной неисправности прибора», а тестовый стенд «должен соответствовать поставленным задачам, быть сличаем с более точными эталонами и входить в надежную калибровочную систему».

Стенд предназначен для проведения испытаний расходомеров на долговечность в соответствии с EN 1434 и OIML R75 (стандарт Международной организации законодательной метрологии). Стенд представляет собой закрытый контур, состоящий из автоматической системы долива воды, циркуляционного насоса и нагревателя.

Температура воды при испытаниях может достигать 150 ºC, расход – до 40 м³/ч. (на практике Kamstrup проводит испытания при 130 ºC). Показания расхода каждого счетчика архивируются. Образцовый счетчик (Krohne Altoflux IFS 5000 DN 40) регистрирует ход теста, одновременно учитываются параметры тестируемых счетчиков.

В связке с компьютером и эталонным счетчиком частотный привод регулирует расход: компьютер контролирует смену интервалов, а счетчик контролирует правильную величину расхода.

Тестирование по программе AGFW

Участие в этой программе является для производителей теплосчетчиков добровольным. После испытаний приборы получают оценку «в измерениях стабилен» или «в измерениях нестабилен». На сегодняшний день AGFW является наиболее авторитетным экспертом в области тестирования теплосчетчиков, так как программа испытаний этой организации гораздо шире аналогичных программ, используемых в национальных лабораториях.

Программа тестирования теплосчетчиков включает шесть этапов (P0-P5). На начальном этапе составляются два графика, отражающие точность измерений нового расходомера при 25 ºC и 55 ºC (P0). Затем проводится первый продолжительный тест в течение 2400 часов при 90 ºC и номинальном расходе (Qp). Один раз в сутки расход повышается в два раза относительно номинального расхода (Qs) на один час (P1). Второй этап теста проводится в течение 1900 часов при 90 ºC и номинальном расходе. Здесь, тоже раз в сутки, расход увеличивается в два раза по сравнению с номинальным на один час (P2). Следующие этапы процедуры (P3 и P4) представляют собой тесты на выносливость, каждый длится 300 часов при максимальном расходе. Затем производится осмотр, при котором тестируемые счетчики снимаются со стенда для выявления возможных изменений, происшедших в процессе эксплуатации (P5). Промежуточный отчет формируется между этапами P1 и P2 в дополнение к финальному отчету.

Видно, что теплосчетчики в ходе испытаний подвергаются очень жестким тестам на критических параметрах. Это необходимо для того, чтобы результаты тестирования отражали реальное качество расходомеров. Например, в финальном отчете по одной из программ тестирования теплосчетчиков, прошедшей в ноябре 2006 года, отмечается очевидное «четкое различие между хорошими и плохими теплосчетчиками» после 2400-часового эксплуатационного теста.

В программе тестирования теплосчетчиков, предъявляющей к приборам самые высокие требования, испытания проводятся не только в заданных производителем поверочных, но в семи произвольных точках измерительной шкалы, что обеспечивает сравнение характеристик во всем диапазоне измерений.

В итоговом отчете каждый расходомер получает оценки от 1 до 5 баллов в категориях «точность измерений», «метрологическая стабильность» и «восстанавливаемость» (то есть способность прибора восстановить правильность измерений при переходе от экстремальных условий работы к обычным).

Вышеупомянутый тест 2006 года дал следующие результаты для приборов с различным принципом измерения: долгосрочный тест не прошли 3 из 6 одноструйных крыльчатых расходомеров (50%), 1 из 15 многоструйных крыльчатых расходомеров (7%), 5 из 39 ультразвуковых расходомеров (13%) и 0 из 6 вихревых расходомеров (0%). При интерпретации данных этого списка необходимо принимать во внимание малую статистическую базу.

Испытания эксплуатацией

На сегодня датские теплосети последовательно заменяют механические теплосчетчики на ультразвуковые, опережая в этом энергоснабжающие организации других стран. Критерием эффективности такой модернизации могут служить результаты обязательной плановой поверки. При ее проведении каждая тепловая компания обязана разделить парк своих приборов учета на партии, случайно выбранные образцы из которых с заданной периодичностью (по датским нормам – 6 лет) отправляются в аккредитованную лабораторию для выборочного тестирования. Срок эксплуатации продлевается еще на шесть лет, если результаты тестирования находятся в пределах допустимой погрешности. Однако если погрешность достигает допустимого максимума, то срок эксплуатации продлевается лишь на три года. Если же погрешность выходит за рамки допустимых пределов, то вся партия приборов снимается с эксплуатации и подлежит замене.

В 2008 году 1724 ультразвуковых счетчика производства Kamstrup в составе 124 партий прошли процедуру выборочного тестирования. В это же время проходили тестирование механические счетчики в количестве 51 штуки в составе 7 партий.

93% ультразвуковых счетчиков показали результаты, вписывающиеся в допустимые значения. Очевидно, что 82% партий, состоящих из ультразвуковых расходомеров, получили продление эксплуатации на 6 лет, а для механических моделей этот результат составил лишь 14%. Частично стабильность измерений ультразвуковых счетчиков подтверждает и то, что некоторые из испытуемых приборов проходят уже вторую процедуру выборочного тестирования, то есть их срок эксплуатации продлен с 15 до 18 лет.

Вывод

При анализе вышеприведенной информации очевидно: успешное прохождение интенсивных испытаний по передовой технологии AGFW и почти 20 лет реальной эксплуатации свидетельствуют о том, что ультразвуковые счетчики – наиболее надежные и стабильные приборы.

Поскольку теплосчетчик является единственным прибором, контролирующим потребление энергии и обеспечивающим коммерческий учет, доверие к его показаниям служит базовым элементом отношений между поставщиками энергии и ее потребителями. Бесспорным доказательством правильности работы устройства, таким образом, являются полномасштабные и жесткие тесты, которые способны продемонстрировать стабильность и точность измерений.