СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕУЧТЕННОГО ОБЪЕМА ВОДЫ Российский патент 2009 года по МПК G01F1/00 G01F15/75 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения неучтенного объема питьевой, технической и сточной воды (далее - воды) в системах водопотребления и водоотведения при возникновении нештатных ситуаций (НС) исправных, поверенных средств измерений (СИ).

Неучтенный объем - это объем воды, который прошел через СИ без регистрации этого объема на счетчике СИ (или/и в архивах СИ) из-за возникновения НС.

Фактический объем - это объем воды, полученный сложением объема, зарегистрированного СИ, и неучтенного объема, полученного заявленным способом.

У каждого СИ, независимо от принципа действия, в исправном состоянии, возникают НС, при которых измерения не ведутся или ведутся с нарушениями.

НС происходит при нарушении условий эксплуатации (например, отключение электропитания, завоздушивание водовода, образование отложений на внутренней стенке трубы, на датчиках ультразвуковых или электродах электромагнитных расходомеров счетчиков и др.), при которых измерения становятся невозможными или возникает несоответствие измеряемых параметров техническим возможностям прибора.

По способу регистрации НС средства измерений можно разделить на приведенные ниже группы:

- расходомеры-счетчики, имеющие счетчик времени наработки (например, электромагнитные "Взлет-ЭР", ИПРЭ, эксплуатируемые без вторичных вычислителей- регистраторов),

- расходомеры-счетчики, формирующие архивы объемов, НС, фиксирующие вид, продолжительность НС (например, «Взлет PC», «Взлет МР» и другие).

Регистрация НС является элементом внутренней системы автоматического контроля прибора.

Основные НС у приборов следующие:

- отсутствие питания прибора, которое критично для расходомеров-счетчиков любого принципа действия, кроме механических счетчиков,

- разрыв синхрокольца, превышение наибольшего значения измеряемого расхода - для ультразвуковых расходомеров-счетчиков,

- выход текущего значения расхода за метрологические пределы номинального диапазона измерений - для расходомеров переменного перепада давления с тепловычислителем СПТ и т.д., а также НС, когда прибор не охвачен системой внутреннего автоматического контроля, измерения ведутся с нарушениями, а регистрации НС нет, такие как:

- сбои часов, календаря,

- промахи [1] в виде значений, превышающих средний расход в 5-10 раз (например, Фиг.1),

- сбой в работе прибора (например, см. Фиг.2, прибор зарегистрировал в отдельные часы НС продолжительностью более возможных 3600 с, более того есть периоды, в которые прибор зарегистрировал объем при НС продолжительностью 3600 с, т.е. целый час, что невозможно: либо НС, либо зарегистрированный объем),

- отсутствие архива или его части за какой-то период (например, см. Фиг.3),

- ситуации, когда НС переходят в остановку водовода;

- работа (включение) водовода начинается с длительной НС.

Известен способ определения объема водопотребления (водоотведения) на предприятиях, в организациях, где отсутствовала водоизмерительная аппаратура, по [2], с помощью косвенных методов:

- по расходу электроэнергии,

- по производительности насосов.

На насосных станциях объемы воды устанавливались по числу часов работы насосов и их производительности. Последняя определялась на основе эксплуатационных характеристик насосов, получаемых по результатам заводских испытаний в зависимости от напора, мощности и КПД от расходов воды. При этом в специальном журнале указывалось время включения и выключения каждого насоса.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения, относится то, что

- данный способ применялся для СИ, не имевших технических возможностей для регистрации НС, или без учета, каким способом данное СИ регистрирует НС,

- для определения «неучтенного» объема воды во время НС необходимо знать фактическую, не паспортную, производительность насосов,

- необходима калибровка насосов как средств измерения.

Известен способ определения объема водопотребления (водоотведения) [3], согласно которому неучтенный во время НС объем определяется согласно показаний специального архива, в котором ведется учет полного времени работы и перерывов электропитания.

