Система автоматизированная информационно-измерительная коммерческого учета теплоносителей и деминерализованной воды Т-951-2

Назначение

Система автоматизированная информационно-измерительная коммерческого учета теплоносителей и деминерализованной воды Т-951-2, далее - Система или АИИС, предназначена для измерений объемного расхода, давления и температуры пара, теплофикационной и деминерализированной воды, вычисления на основе этих измерений количества теплоты (тепловой энергии) пара и теплофикационной воды, массового расхода (массы) пара, теплофикационной и деминерализированной воды, для осуществления автоматизированного коммерческого учета и контроля потребления теплоносителей и деминерализованной воды, а также контроля режимов работы технологического и энергетического оборудования, регистрации, хранения измеренных и вычисленных значений, формирования управляющих и аварийных воздействий, формирования отчетных документов и передачи информации в энергоснабжающую организацию в рамках согласованного регламента.

Описание

АИИС, построенная на базе комплекса измерительно-вычислительного и управляющего STARDOM (Госреестр № 27611-09), является сложной трех уровневой структурой с централизованным управлением и распределенной функцией измерения.

Нижний уровень включает средства измерений физических величин, внесенные в Государственный реестр средств измерений РФ (Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений), и обеспечивает измерения контролируемых параметров. Сведения о средствах измерения, входящих в узлы учета, приведены в таблице 1.

Средний уровень, далее - КПТС, представляет собой комплекс измерительновычислительный и управляющий STARDOM.

КПТС состоит из автономного контроллера FCN-RTU модульного типа.

Контроллер FCN-RTU выполнен на базе следующих измерительно-управляющих модулей:

- NFBU050-S10 - базовый модуль;

- NFCP050-S00 - модуль процессорный;

- NFPW426-10 - модуль питания (вход 10 - 30 В постоянного тока);

- NFAI143-H00/CCC01 - модуль аналоговых входов (на входе 4 - 20 мА, 16 каналов, изолированный (ток), на выходе 16 бит). Поддержка цифровой связи по протоколу HART.

В Системе применены два модуля NFAI143-H00/CCC01.

КПТС обеспечивает прием стандартизованных аналоговых выходных сигналов от нижнего уровня АИИС (первичных измерительных преобразователей), вычисление тепловой энергии пара и теплофикационной воды, массового расхода (массы) пара, теплофикационной и деминерализированной воды и преобразование данных на основе программных средств, регистрацию и хранение измеренных и вычисленных значений, передачу информации на верхний уровень Системы.

Верхний уровень, далее - АРМ, представляет собой центральное автоматизированное рабочее место.

К АРМ относится:

- рабочая станция оператора (стол для принтера универсальный, панельный компьютер AdvantiX PPC-403478, принтер лазерный HP LaserJet Enterprise P3015dn).

АРМ служит для осуществления контроля, корректировки полученных данных с нижних уровней и формирования управляющих воздействий.

Информационный обмен данными между уровнем узлов учета и КПТС организован посредством интерфейса 4 - 20 мА с поддержкой HART.

Информационный обмен данными между КПТС и АРМ организован через локальную сеть предприятия (ЛВС) (контроллер FCN-RTU STARDOM по каналам связи Ethernet).

АИИС решает следующие задачи:

- измерение   приращений   параметров потребления   теплоносителей   и

деминерализованной воды;

- периодический (1 раз в час) и/или по запросу автоматический сбор привязанных к единому календарному времени результатов измерений приращений параметров энергопотребления;

- хранение результатов измерений в специализированной базе данных, отвечающей требованию повышенной защищенности от потери информации (резервирование баз данных) и от несанкционированного доступа;

- передача результатов измерений в энергоснабжающую организацию в рамках согласованного регламента;

- обеспечение защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне (операционная система с индивидуальной системной лицензией, исключающей копирование и работу на других измерительно-вычислительных комплексах Stardom, установка паролей и т.п.);

- диагностика и мониторинг функционирования технических и программных средств АИИС:

- контроль нарушения предупредительных границ, аварийных значений и установок;

- фиксация аварийных, нештатных, санкционированных и несанкционированных событий (присвоение метки времени) и формирование его признака;

- индикация на экране и звуковая сигнализация выхода параметров за технологические и аварийные пределы;

- просмотр истории параметров процесса и архивов документов на экране дисплея, распечатка на принтере в табличном виде или как копии экрана;

- конфигурирование и настройка параметров АИИС;

ведение системы единого времени в АИИС (коррекция часов).

