Учет потребления холодной воды и стоков: методы обработки результатов измерений

08 08 2024 Статья

Без выстроенной системы учета невозможно эффективно управлять использованием энергоресурсов на промышленных и муниципальных объектах, в жилом фонде. Точный учет потребления холодной воды (ХВ) — это не только измерение объема и расхода потребляемого ресурса, но и выявление безвозвратных потерь из-за утечек, неисправностей оборудования, незаконных подключений.

Течи усложняют эксплуатацию системы. Вода расходуется нерационально, повышаются затраты предприятия на перекачку незапланированных объемов воды, ремонт и амортизацию оборудования, возникают неизбежные производственные издержки, которые в конечном итоге выливаются в рост тарифов. Поэтому важно своевременно выявлять источники потерь и оперативно их устранять.

Учет ХВ с помощью АИИС

Для повышения точности и минимизации человеческого фактора при учете ХВ полезно использовать автоматизированные системы. АИИС поможет настроить достоверный учет ХВ, свести баланс потребления воды, проанализировать потери.

Возможности АИИС «Элдис»:

  • одновременный сбор показаний (водосчетчики, контроллеры);
  • поиск коммерческих и технологических потерь, построение баланса потребления;
  • сохранение архивов данных за весь период использования, учет потерь холодной воды, создание отчетов в любой форме;
  • дистанционный контроль расхода, качества гидравлических параметров воды (располагаемого напора);
  • мониторинг и аналитика данных, полученных с измерительных приборов и автоматики.

А также оповещения о нарушениях, нештатной работе оборудования, изменениях параметров настройки счетчиков из-за внешнего вмешательства.

Коммерческий и технологический учет ХВ

АИИС собирает и обрабатывает данные с коммерческих (общедомовых) приборов учета, что позволяет получить достоверную информацию об объеме потребления по каждому участку и выявлять коммерческие потери. Как следствие — дает возможность эффективнее управлять водоподачей.

Узлы учета расхода холодной воды (УУ ХВ) — комплексное оборудование, включающее счетчики, клапаны, запорную арматуру и другие элементы, необходимые для контроля расхода. Правила коммерческого учета холодной воды не допускают подключение пользователей к системе ХВС без оборудования водомерного узла.

Существуют простые узлы и конструкции с байпасом. Водомерный узел учета ХВ (схема с обводной линией) необходим для обеспечения стабильной подачи воды, если ввод в здание единственный. А также в случае, когда пропускная способность расходомера ниже расчетной, требуемой для нужд пожаротушения. На обводной линии устанавливают задвижку с электроприводом, которая автоматически открывается при запуске насоса пожаротушения.

В качестве примера представлена схема узла учета холодной воды, чертеж без байпаса:

Схема узла учета холодной воды

Схема узла учета холодной воды, чертеж без байпаса

Ниже — чертеж узла учета холодной воды с электрозадвижкой на обводной линии:

Чертеж узла учета холодной воды

Чертеж узла учета холодной воды с байпасом и задвижкой на трубопроводе

Считывание показаний с приборов происходит практически в непрерывном режиме.

Недельный цикл потребления для холодной воды

Замечено, что потребление воды на крупных жилых объектах (с большим количеством потребителей) происходит с определенной часовой ритмичностью, которая повторяется в соответствующие дни от недели к неделе. Если посмотреть на диаграмму расхода холодной воды на протяжении 7 дней, ежедневно можно выделить максимальный (пиковый) и минимальный суточный расходы.

На графике видно, что из общей картины выбиваются только значения расходов в течение трех последних дней недели (пятница, суббота, воскресенье).

Типовой недельный цикл водопотребления

Типовой недельный цикл почасового водопотребления в жилом районе

Чтобы сформировать графики, фактические данные недельного цикла (из архива приборов) сравнивают с графиком типовой зависимости с помощью метода статистического анализа. Значение коэффициента корреляции (КК) позволяет сделать вывод о качестве измерений в системе водоснабжения и выявить наличие утечки.

Возможны три прогноза:

  1. Высокий КК (0,99) — нормальный режим потребления, приборы работают исправно. Поиск и устранение утечек не требуются.
Циклы с нормальным режимом

Недельные циклы с нормальным режимом водопотребления

  1. КК = 0,88 — есть аномалия потребления, возможно, из-за единичного порыва или промывки системы.
Повышенный расход воды

Повышенный расход воды в течение одного дня

  1. КК < 0,75 — низкий КК, скорее всего, в системе есть утечки или неисправны приборы. Необходимо принять срочные меры для исправления ситуации.
Значительные скачки водопотребления

Значительные скачки водопотребления в сравнении с типовым графиком

Типовые диаграммы, с которыми сравнивают данные приборов, формируются отдельно для каждой группы объектов.

