Определение объемов фактического водопотребления и водоотведения при эксплуатации средств измерений

А. П. Зайцев, главный метролог,

Р. А. Пирумов, начальник управления метрологии и целевых программ, 

Н. Л. Романова, инженер I категории,

В. М. Симахин, канд. техн. наук,

Н. В. Филиповская, начальник отдела метрологии, Центр по работе с абонентами ГУП «Водоканал СПб»

 

На сегодняшний день в системе измерений и учета количества питьевой, технической и сточной воды ГУП «Водоканал СПб» и его абонентов c целью обеспечения достоверности учета применяются три вида контроля за работой приборов:

- регламентный;

- оперативный;

- функциональный.

Регламентный контроль осуществляется после демонтажа прибора с привлечением дополнительных средств (эталон, стенд для поверки и калибровки) и включает в себя:

- входной контроль перед установкой на узле учета (для коммерческого учета необходимо применять только сертифицированные средства измерений, для чего в метрологической службе Центра по работе с абонентами ГУП «Водоканал СПб» подготовлен к изданию «Каталог-справочник средств измерений расхода и количества воды в системах коммунального водоснабжения и водоотведения - 2005»).

- первичную поверку после ремонта;

- периодическую поверку средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, через установленные межповерочные интервалы времени;

- внеочередную поверку, проводимую до наступления срока очередной периодической поверки.

Результаты регламентного контроля более широко применяются в Финляндии. Наши финские коллеги на основании документально оформленных результатов проведенной поверки осуществляют перерасчет платежей за потребленную воду в пользу той стороны, которая пострадала от неверных показаний приборов, используемых для коммерческих расчетов.

Оперативный контроль осуществляется непосредственно на месте эксплуатации приборов учета установкой переносных ультразвуковых приборов (с накладными датчиками), позволяющих проводить обследование трубопроводов без нарушения технологического цикла, снимать режимы водопотребления (водоотведения в напорном режиме) за сутки, неделю и т. д., а также в случае расхождения показаний между оперативным и стационарно установленным средствами измерений иметь основание для проведения внеочередной поверки второго.

Функциональный контроль осуществляется без демонтажа прибора с помощью встроенного в него устройства. Регистрация нештатной ситуации (НС) как элемент внутренней системы автоматического контроля прибора является результатом функционального контроля.

Регистрация нештатной ситуации происходит при изменении условий эксплуатации, когда измерения становятся невозможными или возникает несоответствие измеряемых параметров техническим возможностям прибора.

В основном разработчики приборов программируют их на индикацию нештатных ситуаций с указанием временных характеристик событий, а также суммарного времени работы при наличии нештатных ситуаций, но не предлагают вариантов по заполнению возникающих временных пауз.

Для расчета неучтенного объема потребленной (сброшенной) воды за время НС для разных типов приборов метрологической службой Центра по работе с абонентами ГУП «Водоканал СПб» разработана и утверждена «Методика фактического водопотребления и водоотведения филиалами ГУП «Водоканал СПб» и его абонентами».

В предлагаемой статье оценка относительной погрешности результатов измерения объема воды на узлах учета ГУП «Водоканал СПб» и его абонентов при определении фактического водопотребления в случае возникновения нештатных ситуаций по вышеназванной «Методике…» осуществлялась сравнительными расчетами

- с «Формой первичной учетной документации по использованию воды» ПОД-12, утвержденной Минводхозом СССР 30.11.82 году № 6/6-04-458;

- с «Правилами пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в Российской Федерации»;

- по архивам  прибора, длительное время работавшего без НС.

1. На предприятиях, в организациях, где отсутствовала водоизмерительная аппаратура, водопотребление (водоотведение) осуществлялось косвенными методами по «Форме первичной учетной документации по использованию воды» ПОД-12

- по расходу электроэнергии;

- по производительности насосов;

- по количеству выпускаемой продукции.

На насосных станциях расходы 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.

Таблица 1

Дата Забор воды из р. Нева Суммарный объем, тыс. м3 Разница в расчетах между суммарными объемами, % Рассчитанный станцией по производи- тельности насосов По приборам без учета НС С учетом НС, рассчи- танный по «Методи- ке...» «По насосам» и «по приборам» «По насосам» и «по приборам с учетом НС» 01.01.2005 29 791 28 026,0 30 173 -5,9 1,3 01.12.2004 30 223,9 28 145,9 30 223,9 -6,9 0 01.11.2004 29 201,5 27 011,2 29 201,5 -7,5 0 01.10.2004 30 412,1 30 324,1 30 412,1 -0,3 0 01.09.2004 27 380,3 26 734,6 27 380,3 -2,4 0 01.08.2004 24 880,4 24 821,3 25 148,3 -0,2 1,1 01.07.2004 23 766 23 650,9 23 847,8 -0,5 0,3 01.06.2004 26 121,9 26 016,1 26 059,5 -0,4 -0,2 01.05.2004 30 775 30 708,3 30 713,4 -0,2 -0,2 01.04.2004 31 854,7 31 329,9 31 854,7 -1,6 0 01.03.2004 32 631,8 32 061,7 32 061,7 -1,7 -1,7 01.02.2004 29 835,4 29 061,2 29 835,4 -2,6 0 01.01.2004 34 374,4 26 854,0 34 101,6 -21,9 -0,8

В табл. 1 приведены данные по водозабору одной из водопроводных станций Санкт-Петербурга, рассчитанные в качестве эксперимента

а) по производительности насосов;

б) по приборам без учета НС;

в) по приборам с учетом НС.

