ОСОБЕННОСТИ БАЗОВЫХ ГОСУДАРСТВЕННЫХ СТАНДАРТОВ ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ВОДЯНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ОСОБЕННОСТИ СТАНДАРТА ГОСТ Р 51649-2000

1. Определение, приведенное в 3.6. разделе «Определения» для количества теплоты, дословно - изменение внутренней энергии теплоносителя, происходящее при теплопередаче в теплообменных контурах (без массопереноса и совершения работы), определяет количество внутренней энергии теплоносителя, переданной в окружающую среду через отопительные приборы, подключенные к отопительному контуру при непосредственном подключении к тепловой сети или во вторичный контур теплообменника, к которому подключены отопительные приборы или система ГВС, с подачей холодной воды из водопровода.

Для открытых двухтрубных и однотрубных систем ГВС это определение не подходит, так как в открытых системах происходит массоперенос и совершается работа. Из этого следует, что рассматриваемый стандарт может распространяться только на теплосчетчики, разрабатываемые для измерений тепловой энергии в закрытых водяных системах теплоснабжения.

2. Принятые в таблице 1 обозначения G и G_в дословно определены как значения расхода теплоносителя и его наибольшее значение в подающем трубопроводе. Они свидетельствуют о том, что при вычислении пределов допускаемой относительной погрешности δ_о по формулам, приведенным в таблице 1, для всех трех классов теплосчетчиков учитывается вклад вносимой относительной погрешности при измерении расхода теплоносителя одним расходомером, установленным в подающем трубопроводе закрытого теплообменного контура.

Из этого следует, что рассматриваемый стандарт позволяет оценить класс теплосчетчиков, которые могут измерять потребляемую тепловую энергию только в закрытых зависимых и независимых узлах присоединения потребителей тепловой энергии.

Такому выводу соответствует уравнение измерений тепловой энергии Q в закрытом теплообменном контуре - при равенстве массовых расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (m₁ = m₂ = m) в зависимости от метода измерений, которое имеет вид:

Поэтому эмпирические формулы для вычислений значений пределов допускаемой относительной погрешности применимы только для измерений тепловой энергии в закрытом теплообменном контуре.

В базовом стандарте следует указывать, каким уравнениям измерений тепловой энергии Q соответствуют эмпирические формулы для вычислений значений пределов допускаемой относительной погрешности теплосчетчиков.

В пункте 5.1.2. рабочих условиях применения отсутствует область значений температуры теплоносителя, влияющая на точность результатов измерений расхода, что не позволяет нормировать дополнительную погрешность теплосчетчика и правильно оценивать пределы допускаемой относительной погрешности для класса прибора.

Отсутствие в базовом стандарте требования к нормированию и учету дополнительной погрешности при измерении расхода в зависимости от области значений температуры теплоносителя ставит под сомнение достоверность результатов измерений тепловой энергии.

3. В соответствии с положением пункта 4.2.5. настоящего стандарта, дословно - значение разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах определяется следующим образом:

наименьшее, Δt_H, выбирается из ряда -

1, 2, 3 °С для теплосчетчиков класса С;

2, 3, 5 °С для теплосчетчиков класса В;

3, 5, 10 °С для теплосчетчиков класса А.

Если рассматривать наименьшее значение разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, которое может удовлетворять требованиям пункта 5.2.2. «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя», то допустимое наименьшее значение 10 °С будет соответствовать теплосчетчику класса А, но при этом предел допускаемой относительной погрешности теплосчетчика класса А, определяемый по формуле δ_о = ± (4+4Δt_H/Δt+0,05Gв/G), будет превышать допустимую величину относительной погрешности ±5%, при измерении тепловой энергии с разностью температур в подающем и обратном трубопроводах от 10 до 20 °С.

Из этого следует, что теплосчетчики, аттестованные по любому из трех классов данного стандарта, не могут применяться в закрытых водяных системах для измерения тепловой энергии, так как не удовлетворяют требованиям пункта 5.2.2. «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя».

