Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование методов назначения межповерочного интервала для счетчиков воды 27
1.1. Принцип действия, устройство и основные технические характеристики счетчиков воды 27
1.2. Метрологические характеристики счетчиков воды и организация их первичной поверки 36
1.3. Исследование методов назначения межповерочного интервала для счетчиков воды 45
2. Экспериментальное исследование методов контроля метрологических характеристик расходомеров и счетчиков воды при их эксплуатации 66
2.1. Экспериментальное исследование методики сличения для контроля метрологических характеристик счетчиков воды 66
2.2. Особенности использования методики группового сличения для определения метрологических характеристик расходомеров 74
2.3. Экспериментальное исследование методики выборочной поверки для определения метрологических характеристик счетчиков воды 79
3. Исследование метода оперативного определения метрологического класса счетчиков воды 85
3.1. Метрологические классы счетчиков воды 85
3.2. Экспериментальное исследование времени выбега индикаторных механизмов и гидроузлов счетчиков воды типа «Алексеевский» 87
3.3. Исследование технических характеристик счетчиков на основании измерения времени выбега для их гидроузлов 94
3.4. Оценки технических характеристик индикаторного механизма счетчиков воды на основе измерения времени выбега 107
4. Общие принципы учета воды при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями в жилищно-коммунальном комплексе 114
5. Основные положения системы метрологического обеспечения производства и эксплуатации счетчиков воды на фирме «Ценнер - Водоприбор» 126
5.1. Процессный подход к системам управления качеством 126
5.2. Метрологическое обеспечение производства как подсистема общей системы управления качеством производства и эксплуатации счетчиков воды 133
6. Заключение 140
7. Список литературы 144
- Метрологические характеристики счетчиков воды и организация их первичной поверки
- Особенности использования методики группового сличения для определения метрологических характеристик расходомеров
- Экспериментальное исследование времени выбега индикаторных механизмов и гидроузлов счетчиков воды типа «Алексеевский»
- Общие принципы учета воды при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями в жилищно-коммунальном комплексе
Введение к работе
Актуальность работы.
В начале XX века, когда в ряде промышленно развитых стран, таких как Германия, Великобритания, Франция, Россия начали закладываться основы промышленного производства расходомеров и счетчиков воды, никто не мог предположить, что вода будет относиться к одному из важнейших природных ресурсов нашего настоящего и будущего. По данным ООН уже сейчас 31 государство находится на грани водного кризиса, через четверть века в результате роста народонаселения и возрастающим в связи с этим потреблением воды серьезные проблемы будут испытывать уже около 50 стран.
Россия является одним из наиболее обеспеченных водными ресурсами государств. Потребление воды из природных источников в России в год составляет 90,2 млрд. м3 (из поверхностных источников - 77,8 млрд. м3, из подземных источников - 12,4 млрд. м3 [1]).
Основы системы водоснабжения и водоотведения в России были созданы в начале XX века [2,3] и, в основном, отвечали социальным и экономическим потребностям страны. По обеспечению водой и по ее качеству Россия в XX веке была на уровне развитых стран Европы и мира. Еще в начале 90-х годов прошлого столетия жители многих городов России, таких, как Москва, Нижний Новгород, Самара, Казань, других «миллионников», в течение всей своей жизни пили воду из централизованной системы водоснабжения без ощутимого вреда для здоровья и продолжительности жизни, что не могли себе позволить жители большинства городов Западной Европы. Однако в результате возрастающего антропо-
генного воздействия на окружающую среду, изношенности оборудования и недостатка финансирования качество воды в источниках становится все более низким.
В настоящее время около трети очистных сооружений страны работают с гидравлической перегрузкой, нормативы очистки не выполняются для 14% очистных сооружений. Качество очищенной воды стало хуже, чем в странах Европы. Такая ситуация сложилась в связи с практически бесконтрольным использованием воды и ее обесцениванием в течение целого ряда десятилетий. Чисто декларативные подходы к рациональному использованию воды не способствовали разработке и производству современных отечественных приборов для измерений расхода и объема гидроресурсов.
Выход из сложившейся ситуации заключается в использовании водосбере-гающих технологий и жестком контроле потребления воды. Существующее положение в этой области в настоящее время характеризуется противоречивыми тенденциями.
С одной стороны, процесс реформирования в нашей стране, в частности приватизация, практически не затронул систем водоснабжения и водоотведения, что позволило сохранить их целостность и работоспособность, но привел, в свою очередь, к сохранению в этой сфере жесткого централизованного стиля управления исчезнувшего государства. По-прежнему разрабатываются федеральные программы, срок выполнения которых постоянно переносится, развитие идет исключительно за счет увеличения нормативного потребления, роста тарифов и дотаций из местных бюджетов, а также перекрестного субсидирования. Если ситуация не изменится, то уже через 15-20 лет системы водоснабжения и водопользования столкнутся с серьезным кризисом, при котором почти половина населения страны будет вынуждена пользоваться некачественной водой.
С другой стороны, реформирование жилищно-коммунального комплекса все-таки идет. Введен налог на водопользование, наблюдается тенденция увеличения цен на гидроресурсы. Последующие этапы этого реформирования невозможны без разработки, подготовки и проведения соответствующих материально-технических мероприятий, в частности, инвентаризации потребителей воды и собственников жилья и предприятий, повышения тарифов, разделения их для питьевой и технической воды, повсеместного учета потребления воды с помощью счетчиков воды. В связи с этим резко возрастает интерес к средствам измерения расхода и объема холодной и горячей воды.
Развитию и совершенствованию производства счетчиков воды (СВ) на российских предприятиях способствуют не только растущие потребности рынка и развитие жилищно-коммунальной реформы, но и возникшая конкуренция между производителями соответствующих средств измерений и контроля, а также открывшийся доступ к элементной базе всемирно известных производителей.
Обзор современного состояния на рынке расходомеров и счетчиков воды сделан в работе [4]. В ней отмечается, что бурное развитие рынка средств измерений расхода и объема обусловлено, прежде всего, потребностью измерений объема воды для осуществления финансовых расчетных операций. Кроме того, объем воды контролируется при потреблении из поверхностных и подземных источников, при реализации холодной и горячей воды, а также при сбросе воды после использования. Если вода используется в качестве теплоносителя, измерение ее объема и массы осуществляется для контроля потребления теплоты. Помимо расчетных операций, системы измерений количества воды находят широкое применение для контроля технологических процессов в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. Технологический контроль расхода воды необходим для управления такими процессами как транспортировка воды, водо-
подготовка, теплообмен, дозирование. Системы измерений расхода и объема воды применяются также для оценки эффективности функционирования различных сооружений, установок и аппаратов, а также диагностики их неисправностей.
А1 В Государственном реестре средств измерений количество типов приборов
для измерений расхода и объема воды исчисляется уже сотнями. Среди производителей отечественных счетчиков воды следует выделить фирму «БЕТАР», созданную на базе Чистопольского машиностроительного завода, Арзамасский приборостроительный завод, ПО «ТОЧМАШ» (г. Владимир), ПО «ПРИБОЙ» (г. Таганрог), АО «ТЕПЛОВОДОМЕР» (г. Мытищи), ЗАО НПО «ПРОМПРИБОР» (г. Калуга), Краснодарский ЗИП, Уфимский приборостроительный завод, фирму «ВОДОУЧЕТ
* - ВЕРЛЕ» (г. Москва), ОАО «Завод ВОДОПРИБОР», фирму «ЦЕННЕР - ВОДО-
ПРИБОР» и ряд других предприятий. Однако высококачественных отечественных приборов не так много, а хорошие импортные приборы стоят дорого.
