Индекс материала
Счетчики энергоресурсов
Приборы учета
Теплосчетчик
Счетчики газа
Ротационные счетчики газа
Ультразвуковые счетчики
Мембранные счетчики
Расходомеры
АИИС КУЭ
Все страницы

Микропроцессорные счетчики электроэнергии

Многофункциональные микропроцессорные счетчики электрической энергии предназначены для измерения и многотарифного учета активной и реактивной электроэнергии (в том числе и с учетом потерь), ведения массивов профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования, фиксации максимумов мощности, измерения параметров трехфазной сети и параметров качества электроэнергии.

Такие счетчики могут применяться как средства коммерческого или технического учета электроэнергии в бытовом и мелко-моторном секторах, на предприятиях промышленности и в энергосистемах.

Счетчики электроэнергии предназначены для работы в трех- и четырехпроводных сетях переменного тока напряжением 3-(57,7-115)/(100-200)В или 3-(120-230)/(208-400)В, частотой (50±2,5)Гц, номинальным (максимальным) током 1(2) или 5(10)А при трансформаторном подключении по току и трансформаторном или непосредственном подключении по напряжению.

Электросчетчики имеют один или несколько интерфейсов связи, и предназначены для работы, как автономно, так и в составе АИИС КУЭ) и могут быть источником данных для автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), а так же систем контроля качества электрической энергии.

С точки зрения нормативно- правового обеспечения счетчики электрической энергии должны соответствовать следующим Государственным стандартам: 
ГОСТ Р 52320-2005, ГОСТ Р 52323-2005, ГОСТ Р 52425-2005, ИЛГШ.411152.145ТУ. Кроме того, счетчики должны иметь действующий сертификат соответствия и должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений.

Технические характеристики некоторых счетчиков электрической энергии, представленных на российском рынке, приведены в Таблице 1.1. Стоимость многофункциональных счетчиков электрической энергии зависит от класса точности измерительного прибора, доступного функционала, а так же от коммуникационных возможностей.

Счетчики электроэнергии ведут: журналы событий, журналы показателей качества электричества, журналы превышения порога мощности и статусный журнал. Счетчики позволяют производить программирование, перепрограммирование, управление и считывание параметров и данных через интерфейсы связи RS-485 и оптический порт. 

 

 

Приборы учета воды, тепла, газа

Расходомеры, как правило, разделяются на четыре типа по принципу действия: электромагнитные, ультразвуковые, вихревые и механические.

Принцип действия механических расходомеров (крыльчатых, турбинных, винтовых) основан на преобразовании поступательного движения потока жидкости во вращательное движение измерительной части. Это наиболее простые приборы.

Эти расходомеры в значительной степени лишены дефектов, присущих электромагнитным и ультразвуковым расходомерам. Но они чувствительны к наличию крупных механических примесей в воде. Этот дефект легко убирается установкой перед счетчиком магнитомеханического фильтра.

Вихревые расходомеры работают на принципе анализа вихревой «дорожки Кармана», образующейся за пластиной, вынесенной в поток жидкости, протекающей в трубопроводе. Срывное обтекание вызывает пульсации давления в потоке, замер которых и позволяет определить объемы протекающей через трубопровод жидкости. Приборы этого типа также чувствительны к резким изменениям в потоке жидкости, к наличию крупных примесей, но безразличны к отложениям в трубах и магнитным примесям (железо в воде).

Ультразвуковые счетчики работают на принципе изменения времени прохождения ультразвукового сигнала от источника до приемника сигналов, которое зависит от скорости потока жидкости. Эти приборы хорошо работают при измерении расхода чистой, однородной жидкости по чистым трубам. Однако, при протекании жидкостей, имеющих посторонние включения - окалина, частицы накипи, песок, воздушные пузыри и при неустойчивом расходе, они дают существенные неточности показаний. Отложение накипи и других механических примесей на стенках измерительной части расходомера сделают искажения постоянными, вплоть до отказа работы прибора.

Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на способности измеряемой жидкости возбуждать электрический ток при ее движении в магнитном поле. Поскольку при этом возникают малые величины тока, то эти приборы очень чувствительны к качеству монтажа, условиям эксплуатации. Недостаточно качественное соединение проводов, появление дополнительных сопротивлений в соединениях, наличие примесей в воде, особенно соединений железа, резко увеличивают погрешности показаний приборов.

Современные расходомеры имеют цифровой или аналоговый токовый выход и способны работать как автономно так и в составе системы учета Характеристики некоторых типов расходомеров представлены в Таблице.

Теплосчетчик - это комплект приборов, которые учитывают (регистрируют) потребленную тепловую энергию и теплоноситель в системах водяного теплоснабжения, а также их параметры.

В состав теплосчетчика, входит: 
вычислитель количества теплоты; первичные преобразователи расхода;
термопреобразователи сопротивления При необходимости могут быть установлены преобразователи избыточного давления, а так же блоки питания расходомеров и датчиков давления.

В качестве термодатчиков применяются терморезиторы, термодиоды или термотранзистры. Эксплуатационные характеристики теплосчетчика во многом определяются типом используемого датчика расхода теплоносителя. Часто такие датчики называют водосчетчиками, что не совсем правильно. На рынке широко представлены теплосчетчики, где применяются ультразвуковые, электромагнитные, тахометрические и вихревые датчики расхода.

Электронные сигналы от разных датчиков обрабатываются электронно-вычислительным устройством по заданной программе. В специализированных теплосчетчиках программа обработки сигналов датчиков жестко зашивается производителем. В универсальных счетчиках тепла предусматривается возможность выбора параметров, из ряда предустановленных проектно-монтажной организацией.

По конструктивному исполнению теплосчетчики подразделяют на моноблочные (единые) и комбинированные. Счетчик тепла, выполненный в виде одного блока, проверяется и обслуживается как единое электронно-механическое изделие. Комбинированный теплосчетчик собран из отдельных компонентов: 
вычислителя и подключаемых к нему термометра и расходомера. Каждый
компонент комбинированного теплосчетчика проверяется и обслуживается как
отдельное, самостоятельное устройство.

Технические характеристики некоторых теплосчетчиков представлены в Таблице.

 

Счетчики газа представленные в настоящее время на рынке можно разделить на несколько основных типов. 
 

Турбинные счетчики газа. Счетчики выполнены в виде трубы, в которой расположена винтовая турбинка, как правило с небольшим перекрытием лопаток одной другую.

В проточной части корпуса расположены обтекатели перекрывающие большую часть сечения трубопровода, чем обеспечивается дополнительное выравнивание эпюры скоростей потока и увеличение скорости течения газа. Кроме того, происходит формирование турбулентного режима течения газа, за счет чего обеспечивается линейность характеристики счетчика газа в большом 
диапазоне.

Высота турбинки, как правило, не превышает 25-30% радиуса. На входе в счетчик в ряде конструкций предусмотрен дополнительный струевыпрямитель потока, выполненный или в виде прямых лопаток или в виде «толстого» диска с отверстиями разного диаметра. Установка сетки на входе турбинного счетчика, как правило, не применяется, так как ее засорение уменьшает площадь проходного сечения трубопровода, соответственно увеличивает скорость течения потока, что приводит к увеличению показаний счетчика.

Преобразование скорости вращения турбинки в объемные значения количества прошедшего газа осуществляется путем передачи вращения турбинки через магнитную муфту на счетный механизм, в котором путем подбора пар шестеренок (во время градуировки) обеспечивается линейная связь между скоростью вращением турбинки и количеством пройденного газа.

Другим методом получения результата количества пройденного газа в зависимости от скорости вращения турбинки является использование для индикации скорости магнитоиндукционного преобразователя. Лопатки турбинки при прохождении вблизи преобразователя возбуждают в нем электрический сигнал, поэтому скорость вращения турбинки и частота сигнала с преобразователя пропорциональны. При таком методе преобразование сигнала осуществляется вэлектронном блоке, так же как и вычисление объема прошедшего газа. Для обеспечения взрывозащищенности счетчика блок питания должен быть выполнен с взрывозащитой.