Разница в расчетах за 2004 год между суммарными объемами, полученная по насосам  и по приборам без учета НС, составила 0,2– -21,9 %, а с учетом НС, рассчитанным по «Методике…», – 1,7–1,3 %.

2. «Правила пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в Российской Федерации» распространяются на случаи:

- ремонта средств измерений (Правило 55);

- самовольного присоединения и пользования системами водоснабжения и канализации (Правило 57);

- потребления питьевой воды без средств измерений, с неисправными приборами или по истечении их межповерочного интервала, с нарушением целости пломб на средствах измерений и при необеспечении абонентом представителю водопроводно-канализационного хозяйства доступа к узлу измерений (Правило 77).

Таблица 2

Дата/время Суммарный объем, м3 06.03.2005/16:00 2 589,6 06.03.2005/17:00 2 609,4 06.03.2005/18:00 2 637,7 06.03.2005/19:00 2 666,9 06.03.2005/20:00 2 583,9 06.03.2005/21:00 2 557,4 06.03.2005/22:00 2 674,4 06.03.2005/23:00 2 588,8 07.03.2005/00:00 2 480,9 07.03.2005/01:00 2 478,9 07.03.2005/02:00 2 372,9 07.03.2005/03:00 2 324,6 07.03.2005/04:00 2 331,1 07.03.2005/05:00 2 309,4 07.03.2005/06:00 2 363,5 07.03.2005/07:00 2 551,4 07.03.2005/08:00 2 683,4

В случаях, описанных в Правилах 57, 77, «количество израсходованной питьевой воды исчисляется по пропускной способности устройств и сооружений для присоединения к системам водоснабжения и канализации при их круглосуточном действии полным сечением и скорости движения воды 1,2 м/с с момента обнаружения».

По Правилу 55 «допускается определение фактического потребления питьевой воды и/или сброса сточных вод по среднемесячному показателю потребления за последние шесть месяцев, предшествовавших расчетному периоду».

О возможном возникновении нештатных ситуаций и о том, как в этом случае рассчитать неучтенный объем в «Правилах…» указаний нет.

Правило 55 – единственное из этого документа, которое можно использовать для расчета НС и для сравнения с «Методикой…».

Для оценки погрешности результатов измерения объема воды при определении фактического водопотребления в случае возникновения нештатных ситуаций по «Методике…» были отобраны архивы (часовой, суточный, месячный, архив НС) одного прибора, длительное время работающего без НС. На рис. 1 графически представлен часовой архив этого прибора продолжительностью более трех месяцев.

Рисунок 1. Часовой архив прибора продолжительностью более трех месяцев

В «Методике…» изложены алгоритмы расчетов неучтенного объема за время НС в зависимости от их продолжительности:

- меньше минуты;

- от 1 мин до получаса;

- от получаса до 7 сут.;

- более 7 сут., но менее месяца;

- целый месяц.

Для определения относительной погрешности результатов измерения объема воды при нахождении фактического водопотребления в случае возникновения нештатных ситуаций с помощью «Методики…» искусственно задавались разные по продолжительности нештатные ситуации. Было проведено исследование фрагментов архивов:

1) со стабильным водопотреблением (пример 1);

2) с резко меняющимся на непродолжительное время в несколько раз (пример 2);

3) с резко меняющимся на длительное время (пример 3).

Пример 1.

Допустим, что с 22:00 06.03.05 в течение 5 ч (t_нс) произошла НС. Согласно п. 2.2.3 «Методики…» при продолжительности НС более получаса, но менее 7 сут. среднее значение расхода рассчитывается за 5 предшествующих НС и 5 последующих часов текущего периода НС по часовому архиву (табл. 2), т. е. q_средн. = 2 493,5 м³/ч, и вычисляется объем за время НС: V_нс = q_средн. t_нс = 12 467,6 м³, который отличается от действительно прошедшего объема за эти 5 ч, равного 12 595,8 м³ на 1,02 %.

Получившаяся разница между рассчитанным по «Методике…» и реально прошедшим за время НС объемами составляет 0,01 % от объема за отчетный месяц.

Выполненные расчеты для этой ситуации по «Правилам…» дают следующие результаты: объем за время НС, равный 12 111,8 м³, отличается от действительного на 3,84 %, а получившаяся разница между рассчитанным по «Правилам…» и реально прошедшим за время НС объемами составляет 0,03 % от объема за отчетный месяц.

Пример 2.

