О необходимости самого широкого применения преобразователей давления в сфере жилищно-коммунального хозяйства и специфике предъявляемых к ним требований авторы уже писали несколько лет назад [1, 2]. Напомним, что указанные преобразователи давления, используемые преимущественно в составе узлов учета воды и тепла и системах управления электронасосными агрегатами, должны, по нашему мнению, отвечать следующим требованиям:

1. Класс точности – 0,5; 1,0 %.
2. Степень защиты от воздействия воды и пыли не хуже IP64.
3. Перегрузочная способность не хуже 1,5-2.
4. Отсутствие требований к работоспособности в условиях высоких и низких температур окружающего воздуха (вполне достаточным является температурный диапазон работоспособности в пределах -10…+80 0С)
5. Высокая надежность.
6. Минимальная стоимостью
7. Компактная конструкция.
8. Удобство монтажа на объекте.

С тех пор ситуация на рынке преобразователей давления, отвечающих указанным требованиям, кардинальным образом изменилась. Если в 2005 году указанным требованиям отвечали, пожалуй, только преобразователи давления КРТ-5 и КРТ-9 производства ЗАО «ОРЛЭКС», то в настоящее время перечень указанных изделий существенно расширился. Характеристики основных из них представлены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики преобразователей давления, применяемых в ЖКХ

Как следует из приведенной таблицы, все приведенные в ней преобразователи давления имеют примерно одни и те же технические характеристики. Примерно одинаковой является и их базовая стоимость в соответствии с прайс-листами изготовителей, которая находится в диапазоне 2100-2500 руб. с учетом НДС (уточнить).

Одновременно за указанный период многократно увеличилось и продолжает увеличиваться количество установленных в отрасли приборов контроля давления. Качественное изменение ситуации произошло во время реализации Программы, определенной Постановлением Правительства Москвы от 10 февраля 2004 г. № 77-ПП «О   мерах  по  улучшению  системы  учета водопотребления    и   совершенствованию расчетов  за  холодную,  горячую  воду и тепловую   энергию  в  жилых  зданиях  и объектах социальной сферы города Москвы»  В ходе реализации указанной Программы домовые узлы учета воды и тепла были установлены практически во всех почти многоквартирных жилых домах города. Учитывая, что в состав узла учета при наличии в доме системы горячего водоснабжения (более 80% домов) входит 5, а при ее отсутствии (подогрев воды в квартирных газовых колонках) – 3 преобразователя давления, общее количество установленных только для этих целей приборов контроля давления воды и теплоносителя оценивается не менее, чем в 180 тысяч штук. Если к ним добавить преобразователи давления, входящие в состав аналогичных узлов учета, установленных в офисных и производственных зданиях города, приборы, используемые в комплекте с управляемыми электроприводами циркуляционных и подпиточных электронасосов систем отопления и водоснабжения, а также применяемые на многочисленных объектах таких организаций коммунальной направленности, как Мосводоканал, Мосгортепло и др., то общее количество установленных в городе за последние 3 года преобразователей давления для нужд ЖКХ можно оценить не менее, чем в 220 – 250 тысяч штук. Общая стоимость указанного парка преобразователей давления в г. Москве превышает 500 млн. руб. Резко увеличивается количество преобразователей давления, устанавливаемых на объектах ЖКХ и в других городах России.

С учетом изложенного, становится особенно понятной необходимость обеспечения высокой надежности работы преобразователей давления в течение длительного времени (не менее 8-10 лет), а также минимизации затрат на их приобретение и поверку. Ведь чем реже надо будет проводить их замену, чем больше будет межповерочный интервал (в настоящее время практически у всех установленных приборов он составляет 2 года), чем технологичнее (и, соответственно, дешевле) будет операция поверки, тем меньше потребуется средств на поддержание указанного приборного парка в рабочем состоянии.

Соответственно, в настоящее время на первое место выступают факторы и технические особенности конструкции приборов, непосредственно влияющие на сокращение указанных эксплуатационных расходов. К ним (кроме, естественно, стоимости преобразователей давления), в первую очередь, следует отнести:

1. Как уже отмечавшиеся ранее:
     Защищенность от влияния внешней среды (пыле- и влагозащищенность изделия):
     Перегрузочную способность, позволяющую выдерживать возможные гидроудары в системах отопления и водоснабжения, периодически возникающие при проведении пуско-наладочных и ремонтных работ.
2. Так и ставшие возможными в последние годы:
     Применение современных цифровых технологий при проведении операций калибровки, первичной и периодических поверки преобразователей давления.
     Дополнительные функциональные возможности, включая возможность изменения (в случае необходимости) предела измерения без проведения дополнительной поверки преобразователя.

Если с первыми двумя факторами все достаточно понятно, то по двум последним считаем необходимым сделать некоторые пояснения.

При изготовлении преобразователей давления для условий применения, характерных в ЖКХ, производители используют примерно одинаковые тензопреобразователи, изготовленные в большинстве случаев с использованием так называемых КНС-структур [3]. Указанные чувствительные элементы представляют собой мостовую измерительную схему, в которой выходной сигнал, измеряемый в диагонали моста, пропорционален величине контролируемого давления. Указанный сигнал в дальнейшем преобразуется, корректируется и приводится к унифицированному виду, чаще всего – к токовому сигналу 4-20 мА, где 4 мА соответствуют 0, а 20 мА – давлению, являющемуся верхним пределом измерения.

Однако индивидуальные характеристики тензопреобразователей имеют определенный технологический разброс, т.е. преобразователи давления необходимо индивидуально настраивать. И тем точнее, чем выше заявленный класс точности преобразователя. Кроме того, необходимо свести к минимуму влияние других воздействующих факторов, прежде всего – температуры окружающего воздуха.