Однако применение электронного блока упрощает вопрос расширения диапазона измерения счетчика (для счетчика с механическим счетным механизмом 1:20 или 1:30), так как нелинейность характеристики счетчика, проявляющаяся на малых расходах, легко устраняется применением кусочно-линейной аппроксимации характеристики (до 1:50), чего в счетчике с механической счетной головкой сделать нельзя.

Для измерения расхода турбинные счетчика газа СГ-16М и СГ-75М имеют  взрывозащищенный импульсный выход (геркон) «сухие контакты реле» с частотой 1 имп./1куб.м. и невзрывозащищенный импульсный выход (оптопара) с частотой импульсов 560 имп/куб.м.

 

Ротационные счетчики газа.  Принцип действия  счетчика заключается в обкатывании двух роторов специально спрофилированной формы (напоминающую цифру «восемь»), друг по другу под действием потока газа.

Синхронность обкатывания роторов обеспечивается специальными шестеренками, соединенными с соответствующим ротором и между собой.  Для обеспечения точности измерения профиль роторов и внутренняя поверхность корпуса счетчика должны быть выполнены с высокой точностью, что достигается применением специальных технологических приемов обработки этих 
поверхностей. Необходимо выделить несколько преимуществ этих типов счетчиков перед турбинными: 
Большой диапазон измеряемых расходов (до 1:160) и малая погрешность при измерении переменных потоков. Второе свойство - делает их незаменимыми для измерения расхода газа потребляющих «крышными» котельными, работающими в импульсном режиме. 
Любое направление газа через счетчик.
Отсутствие требований к наличию прямых участков перед и за счетчиком.

Ротационные счетчики RVG (также как и «DELTA» и «ROOTS» ) могут доукомплектовываться, кроме штатного низкочастотного датчика (геркон) с частотой срабатывания 10 имп/куб.м., среднечастотным Е-300 с частотой срабатывания до 200 имп/куб.м., и высокочастотным до 14025 имп./куб.м. 

Вихревые расходомеры-счетчики. Принцип действия основан на эффекте возникновения периодических вихрей при обтекании потоком газа тела обтекания. Частота срыва вихрей пропорциональна скорости потока и, соответственно, объемному расходу. Индикацию вихрей может осуществляться термоанемометром (ВРСГ-1) или ультразвуком (ВИР-100, СВГ.М).

По диапазону измерения счетчики занимают промежуточное значение между турбинными и ротационными (до 1:50).

В связи с тем, что в данном типе счетчиков отсутствуют подвижные  элементы, нет необходимости в системе смазки, необходимой для турбинных и ротационных счетчиков. Появляется возможность использовать данный тип счетчиков для измерения количества кислорода, который измерять турбинными и ротационными счетчиками категорически нельзя из-за сгорания масла в среде кислорода. Также верхний предел измерения расхода для данного типа прибора выше, чем у турбинных, например для Ду=200мм. турбинные счетчики применяются до 2500 м3/час, а ВРСГ-1 до 5000 м3/час. 

Ультразвуковые расходомеры-счетчики газа.  Принцип действия заключается в направлении ультразвукового луча в направлении по потоку и против потока и определении разницы времени прохождения этих двух лучей.

Разница во времени пропорциональна скорости течения газа. До 2002г. в России ультразвуковые расходомеры на газ не выпускались.

В настоящее время выпускаются ультразвуковые расходомеры:
 «Гобой-1» на расходы 10, 16, 25, 40, 65, 100м3/ч , на трубопроводы от 25 до 80мм., для абсолютных давлений до 2кгс/см2,  
 УБСГ-001 на расходы от 0,1 до 16м3/ч.,  
 УБСГ-002 на расходы от 0,16 до 25м3/ч Ду=1.1/42, (32мм) 
 «ГАЗ-001» для трубопроводов большего диаметра (более 100мм) и для давлений до 60кгс/см2.

Ультразвуковой расходомер-счетчик «Днепр-7» с накладными датчиками излучателями-приемниками. Принцип действия расходомера-счетчика основан на преобразовании доплеровской разности частот отражений ультразвука от движущихся неоднородностей потока, линейно зависящей от скорости движения потока. 