С 18.03.05 по 21.03.05 (рис. 2) среднечасовой расход воды увеличился почти в 2 раза. Если допустить, что все это время была НС и увеличение потребления воды не будет зафиксировано ни в одном архиве, максимальная разность между рассчитанным по «Методике…» и реально прошедшим объемами за отчетный месяц составит 5,04 %, по «Правилам...» – 5,21 %.

Рисунок 2. Архив прибора

Анализ приведенных примеров 1 и 2 может привести к поспешному выводу о хорошем соотношении расчетов, полученных по «Методике…» и по «Правилам…». Такая близость результатов обусловлена тем, что в предшествующие шесть месяцев режим водопотребления по этому водоводу менялся незначительно.

Пример 3.

На предприятиях ГУП «ТЭК СПб» и ОАО «Ленэнерго» в период останова водопотребление может снижаться до минимального (собственные нужды предприятия). Соответственно, при расчетах по «Правилам…» это снижение существенно повлияет на величину «среднемесячного показателя потребления за последние шесть месяцев, предшествовавших расчетному периоду». При этом рекомендации по расчетам НС, предложенные в «Методике…», составлены с учетом сезонных изменений водопотребления.

Таблица 3

Дата Суммарный объем, м3 01.01.2004 278 984,0 01.02.2004 264 031,8 01.03.2004 99 764,9 01.04.2004 206 257,0 01.05.2004 131 080,1 01.06.2004 169 787,0 01.07.2004 291 886,6 01.08.2004 2 014,0

В табл. 3 представлены данные по одной из котельных за первую половину 2004 года.

Резкое уменьшение потребления воды в связи с ее остановом пришлось на август 2004 года. В архивах этого месяца зарегистрирована НС продолжительностью 35 мин. При формальных расчетах по «Правилам…» V_нс = 151,9 м³, что составляет 7,5 % от общего объема, а по «Методике…» V_нс = 0,3 м³, что составляет 0,01 % от общего объема.

Для удобства сравнения в табл. 4 собраны итоговые результаты по погрешности результатов измерения объема воды при определении фактического водопотребления в случае возникновения нештатных ситуаций по двум документам.

Таблица 4

Пример Относительная погрешность результатов измерения объема воды при определении фактического водопотребления в случае возникновения НС, % по «Методике...» по «Правилам...» Стабильное водопотребление 0,01 0,03 Кратковременное резкое изменение водопотребления 5,04 5,21 Длительное изменение водопотребления 0,01 7,50

В статье приведены наиболее наглядные примеры обработки разных ситуаций. Проведенное исследование было значительно объемнее. Но окончательный вывод является общим для всего проведенного анализа: относительная погрешность результатов измерения объема воды на узлах учета ГУП «Водоканал СПб» и его абонентов при определении фактического водопотребления в случае возникновения НС по «Методике…» находится в диапазоне 0,01–5 % и она ниже относительной погрешности результатов измерения, полученной другими известными способами.

В предыдущих наших работах [1, 2] были представлены ранее встречавшиеся архивы с необычными НС.

Таблица 5

Дата/время Суммарный объем, м3 Время нештатных ситуаций (отказов), с 11.12.2004/21:00 3999,6 0 11.12.2004/22:00 3 881,5 0 11.12.2004/23:00 3 890,4 317 12.12.2004/00:00 3 653,6 190 12.12.2004/01:00 1 712,0 3331 12.12.2004/02:00 1 269,9 3366 12.12.2004/03:00 608,8 3582 12.12.2004/04:00 1 608,6 3400 12.12.2004 05:00 1 270,1 3243 12.12.2004/06:00 446,7 3724 12.12.2004/07:00 727,9 3427 12.12.2004/08:00 891,1 3921 12.12.2004/09:00 0 4176 12.12.2004/10:00 1 336,6 3473 12.12.2004/11:00 571,7 3628 12.12.2004/12:00 2 227,7 2684 12.12.2004/13:00 2 499,8 2587

Анализ представленного архива (табл. 5) выявил некоторую особенность нештатной ситуации, зафиксированной в нем: в определенные часы продолжительность нештатной ситуации оказалась более возможных 3 600 с. В итоге в месячном архиве суммарная продолжительность всей НС оказалась на 0,6 % больше продолжительности реально прошедшего за время НС времени, т. е. изменение условий эксплуатации привело к сбою устройства, регистрирующего время. Более того, в эти часы прибор зафиксировал и некоторый объем.

Согласно нашей методике представленная выше ситуация является Дополнительной нештатной ситуацией (ДНС) типа «сбой времени», расчет за которую выполняется по специальному алгоритму, описанному в «Методике...».

Литература

1. Зайцев А. П., Романова Н. Л., Симахин В. М. и др. Опыт организации учета объемов воды в системе водоснабжения ГУП «Водоканал СПб» и его абонентов // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы международной научно-практической конференции, апрель 2004.

2. Вихрова И. С., Зайцев А. П., Романова Н. Л. и др. Обработка результатов измерений при определении неучтенных объемов водопотребления и водоотведения // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы международной научно-практической конференции, ноябрь 2004.