До недавнего времени в преобразователях давления эконом-класса, которые, в первую очередь, и применяются в ЖКХ, указанная настройка производилась с применением аналоговой техники. Однако в последнее время появились недорогие преобразователи давления, в которых данная задача решается цифровыми методами, с использованием специально разработанного программного обеспечения, а также цифровых коммуникаторов, обеспечивающих коррекцию начального сигнала и диапазона изменения выходного сигнала.

Преимущество указанных преобразователей давления, по сравнению с приборами, использующими аналоговые методы обработки сигнала, заключаются не только в резком сокращении трудозатрат на настройку диапазона и в более точной термокомпенсации изменения выходного сигнала под действием температуры (т.е. в значительном уменьшении суммарной погрешности преобразователя в рабочем диапазоне температур), но и (что не менее важно!) в отсутствии самих регулировочных потенциометров, всегда являющихся потенциально ненадежными элементами из-за возможности постепенного окисления контактов в процессе эксплуатации и, как следствие, увеличении погрешности измерения. В основном, именно вследствие этого сертифицирующие органы Ростехрегулирования устанавливают межповерочный интервал преобразователей давления, как правило, не более двух лет. И именно эти цифровые решения потенциально позволяют увеличить указанный интервал до 4-5 и более лет.

К преобразователям давления, предназначенным для эксплуатации в сфере ЖКХ, в конструкции которых реализованы указанные цифровые решения, в первую очередь следует отнести:

1. Преобразователи давления СДВ «Коммуналец» производства НПК «ВИП», г. Екатеринбург
2. Преобразователи давления ПД-Р, разработанные и изготавливаемые ОАО «Саранский приборостроительный завод» по заказу НПФ «РАСКО», г. Москва

И те и другие преобразователи, обладая конкурентоспособной ценой, даже по отношению к другим преобразователям давления эконом-класса, не только калибруются,  при выпуске из производства с минимальными затратами, но и могут при необходимости перенастраиваться на другие пределы измерения. Так например, преобразователи давления ПД-Р, первоначально настроенные на предел измерения 2,5 МПа, могут за считанные минуты программным способом быть перенастроены на предел измерения 1,6 МПа или 1,0 МПа (наиболее часто используемые в ЖКХ пределы измерения). Соответственно, увеличивается и перегрузочная способность преобразователей давления.

Интересной особенностью преобразователей давления СДВ «Коммуналец»является то, что данную перенастройку диапазонов измерения можно произвести непосредственно на месте эксплуатации с помощью поставляемого отдельно индикатора-коммуникатора ИК 4-20, который также может быть установлен на преобразователь давления (как на время проведения пуско-наладочных работ, так и на все время эксплуатации преобразователя) в качестве местного отсчетного устройства.

К преимуществам преобразователей ПД-Р следует отнести их компактность, уникальное соотношение «цена/качество», а также минимальную дополнительную температурную погрешность. Это позволило разработчикам, кроме традиционно указываемых в документации на изделие основной и дополнительных погрешностей, отдельно нормировать суммарную погрешность измерения давления в оговоренном температурном диапазоне.

Аналогичные технические решения применены и в преобразователях давления DMP 300L Фирмы BD Sensors. Однако значительное увеличение в последнее время курса евро, по отношению к российскому рублю, серьезно затруднило применение данных приборов в ЖКХ, где предпочтение в большинстве случаев отдается наиболее экономичным решениям.

Основные технические характеристики преобразователей давления, использующих цифровые методы преобразования сигнала, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Преобразователи давления для ЖКХ нового поколения, использующие цифровые методы преобразования

• ¹⁾ в зависимости от типоразмера
• ²⁾ эксклюзивный поставщик - НПФ «РАСКО»

Представленная выше информация позволяет авторам сделать следующие выводы:

1. Полностью оправдалось высказанное несколько лет назад [1,2] предложение авторов о необходимости разработки преобразователей давления, специально ориентированных на применение в ЖКХ и отличающихся умеренной стоимостью и ограниченным типоразмерным рядом по давлению (1,0…2,5 МПа), температуре окружающего воздуха (-10…+80 ⁰С) и основной погрешности измерения давления (±0,5… ±1,0 %). За истекший период изготовители представили потребителям целую гамму приборов данного класса по приемлемым ценам, существенно более низким, чем у общепромышленных аналогов.
2. Будущее за преобразователями давления для ЖКХ, использующими цифровые методы преобразования сигнала и обеспечивающими за счет этого возможность перенастройки (в случае необходимости) преобразователей, в т.ч. непосредственно на объектах эксплуатации, сокращение затрат на градуировку и поверку (как при выпуске из производства, так и в процессе эксплуатации, при проведении очередных поверок) и у которых имеется потенциальная возможность увеличения межповерочного интервала за счет более стабильных во времени метрологических характеристик, по сравнению с преобразователями давления, использующими аналоговые методы обработки информационных сигналов.

Литература:

1. Апарин Е.Л. Преобразователи давления для предприятий ЖКХ. Особенности эксплуатации. Критерии выбора// Реформа ЖКХ, 2005, № 3.
2. Апарин Е.Л. Преобразователи давления для нужд предприятий ЖКХ. Критерии выбора. Опыт эксплуатации. // Энергетика региона, 2006, № 1-2.
3. Козлов А.И., Пирогов А.В., Стучебников В.М. Моделирование тензопреобразователей давления на основе структур КНС. Одномембранные преобразователи// Датчики и системы, 2008, №1, с.6-11