Появлению средств измерений низкого качества способствует несовершенство нормативной базы и отсутствие у большинства производителей желания выполнять исследовательские и испытательные работы, так как они требуют привлечения высококвалифицированных специалистов и существенных временных
затрат, что ведет к увеличению себестоимости продукции. Эти пробелы в боль-
шинстве случаев возмещаются недобросовестной рекламой.
Произвести оценку качественных характеристик счетчиков воды потребителю непросто. Прошло то время, когда его волновала только работоспособность счетчиков. Под влиянием требований рынка среди производителей разворачивается борьба за улучшение метрологических характеристик приборов.
Основным критерием для оценки систем измерений объема воды является
?) достоверность получаемой информации, которая, в свою очередь, определяется
надежностью работы систем и метрологическими характеристиками (MX) исполь-
зуемых средств измерений. Важно отметить, что оценивать эти характеристики следует применительно к реальным условиям эксплуатации, т.к. высокая точность прибора, указанная в паспорте или рекламном проспекте, часто задается для условий, обеспечить которые на реальных объектах невозможно. Именно это и является одной из основных причин скрытого от потребителя несовершенства некоторых средств измерений.
Как уже отмечалось, СВ являются хорошо известными и давно разрабатываемыми приборами. Принципы действия СВ основаны на разных физических методах, каждый из которых имеет свои особенности. Самым распространенным типом СВ являются тахометрические приборы, представленные крыльчатыми и турбинными счетчиками, имеющими достаточно большой диапазон при измерении холодной и горячей воды и низкую стоимость. К счетчикам такого типа относятся, в частности, многоструинью счетчики воды, поставляемые на российский рынок фирмой «ВОДОУЧЕТ - ВЕРЛЕ», турбинные счетчики ОАО «Завод «ВОДОПРИ-БОР» (г. Москва), счетчики холодной и горячей воды типа «Алексеевский», производимые фирмой «ЦЕННЕР-ВОДОПРИБОР» (г. Москва), и т.д. (Принцип действия, устройство, основные технические и метрологические характеристики счетчиков воды на примере счетчиков типа «Алексеевский» будут рассмотрены далее в Главе 1).
Уже говорилось, что в условиях конкуренции важнейшую роль приобретает улучшение MX СВ. В условиях промышленного предприятия выход на заданные метрологические характеристики выпускаемой продукции является важнейшей задачей метрологического обеспечения производства.
Как известно (см., например, [5]), под метрологическим обеспечением понимают установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой
точности измерений. Научной основой метрологического обеспечения является метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. При этом один из разделов метроло-
m гии - законодательная метрология - изучает организационно-методические про-
блемы метрологического обеспечения, устанавливает правила и нормы достижения единообразия средств измерений, единства и требуемой точности измерений. Если обратиться к проблемам метрологического обеспечения производства СВ, то необходимо отметить две основные особенности, характерные для этой области метрологической деятельности в настоящее время.
С одной стороны, в силу многолетней истории производства и эксплуата-
ции этих средств измерений соответствующая нормативная база в виде совокуп-
ности стандартов, в том числе и международных, формулирующих необходимые технические требования в виде методик испытаний и поверки, давно разработана в объеме, достаточном для успешного производства счетчиков и выхода на требуемые MX.
С другой стороны, если обратиться к содержанию этой нормативной базы, то видно, что большинство нормативных документов было разработано 15-20 лет назад, например, ГОСТ 6019 - 83 «ГСИ. Счетчики холодной воды крыльчатые. Общие технические условия» или ГОСТ 8.156-83 «ГСИ. Счетчики холодной воды. Методы и средства поверки». За это время технология изготовления СВ претерпела серьезные изменения, в частности, за счет использования новых материалов и широкого внедрения автоматизации. Разработаны новые средства измерений и контроля как самих технологических процессов, так и MX СВ. В условиях увеличения объемов производства ужесточились требования к оперативности и
% надежности контроля MX. Все это еще не нашло должного отражения в сущест-
вующей нормативно-технической документации. И даже если нормативные доку-
менты пересматривались, то в ряде случаев недостатки устаревшей нормативной базы перекочевали в эти «новые» документы. В качестве примера можно назвать МИ 1592 - 99 «ГСИ. Счетчики воды крыльчатые. Методика поверки», при исполь-
^ зовании которой возникает ряд вопросов, касающихся научного обоснования и
целесообразности некоторых рекомендаций.
Основные проблемы в области метрологического обеспечения производства и эксплуатации СВ обозначены в работах [6,7]. Уже имеющийся опыт производства и эксплуатации СВ показывает, что требуется, в частности, научное обоснование и, возможно, пересмотр такой важной характеристики как межповерочный интервал. В связи с возросшими объемами производства возникла пробле-
V ма оперативного определения и контроля некоторых MX СВ, непосредственно
связанных с их метрологическим классом. Возникла необходимость привлечения таких методов поверки, как метод сличения СВ и их выборочной поверки для сопоставления MX поверочных установок и рабочих счетчиков, контроля этих характеристик для СВ в процессе эксплуатации и повышения оперативности такого контроля. Требуют научного обоснования принципы учета MX СВ и при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями воды. Эта проблема характерна для всего жилищно-коммунального комплекса и в большинстве случаев замыкается на необходимость учета MX СВ.
Из сказанного следует, что вопросы и рекомендации, рассмотренные и предложенные в диссертации, являются актуальными, и их разработка и исследование вызваны насущными и реальными проблемами, стоящими перед производителями счетчиков воды и организациями, эксплуатирующими эти средства измерений.
Щ Таким образом, возникает важная научно-техническая задача разработки,
исследования, научного обоснования, а также уточнения ряда методов и средств
метрологического обеспечения производства (МОП) и эксплуатации СВ. Решению этой задачи посвящена предлагаемая диссертационная работа.
Цель и основные задачи работы.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов и средств МОП и эксплуатации СВ, а также исследование влияния их MX на учет воды в сфере жилищно-коммунального комплекса.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие научные задачи:
Проведен анализ существующих методик назначения межповерочного интервала с целью выбора научно обоснованной методики назначения этого интервала с учетом опыта эксплуатации СВ. Экспериментально исследована зависимость погрешности измерения объема воды с помощью СВ от суммарного объема прошедшей через счетчик воды с целью использования этой зависимости в дальнейшем для обоснования значения межповерочного интервала.
На примере СВ проведено экспериментальное исследование методики сличения счетчиков и показана эффективность использования этой методики для контроля MX СВ в условиях эксплуатации.
Проведено экспериментальное обоснование метода выборочной поверки СВ для повышения оперативности контроля MX счетчиков в условиях эксплуатации.
Разработано и экспериментально исследовано устройство измерения времени выбега для СВ. Экспериментально апробирована методика оперативного назначения и контроля метрологического класса СВ, основанная на измерении времени выбега.
5. Обоснованы принципы учета метрологических характеристик счетчиков воды
при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями воды в сфере жи
лищно-коммунального комплекса.