4. Формулы, приведенные в таблице 1 настоящего стандарта для вычисления значения пределов допускаемой относительной погрешности δ_о теплосчетчиков, не могут применяться для определения пределов допускаемой относительной погрешности, так как в них используются текущие значения расхода теплоносителя и его максимальные значения в подающем трубопроводе сетевой воды, а не максимальное и минимальное значения расхода, при которых теплосчетчик функционирует без превышения максимально допустимой погрешности (что является пределом измерений расходомеров, допускаемых к применению в составе теплосчетчика). Такой чудовищный подлог понятий в метрологии не допустим.

Совершенно недопустима также неточность в описании принятых обозначений: для предела допускаемой относительной погрешности δ_о теплосчетчиков не определено название относительной погрешности. Если речь идет только об основной относительной погрешности, то какое предельно допустимое влияние на результат вычислений может оказывать неучтенная дополнительная относительная погрешность измерения тепловой энергии и т.д.?

Совершенно не обосновано использование эмпирических коэффрщиентов, в формулах, по которым определяются значения пределов допускаемой относительной погрешности δ_о теплосчетчиков. В аналогичных формулах, приведенных в стандарте EN 1434-1:1997 эти же эмпирические коэффициенты определялись при условии, что основная относительная погрешность измерения при измерении расхода теплоносителя не превышала ±5%, и сам расходомер установлен в обратном трубопроводе с температурой теплоносителя не более 50 °С.

5. В разделе «Конструктивные требования» настоящего стандарта, в пункте 5.2.3. написано дословно - программное обеспечение теплосчетчиков должно обеспечивать защиту от несанкционированного вмешательства в условиях эксплуатации. Пытаться понять смысловое содержание такого конструктивного требования к программному обеспечению - занятие безнадежное, тем более, что конструктивно обеспечить постоянную защиту самого программного обеспечения, базу данных настроечных параметров и архивы с результатами измерений через интерфейсный порт практически невозможно.

Сама формулировка по своей сути аномально парадоксальна - ведь это настоящая узаконенная индульгенция для всех заинтересованных лиц на свободный доступ и воздействие всеми возможными способами на метрологические и технические характеристики средства измерения после клеймения, но до начала эксплуатации, то есть в период осуществления пусконаладочных работ.

Для того, чтобы понять, о чем идет речь в этом требовании, в первую очередь требуется нормативно четко определить:

- что понимать под выражением «вмешательство»;

- что должно защищать от несанкционированного вмешательства программное обеспечение теплосчетчика: нормальную работу всех систем автоматики и (или) нормальное функционирование всех инженерных коммуникаций здания, в котором находится теплосчетчик и (или) составные части самого теплосчетчика, и (или) программное обеспечение составных частей (электромагнитных преобразователей расхода) теплосчетчика, и (или) саму конструкцию теплосчетчика в целом;

- кому можно, а кому нельзя санкционирование вмешиваться до начала и во время эксплуатации;

- что понимать под вмешательством, и следует ли рассматривать варианты с доступом или без доступа, с непосредственным или дистанционным доступом к чему-либо, с воздействием или без воздействия чем-то и как-то на что-то;

- какие дополнительные методы и инструменты защиты неопределенного чего-то от неопределенного вмешательства во что-то допустимы или недопустимы;

- какие уровни доступа программного обеспечения должны отвечать за защиту чего-то от неопределенного вмешательства во что-то;

- какое вмешательство чего-то и чем-то следует считать несанкционированным вмешательством во что-то, и по каким критериям это определять;

- нужно ли защищать измерительные линии связи с помощью программного обеспечения.

Применять в каких-либо требованиях базового стандарта столько неопределенности совершенно недопустимо.

Суть проблемы состоит в следующем: существующие нормативные документы, имеющие отношение к методам и способам защиты метрологических и технических характеристик от преднамеренного их изменения в течение всего межповерочного интервала не гармонизированы для решения этой проблемы в полном объеме.

Рассмотрим несколько нормативных документов:

ПР 50.2.006-94 ГСИ «Порядок проведения поверки средств измерений».

В пункте 1.7. указано дословно: поверительные клейма наносятся на средства измерений во всех случаях, когда конструкция средств измерений не препятствует этому и условия их эксплуатации обеспечивают сохранность поверительных клейм в течение всего межповерочного интервала.

ПР 50.2.007-2001 ГСИ «Поверительные клейма».