О чем свидетельствуют отклонения в графике

Диаграммы недельного цикла наглядно показывают отклонения от норм потребления в системе водоснабжения — утечки (порывы), технические неисправности, несанкционированные врезки. Изменения в работе системы водоснабжения вызывают отклонения на графике недельного цикла и выглядят как:

  • резкие пики (внезапное увеличение расхода, вызванное аварийной ситуацией или врезкой);
  • падения до нуля (отключение ХВС, неисправность прибора);
  • периодические колебания (нерегулярное использование воды или возможные утечки).

С другой стороны, суточные пики позволяют отслеживать периоды максимальной нагрузки и планировать проведение профилактических работ, учитывая эти максимумы и минимумы.

Учет суточных минимумов и максимумов расхода воды

Достаточно простой метод, включает в себя несколько условий:

  • Соотношение значений ночного минимума потребления (с 02:00 до 05:00) и вечернего пика (с 20:00 до 23:00) всегда находится в определенном диапазоне. Отклонение фактического показателя от диапазона типовых означает либо наличие технической неисправности в сети, либо разгерметизацию трубопровода.
  • Минимум ночного потребления воды в идеале равен нулю. Если величина > 0, значит, в системе есть небольшая непроизводительная утечка.
  • Частное значений вечернего пика и ночного минимума равно какой-то относительной величине К(макс/мин). Если эта величина > 6 для ХВ, сделать вывод о скрытых потерях нельзя. Если К(макс/мин) находится в интервале от 4 до 5 — возможно, есть небольшая утечка. При К(макс/мин) < 4 — нештатная ситуация, необходимо срочно устранять порыв или проверять исправность работы устройств.

Для использования метода требуется выполнение анализа большой выборки данных для ГВС и ХВС, поэтому он корректно работает для многоквартирных домов.

Способы учета потерь ХВ

Инфографика: Способы учета потерь ХВС

Рассмотрим два основных способа:

1) Сравнительный анализ потерь ХВС между двумя точками учета на участке магистральной сети.

Сопоставление данных по расходу воды в начале и в конце участка сети позволяет посчитать разницу между объемами — отгруженным и полученным потребителями. В идеальном случае разница является околонулевой. Дисбаланс показаний соответствует потерям или погрешностям измерения расходомеров.

Для анализа используется величина относительных потерь Потн, которая определяется по формуле:

Потн = (V1 - V2)/V1 x 100%, где V1 и V2 — показания приборов учета на входе и выходе участка водопроводной сети, соответственно.

Алгоритм автоматического анализа потерь:

  1. Сравнение суммарных показаний приборов, вычисление итоговой разницы (за произвольный период).
  2. Расчет погрешности измерения (на основе паспортных значений для расходомеров), оценка попадания разницы в допускаемый коридор отклонений (например, ±3 %).
  3. Сравнение величины потерь воды Потн с диапазоном отклонений. Построение диаграммы по результатам суточных архивов (массивов показаний):
Величина относительных потерь по суточным архивам

Схема величин относительных потерь по суточным архивам за месячный период

Большинство показаний приборов находятся в метрологическом коридоре отклонений (±3 %), однако есть резкий скачок Потн. в течение нескольких суток.

  1. Составление диаграммы потерь по данным часовых архивов, со среднесуточным значением:
Величина относительных потерь по часовым архивам

Схема величин относительных потерь по часовым архивам за месячный период

На диаграмме красной линией выделено скользящее среднее значение потерь за сутки. Отдельные провалы значений наблюдаются в периоды минимального расхода воды, ночные часы. Возможно, из-за нестабильной работы прибора учета.

  1. Анализ взаимной согласованности показаний приборов, построение графика зависимости V2 = F(V1 ), со сведением баланса в двух точках и выявлением утечек.
Схема анализа согласованности приборов

Схема анализа согласованности работы приборов учета в начале и конце участка водопроводной сети

В данном случае результат сведения баланса показаний приборов соответствует критерию согласованности. На диаграмме значение коэффициента корреляции КК — не менее 0,99, следовательно, скрытых потерь нет.

Данные для одновременного сравнительного анализа с разных приборов должны собираться синхронно. Допустимая максимальная асинхронность составляет 1/10 интервала усреднения. Таким образом, разброс во времени при обработке суточных архивов должен быть не выше 2,4 часа (24/10), часовых — не более 6 мин (60/10). Если требование не соблюдается, достоверность анализа, особенно почасового, будет низкой.

2) Анализ потерь холодной воды между источником и группой потребителей.