& 6. Разработан комплекс стандартов организации по метрологическому обеспече-
нию производства и эксплуатации СВ типа «Алексеевский» на фирме «ЦЕН-НЕР-ВОДОПРИБОР» как подсистемы системы управления качеством. Научная новизна.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. С привлечением методов теории метрологической надежности, на основании
анализа статистических данных по нестабильности метрологических характе-
4к ристик счетчиков воды и данных по многолетней их эксплуатации проведено
научное обоснование межповерочного интервала (МПИ) для этих средств измерений.
Показано, что более корректным, по сравнению с зависимостью погрешности СВ от времени эксплуатации, для получения интересующих производителей и пользователей СИ оценок МПИ является использование зависимости погрешности от значений измеренного счетчиком объема прошедшей через него воды, поскольку в этом случае появляется явная возможность учесть режимы расхода, при которых работает счетчик.
Для сопоставления MX СВ и их контроля в процессе эксплуатации применен метод сличения счетчиков и экспериментально исследованы его возможности и условия применимости.
Экспериментально исследован метод выборочной поверки для контроля MX СВ и показано, что если результаты выборочной поверки удовлетворяют соот-
, ветствующему критерию, то их можно распространить на партию приборов,
превышающую по количеству на один - два порядка поверенную партию, что в
условиях массового производства приводит к существенной экономии временных и финансовых затрат на поверку и контроль MX этих приборов.
Разработаны устройство и методика оперативного отнесения СВ к соответствующему метрологическому классу, основанная на измерении с помощью разработанного устройства времени выбега, т.е. на измерении интервала времени между моментом снятия внешнего воздействия со счетчика и моментом его полной остановки. Проведены экспериментальные исследования, показавшие эффективность использования разработанной методики для контроля MX СВ.
Дано научное обоснование метода учета MX СВ при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями воды в жилищно-коммунальном комплексе, основанного на введении корректирующих поправок, зависящих от MX используемых средств измерений, в показания счетчиков как поставщиков, так и потребителей воды, позволяющих свести соответствующий баланс.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Межповерочный интервал для счетчиков воды может быть установлен на основании комплексного подхода с использованием статистических данных о нестабильности их MX и данных по среднему сроку службы, полученных по результатам их многолетней эксплуатации.
При контроле MX СВ более корректным, по сравнению с общепринятым, является использование зависимости средневзвешенной погрешности от прошедшего через счетчик объема воды. На основании проведенных экспериментальных исследований по метрологической надежности счетчиков воды типа «Алексеевский» зависимость средневзвешенной погрешности от времени эксплуатации оказывается отличной от соответствующей зависимости, приведенной в МИ 1592 - 99 «ГСИ. Счетчики воды крыльчатые. Методика поверки».
2. Методика сличения MX СВ позволяет производить их оперативный кон
троль, при этом расхождение между погрешностями, оцененными по мето
дике, и погрешностями, полученными непосредственно на поверочной уста-
* новке, не превышает 0,03%. Эта методика может в дальнейшем использо
ваться как методика поверки и испытаний счетчиков жидкости и газа на базе
реальных технологических трубопроводов без применения традиционных
средств поверки и испытаний.
На основании проведенных экспериментальных исследований показано, что методика сличения может быть использована и для контроля MX расходомеров, при этом ее применение для этих средств измерений имеет особен-
* ности, обусловленные необходимостью усреднения результатов измерений,
что вносит соответствующую погрешность в эти результаты. Эта погреш
ность может быть оценена и минимизирована с помощью вычисления в каж
дом конкретном случае глубины автокорреляции.
Замена сплошной поверки СВ на выборочную поверку с использованием соответствующего критерия в условиях массового производства приводит к существенной экономии временных и финансовых затрат на поверку и контроль метрологических характеристик этих приборов.
Для оперативного отнесения счетчиков воды к соответствующему метрологическому классу может быть использован метод измерения времени выбега, при этом для обоснования методики может быть использован экспериментальный способ, основанный на анализе статистики по измерению с помощью специально разработанного устройства времени выбега как для гидравлической, так и для индикаторной части счетчиков известного метроло-
Ц) гического класса. Экспериментальные данные по измерению времени выбе-
га позволяют определить кинематические коэффициенты счетчиков и момент сил трения, действующий на их крыльчатки.
5. Для решения проблемы небаланса в случае, когда учет воды ведется как по
* домовому, так и по квартирным счетчикам может быть использован метод
внесения корректирующих поправок в показания счетчиков для проведения
взаиморасчетов между поставщиками и потребителями воды в сфере жи
лищно-коммунального комплекса.
6. Разработанный комплект стандартов предприятия образует основу подсис
темы метрологического обеспечения производства и эксплуатации счетчи
ков воды общей системы управления качеством на предприятии.
* Практическая ценность работы.
Такие результаты диссертационной работы как методы группового сличения и их выборочной поверки, метод оперативного отнесения счетчиков воды к метрологическому классу В, основанный на измерении выбега, и подсистема метрологического обеспечения производства внедрены в полном объеме на фирме «ЦЕННЕР - ВОДОПРИБОР» при производстве и эксплуатации счетчиков воды типа «Алексеевскии». Система управления качеством на фирме сертифицирована
в мае 2004 г.
Апробация результатов работы и публикации.
Диссертационная работа на разных стадиях ее выполнения докладывалась
и обсуждалась на:
- II - й Всероссийской научно-технической конференции «Метрологическое
обеспечение учета энергетических ресурсов», Сочи, 2001г.;
- 12-й научно-практической конференции «Совершенствование измерений
ф> расхода жидкости, газа и пара», С. - Петербург, 2002;
научном семинаре «Энергосбережение на предприятии» в Государственной академии повышения квалификации и переподготовки для строительства и ЖККА России, п. Красково, 2002 ;
научном семинаре в отделе «Метрологическое обеспечение учетных операций» ВНИИ метрологической службы (2001- 2003 г.г.);
V - й Всероссийской научно-технической конференции «Метрологическое обеспечение учета энергетических ресурсов», Звенигород, 2003 г.
Счетчики воды, производимые фирмой «ЦЕННЕР - ВОДОПРИБОР», неоднократно выставлялись на отечественных и зарубежных выставках и награждались грамотами и дипломами такими как юбилейная грамота Государственного комитета РФ по строительной, архитектурной и жилищно-коммунальной политике, 1999 г.; диплом «УРАЛСТРОЯ» в номинации «Архитектура и градостроительство» за широкое применение в жилищном строительстве разработанного оборудования, Уфа, 1999 .г.; диплом участника выставки «Сургут. Нефть и газ - 99, Энергетика -99» за передовые конструкции и технологии в области энергоснабжения; диплом международной выставки «Экспоград» за лучшие экспонаты, г. Кемерово, 2001 г.; почетный диплом Международной выставки «Всероссийская марка (III тысячелетие). Знак качества XXI века». Москва, ВВЦ, 2001 г.; свидетельство о Золотом знаке «Всероссийская марка (III тысячелетие). Знак качества XXI века». Постановление № 96 от 19.12.2001 г.; диплом победителя конкурса «1000 предприятий России - 2001». За высокую деловую активность и эффективную деятельность по итогам работы в 2001 г. Вторая Всероссийская акция «Покупайте российские товары»; диплом участника выставки «Вода: экология и технология», ЭКВАТЭК -2002, Москва, и т.п. (более 20 грамот, дипломов и свидетельств).
По материалам, вошедшим в диссертацию, опубликовано 8 печатных работ. Список публикаций приведен в конце раздела «Введение».
Содержание работы.