В пункте 2.1. указано дословно: поверительные клейма представляют собой знак, нанесенный на средство измерений, дополнительные устройства, и (или) техническую документацию и удостоверяющий, что поверка средств измерений проведена с удовлетворительными результатами, а также для защиты, при необходимости, средств измерений от любого несанкционированного доступа, включая регулировочные (котировочные) устройства.

В пункте 3.2. указано дословно: клейма, предназначенные для исключения несанкционированного доступа к узлам регулировки показаний средства измерений и автоматического клеймения могут не содержать индивидуального клейма поверителя. Места установки пломб, несущих на себе поверительные клейма, и их количество определяются в каждом конкретном случае при утверждении типа средств измерения.

В пункте 4.2. указано дословно: поверительные клейма наносят на средства измерений и (или) техническую документацию или свидетельства в соответствии с требованиями, предусмотренными по поверке средств измерений, при положительных результатах поверки. Поверитель наносит клеймо таким образом, чтобы оно было расположено в надлежащем месте, четко и свободно читалось.

В пункте 5.1.5. «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя» указано дословно - приборы узла учета должны быть защищены от несанкционированного вмешательства в их работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы (объема) и регистрацию параметров теплоносителя.

Ни один из рассмотренных выше документов не ставит задачу в необходимом объеме, а в результате возникшая проблема остается неразрешенной.

Между тем начать заниматься этими вопросами следует с принятия определений к терминологии, которой необходимо пользоваться. Во всех пяти рассмотренных нормативных документах используются разные термины, которые не определяют постановку задачи в целом.

Для того чтобы нарушить достоверный учет тепловой энергии, массы (объема) и регистрацию параметров теплоносителя, необходимо осуществить вмешательство в проверенную поверителем работоспособность средства измерения, посредством воздействия на метрологические и технические характеристики средства измерения, путем прямого или косвенного доступа извне.

Все три действия являются несанкционированными, после нанесения клейма поверителя на пломбы, места размещения которых должны быть определены при утверждении типа средств измерения и указаны в описании типа средства измерения.

Места расположения поверительного клейма должны полностью закрыть любой доступ к элементной базе, джамперам, переключателям, разъемам СИ, оставив свободным доступ для подключения проводов к измерительным и питающим цепям.

Защита интерфейсных портов должны быть обеспечена путем обязательного наличия энергонезависимой фискальной памяти с утвержденным и аттестованным листингом программного обеспечения (для каждой версии) в установленном порядке.

Неприкосновенность поверительного клейма на средстве измерения на протяжении всего межповерочного интервала обязана гарантировать и обеспечивать сохранение:

- неизменяемого листинга программного обеспечения СИ;

- непрерывного контроля программного обеспечения за отсутствием несанкционированного доступа и воздействия на метрологические характеристики СИ, листинг программного обеспечения, версии программного обеспечения, которое было в СИ на момент проведения поверки, настроечные параметры СИ.

Определения «доступ» и «воздействие» указаны в ГОСТ Р 50739-95 «Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования».

6. В разделе «Общие технические требования» настоящего стандарта отсутствуют:

- требования к разрешенным уровням доступа программного обеспечения составных частей теплосчетчиков для поверителей, монтажников (при подключении проводов), наладчиков (в период подготовки и во время сдачи узла учета в эксплуатацию), инженеров сервисного обслуживания (во время эксплуатации), представителей теплоснабжающих предприятий;

- критерии, определяющие уровни доступа к ПО составных частей теплосчетчика (расходомеров и тепловычислителей);

- критерии, определяющие способы и каналы доступа к ПО составных частей теплосчетчика (расходомеров и тепловычислителей);

- требования к постоянному контролю тепловычислителя с помощью своего программного обеспечения за доступом и воздействием на программное обеспечение измерительных преобразователей, имеющих свое программное обеспечение. Пример: любой из тепловычислителей серии СПТ не контролирует любой вид доступа к программному обеспечению электромагнитных преобразователей расхода типа ПРЭМ, ЭРСВ или PC-СПА. Ничем не ограничен и доступ к ПО и настройкам путем прямого воздействия, с целью изменения ПО и настроечных значений величин на этапе проведения подготовительных раб от к сдаче в эксплуатацию. Такая негативная ситуация сохраняется для всех тепловычислителей.

