Огляд стану проблеми вимірювання витрати енергоносіїв

 

 

Національний  технічний університет України

Київський політехнічний  інститут

Приладобудівний факультет 

 

 

 

 

Реферат

з дисципліни:

 «Основи наукових досліджень»

на  тему:

«Огляд стану проблеми вимірювання витрати енергоносіїв»

 

 

Виконала:         Перевірила:

студентка групи ПМ-31м     Бурау Н.І.

Журба В.Л.

Керівник:

Коробко І.В.

 

 

 

 

 

Київ 2013р 

Вступ

Облік енергоносіїв має надзвичайно  велике значення для їх економії, оскільки без нього економія енергоносіїв неможлива. 
Відсутність обліку - це відсутність контролю використання, що завжди призводить до нераціонального використання енергоносіїв, а значить, - і до їх втрат. Тут можна навести багато різних прикладів. Майже тотальна відсутність обліку споживаних населенням природного газу, води і тепла призвела до того, що в багатьох наших містах, а особливо, в невеликих містечках і селах, на одного жителя витрачається їх значно більше, ніж у західноєвропейських містах чи селах, а як води, так і тепла в квартирах все не вистачає.

Відсутність обліку енергоносіїв не дозволяє виявити їх втрат, особливо непередбачені, оскільки в такому випадку  неможливо вирахувати та проаналізувати дисбаланси енергії. Це, наприклад, витікання  газу в атмосферу через нещільності  трубопроводів або їх з'єднань, витікання  води, в тому числі гарячої, а це дуже дорога вода, також через різноманітні нещільності. І таких прикладів  більше ніж треба. Аналіз показує, що все це призводить до величезних втрат  коштів, причому до безповоротних  втрат.

Отже, для того, щоб зменшити зазначені вище негативні наслідки відсутності обліку енергоносіїв або  низької точності їх вимірювання, необхідно  не тільки забезпечити облік енергоносіїв, а й підвищувати точність і  надійність такого обліку. При цьому  облік енергоносіїв повинен бути налагоджений скрізь, як основна передумова забезпечення їх економії.

Стан обліку енергоносіїв насамперед визначається технічною  базою обліку, зокрема наявністю  відповідних методів і технічних  засобів обліку. Аналіз показує, що для основних плинних енергоносіїв, а це - природний газ, нафтопродукти, пар, гаряча (тепла) та холодна вода, є відповідні технічні засоби обліку. Дуже важливою проблемою є вибір конкретних засобів обліку під задані умови вимірювання. Адже кожен технічний засіб має свої, лише йому притаманні, характеристики та можливості: діапазон вимірювання, точність, надійність, габарити, наявність засобів перевірки та метрологічної атестації, можливість передачі результатів вимірювання на відстань у тій чи іншій формі, вибухо - чи пожежобезпечність, вимоги щодо установки, вартість (самого технічного засобу, його інсталяції, експлуатації, метрологічного забезпечення), можливість зберігання інформації, наявність заборони несанкціонованого доступу та спотворення інформації, походження (вітчизняне чи закордонне виробництво) і т.п.

Отже, вибір конкретних засобів вимірювання, організації і проектування системи обліку - це дуже важливе і далеко не проста справа. Це, як правило, оптимізаційна задача. І вирішувати її має інженер - знавець своєї справи, інакше встановлена система та прилади не будуть виконувати покладені на них функції.

Іншим важливим питанням під  час обліку енергоносіїв є метрологічне забезпечення технічних засобів  обліку. Без метрологічного забезпечення застосовувати такі засоби, тим більше для комерційного обліку, не можна. Для більшості методів вимірювання  під час обліку енергоносіїв таке забезпечення в Україні лише створюється.  

Актуальність  теми

В умовах енергодефіциту та виходу України на міжнародний   ринок   паливно-енергетичних   ресурсів   спостерігається зростання   вартості   енергоносіїв.   Тому   останнім   часом   з'явилась зацікавленість виробників та споживачів паливно-енергетичних ресурсів у більш точних вимірюваних кількості їх виробництва та споживання.

Основні вимоги, що пред'являються  сучасною промисловістю до витратомірів та лічильників є висока точність, надійність, довговічність, стійкість до агресивних середовищ, екологічність, здатність видавати інформацію у вигляді сигналу, який можна без перекручування передати на велику відстань, безпосередньо використовувати в управляючих та реєструючих машинах.

Метрологічні характеристики приладів та систем вимірювання витрат енергоносіїв у великій мірі визначається впливом на роботу того чи іншого методу вимірювання витрат фізико-хімічних властивостей потоків, збуреннями, створюваними елементами трубопровідної системи, методами транспортуванню, станом трубопроводу.