Как было сказано выше, основные задачи, решаемые в диссертации, сво
дятся к научному обоснованию такой характеристики счетчика воды как межпове-
* рочный интервал, к проблеме оперативного определения и контроля MX СВ, не-
посредственно связанных с их метрологическим классом, к необходимости привлечения таких методов поверки, как метод сличения СВ и их выборочная поверка, к научному обоснованию принципов учета MX СВ при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями воды. Решение перечисленных задач составляет содержание диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитиро-
4 ванной литературы.
Во Введении обосновывается актуальность работы, формулируются цель и задачи диссертации, научная новизна и положения, выносимые на защиту.
В Главе 1 «Исследование методов назначения межповерочного интервала для счетчиков воды» первые два параграфа посвящены рассмотрению принципа действия, устройства и MX СВ, а также описанию поверочной установки и методики поверки.
В третьем параграфе «Обоснование значения межповерочного интервала
для счетчиков воды» дан анализ существующих методик назначения МПИ. Отме
чается, что некоторые из них характеризуются общим подходом к рассматривае
мой проблеме и обременены сложным математическим аппаратом, затрудняю
щим их использование в рутинной метрологической практике. Другие методики
содержат ряд рекомендаций, научное обоснование которых вызывает определен
ные сомнения.
щ В работе при назначении МПИ для счетчиков воды предлагается комплекс-
ный подход, основанный как на статистических данных по нестабильности метро-
логических характеристик, так и на использовании опытных данных по времени наработки на метрологический отказ, полученных на основе многолетней эксплуатации СВ. Кроме того, вместо обычно используемой зависимости средневзвешенной погрешности СВ от времени их эксплуатации предлагается использовать зависимость этой погрешности от прошедшего через счетчик объема воды вида
6 = ±(l,Z+aV)%, (1)
где 5- средневзвешенная относительная пофешность измерения прошедшего через счетчик объема воды, а- скорость изменения этой пофешности, имеющая размерность %/м3, V = Qt, - объем воды (в м3), прошедший через счетчик в процессе измерения, при этом Q - рекомендуемое потребление воды в единицу времени (рекомендуемый расход), t - время измерения. Такая зависимость более корректно учитывает условия эксплуатации счетчиков, поскольку позволяет ввести в рассмотрение режимы расхода, при которых работают СВ.
Безусловно, на значение МПИ, кроме времени эксплуатации, оказывют влияние целый ряд других факторов (температура, динамика расхода, наличие неоднородностей и т.п.). Для явного учета этих факторов необходимо проводить специальные исследования. Вместе с тем, неявный учет их влияния может быть отражен в конкретном значении коэффициента а, полученного на основании экспериментальных исследований (см. ниже).
Экспериментальные исследования, по исследованию зависимости пофешности счетчиков воды типа «Алексеевский» от прошедшего через счетчик объема воды, проведенные на поверочной установке ЦРВ-40, позволили оценить значение коэффициента а. При средневзвешенном расходе Q = 0,85 м3/ч, при котором проводились экспериментальные исследования, оказалось, что a ^2,26-10-4%^3.
Для счетчиков воды типа «Алексеевский» при времени выхода погрешности за пределы допуска, равному в среднем 6 годам, при эксплуатационном расходе
0,375 м3/ч и коэффициенте использования счетчика 0,66 скорость изменения по
грешности не должна превышать 1,3-10"4 %/м3, а зависимость погрешности от
времени эксплуатации имеет вид
to 8 = ±(1,8 + 0,05-0%- (2)
где t- время эксплуатации (в тыс. ч.).
Показано, что значение МПИ для СВ типа «Алексеевский», равное 6 годам, обосновано методами теории метрологической надежности и находится в соответствии с многолетними данными по их эксплуатации.
В Главе 2 «Экспериментальное исследование методов контроля метроло
гических характеристик расходомеров и счетчиков воды при их эксплуатации» на
А примере счетчиков холодной воды типа «Алексеевский» рассмотрено применение
методов сличения и выборочной поверки для контроля MX этих приборов. Проведенные экспериментальные исследования показывают возможность и эффективность использования этих методов в дополнение к традиционным (поверка с помощью стационарных или переносных поверочных установок) для контроля MX этих средств измерений в процессе эксплуатации.
Методика сличения MX средств измерений (СИ), предложенная в МИ 1832 -
88 [8], в работе сформулирована для случая, когда группа сличаемых счетчиков
%
состоит из четырех случайным образом выбранных из большой группы СИ экземпляров, а для расходомеров дополнена вычислением таких статистических характеристик сличаемых СИ, как автокорреляционная функция и глубина корреляции. Экспериментально показано, что предложенная методика позволяет производить оперативный контроль счетчиков и расходомеров, при этом расхождение между погрешностями, оцененными по методике, и погрешностями, полученными
I» непосредственно на поверочной установке, описанной в Главе 1, не превышает
0,03%.
С использованием статистического критерия Стьюдента показано, что рас
хождение между погрешностью сличения и пофешностью поверки не являются
случайным, а обусловлены наличием систематической составляющей пофешно-
^ сти сличения, которая должна быть предварительно оценена.
Методика позволяет выявить счетчик, обладающий наименьшей пофешно
стью, и условно принять его за «эталонный». Если сделать предварительную
оценку систематической составляющей погрешности этого счетчика, то, по мере
накопления экспериментальных данных, эту методику можно в дальнейшем ис
пользовать как методику поверки и испытаний различных типов расходомеров и
счетчиков жидкости и газа на базе реальных технологических трубопроводов без
4 применения традиционных средств поверки и испытаний.
В заключительной части главы приведены экспериментальные результаты, показывающие, что вместо сплошной поверки счетчиков можно воспользоваться результатами их выборочной поверки. Если эти результаты удовлетворяют критерию: отношение отклонения выборочного среднего от допуска к среднеквадратичному отклонению на должно быть меньше контрольного норматива, то их можно распространить на партию приборов, превышающую по количеству на один - два порядка поверенную партию, что в условиях массового производства приводит к существенной экономии временных и финансовых затрат на поверку и контроль метрологических характеристик этих приборов.
В Главе 3 «Исследование метода оперативной оценки метрологического
класса счетчиков воды» рассмотрен метод отнесения СВ к тому или иному мет
рологическому классу, основанный на измерении времени выбега, о котором уже
говорилось.
if Совместно с заводом «ЭЛЕКС» (г. Александров) разработано устройство
для определения метрологического класса счетчиков воды, действие которого ос-
новано на измерении времени выбега. В этом устройстве действие потока жидкости на счетчик имитируется переменным магнитным полем, которое воздействует на крыльчатку счетчика или на индикаторный механизм с зафепленными на них магнитами, раскручивая крыльчатку до определенной угловой скорости вращения 0о, а индикатор до частоты вращения, определяемой значением передаточного числа. Далее действие магнитного поля прекращается, и крыльчатка (индикаторный механизм) счетчика продолжают по инерции вращаться с замедлением до полной остановки.
Устройство позволяет измерять интервал времени между моментом прекращения внешнего воздействия на фыльчатку (индикаторный механизм) и моментом их полной остановки (время выбега te). Конструкция устройства такова, что время выбега может быть измерено отдельно как для гидравлической (проточной) части счетчика, так и для индикаторного механизма.