Все эти требования должны быть разработаны и определены со статусом обязательного исполнения в базовом стандарте ГОСТ Р 51649-2000. До тех пор пока эта задача не будет решена, несанкционированный доступ, воздействие и вмешательство в достоверный учет тепловой энергии, а также нанесение финансового ущерба теплоснабжающим предприятиям будут иметь место.

Любая попытка вынести решение вышеуказанных вопросов на этап утверждения «Методики поверки» средств измерений будет несостоятельна, так как в документе должна быть прописана процедура осуществления эффективного контроля за выполнением обязательных требований с целью их реализации в средствах измерений.

Конструктивное требование в пункте 5.2.3. к программному обеспечению теплосчетчиков для защиты от несанкционированного вмешательства в условиях эксплуатации сформулировано неконструктивно.

Целесообразно обобщить и сформулировать это требование с учетом терминов, принятых в:

- ПР 50.2.007-2001 ГСИ (несанкционированного доступа),

- Правилах учета тепловой энергии и теплоносителя (несанкционированного вмешательства),

- ГОСТе Р ЕН 1434-1:2006 (несанкционированного доступа).

Для того чтобы совершить несанкционированное действие с целью нарушения достоверного у чета тепловой энергии, массы (объема) и регистрации параметров теплоносителя, необходимо осуществить вмешательство в работоспособность теплосчетчика посредством воздействия на метрологические и технические характеристики, путем прямого или косвенного доступа извне, без снятия и видимого повреждения составных частей или пломбы с клеймом поверителя.

Целесообразно также ввести термин: «несанкционированное действие с целью нарушения достоверного учета тепловой энергии», которое объединит все три действия - вмешательство, воздействие и доступ.

Конструктивное требование пункта 5.2.3. - теплосчетчики должны быть снабжены защитными устройствами, предотвращающими возможность разборки, перестановки или переделки теплосчетчика без очевидного повреждения защитного устройства (пломбы), сплошь - состоит из неопределенностей:

а) что может быть защитным устройством (ЗУ)?

б) каким образом ЗУ должно препятствовать разборке, перестановке или переделке теплосчетчика?

в) какие функции должно выполнять ЗУ?

г) кто должен определять требуемый уровень защиты к ЗУ?

д) кто должен проверять соответствие ЗУ требованиям к защите?

Необходимо определить функциональное назначение защитного устройства теплосчетчика и технические требования к нему со ссылками на нормативные документы.

Обеспечить полную защиту теплосчетчиков от несанкционированного действия практически невозможно, но можно определить требования к защитному устройству, которое будет вести непрерывный контроль за достоверным учетом тепловой энергии.

Целесообразно конкретизировать требование пункта 5.2.3.: теплосчетчик должен иметь аттестованное встроенное защитное устройство с энергонезависимым электропитанием и клеймом поверителя с датой первичной поверки, для сохранения в защитном устройстве сведений о несанкционированных действиях, в течение всего жизненного цикла составных частей теплосчетчика, с целью обеспечения непрерывного контроля за достоверным учетом тепловой энергии.

ОСОБЕННОСТИ СТАНДАРТА ГОСТ Р 8.591-2002

1. В пункте 3.4. раздела «Определения» (дословно): двухканальный теплосчетчик - теплосчетчик по ГОСТ Р 51649-2000 с двумя каналами по п. 3.3. и далее по п. 3.3. (дословно): тепловая энергия - энергия, равная сумме выраженного в единицах энергии количества теплоты, переданного потребителю, и энергии, затраченной на подогрев разбираемого потребителем подогретого теплоносителя (тепловую энергию рассчитывают по уравнениям термодинамики с использованием значений массового расхода теплоносителя и энтальпий). Вышеуказанное свидетельствует о том, что данный стандарт определяет порядок нормирования пределов допускаемой погрешности при измерении тепловой энергии в закрытых независимых водяных системах.

Необходимо принять во внимание, приведенную в данном определении ссылку на стандарт ГОСТ Р 51649-2000, то есть следует признать, что двухканальный теплосчетчик - это измерительная система с двумя измерительными каналами тепловой энергии. По пункту 3.9. (дословно) - измерительный канал теплосчетчика - это совокупность измерительных преобразователей и/или средств измерений, линий связи, электронных (вычислительных) блоков, обеспечивающая измерение количества теплоты или других физических величин по данным об измеренных параметрах теплоносителя.