АИИС состоит из подсистем учета:

- деминерализированной воды;

- теплофикационной воды;

- пара высокого давления;

- пара среднего давления;

- температуры воды.

Каждая подсистема учета состоит из простых измерительно-информационных каналов (ИИК), реализующих прямые методы измерений путем последовательных измерительных преобразований на нижнем уровне АИИС (нижний уровень простых ИИК приведен в табл. 1), и сложных ИИК, представляющих совокупность простых ИИК.

Каждый измерительно-информационный канал (ИИК) представляет собой совокупность трех уровней и каналов связи между ними.

Таблица 1

Окончание таблицы 1

Состав сложных ИИК:

- ИИК массового расхода (массы) деминерализированной воды состоит из ИИК объемного расхода деминерализированной воды, ИИК давления деминерализированной воды, ИИК температуры деминерализированной воды.

- ИИК тепловой энергии теплофикационной воды состоит из ИИК объемного расхода теплофикационной воды (подающий трубопровод), ИИК объемного расхода теплофикационной воды (обратный трубопровод), ИИК температуры теплофикационной воды (подающий трубопровод), ИИК температуры теплофикационной воды (обратный трубопровод).

- ИИК массового расхода (массы) теплофикационной воды (подающий трубопровод) состоит из ИИК объемного расхода теплофикационной воды (подающий трубопровод), ИИК давления теплофикационной воды (подающий трубопровод), температуры теплофикационной воды (подающий трубопровод).

- ИИК массового расхода (массы) теплофикационной воды (обратный трубопровод) состоит из ИИК объемного расхода теплофикационной воды (обратный трубопровод), ИИК давления теплофикационной воды (обратный трубопровод), температуры теплофикационной воды (обратный трубопровод).

- ИИК тепловой энергии пара высокого давления состоит из ИИК объемного расхода пара высокого давления, ИИК давления пара высокого давления, ИИК температуры пара высокого давления, ИИК температуры воды.

- ИИК массового расхода (массы) пара высокого давления состоит из: ИИК объемного расхода пара высокого давления, ИИК давления пара высокого давления, ИИК температуры пара высокого давления.

- ИИК тепловой энергии пара среднего давления состоит из: ИИК объемного расхода пара среднего давления, ИИК давления пара среднего давления, ИИК температуры пара среднего давления, ИИК температуры воды.

- ИИК массового расхода (массы) пара среднего давления состоит из: ИИК объемного расхода пара среднего давления, ИИК давления пара среднего давления, ИИК температуры пара среднего давления.

Сигналы с выхода ИИК используются для получения результатов косвенных (совокупных) измерений и расчетов, реализуемых комплексом измерительновычислительным и управляющим STARDOM (заводской № 110598.ТГК-6).

Принцип действия:

1) Подсистема учета деминерализированной воды и подсистема учета пара высокого давления.

Расходомеры-счетчики вихревые объемные YEWFLO DY, измеряют частоту вихрей с помощью вихреобразователя, внутри которого находятся пьезодатчики, преобразующие вибрацию вихреобразователя в электрический частотный сигнал. В YEWFLO DY применяется цифровая электроника, использующая технологию спектральной обработки сигнала «SSP». Благодаря этому, YEWFLO DY постоянно анализирует вибрацию, состояние среды внутри себя и, используя эти данные, автоматически подстраивает режимы обработки сигнала, а также вовремя информирует оператора или устройства верхнего уровня о нештатных режимах потока и вибрации, если таковые возникают. Измеренные значения объемного расхода деминерализированной воды и пара высокого давления по интерфейсу 4 - 20 мА с поддержкой HART передаются на КПТС.

Термопреобразователи сопротивления платиновые TR (мод. TR 10) со встроенными преобразователями ТМТ 182 преобразуют сигнал от чувствительного элемента в унифицированный выходной сигнал от 4 до 20 мА, а также в цифровой сигнал для передачи данных по цифровому протоколу HART на КПТС.