В основу экспериментальных исследований по определению метрологического класса счетчиков положен метод установления связи между этим классом и значениями времен выбега для индикаторных механизмов и гидроузлов и метрологическим классом счетчика способом от «обратного». Для этого после поверки счетчиков на поверочной установке отбираются приборы, относящиеся по результатам поверки к метрологическому классу В. Затем индикаторные механизмы счетчиков и гидравлические части разделяются, и проводится измерение времен выбега отдельно для этих комплектующих при одинаковых значениях начальной частоты. В результате для конкретного счетчика класса В находится пара значений (*„,*.,)для точки на плоскости времен выбега с осями Otu,Ote. После набора
соответствующей статистики определяются области значений времен выбега для индикаторного механизма и гидроузла, заведомо относящиеся к счетчикам метрологического класса В. Эти области ограничены минимальными значениями
времен выбега, характерными для данного метрологического класса, которые определяются экспериментально на основании набранной статистики. При этом предполагается, что после измерения времени выбега и сборки счетчиков они продолжают принадлежать к метрологическому классу В.
Имея данные по измерению времен выбега для индикаторных механизмов и гидроузлов счетчиков, метрологический класс которых еще неизвестен, можно относить или не относить эти счетчики к метрологическому классу В, в зависимости от того, куда попадает измеренная пара значений (tu,te), не прибегая к поверке счетчиков. В этом заключается сущность метода оперативного отнесения счетчиков к тому или иному метрологическому классу.
Для нахождения ряда технических и метрологических характеристик гидроузлов счетчиков воды развита теория, основанная на анализе решения уравнения движения крыльчатки гидроузла после прекращения на нее внешнего воздействия
(- + w) = (- + w0)e-aKt, (3)
а а
где а> - угловая скорость вращения крыльчатки, &0 - эта скорость в момент прекращения внешнего воздействия, а- коэффициент, определяющий зависимость
сил трения от угловой скорости вращения крыльчатки, К = —- - так называемый
«У
кинематический коэффициент счетчика, при этом М0- момент сил трения покоя,
действующих на крыльчатку, J- момент инерции крыльчатки счетчика.
Измерения времен выбега и полного числа оборотов за время выбега позволили определить такие характеристики счетчиков как их кинематические коэффициенты, коэффициенты зависимости момента сил трения покоя от числа оборотов счетчика и граничные значения времени выбега (полного числа оборотов за время выбега), отвечающие разным режимам расхода для счетчиков метрологического класса В. Так граничные значения времени выбега и полного числа
оборотов за время выбега при минимальном, переходном и номинальном расхо
дах для индикаторных механизмов счетчиков воды метрологического класса В
оказались равными
* fom/n = 0,10c, Nu mi„ = 0,02 об,
tut =0,50 с, Nut =0,30 об, (4)
tun =4,50 с, Nun =18,0 об.
Первые два значения для граничного времени выбега и полного числа обо
ротов следует понимать как теоретические оценки этих значений, поскольку уст
ройство для измерения времени выбега не способно реагировать на такие малые
значения соответствующих величин. Кроме того, это устройство считает полное
А* число оборотов с точностью до целого оборота.
Экспериментальные измерения момента инерции крыльчатки позволили произвести оценку момента сил трения покоя М0, действующих на ее ось вращения в воздушной среде. В частности оказалось, что для счетчиков воды типа «Алексеевский»
М0 =(9,6 ± 0,4)-10-7 Нм. (5)
С целью применения развитой теории для оценки технических характери-
,ф стик индикаторного механизма счетчика воды введено понятие эквивалентной
крыльчатки.
Полученные расчетно-экспериментальные оценки граничных значений, от
вечающих различным расходам работы счетчиков воды, времен выбега и полного
числа оборотов за время выбега для гидроузлов и индикаторных механизмов
счетчиков метрологического класса В, позволили определить области значений
этих величин, знание которых дает возможность производить оперативное отне-
~ сение производимых счетчиков к этому метрологическому классу, не прибегая к
процедуре поверки.
В Главе 4 «Общие принципы учета воды при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями воды в жилищно-коммунальном комплексе» рассмотрен актуальный вопрос о влиянии MX СВ на взаиморасчеты между поставщиками и потребителями воды.
Проанализирован существующий порядок этих взаиморасчетов и для случая, когда учет воды ведется как по домовому, так и по квартирным счетчикам, предложен метод сведения соответствующего баланса. Метод основан на внесении корректирующих поправок в показания счетчиков. Предлагается значения этих поправок считать пропорциональными значению абсолютной погрешности счетчиков потребителей AV, и соответствующего небаланса, т.е. в случае небаланса значение коррекции для /-го счетчика может быть записано в следующем виде
(^),=^-^, (6)
где безразмерный коэффициент кг берется пропорциональным значению небаланса AV, и обратно пропорциональным суммарной абсолютной погрешности всех счетчиков потребителей, т.е.
t.-jSE_. (7)
Здесь а- параметр, значение которого подбирается таким, чтобы после проведения коррекции выполнялось условие баланса, п- число счетчиков потребителей. При этом значение коррекции (в) не должно превышать допустимой абсолютной погрешности счетчика. Таким образом, скорректированные показания і -го квартирного счетчика ^'должны иметь следующий вид
rt = Vt+kt-tyt. (8)
Именно эти показания должны учитываться при подведении баланса.
Необходимо отметить, что изложенный подход к сведению баланса справед
лив для случая отрицательного небаланса, когда согласно существующим реко
мендациям показания домового счетчика не корректируются, а корректируются
4 только показания квартирных счетчиков.
При положительном небалансе коэффициент а в формуле (7) полагается равным единице, а условие баланса после коррекции показаний квартирных счетчиков достигается коррекцией показаний домового счетчика, т.е. в этом случае скорректированные показания домового счетчика имеют вид
K = Vn-(yKopp)n, (9)
где значения корректирующего слагаемого не должны превышать допускаемой
* абсолютной погрешности домового счетчика.
Предельный небаланс, который может быть распределен по изложенному методу, не должен превышать суммарное значение абсолютных погрешностей домового счетчика и квартирных счетчиков. Если это случается, то оставшаяся часть небаланса должна браться на себя поставщиком воды. Эта ситуация означает либо наличие технологической протечки в трубопроводе, либо несанкционированный отбор воды. В любом случае причина такого экстремального небаланса должна быть установлена.
На основании экспериментального моделирования водоснабжения жилого дома показана возможность использования предложенного метода для взаиморасчетов между поставщиками и потребителями воды в жилищно-коммунальном комплексе.
В Главе 5 «Основные положения системы метрологического обеспечения про
изводства счетчиков воды на фирме «ЦЕННЕР - ВОДОПРИБОР»» приведен пе-
Ц речень и основные характеристики комплекта стандартов организации, состав-
ляющих, по - существу, подсистему метрологического обеспечения общей систе-
мы управления качеством продукции как на предприятии, так и в процессе их эксплуатации.
В Заключении приведены основные результаты работы.
* Материалы диссертации изложены в следующих публикациях:
О.С. Степанов. Разработка системы метрологического обеспечения учета воды в сфере жилищно-коммунального комплекса. - Сообщения II научно-технической конференции «Метрологическое обеспечение учета энергоресурсов», т.2, Сочи, 2001 г., с. 42.
А.И. Асташенков, О.С. Степанов. Совершенствование системы метрологического обеспечения учета воды в сфере жилищно-коммунального ком-
Ai плекса. - Измерительная техника, № 3, 2002, с. 57 - 59.
О.С. Степанов, Ю.А. Кудеяров, М.А. Данилов. О межповерочном интервале для счетчиков воды. - Законодательная и прикладная метрология, № 3, 2002, с. 37-44.