Мембранные счетчики газа. Принцип работы мембранного  счетчика газа основан на перемещении подвижных перегородок (мембран) камер при поступлении газа в счетчик. Впуск и выпуск газа, расход которого необходимо измерить, вызывает переменное перемещение мембран и через систему рычагов и редуктор приводит в действие счетный механизм. Мембранные счетчики отличаются большим диапазоном измерения до 1:100, но рассчитаны для работы при низком давлении газа, как правило не более 0,5 кгс/см2.

Мембранные счетчики в основном предназначены для измерения расхода газа в домах, коттеджах. Если турбинные и ротационные счетчики газа сопровождаются шумом, связанным с вращением подвижных элементов, то мембранные счетчики работают бесшумно. Они не требуют смазки во время эксплуатации, в то время как турбинные счетчики необходимо смазывать раз в 
квартал. Однако при больших расходах более 25м3/ч размеры счетчиков становятся довольно большими. 

Струйные счетчики газа. Принцип работы основан на колебании струи газа в специальном струйном генераторе. Струя газа попеременно перебрасывается из одного устойчивого положения в другое и создает при этом пульсации давления и звука с частотой, пропорциональной скорости течения газа и соответственно объемного расхода. В электронном преобразователе происходит вычисление количества пропущенного газа. В настоящее время серийно выпускаются только две модификации струйных бытовых счетчиков газа СГ-1 для измерения расхода 0,03–1,2м3/ч и СГ-2 для 0,03–6,0м3/ч. 

Левитационный счетчик газа.  Является тахометрическим прибором, в котором подвижный элемент вращается в газовых подшипниках. Скорость вращения подвижного элемента пропорциональна объемному расходу. Вторичный преобразователь преобразует скорость вращения в электрический сигнал, который в электронном блоке преобразуется в измеренные количество пройденного газа. Результаты индицируются на индикаторе. Диапазон измеряемых расходов от 0,03 до 7 м3/ч. Температура измеряемого газа от –50 до +500С. Температура окружающей среды –30 до +500С. Основная погрешность ± 1,5%. 

Барабанные счетчики газа. Принцип действия состоит в том, что под действием перепада давления газа происходит вращение барабана, разделенного на несколько камер, измерительный объем которых ограничен уровнем затворной жидкости. При вращении барабана периодически разные камеры заполняются и опорожняются газом. Ранее выпускаемые барабанные газовые счетчики ГСБ-160 на пределы измерения 0,08-0,24м3/ч. ГСБ-400 на пределы 0,2-6м3/ч. - в настоящее время не выпускаются. Основная погрешность измерения данных счетчиков 1,0%.

Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры).  Принцип действия расходомеров данного типа основан на том, что поплавок, плавающий (подвешенный) в потоке, изменяет свое положение по вертикали в зависимости от величины расхода газа. Для обеспечения линейности такого перемещения, площадь проходного сечения датчика расхода изменяется таким образом, чтобы перепад давления оставался постоянным. Это достигается тем, что трубка в которой перемещается поплавок выполнена конической с расширением конуса вверх (ротаметры типа РМ) или трубка выполнена с прорезью и поршень (плавок), поднимаясь вверх, открывает для потока большее проходное сечение (ДПС-7,5, ДПС-10).

Ротаметры выпускаются в основном для технологических целей, имеют, как правило, большую величину основной погрешности 2,5-4%, небольшой диапазон измерения от 1:5 до 1:10.

Выпускаются ротаметры с коническими стеклами (РМ, РМФ, РСБ), пневматические (РП, РПФ, РПО) и электрические (РЭ, РЭВ) с индуктивным выходом. 

Расходомеры переменного перепада давления (на основе сужающих устройств). Использование сужающих устройств для измерения расхода и количества газа являлось до недавнего времени самым используемым. Однако малый диапазон измерения расхода (1:3) с приемлемой для коммерческого учета газа погрешностью ±1,5%, а также разработка турбинных и ротационных счетчиков газа несколько ослабило позиции расходомеров на основе сужающих устройств.