Преобразователи давления измерительные 3051 преобразуют разность абсолютного давления в стандартный токовый сигнал. Измеренные значения абсолютного давления деминерализированной воды по интерфейсу 4 - 20 мА с поддержкой HART передаются на КПТС.

На основе полученных данных контроллер FCN-RTU с установленным на нем программным обеспечением (ПО) «КПТС Stardom-Flow» рассчитывает:

- массовый расход (массу) деминерализированной воды по МИ 2412-97 и ГСССД МР 147-2008;

- массовый расход (массу) пара высокого давления и тепловую энергию пара высокого давления по МИ 2451-98 и ГСССД МР 147-2008.

Результаты измерений и вычислений передаются на АРМ.

2) Подсистема учета теплофикационной воды.

Расходомеры электромагнитные Promag (мод. Promag 53Р) измеряют объемный расход магнитно-индуктивным методом. В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, в проводнике, движущимся в магнитном поле, наводится ЭДС. Роль движущегося проводника играет поток среды. Индуцируемое напряжение, пропорциональное скорости потока, подается на усилитель через пару электродов. Объемный расход вычисляется через площадь поперечного сечения трубопровода.

Температура теплофикационной воды в подающем трубопроводе и обратном трубопроводе измеряется термопреобразователями сопротивления платиновыми TR (мод. TR 10) со встроенными преобразователями ТМТ 182.

Давление теплофикационной воды в подающем трубопроводе и обратном трубопроводе измеряется преобразователями давления измерительными 3051.

Измеренные значения по интерфейсу 4 - 20 мА с поддержкой HART передаются на КПТС.

На основе полученных данных контроллер FCN-RTU по МИ 2412-97 и ГСССД МР 1472008 рассчитывает тепловую энергию теплофикационной воды, массовый расход (массу) теплофикационной воды (подающий трубопровод), массовый расход (массу) теплофикационной воды (обратный трубопровод). Результаты измерений и вычислений передаются на АРМ.

3) Подсистема учета пара среднего давления.

Расходомер-счетчик Deltatop измеряет объемный расход пара по перепаду давления с помощью трубки Пито. На переднюю сторону трубки Пито действует статическое давление. Исходя из возникающего перепада давления, рассчитывается объемный расход.

Расходомер-счетчик Deltatop в компактном взрывозащищенном исполнении включает в себя предварительно установленную трубку Пито Deltatop DP62D Pitot Tube, вентильный блок и трансмиттер. В качестве трансмиттера использованы два цифровых преобразователя перепада давления Deltabar S PMD 75, присоединенных к вентильному блоку с помощью адаптера.

Температура пара среднего давления измеряется термопреобразователем сопротивления платиновым TR (мод. TR 10) со встроенным преобразователем ТМТ 182.

Давление пара среднего давления измеряется преобразователем давления измерительным 3051.

Измеренные значения по интерфейсу 4 - 20 мА с поддержкой HART передаются на КПТС.

На основе полученных данных контроллер FCN-RTU рассчитывает по МИ 2451-98 и ГСССД МР 147-2008 массовый расход (массу) пара среднего давления и тепловую энергию пара среднего давления. Результаты измерений и вычислений передаются на АРМ.

4) Подсистема учета температуры воды.

Для измерения температуры воды применен термопреобразователь сопротивления платиновый TR. Измеренные значения температуры воды по интерфейсу 4 - 20 мА с поддержкой HART передаются на КПТС и АРМ.

Возможно считывание информации с приборов учета как визуальное с помощью дисплея и клавиш прибора, так и автономное с помощью внешнего инженерного пульта (ноутбука).

АИИС оснащена системой обеспечения единого времени (СОЕВ). Для обеспечения единства измерений используется единое календарное время.

Для приема сигналов точного времени используется SNTP-сервер (SNTP - Simple Network Time Protocol). Передача точного времени через глобальную сеть Интернет осуществляется в соответствии с международным стандартом RFC-1305. SNTP-сервер обеспечивает синхронизацию программных часов компонентов АИИС.

Суточный ход часов компонентов АИИС не превышает ±3,5 с.