О.С. Степанов, М.А. Данилов, Ю.А. Кудеяров. Экспериментальное исследование методики контроля метрологических характеристик расходомеров жидкости методом группового сличения. - Тезисы 12-й научно-практической конференции «Совершенствование измерений расхода жид-кости, газа и пара». С. - Петербург, 23 - 25 апреля 2002, с. 171.
О.С. Степанов, М.А. Данилов, Ю.А. Кудеяров, В.В. Разиков. Экспериментальное исследование методов контроля метрологических характеристик расходомеров и счетчиков воды при их эксплуатации. - Законодательная и прикладная метрология, №3, 2003, с. 20-26.
6. О.С. Степанов, Ю.А. Кудеяров, М.А. Данилов. Метод оперативного опреде-
^ ления метрологического класса счетчиков воды. - Законодательная и при
кладная метрология, №5, 2003, с.47-54.
*
O.C. Степанов. Экспериментальное исследование методов контроля метрологических характеристик расходомеров и счетчиков воды при их эксплуатации. Сообщения V -й Всероссийской научно-технической конференции «Метрологические обеспечение учета энергоресурсов», Звенигород, 2003 г., с. 42-45.
О.С. Степанов, М.А. Данилов. Общие принципы учета воды при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями воды в жилищно-коммунальном комплексе. - Сообщения V -й научно-технической конференции «Метрологические обеспечение учета энергоресурсов», Звенигород, 2003г. с. 161.
Метрологические характеристики счетчиков воды и организация их первичной поверки
Под метрологическими характеристиками СВ в дальнейшем будут пониматься характеристики, которые приведены в международной рекомендации [14]. Перечень соответствующих величин вместе с их определениями сводится Рис.7. Общий вид поверочной установки для счетчиков воды типа «Алексеевский» к следующему: 1.2.1. Действительное значение объема Va . Полный объем воды, проходящей через счетчик воды без учета времени прохождения. Это и есть основная измеряемая счетчиком величина. 1.2.2. Показанное значение объема Vi . Объем воды, показанный счетчиком. В идеале показания счетчика должны полностью соответствовать действительному значению объема. 1.2.3. Основное показание. Показание (отображенное, напечатанное или запомненное), которое является объектом метрологического контроля, т.е. поверки. 1.2.4. Погрешность (показания) А. Разность между показанием объема по счетчику и действительным значением объема. 1.2.5. Относительная погрешность (показания) 5. Погрешность (показания), деленная на действительное значение объема. 1.2.6. Максимальная допускаемая погрешность (МДПУ Крайние значения относительной погрешности (показания) счетчика воды, разрешенные рекомендацией [14]. Как известно (см. таблицу 1и рис.8), для счетчиков воды типа «Алексеевский» МДП равна ± 2% при переходном и номинальном расходах и ±5 % - при минимальном расходе. 1.2.7. Основная погрешность. Погрешность (показания) счетчика воды, определенная при нормальных условиях. 1.2.8. Первичная основная погрешность. Основная погрешность счетчика воды, определенная перед проведением всех эксплуатационных испытаний, т.е. фактически погрешность первичной поверки. 1.2.9. Ошибка. Разность между пофешностью (показания) и основной пофешностью счетчика воды. 1.2.10. Существенная ошибка. Ошибка, амплитуда которой больше полови ны максимальной допускаемой пофешности в «верхней зоне» (см. ниже). Следующие ошибки не рассматриваются как существенные: ошибки, возникающие вследствие одновременных и независимых причин в самом счетчике или в его контрольном оборудовании, ошибки переходного характера, которые вызывают мгновенные изменения показаний и не могут быть объяснены, запомнены или переданы в качестве результата измерения. 1.2.11. Условия измерения. Условия, при которых измеряется объем воды в точке измерения (например, температура и давление воды). Условия изме рения для счетчиков воды типа «Алексеевский» приведены в Таблице 1.
В рекомендации [14] приводятся также такие метрологические характеристики, которые мы в дальнейшем использовать не будем. Требует пояснения термин «верхняя зона», использованный при определении существенной ошибки.
Как известно (см., например, [9]), типичная зависимость относительной погрешности счетчика воды от расхода имеет вид, изображенный на рис. 8. В самом деле, при очень малых расходах из-за действия на крыльчатку и индикаторный механизм счетчика сил трения покоя, он может ничего не показывать, хотя поток воды через него отличен от нуля, т.е. относительная погрешность счетчика при таком режиме измерения очень велика (с математической точки зрения бесконечна). Более того, даже если счетчик начал реагировать на воздействие водяного потока, его показанные значения объема при очень малых расходах по той же причине будут заниженными по сравнению с действительным, а погрешность -отрицательной. С увеличением расхода от минимального до переходного режим измерений продолжает оставаться неустойчивым, а погрешность из-за инерционности механизма счетчика становится положительной и достигает максимального значения.
Зависимость погрешности от расхода для счетчиков воды с нормируемыми максимально допустимыми погрешностями для разных значений расхода. Здесь Q - минимальный, Q - промежуточный, 02-переходный, (23-номинальный, с-непрерывный, Q - перегрузочный, )й - максимальный расходы [14]. уменьшаться и при переходном и номинальном расходе стабилизируется и становится минимальной.
Как следует из рис.8, значение расхода СЬ, находящегося между номинальным Оз и минимальным Qi расходами, делит диапазон измерений расхода на две зоны - «верхнюю» и «нижнюю», каждая из которых характеризуется своей максимально допускаемой погрешностью.
Особенности использования методики группового сличения для определения метрологических характеристик расходомеров
Методику сличения, описанную в предыдущем параграфе, можно использовать для определения MX расходомеров, при этом ее применение для испытания указанных приборов имеет свои особенности, обусловленные тем, что при повторных измерениях фиксированного значения расхода приходится применять процедуру усреднения, которая вносит дополнительную погрешность в измерение расхода.
Дело в том, что для определения расхода необходимо измерить объем прошедшей через расходомер жидкости (нефти, нефтепродуктов, воды и т.п.) и отнести этот объем ко времени прохождения. В общем случае расход Q вследствие неизбежных флуктуации непостоянен во времени, т.е. Q = Q(t), и меняется случайно в зависимости от времени измерения. Воспроизведение серии измерений (повторов) установленного значения расхода осуществляется, как правило, без остановки потока жидкости в измерительной установке на участке квазиуста-новившегося расхода (длительностью /) в интервалы времени tx,t2,...,tn, следующие с частотой /0 = —, где t0 - период следования измерительных интервалов .
Если период следования измерительных интервалов /0 мал, то результаты усреднения по формуле (2.12) для соседних интервалов измерения могут оказаться сильно коррелированными. Задача, следовательно, заключается в том, чтобы выбрать такой интервал усреднения (куда могут попасть несколько измери тельных интервалов t.), чтобы, с одной стороны, усредненные значения расхода были максимально близки к действительным значениям, а с другой, эти средние значения были бы статистически независимы друг от друга.
При этом возникает погрешность восстановления измеренного значения расхода, являющаяся методической составляющей суммарной погрешности. Способ оценки этой погрешности описан в [25].
Задача заключается в том, чтобы выбрать такой минимальный интервал усреднения (интегрирования) Ти, который обеспечил бы выполнение двух сформулированных выше требований, относящихся к воспроизведению и статистической независимости результатов измерения расхода. Для этого обратим внимание на то, что, как уже отмечалось, воспроизведение измерительной установкой значений расхода в зависимости от времени измерения можно рассматривать как случайный процесс. Из этого следует, что оценка интервала Ти должна опираться на вычисления соответствующих коэффициентов автокорреляции.