Недостатком известного способа достижения указанного ниже технического результата при использовании известного решения является то, что применяется данный способ только для узлов учета, имеющих в своем измерительном комплексе в виде вторичного преобразователя вычислитель-регистратор, например, типа СПТ961 предприятия «Логика», ВКТ фирмы «Теплоком».

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения объема воды, неучтенного во время НС исправными СИ, программируемыми на учет объема потребленной во время НС воды, осуществляемый путем соответствующего вычисления по [3, 4], согласно которому в периоды наличия НС, например, присваивают значения расходов, предшествующих периоду НС, или по введенному в базу данных прибора договорному значению, согласованному с метрологической службой предприятия, предоставляющего услуги водоснабжения (водоотведения).

Недостатком известного способа достижения указанного ниже технического результата при использовании известного решения является то, что применяется данный способ

- только для СИ, имеющих устройство, позволяющее запрограммировать СИ на учет объема воды, потребленной во время НС;

- в качестве договорного значения, как правило, принимается среднемесячное значение объема воды по статистике за предыдущие годы, которое в определенные периоды при изменениях режимов водопотребления (водоотведения) может сильно отличаться от реальных объемов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерения объема воды, потребляемого (сбрасываемого) по меньшей мере одним объектом производства, измеряемого различными СИ, путем учета «неучтенного» объема воды, неучтенного исправным, поверенным СИ во время НС, при возникновении которых измерения объема потребленной воды не ведутся или ведутся с нарушениями.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в повышении точности измерения объема воды при эксплуатации по меньшей мере одного объекта производства, неучтенного исправными, поверенными СИ во время НС, при возникновении которых измерения объема потребленной воды не ведутся или ведутся с нарушениями, без остановок применения СИ по назначению.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в заявляемом способе учет «неучтенного» во время НС объема воды, в отличие от известного способа, позволяет определить «неучтенный» объем воды с учетом суточных, сезонных изменений водопотребления (водоотведения), и как следствие, получить результат фактического объема воды, более близкий к реально прошедшему.

Заявляемый способ реализуется следующим образом:

для СИ одной группы производят вычисление неучтенного объема по формуле

V_HC=q_{СРЕДНЕЧАСОВОЙ}·t_HC,

где q_{СРЕДНЕЧАСОВОЙ} - среднечасовой расход за предыдущий расчетный месяц, учитывая режим работы предприятия (например, трехсменный - 24 часа, обычный - 9 часов и др.), м³/ч;

t_HC - продолжительность НС, ч, которую вычисляют по формуле:

t_НС=t_кал-t_изм,

где t_кал - календарное количество часов, прошедшее с момента последнего обследования узла учета, ч;

t_изм - время работы прибора за этот период, ч;

для СИ другой группы производят вычисление неучтенного объема за время НС по формуле

V_HC=q_{СРЕДНИЙ}·t_HC,

где q_{СРЕДНИЙ} находят в зависимости от продолжительности НС (tнс),

причем при повторении НС продолжительностью менее одной минуты производят вычисление суммарной длительности таких НС в течение расчетного месяца, и если суммарная длительность НС больше 5 минут, то q_{СРЕДНИЙ} определяют как средний расход за текущий расчетный месяц;

при t_HC более одной минуты, но менее получаса, q_{СРЕДНИЙ} определяют по формуле:

q_{СРЕДНИЙ}=V_TЧ/t_изм,

где V_TЧ - объем за текущий час из часового архива, зафиксированного средством измерения, м³;

t_изм - время работы прибора в режиме измерения в этот час, мин;

например: по (Фиг.4) за 17 июля t_HC=485 секунд = 8 мин;

- определяют время работы (t_изм) прибора в режиме измерения в этот час:

t_изм=52 мин;

- зафиксированный объем за текущий час (по Фиг.4) - V_ТЧ=4882,98 м³, т.е. q_{СРЕДНИЙ}=V_TЧ/t_изм=4882.98/52=93.9 м³/мин;

- значит, неучтенный объем за время НС составляет V_HC=q_{СРЕДНИЙ}·t_HC=93.9·8=751.2 м³;

- полученное значение V_HC суммируют с суммарным объемом за месяц из месячного архива.