Программное обеспечение

В состав программного обеспечения (ПО) АИИС входит:

- базовое (системное) ПО, включающее операционную систему (ОС) Microsoft Windows XP (фирма Microsoft);

- ПО контроллера FCN-RTU, включающее ОС V^Works (фирма «Wind River Systems»);

- ПО комплекса программно-технических средств вычислений расхода жидкостей и газов на базе комплекса измерительно-вычислительного и управляющего STARDOM (КПТС «Stardom-Flow», версия V2.5) (установлено на рабочую и инженерную станции).

ПО КПТС «Stardom-Flow», версия V2.5 состоит из следующего набора программных пакетов:

- конфигуратор логики (Logic Designer);

- библиотека стандартных функциональных блоков расчета расхода («Stardom-Flow» (файл+папка));

- библиотека лицензирования количества линий учета («Licence_SF» (файл+папка));

- серверный пакет связи по протоколу ОРС (ОРС-сервер «YOKOGAWA FCN/FCJ OPC Server»);

- программа конфигурирования изменяемых параметров вычислителей («C- Flow»);

- программа конфигурирования и просмотра пользовательских отчетов («Microsoft Excel»).

ПО КПТС «Stardom-Flow», версия V2.5 имеет сертификат соответствия № 06.0001.0970, выданный 21 сентября 2011 г. АНО «Межрегиональный испытательный центр», г. Зеленоград.

Метрологически значимые функции и параметры ПО КПТС «Stardom-Flow» охвачены защищенным интерфейсом.

Защита программных модулей ПО КПТС «Stardom-Flow» от несанкционированного доступа и изменений случайного характера осуществляется встроенными в операционную систему комплекса измерительно-вычислительного и управляющего STARDOM (ИВК STARDOM) механизмами защиты. Операционная система ИВК STARDOM является закрытой системой и загружается индивидуально во внутреннюю flash-память с индивидуальной системной лицензией, исключающей копирование и работу на других ИВК STARDOM.

Идентификационные данные ПО КПТС «Stardom-Flow» представлены в таблице 2.

Таблица 2

Примечание - В скобках приведены контрольные суммы в десятичном формате (графа 4)

Метрологические характеристики системы автоматизированной информационноизмерительной коммерческого учета теплоносителей и деминерализованной воды Т-951-2 нормированы с учетом влияния ПО КПТС «Stardom-Flow», версия V2.5.

Уровень защиты программного обеспечения системы автоматизированной информационно-измерительной     коммерческого     учета     теплоносителей и

деминерализованной воды Т-951-2 от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню С по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Метрологические характеристики измерительно-информационных каналов АИИС приведены в таблице 3.

Таблица 3

Окончание таблицы 3

Суточный ход часов компонентов АИИС не более ± 3,5 с.

Условия эксплуатации компонентов АИИС:

- температура (КПТС), °С: от плюс 15 до плюс 30;

- температура окружающего воздуха (узлов учета), °С: от минус 30 до плюс 35;

- влажность при 30°С не более, %: 95;

- атмосферное давление, кПа: от 84 до 106,7;

- параметр электрического питания -

напряжение (переменный ток), В: 220 (плюс 10/минус 15 %).

Допускается замена компонентов системы на однотипные утвержденного типа. Замена оформляется актом в установленном на объекте порядке. Акт хранится совместно с описанием типа АИИС как его неотъемлемая часть.

Параметры надежности применяемых в АИИС измерительных компонентов:

• средняя наработка на отказ по информационным функциям - не менее 22000 часов. При возникновении сбоев сетевого питания происходит автоматическое переключение на резервное питание.

Среднее время восстановления, при выходе из строя оборудования:

• для приборов уровня узлов учета - Тв < 2 часа;

• для контроллера FCN-RTU Тв < 2 часа;

• для сервера Тв < 2 часа;

• для компьютера АРМ Тв < 2 часа.