При оценке Ти считается, что 6и может принимать значение не более 0,2 от предела допускаемой относительной погрешности расходомера. Описанная методика была применена для контроля метрологических характеристик четырех накладных ультразвуковых расходомеров на паропроводе. В процессе исследования были произведены 200 повторных измерений, после обработки которых получены следующие оценки: - глубина корреляции г = 1,75 с; - дисперсия выборки Ro = 0,05; - допускаемая случайная погрешность & = 0,2%; - минимальное время интегрирования Ти = 4,38 с.
Вычисленные по описанной в предыдущем параграфе методике погрешности расходомеров составили S\ =-3,4%, & =1,1%, & = 0,6%, &=-3,6%. Видно, что расходомер под номером 3 может быть принят за эталонный.
Счетчики воды, в отличие от расходомеров, являются интегрирующими приборами, для которых флуктуации потока воды в определенных пределах являются несущественными, поскольку они измеряют суммарный объем воды, прошедший через прибор к моменту измерения. Поэтому для них процедура оценки минимального времени интегрирования, описанная в этом парафафе, может не применяться.
Эффективным методом оперативного контроля MX средств измерений является метод выборочной поверки, позволяющий по результатам поверки части приборов распространять результаты этой частичной поверки на всю совокупность приборов, из которой была выбрана указанная часть. Ясно, что распространение этих результатов на всю совокупность приборов носит вероятностный характер и определяется значением так называемого приемочного уровня. Процедура такого статистического контроля подробно расписана в ГОСТ [27] и в методике [28].
Цель контроля по количественному признаку (в случае счетчиков воды таким количественным признаком является относительная пофешность измерения счетчиком объема прошедшей через него воды) заключается в оценке вероятности того, что среднее выборочное по результатам измерений контролируемой величины не выходит за пределы нормируемого допуска. При этом предполагается, что частоты появления различных значений контролируемого параметра описываются нормальным законом распределения.
Экспериментальное исследование времени выбега индикаторных механизмов и гидроузлов счетчиков воды типа «Алексеевский»
Для контроля этих параметров разработаны специальные устройства, при этом сам процесс контроля носит качественный характер и самым существенным образом зависит от опыта контролера. Каких-либо научно обоснованных методов, связывающих значения указанных параметров с метрологическими характеристиками счетчиков воды до сих пор не существует. Индикаторный механизм счетчика представляет собой достаточно сложный редуктор, состоящий из набора шестеренок и барабанов с разной пространственной ориентацией осей вращения, что делает сформулированную выше задачу разработки методики практически неразрешимой. Тем не менее, частичное решение проблемы может быть найдено, если учесть, что для дистанционной передачи измерительной информации на индикаторный механизм счетчика напротив стрелочного указателя с магнитом дополнительно устанавливают магнитоуправляемыи герметизированный контакт (геркон), при этом каждый оборот стрелки с магнитом вызывает замыкание геркона (см. главу 1). Известно, что значение коэффициента преобразования т для индикаторного механизма равно 2,725-10"5 м3/об (в главе 1 в технических данных счетчиков воды типа «Алексеевский» приведен коэффициент преобразования, равный 0,13610"5 м3/имп; если учесть, что при одном обороте центральной звездочки происходит 20 замыканий геркона, то получим приведенный выше коэффициент преобразования).
Если предположить, что эта магнитная связь является жесткой, а для такого предположения имеются достаточные основания, и что, следовательно, связь частоты вращения крыльчатки гидроузла с расходом определяется также формулой (3.2), то таблица 5 оказывается также справедливой и для крыльчатки гидроузла. Эти предположения будут самым существенным образом использованы в дальнейшем при количественных оценках технических и метрологических характеристик счетчиков воды.
Совместно с заводом «ЭЛЕКС» (г. Александров) было разработано устройство, в основу действия которого положен метод измерения времени выбега. Принципиальная схема устройства изображена на рис.15. Дело в том, что, как будет показано далее, время выбега связано с такой важной метрологической характеристикой счетчика, какой является возможный диапазон изменения расхода, т.е. его метрологический класс.
Сущность метода заключается в следующем: действие потока жидкости на счетчик имитируется переменным магнитным полем, вырабатываемым упомянутым устройством, которое воздействует на крыльчатку счетчика или на индикаторный механизм с закрепленными на них магнитами, раскручивая крыльчатку до определенной угловой скорости вращения аю, а индикатор до частоты вращения, определяемой значением передаточного числа. Далее действие магнитного поля прекращается, и крыльчатка (или индикаторный механизм) счетчика продолжает по инерции вращаться с замедлением до полной остановки.
Устройство позволяет измерять интервал времени между моментом прекращения внешнего воздействия на крыльчатку (индикаторный механизм) и моментом их полной остановки. Этот интервал времени, как уже говорилось, и есть время выбега te. Конструкция устройства такова, что время выбега может быть измерено отдельно как для гидравлической (проточной) части счетчика, так и для индикаторного механизма.
Схема устройства для измерения времени выбега Какие-либо теоретические закономерности на данном этапе для индикаторного механизма ввиду сложности его механической конструкции, как уже отмечалось, установить сложно. Поэтому при экспериментальных исследованиях по определению метрологического класса счетчиков был предложен метод установления связи между значениями времен выбега для индикаторных механизмов и гидроузлов и метрологическим классом счетчика способом от «обратного».
Для этого после поверки счетчиков на поверочной установке, описанной в главе 1, отбирались приборы, относящиеся по результатам поверки к метрологическому классу В. Затем индикаторные механизмы счетчиков и гидравлические части разделялись, и проводилось измерение времен выбега отдельно для этих комплектующих (после просушки) при одинаковых значениях начальной частоты. В результате для конкретного счетчика класса В определялась пара значений (/„,,) для точки на плоскости времен выбега с осями Otu,Otz (см. рис.16). После набора соответствующей статистики определялись области значений времен выбега для индикаторного механизма и гидроузла, заведомо относящиеся к счетчикам метрологического класса В. Эти области ограничены минимальными значениями времен выбега, характерными для данного метрологического класса, которые определяются экспериментально на основании упомянутой статистики. При этом предполагается, что после измерения времени выбега и сборки счетчиков они продолжают принадлежать к метрологическому классу В.
Имея данные по измерению времен выбега для индикаторных механизмов и гидроузлов счетчиков, метрологический класс которых еще неизвестен, можно относить или не относить эти счетчики к метрологическому классу В в зависимости от того, куда попадает измеренная пара значений (tu,te) на рис. 16, не прибегая к поверке счетчиков на поверочной установке. В этом заключается сущность метода оперативного отнесения счетчиков к тому или иному метрологическому классу.
Для отнесения счетчиков к другому метрологическому классу, необходимо экспериментально получить набор данных, аналогичный тому, какой был получен для счетчиков класса В.
Предлагаемый метод является необходимым, но не достаточным для определения метрологического класса счетчиков воды, поскольку в процессе сборки счетчиков могут произойти неконтролируемые сбои, последствия которых могут привести к выходу параметров счетчика за пределы определенного класса. Свести к минимуму влияние этих сбоев можно, например, подбирая пары, состоящие из индикаторных механизмов и гидроузлов с такими значениями времен выбега, которые обеспечивали бы попадание соответствующих точек на плоскости Otu Ote в области, удаленные от границ, отвечающих предельным значениям времен выбега для соответствующего метрологического класса.