Правильність розрахунку з врахуванням всіх особливостей протікання потоку та зміни фізичного  стану середовища, що транспортується  по трубопроводу, дозволяє значно збільшити  точність вимірювання витрат енергоносіїв, розширити термін служби приладів та систем вимірювання витрат та трубопровідної арматури, а отже підвищує економічну ефективність використання тих чи інших  енергоносіїв.

 

Мета і задачі дослідження 

Метою проведення досліджень є:

• визначення основних факторів, що впливають на роботу різних типів приладів та систем вимірювання витрат та кількості;
• оцінка впливу параметрів потоку енергетичних носіїв на метрологічні характеристики приладів і систем вимірювання їх витрат та кількості;

 

Для реалізації цієї мети у роботі виділено такі задачі:

• Проведення аналіз стану і виявлено тенденції розвитку методів вимірювання витрат рідин;
• Аналіз вплив шорсткості внутрішньої поверхні трубопроводу на питомий перепад тиску у трубопроводі;
• Оцінка впливу місцевих опорів на покази витратомірів різних типів;

 

Огляд стану проблеми вимірювання енергоресурсів.

Висока вартість енергоресурсів зумовила в останні роки кардинальну зміну ставлення до організації енергообліку в промисловості та інших енергоємних галузях (транспорт і житлово-комунальне господарство). Споживачі починають усвідомлювати, що в їх інтересах необхідно розраховуватися з постачальником енергоресурсів не по якихось умовних нормам, договірним величинами чи застарілим і неточним приладів, а на основі сучасного та високоточної приладового обліку. Під тиском ринку енергоресурсів споживачі приходять до розуміння тієї простої істини, що першим кроком в економії енергоресурсів і зниження фінансових втрат є точний облік.

Сучасна цивілізована торгівля енергоресурсами заснована на використанні автоматизованого приладового енергообліку, що зводить до мінімуму участь людини на етапі вимірювання, збору і  обробки даних і забезпечує достовірний, точний, оперативний і гнучкий, адаптований  до різних тарифних систем облік, як з  боку постачальника енергоресурсів, так і з боку споживача. З цією метою, як постачальники, так і споживачі  створюють на своїх об'єктах автоматизовані системи контролю та обліку енергоресурсів - АСКОЕ. При наявності сучасної АСКОЕ  промислове підприємство повністю контролює  весь свій процес енергоспоживання і  має можливість за погодженням з  постачальниками енергоресурсів гнучко переходити до різних тарифних систем, мінімізуючи свої енерговитрати.

Поняття АСКОЕ

Вирішення проблем енергообліку на підприємстві вимагає створення  автоматизованих систем контролю й  обліку енергоресурсів (АСКОЕ), у структурі  яких в загальному випадку можна  виділити чотири рівні:

- Перший рівень - первинні  вимірювальні прилади (ПІП) з  телеметричними або цифровими  виходами, які здійснюють безперервно  або з мінімальним інтервалом  усереднення вимірювання параметрів  енергообліку споживачів (споживання електроенергії, потужність, тиск, температуру, кількість енергоносія, кількість теплоти з енергоносієм) по точках обліку (, труба і т.п.);

- Другий рівень - пристрої  збору та підготовки даних  (ПЗПД), спеціалізовані вимірювальні  системи або багатофункціональні  програмні перетворювачі з вбудованим програмним забезпеченням енергообліку, які здійснюють в заданому циклі інтервалу усереднений цілодобовий збір вимірювальних даних з територіально розподілених ПІП, накопичення, обробку та передачу цих даних на верхні рівні;

- Третій рівень - персональний  комп'ютер (ПК) або сервер центру  збору та обробки даних із  спеціалізованим програмним забезпеченням  АСКОЕ, що здійснює збір інформації  з ПЗПД (або групи ПЗПД), підсумкову  обробку цієї інформації як  по точках обліку, так і за  їх групами - по підрозділам  та об'єктам підприємства, документування  і відображення даних обліку  у вигляді, зручному для аналізу  і прийняття рішень (управління) оперативним персоналом служби  головного енергетика та керівництвом  підприємства;

- Четвертий рівень - сервер  центру збору та обробки даних  із спеціалізованим програмним  забезпеченням АСКОЕ, що здійснює  збір інформації з ПК і / або групи серверів центрів  збору та обробки даних третього  рівня, додаткове агрегування  і структурування інформації  за групами об'єктів обліку, документування  і відображення даних обліку  в вигляді, зручному для аналізу  і прийняття рішень персоналом  служби головного енергетика  та керівництвом територіально  розподілених середніх і великих  підприємств або енергосистем, ведення  договорів на постачання енергоресурсів  і формування платіжних документів  для розрахунків за енергоресурси;

 

Цілі енергообліку

Можна виділити дві мети, що досягають за допомогою контролю та обліку постачання / споживання енергоресурсів, незалежно від використовуваних для цього технічних засобів:

1. Забезпечення розрахунків  за енергоресурси відповідно  до реальним обсягом їх постачання / споживання.