Защита технических и программных средств АИИС от несанкционированного доступа:

• приборы учета опломбированы представителями органов теплонадзора;

• опломбированы следующие блоки приборов учета:

- корпус измерительного блока;

- преобразователи расхода и термопреобразователи сопротивления на трубопроводе;

- корпус модуля;

• конструктивно обеспечена механическая защита от несанкционированного доступа:

- отдельные закрытые помещения, выгородки или решетки;

• наличие защиты на программном уровне - многоуровневые пароли на счетчиках-расходомерах, контроллере FCN-RTU, сервере, АРМ;

• организация доступа к информации КПТС посредством паролей обеспечивает идентификацию пользователей и эксплуатационного персонала;

• защита результатов измерений при передаче;

• предупредительные сообщения об испорченной или скорректированной информации.

Наличие фиксации в журнале событий контроллера FCN-RTU следующих событий:

• фактов параметрирования;

• фактов пропадания напряжения;

• фактов коррекции времени.

Возможность коррекции времени в:

• контроллере FCN-RTU (функция автоматизирована);

• сервере (функция автоматизирована).

Глубина хранения информации:

- глубина ведения минутных архивов внутри контроллера - не менее 60 дней;

- глубина ведения часовых архивов внутри контроллера - не менее 1 года;

- глубина ведения суточных архивов внутри контроллера - не менее 5 лет;

- глубина архива нештатных ситуаций внутри контроллера - не менее 10000 событий;

- минимальный период вычисления значений расхода и учетных величин - 1 секунда.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульные листы эксплуатационной документации АИИС типографским способом.

Комплектность

Комплектность АИИС приведена в таблице 4.

Таблица 4

Окончание таблицы 4

Поверка

осуществляется по документу МП 1630/550-2013 «ГСИ. Система автоматизированная информационно-измерительная коммерческого учета теплоносителей и деминерализованной воды Т-951-2. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Ростест-Москва» в сентябре 2013 г.

Средства поверки:

- радиочасы МИР РЧ-01, принимающие сигналы спутниковой навигационной системы Global Positioning System (GPS) (Госреестр № 27008-04);

- переносной компьютер с ПО и оптические преобразователи для работы с приборами учета Системы, ПО для работы с радиочасами МИР РЧ-01;

- термометр по ГОСТ 28498-90, диапазон измерений от минус 40 до плюс 50°С, цена деления 1°С.

Средства поверки измерительных компонентов по следующим документам:

- «ГСИ. Комплексы измерительно-вычислительные и управляющие STARDOM фирм Yokogawa Electric Corporation, Япония, Yokogawa Electric Fsia Pte. Ltd., Сингапур, РТ Yokogawa Manufacturing Batam, Индонезия. Методика поверки», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в сентябре 2009 г.;

- «ГСИ. Расходомеры-счетчики вихревые объемные YEWFLO DY производства фирмы Yokogawa Electric Corporation, Япония. Методика поверки», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в декабре 2011 г.;

- «ГСИ. Расходомеры электромагнитные Promag. Методика поверки», утвержденная

ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в августе 2007 г.;

- «ГСИ. Расходомеры-счетчики Deltatop и Deltaset. Методика поверки»,

утвержденная ГЦИ СИ ФГУП ВНИИМС в июле 2008 г;

- МИ 1997-89 «Рекомендация. Преобразователи давления измерительные. Методика поверки»;

- ГОСТ 8.461-2009 «Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Методика поверки».

Сведения о методах измерений

Методика (методы) измерений приведена в документе: «Методика (методы) измерений тепловой энергии пара и теплофикационной воды, объемного расхода, массового расхода (массы), давления и температуры пара, теплофикационной и деминерализированной воды с использованием системы автоматизированной информационно-измерительной коммерческого учета теплоносителей и деминерализованной воды Т-951-2». Свидетельство об аттестации методики (методов) измерений № 1285/550-01.00229-2013 от 23 сентября 2013 г.

Нормативные документы

1. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

2. ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.

3. ГСССД МР 147-2008 «Расчет плотности, энтальпии, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости воды и водяного пара при температурах от 0 до 1000 °С и давлениях от 0,0005 до 100 МПа на основании таблиц стандартных справочных данных ГСССД 187-99 и ГСССД 6-89».

4. РД 34.09.109 «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя».

5. МИ 2412-97 Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя.

6. МИ 2451-98 Рекомендация. Паровые системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя.

Рекомендации к применению

- при осуществлении торговли и товарообменных операций.