при t_HC более получаса, но менее семи суток, определяют q_{СРЕДНИЙ} за периоды времени до и после НС, для чего t_HC округляют в большую сторону до целого количества часов или суток, например 50 минут НС - до 1 часа, 1 ч 13 м НС - до 2 часов, 22 часа 40 минут НС до целых 23 часов (или до суток), и в зависимости от выбранной единицы округления (часы или сутки) используют соответствующий архив (часовой или суточный), при этом количество предшествующих и последующих часов или суток берут равным округленному количеству часов или суток текущего периода НС; т.е.

t_{период до НС}=t_{период после НС}=t_{НС, округленное до целого количества часов (суток)};

например: по Фиг.4 за 15 июля подряд две записи (1954 и 2441 с) соответствуют t_HC=1 ч 13 мин=1,22 ч;

- округляют "до целого количества часов" время НС: 1,22 ч ≈ 2 ч,

- находят средний расход за час в анализируемый промежуток по двум предшествующим НС и двум последующим часам (см. Фиг.4):

q_{СРЕДНИЙ}=(5144,24+4658,15+5142,27+5186,49):4=5032,8 м³/ч;

- неучтенный объем за время НС получается:

V_HC=q_{СРЕДНИЙ}·t_HC=5032.8·1.22=6140 м³;

полученное значение V_HC суммируют с суммарным объемом за месяц из месячного архива;

при t_HC более семи суток, но менее месяца, q_{СРЕДНИЙ} определяют как среднее значение расхода за известную часть расчетного месяца (не менее семи суток) и предыдущего расчетного месяца;

при t_HC, равной календарному месяцу, q_{СРЕДНИЙ} определяют по среднемесячному показателю потребления за последние 6 месяцев, предшествовавших расчетному месяцу, или по статистическим данным за аналогичный расчетный месяц предыдущих лет (года).

Заявляемый способ может быть реализован с помощью устройства, включающего связанные между собой:

1) стационарные СИ или группу СИ (функция - выполнение измерений текущих значений среднего объемного расхода),

2) программируемое запоминающее устройство (функция - определение нарастающим итогом значений объемов для каждого направления воды (прямого и реверсивного), архивирование в энергонезависимой памяти значений объемов в виде архивов (часового, суточного, месячного), автоматический контроль наличия НС, запись и хранение данных о расходе и объеме воды, суммарного времени работы при наличии НС, защита архивных данных,

3) индикатор (функция - индикация контрольных показаний объема, расхода, наличия НС, времени наработки СИ),

4) переносное устройство (например, "ноутбук" или специальный адаптер для скачивания и переноса или передачи архивных данных по линиям связи для дальнейшей обработки архивов),

5) программируемое вычислительное устройство с загруженным программным обеспечением (ПО) для производства вычислений значений неучтенного объема воды.

На Фиг.5 приведены данные по водозабору одной из водопроводных станций Санкт-Петербурга, рассчитанные в качестве эксперимента

1. по производительности насосов,

2. по приборам без учета НС,

3. по приборам с учетом НС заявляемым способом.

Разница в расчетах за 2004 г. между суммарными объемами, полученная по насосам [2] и по приборам без учета НС, составила от минус 0,2 до минус 21,9%, а с учетом НС, рассчитанных заявляемым способом, от минус 1,7 до плюс 1,3%.

Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.

Литература

1. Тюрин Н.И. Введение в метрологию. Издательство стандартов, Москва, 1973.

2. Форма первичной учетной документации по использованию воды» ПОД-12, утвержденная Минводхозом СССР 30.11.82 г., № 6/6-04-458.

3. Абрамов Г.С. и др. Практическая расходометрия в промышленности. М., ОАО «ВНИИОЭНГ», 2000, с.с.407-408, с.388-390.

4. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Изд. 5. Санкт-Петербург, «Политехника», 2002, Книга первая, с.с.378-380, п.9.