2. Мінімізація виробничих  і невиробничих витрат на енергоресурси.

Завдяки різним способам досягнення мети мінімізація витрат на енергоресурси  може бути реалізована як без зменшення  обсягу споживання енергоресурсів, так  і за рахунок зменшення обсягу споживання енергоресурсів.

  Ці цілі досягаються завдяки вирішенню наступних завдань обліку енергоресурсів і контролю їх параметрів.

 

Завдання систем контролю та обліку

- Точне вимірювання параметрів  постачання / споживання енергоресурсів  з метою забезпечення розрахунків  за енергоресурси відповідно  до реальним обсягом їх постачання / споживання та мінімізації невиробничих  витрат на енергоресурси, зокрема,  за рахунок використання більш  точних вимірювальних приладів  або підвищення синхронності  збору первинних даних;

- Діагностика повноти  даних з метою забезпечення  розрахунків за енергоресурси  відповідно до реальним обсягом  їх постачання / споживання за  рахунок підвищення достовірності  даних, використовуваних для фінансових  розрахунків з постачальниками  енергоресурсів і власниками підприємства та прийняття управлінських рішень;

- Комплексний автоматизований  комерційний і технічний облік  енергоресурсів і контроль їх  параметрів по підприємству, його  інфра-(котельня й житло-комунальні об'єкти) і інтраструктурам (цеху, підрозділу, за діючими тарифними систем з метою мінімізації виробничих і невиробничих витрат на енергоресурси;

- Контроль енергоспоживання  по всіх енергоносіях, точках  і об'єктами обліку в заданих  тимчасових інтервалах (5, 30 хвилин, зони, зміни, добу, декади, місяці, квартали, роки) щодо заданих лімітів, режимних  та технологічних обмежень потужності, витрати, тиску і температури  з метою мінімізації витрат  на енергоресурси та забезпечення  безпеки енергопостачання;

- Фіксація відхилень контрольованих  параметрів енергоресурсів, їх оцінка  в абсолютних і відносних одиницях  для аналізу як енергоспоживання, так і виробничих процесів  з метою мінімізації витрат  на енергоресурси і відновлення  виробничих процесів після їх  порушення через вихід контрольованих  параметрів енергоресурсів за  допустимі межі;

- Сигналізація (кольором, звуком) про відхилення контрольованих  величин від допустимого діапазону  значень з метою мінімізації  виробничих витрат на енергоресурси  за рахунок прийняття оперативних  рішень;

- Прогнозування (коротко-, середньо- і довгострокове) значень величин енергообліку з метою мінімізації виробничих витрат на енергоресурси за рахунок планування енергоспоживання;

- Автоматичне керування  енергоспоживанням на основі  заданих критеріїв і пріоритетних  схем включення / відключення  споживачів - регуляторів з метою  мінімізації виробничих витрат  на енергоресурси за рахунок  економії ручної праці і забезпечення  якості управління;

- Підтримка єдиного системного  часу з метою мінімізації невиробничих  витрат на енергоресурси за  рахунок забезпечення синхронних  вимірювань. Більшість діючих АСКОЕ  промислових підприємств в силу  своїх структурних та функціональних  обмежень вирішують тільки частина  розглянутих завдань.

 

1. Організація АСКОЕ з проведенням опитування лічильників переносним комп'ютером через перетворювач інтерфейсів, мультиплексор чи модем.

Лічильники, об'єднані спільною шиною RS-485, або по інтерфейсу "струмова петля" на мультиплексор (типу МПР-16), або пристроєм збору та підготовки даних (ПЗПД) можуть розташовуватися  в різних розподільних пристроях  і опитуватися один або кілька разів на місяць за допомогою програми розміщеної на переносному комп'ютері, яка формує файл результатів опитування. Між лічильниками і центром збору  даних немає постійного зв'язку. ПЗПД виконує роль комунікаційного  сервера. На комп'ютері центру збору  даних необхідні програмні модулі, що формують файл-завдання на опитування і завантажили інформацію в основну БД. Синхронізація часу лічильників відбувається в процесі опитування з часом переносного комп'ютера. Синхронізація часу переносного комп'ютера з часом центру збору даних здійснюється в момент прийому файлів завдань на опитування лічильників. Виділений комп'ютер для центру збору даних в цьому варіанті також може бути відсутнім, його роль може виконувати переносний комп'ютер.