Общие принципы учета воды при взаиморасчетах между поставщиками и потребителями в жилищно-коммунальном комплексе
Как уже говорилось во «Введении», реформа жилищно-коммунального комплекса в части, касающейся организации потребления воды, невозможна без разработки, подготовки и проведения соответствующих материально-технических мероприятий, в частности, инвентаризации потребителей воды и собственников жилья и предприятий, повышения тарифов, разделения их для питьевой и технической воды, повсеместного учета потребления воды с помощью счетчиков воды. В этих условиях неизмеримо возрастает значение корректного учета поставляемой и потребляемой воды, поскольку в конечном итоге эта проблема упирается во взаиморасчеты между поставщиками и потребителями воды, в качестве которых наряду с промышленными предприятиями выступает большинство населения страны, что придает этой проблеме существенную социальную значимость.
Как отмечено в работе [11], в практике поставки энергоносителей, а также воды, имеет место серьезная научно-техническая проблема под названием «небаланс», связанная с тем, что поставщик подает в трубопроводную сеть некоторое количество жидкости (в дальнейшем будем говорить о воде) Vn, а потребители получают другое количество Vm. Разность AV между объемом поставляемой и суммарным объемом потребляемой воды, т.е.
В отечественной практике для количественной характеристики такой ситуации используется термин «небаланс», как разница между количеством вещества, поступившим в трубопроводную сеть, и отобранного из нее участниками коммерческого учета за сутки или за отчетный период. Небаланс может быть как положительным, так и отрицательным.
Проблема усугубляется также тем обстоятельством, что как поставляемые объемы воды, так и потребляемые контролируются с помощью счетчиков воды с присущими им погрешностями, т.е. измеренное значение объема имеет вид V ±ЬУ. При этом учетные операции не могут содержать неопределенности, т.е. нельзя предъявить счет, к примеру, на 100,0 ±10,0 тыс. руб. за измеренное с указанной погрешностью значение.
Результаты измерений объема характеризуются определенной вероятностью (в т.ч. доверительной вероятностью). Это означает, что какое-то конкретное значение небаланса, как результат косвенного измерения, реализуется с вероятностью, отличной от вероятностей результатов измерения объема. В самом деле, если результаты измерений объемов поставщика воды и потребителей определены с доверительными вероятностями 0,95, то вероятность соответствующего значения небаланса оказывается равной 0,90. Это означает, что одной из причин возникновения небаланса, помимо наличия погрешности используемых средств контроля, может быть также и то, что соответствующие результаты измерений реализуются с различными вероятностями.
Проблеме оценки небаланса и влияния на него метрологических характеристик используемых средств измерений и контроля для стратегических видов сырья, таких как нефть и нефтепродукты, а также газ, в последние годы уделяется самое серьезное внимание. Разработан целый ряд нормативных и методических документов и материалов (стандарты и МИ), а также программные комплексы (типа «ФЛОУМЕТРИКИ»), ссылки на которые приведены, например, в учебном пособии [11], и которые в целом решают обозначенную проблему.
Между тем, для воды до настоящего времени научно обоснованной методики таких взаиморасчетов не существует. В настоящей работе предпринята попытка оценки существующей практики взаиморасчетов между поставщиками и потребителями воды и на основании наработок, изложенных в предыдущих главах, и проведенных экспериментальных исследований сформулировать общие принципы таких взаиморасчетов.
Организация учета потребляемой воды, лежащего в основе взаиморасчетов между поставщиками и потребителями, это, прежде всего, экономическая задача. Вместе с тем, как это следует из предыдущего изложения, по сути, единственный способ обоснования общих принципов соответствующих взаиморасчетов основывается на учете метрологических характеристик используемых средств измерений и контроля.
В принципе, в рассматриваемой проблеме возможны три исходные ситуации. Первая сводится к тому, что средствами контроля обладает поставщик воды, а потребитель такими средствами не обладает. Это, пожалуй, самая распространенная ситуация. В этом случае оплата потребления воды происходит по тарифу, который устанавливается поставщиком воды на основании, например, среднемесячного потребления и затрат по поставке воды, установке и обслуживанию средств контроля. С тарифами в Москве ситуация такова: ежегодно издается Постановление Правительства Москвы (ППМ), устанавливающее значение этих тарифов. Например, в прошлом году действовало ППМ от 20.03.2003 г. №161-ПП «Об изменении ставок оплаты услуг отопления, горячего водоснабжения (подогрев воды), а также услуг водоснабжения и водоотведения населением Москвы». Это Постановление принималось на основании соответствующего решения Московской Городской Думы, для которой, в свою очередь, необходимые рекомендации разрабатывались постоянной региональной энергетической комиссией г. Москвы, в составе которой, в частности, работают представители ОАО «Мосводока-нала» - основного поставщика воды в г. Москве. Тарифы на стоимость воды принимаются на основе предложений «Мосводоканала», которые обосновываются по существующим в «Мосводоканале» методикам. Понятно, что такая ситуация выгодна прежде всего поставщику воды, поскольку у него имеется возможность определенной свободы в установлении значения тарифа. Что же касается отношения к метрологическим характеристикам используемых счетчиков воды, то здесь складывается противоречивая ситуация. С одной стороны, поставщик должен быть заинтересован в менее качественных метрологических характеристиках средств контроля, в частности, погрешности измерений объема, поскольку это дает возможность более широкого варьирования среднемесячных показателей потребления воды. С другой, при большой погрешности счетчиков воды может возникать существенное различие между измеренным и реально поставленным количеством воды, и затраты по соответствующим издержкам должен нести поставщик, поэтому, с этой точки зрения, ему более выгодно использовать счетчики с малыми погрешностями. Во всяком случае, эти противоречивые обстоятельства, в конце концов, в том или ином виде находят свое отражение в значении рекомендуемого и устанавливаемого тарифа.
Вторая ситуация заключается в том, что средствами контроля обладает потребитель, а не поставщик воды. Такая ситуация на практике встречается редко, однако для полноты картины она должна быть рассмотрена. Она может быть реализована, например, в жилом доме, в котором так называемый домовой счетчик отсутствует, а контроль потребления осуществляется по показаниям квартирных счетчиков. Потребитель в этом случае оплачивает стоимость воды по показаниям квартирного счетчика на основании тарифа, установленного поставщиком. При этом его не волнуют метрологические характеристики счетчика, хотя он, конечно, заинтересован в том, чтобы платить за потребляемую воду как можно меньше. Поэтому ему более выгодно использовать счетчики с малой чувствительностью, с отрицательными значениями погрешности, с производственными дефектами, приводящими к остановке счетчика, и т.п. Поставщика воды такая ситуация не может устраивать. Для контроля количества потребляемой воды он должен иметь доступ к квартирным счетчикам. Однако, в пределах своих границ балансовой принадлежности представители «Мосводоканала» такого доступа не имеют. Выход из положения заключается в установке в каждом узле учета щита, на который должны дистанционно выводиться показания квартирных счетчиков. Однако даже в Москве во вновь вводимых в эксплуатацию жилых домах эта проблема до сих пор технически не решена. Поэтому, если в жилом доме имеются квартирные счетчики, то рассматриваемая ситуация реально сводится к очередной, третьей ситуации, которою необходимо рассмотреть.