Изобретение может быть использовано для определения объема О/нс) воды, неучтенного исправными средствами измерения (СИ), во время нештатных ситуаций, по способу регистрации которых СИ делят на группы. К одной группе относят СИ со счетчиком времени наработки, к другой - СИ, формирующие архивы объемов, нештатных ситуаций, фиксирующие вид, продолжительность НС. Для СИ одной группы V_HC = q_{СРЕДНЕЧАСОВОЙ}·t_HC, где q_{СРЕДНЕЧАСОВОЙ} - среднечасовой расход за предыдущий расчетный месяц, учитывая режим работы предприятия, t_HC - продолжительность НС. Для СИ другой группы V_HC = q_{СРЕДНИЙ}·t_HC, где q_{СРЕДНИЙ} находят в зависимости от продолжительности НС (t_HC). Изобретение обеспечивает повышение точности измерения объема воды при эксплуатации по меньшей мере одного объекта производства, неучтенного СИ во время нештатных ситуаций, без остановок применения СИ по назначению. 5 ил.

Способ определения неучтенного объема (V_HC) воды при эксплуатации по меньшей мере одного объекта производства, неучтенного исправными поверенными средствами измерения (СИ), во время нештатных ситуаций (НС), при возникновении которых измерения объема потребленной воды не ведутся или ведутся с нарушениями, заключающийся в том, что СИ делят на группы, независимо от принципа действия СИ, по способу регистрации НС, при этом к одной группе относят СИ, имеющие счетчик времени наработки, к другой группе относят СИ, формирующие архивы объемов потребленной воды, фиксирующие вид, продолжительность НС, при этом для СИ одной группы производят вычисление неучтенного объема по формуле
V_HC=q_{СРЕДНЕЧАСОВОЙ}·t_HC,
где q_{СРЕДНЕЧАСОВОЙ} - среднечасовой расход за предыдущий расчетный месяц, учитывая режим работы предприятия (например, трехсменный - 24 ч, обычный - 9 ч и др.), м³/ч;
t_HC - продолжительность НС, ч, которую вычисляют по формуле
t_НС=t_кал-t_изм,
где t_кал - календарное количество часов, прошедшее с момента последнего обследования узла учета, ч;
t_изм - время работы прибора за этот период, ч;
для СИ другой группы производят вычисление неучтенного объема по формуле
V_HC=q_{СРЕДНИЙ}·t_HC,
где q_{СРЕДНИЙ} находят в зависимости от продолжительности НС (t_HC), при этом
при повторении НС продолжительностью менее одной минуты производят вычисление суммарной длительности таких НС в течение расчетного месяца, и если суммарная длительность НС больше 5 мин, то q_{СРЕДНИЙ} определяют как средний расход за текущий расчетный месяц;
при t_HC более одной минуты, но менее получаса, q_{СРЕДНИЙ} определяют по формуле
q_{СРЕДНИЙ}=V_TЧ/t_изм,
где V_TЧ - объем за текущий час из часового архива, зафиксированного средством измерения, м³;
t_изм - время работы прибора в режиме измерения в этот час, мин;
при t_HC более получаса, но менее семи суток, определяют q_{СРЕДНИЙ} за периоды времени до и после НС, для чего t_HC округляют в большую сторону до целого количества часов или суток, и в зависимости от выбранной единицы округления (часы или сутки) используют соответствующий архив (часовой или суточный), при этом количество предшествующих и последующих часов или суток берут равным округленному количеству часов или суток текущего периода НС;
при t_HC более семи суток, но менее месяца, q_{СРЕДНИЙ} определяют как среднее значение расхода за известную по архивам часть расчетного месяца и предыдущего месяца;
при t_HC, равной календарному месяцу, q_{СРЕДНИЙ} определяют по среднемесячному показателю потребления за последние 6 месяцев, предшествовавших расчетному периоду, или по статистическим данным за аналогичный расчетный месяц предыдущих лет (года).