В последнее десятилетие, за счет разработки новых датчиков давления с большими диапазонами измерения и развития микропроцессорной техники, появились и успешно внедряются несколько комплексов на базе сужающих устройств, такие как Гиперфлоу-3МП, Суперфлоу-2, массовый расходомер модели 3095 MV. Для трубопроводов большого диаметра, более 300-400мм. данный метод измерения является вполне конкурентным.

Во всех вышеперечисленных расходомерах-счетчиках измеряется давление и температура газа, перепад давления на сужающем устройстве (как правило, стандартизованном: диафрагмы, сопла, трубы Вентури), но применяются и нестандартные средства измерения и вычисляется объемный и массовый расходы газа и количество пройденного газа приведенного к нормальным условиям. При наличии сетевого питания расходомер может иметь токовый сигнал. При автономном питании передача сигнала осуществляется через интерфейс RS-232 или RS-485.

Как правило, выпускаются счетчики газа, т.е. приборы, измеряющие количества прошедшего газа нарастающим итогом. Мгновенные значения расходов не индуцируются. Исключением являются счетчики ЛГ-к-Ех, ТРСГ, ДРОТ, ВСРГ-1, СВГ.М, ГАЗ-001, в которых измеряется расход, а количество прошедшего газа определяется интегрированием по времени.

АИИС КУЭ “ES-Энергия”

Программно-технический комплекс «ES-Энергия» включает в свой  состав компоненты, необходимые для создания АИИС КУЭ субъектов оптового рынка электроэнергии и реализации требований системного оператора в части обмена телемеханической информацией, а также для создания АСДУ энергообъектов и АСУ ТП подстанций. В комплексе реализован общий подход к 
сбору, хранению и обработке данных c различных цифровых многофункциональных устройств.

Отличительные особенности ПТК «ES-Энергия»:
1. в ПТК заложены технические решения, позволяющие использовать различные конфигурации программного обеспечения в системах любого масштаба, от АИИС учета электроэнергии, потребляемой в бытовом секторе, до сложных систем электрических станций и целых энергосистем;  
2. использование общих подходов к сбору и обработке данных с многофункциональных цифровых устройств для АИИС КУЭ и АСДУ; 
3. обеспечение максимальной идентичности показаний АИИС КУЭ и АСДУ,  также взаимного резервирования данных (в случае применения цифровых измерительных преобразователей телемеханики и «быстрых» многофункциональных счетчиков электрической энергии с функциями  измерения параметров электрической сети).

Программно-технический комплекс под общим названием «ES-Энергия» включает в себя два ПТК соответственно для построения автоматизированных систем учета электроэнергии «ES-АИИС КУЭ» и автоматизированных систем управления «ES-АСДУ». В состав каждого комплекса входят: устройства сбора данных, преобразователи интерфейсов и конверторы протоколов, программно-
технический комплекс верхнего уровня. Наряду с интеллектуальными электронными устройствами различных производителей, коммуникационным оборудованием и вычислительной техникой входит программное обеспечение и оборудование собственной разработки, в том числе: цифровые измерительные преобразователи телемеханики серии ЭНИП и устройства сбора данных ЭНКС-1, ЭНКС-2, ЭНКС-3. В состав семейства ЭНКС-2 входят также устройства мультиплексирования/демультиплексирования двух логических каналов в один физический, конверторы интерфейсов и протоколов, модуль коррекции времени.

Дополнительно в состав «ES-АИИС КУЭ» входят опциональные программные инструменты, предназначенные для решения таких задач как синхронизация данных баз данных АИИС КУЭ по сетям TCP/IP, защита системы от сбоев и зависаний, генерация XML-отчетов, автоматическое резервное копирование. Кроме этого, «ES-АИИС КУЭ» содержит средства создания, конфигурации и расчета данных «виртуальных» каналов, которые позволяют сохранять профили величин, рассчитываемых на основе имеющихся измерительных каналов по задаваемым пользователем алгоритмам для целей определения потерь и расчета учетных показателей.