Если принять приведенные выше определения, то значит, что речь идет о теплосчетчиках, предназначенных для измерения потребленной тепловой энергии теплопотребляющими установками абонентов, подключенных к тепловой сети по двухтрубопроводной схеме с независимым присоединением, т.е. без открытого водоразбора.

Такой вывод следует из приведенного выше определения тепловой энергии по пункту 3.3. стандарта ГОСТ Р 8.591-2002, т.е. энергия, затраченная на подогрев разбираемого потребителем подогретого теплоносителя, соответствует технологическому процессу, который происходит в теплообменном контуре (пластинчатом или трубчатом теплообменнике). Проще говоря, это часть тепловой энергии, переданная из первичного контура теплообменника во вторичный контур для нагрева холодной водопроводной воды до требуемой температуры для последующего разбора подогретой воды на нужды горячего водоснабжения.

Таким образом, настоящий стандарт распространяет свое действие на двухканальные теплосчетчики, дословно - по ГОСТ Р 51649-2000, используемые для измерений и коммерческого учета потребленной в водяных системах теплоснабжения (далее ВСТС) тепловой энергии у абонентов, подключенных к тепловой сети по двухтрубопроводной схеме с независимым присоединением, т.е. без открытого водоразбора.

2. Несмотря на определенную в главах 1 и 3 область применения национального стандарта, содержание главы 5 свидетельствует о том, что потребленная теплопотребляющей установкой абонента тепловая энергия определяется по разности измеренных тепловых потоков в двух трубопроводах. Однако содержание главы 6 свидетельствует о том, что нормирование пределов допускаемой погрешности при измерении потребленной абонентами тепловой энергии, подключенными к тепловой сети по двухтрубопроводной схеме с независимым или зависимым присоединением и с открытым водоразбором, осуществляется в случае применения формул 3 и 4, приведенных в пунктах 6.4. и 6.5.

Из рассмотренных выше примеров следует, что при создании базовых государственных стандартов, непосредственно затрагивающих интересы практической метрологии и финансовые стороны коммерческих взаимоотношений поставщика и покупателя тепловой энергии, глобальные ошибки недопустимы. Чтобы в дальнейшем не возникали подобные стратегические и тактические противоречия между практической и теоретической метрологией, Федеральному агентству по техническому регулированию и метрологии следует учесть, что практическая метрология РФ ежедневно проверяет и принимает (или не принимает) результаты деятельности теоретической метрологии.

Литература:

1. ГОСТ Р 51649-2000 «Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения».

2. ГОСТ Р 8.591-2002 «Теплосчетчики двухканальные для водяных систем теплоснабжения. Нормирование пределов допускаемой погрешности при измерении потребленной абонентами тепловой энергии».

3. ГОСТ Р 50739-95 «Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования».

4. РМГ 51-2002 «Документы на методики поверки СИ».

5. EN 1434-1:1997 Теплосчетчики. Часть 1. Общие требования.

6. ПР 50.2.006-94 ГСИ «Порядок проведения поверки средств измерений».

7. ПР 50.2.007-2001 ГСИ «Поверительные клейма».

8. РМГ 29-99. ГСОЕИ. «Метрология. Основные термины и определения. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации»

9. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя.

10. МИ 2553-99 «Рекомендация. Энергия тепловая и теплоноситель в системах теплоснабжения. Методика оценивания погрешности измерений. Основные положения».

11. МИ 2714-2002 «Энергия тепловая и масса теплоносителя в системах теплоснабжения. Методика выполнения измерений. Основные положения».

12. СНиП 2.04.01-85 «Канализация, внутренний водопровод».

13. «Соглашение о взаимодействии Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации и Главного управления государственного энергетического надзора Министерства топлива и энергетики РФ в области государственного контроля и надзора за средствами измерений и измерительными системами, предназначенными для учета тепловой энергии». Введено в действие 11.04.1997 года.

14. Федеральный Закон «Об обеспечении единства измерений». № 15-ФЗ от 10 января 2003 года.

Журнал «Энергонадзор-информ» № 3 2007 г.