Частный случай — подключение к одному узлу учета источника целой группы потребителей. Например, когда к повысительной насосной станции ХВС (ВНС) подключают несколько многоквартирных домов.

Алгоритм анализа потерь — тот же, что и между двумя точками.

Допустим, на ВНС установлены электромагнитные расходомеры, на всех узлах потребителей МКД — крыльчатые счетчики с импульсным выходом.

Ниже представлена относительная величина потерь по часам суток.

Диаграмма зависимости часовых потерь

Зависимость относительной величины потерь от часа суток

Разница в показаниях с большой вероятностью связана с характеристиками приборов, а не с водяными утечками. На ряде потребителей желательно предусмотреть внеочередную поверку, чтобы обеспечить точность учета коммунальных ресурсов.

Важность учета баланса потребления и сброса вод

Объем сточных вод — важный параметр системы водоснабжения, с трудом поддающийся приборному контролю. Поэтому в большинстве случаев водоотведение приравнивается к расчетному суммарному объему потребленной воды — горячей и холодной.

Таким образом, коммерческий учет сточных вод обычно выполняется путем суммирования показаний контрольно-измерительных приборов (КИП) на узлах учета ГВС и ХВС. Независимо от того, установлен ли счетчик на воду или начисление производится по нормативу. Данные заносятся в журнал учета расхода воды (водоотведения).

Баланс сточных вод и потребления представляет собой соотношение между объемом потребляемой воды и возвращающейся в систему водоотведения в виде стоков. Автоматизированный учет баланса позволяет наглядно оценить эффективность использования ресурсов, а также выявить возможные потери.

Ниже представлена диаграмма недельного цикла «водопотребление-водоотведение» на основе архивов достоверных данных АИИС для очень крупного жилого района города с численностью населения почти в полмиллиона человек.

Диаграмма водопотребления и стоков

Баланс недельного цикла водоснабжения и водоотведения крупного жилого района

На сводном графике видно, что количество отводимых стоков ниже (примерно на 14 %), чем объем всей поступающей потребителям воды. Результаты измерений в данном случае демонстрируют технико-экономическую обоснованность установки приборов учета на канализационные коллекторы. Меньшее количество сточных вод на выходе из района по сравнению с объемом поданной в район горячей и холодной воды объясняется рядом причин:

  • потерями горячей и холодной воды в сетях до того, как они попадут в водоразборные устройства потребителей и будут после использования слиты в канализацию;
  • потерями сточных вод через неплотности канализационных сетей при транспортировке их от объектов потребителей до общерайонных приборов учета на магистральных канализационных сетях;
  • значительным расходом холодной воды на полив зеленых насаждений в районе, в результате чего вода попадает не в канализацию, а дренируется в грунт.

В некоторых случаях объем стоков может превышать объем потребленной воды. Одной из возможных причин могут быть скрытые утечки или дефекты в системе ХВС. Объем водоотведения может быть повышенным из-за подмешивания, например, дождевых или талых вод.

Учет баланса водопотребления/водоотведения позволяет:

  • оптимизировать использование водных ресурсов, избегая перерасхода и нехватки;
  • выявлять утечки и потери из-за несанкционированного потребления или повреждений;
  • соблюдать требования к учету холодной воды и стоков, экологические нормы, предотвращать загрязнение акваторий;
  • снижать эксплуатационные затраты.

Скачки параметров при учете потребления ХВ — когда стоит бить тревогу

Режим водоснабжения характеризуется различными физическими параметрами и величинами. Обычно они плавно изменяются по мере считывания их устройствами. Резкие скачки параметров, как правило, служат индикаторами нештатных ситуаций, функциональных нарушений и требуют быстрого реагирования.

Внезапное повышение расхода может свидетельствовать о нарушении герметичности труб или соединений. Неисправности в работе насосов и оборудования также могут вызывать резкие скачки потребления.

Автоматизированные системы учета расхода воды способны выявлять резкие перепады, непрерывно сравнивая каждый следующий параметр с его архивным предыдущим значением. Контролировать таким образом можно перепады давление в сети ХВС, расход холодной воды (минутные, суточные значения), если скачок длительный.

Самыми опасными скачками сопровождаются порывы сетей водоснабжения. Поэтому локализация и устранение аварийной ситуации в этом случае должны быть очень быстрыми.

Нажимая на кнопку «Подписаться», вы подтверждаете свое согласие на обработку
Закрыть
Поиск
Пожалуйста, поверните ваше устройство в вертикальное положение
Мы используем cookie на нашем сайте. Если вы продолжите навигацию по сайту, это значит, что вы с этим согласны.