Каргапольцев Василий Петрович, начальник лаборатории теплоэнергоресурсов Кировского Центра стандартизации и метрологии, Лупей Александр Григорьевич, зам. главного метролога ОАО “Ленэнерго”
Авторы надеются на то, что статья привлечёт внимание специалистов метрологических служб, водо- и энергоснабжающих организаций, позволит разработать методы борьбы с хищениями тепла и воды. Не рекомендуется принимать изложенную ниже информацию как руководство к действию и пытаться повторить упомянутые в статье способы экономии платежей, так как такие методы “экономии” противозаконны и потому недопустимы.
В последнее десятилетие проводится массовое внедрение приборов учета воды и тепла, разрабатываются новые нормативные документы по учёту. Общая координации действий в этой сфере отсутствует, поэтому документы очень часто противоречат друг другу, имеют много слабых мест. “Правила учёта тепловой энергии и теплоносителя” утверждены только в 1995 году, но уже сейчас многие специалисты признают, что они морально устарели. ГОСТ Р 51649-2000 “Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия” только в 2000 году, но и сейчас установленные в нём требования к испытаниям не выполняются. В частности, приборы не проходят испытания на электромагнитную совместимость, хотя качество электроэнергии в наших коммунальных сетях оставляет желать лучшего. Сегодня ни один из испытательных центров не проводит предусмотренные ГОСТом испытания на предмет проверки защищённости от несанкционированного доступа в память приборов.
Нужно учитывать также и подход наших потребителей к самой проблеме энергосбережения. После установки прибора учёта многие потребители задумываются – а как снизить платежи за тепло и воду? Казалось бы, ответ прост и логичен – надо экономить на фактическом потреблении! Однако на практике иногда всё оказывается не так. Потребитель часто решает проблему более простым способом – манипуляциями с прибором учёта. А поскольку теплосчётчик достаточно сложен по устройству, алгоритмам работы, монтажу, эксплуатации, то и возможностей фальсификации здесь намного больше. Доказать же, что потребитель сознательно искажает показания приборов, очень сложно по ряду причин.
Каким образом сегодня корректируются показания приборов? Начнём с водосчётчиков, и не будем касаться таких “древних” методов, как манипуляции с пломбами.
Способ, иногда применяемый владельцами приусадебных участков для снижения затрат на воду, расходуемую для полива. Потребитель решает установить водосчётчики. Он покупает самый дешевый и ненадежный (по отзывам соседей и знакомых) водосчётчик, согласует его применение с поставщиком воды. В соответствии с отечественными стандартами минимальный расход, фиксируемый водосчётчиком, составляет 30 л/ч. Есть ещё порог чувствительности, на котором счётчик должен начать вращаться, но при существующем качестве водопроводной воды уже через две-три недели счётчик кое-как вращается и на минимальном расходе. Кран открывается так, чтобы расход составлял менее 30 л/ч. При этом счётчик вообще не фиксирует разбор воды, т.е., установив прибор, потребитель получает возможность законно не платить за воду. Установив расход, например, в 20 л/ч, можно получить за сутки 480 литров чистой питьевой воды абсолютно бесплатно!
Другой, чуть более сложный способ. Он уже требует определенных затрат, но более удобен для городской квартиры. При монтаже счётчика требуется установка сетчатого фильтра с пробкой, которая, как известно, не пломбируется, поскольку периодически требуется чистка фильтра. Потребитель покупает в хозяйственном магазине гибкий шланг (подводку), вкручивает его на место снятой сливной гайки фильтра, и получает воду в обход счётчика. При приходе инспектора “Водоканала” для проверки счётчика (что случается весьма редко), инспектора достаточно подержать за дверью пару минут, чтобы за это время вывернуть гайку шланга и поставить штатную пробку.
Следующий способ для той же конструкции узла учёта воды более прост: к стакану сетчатого фильтра прикрепляется тонкая проволока и пропускается в трубу по ходу воды. Проволока тормозит вращение турбинки счётчика и показания значительно занижаются.
Большинство применяемых сейчас водосчётчиков – так называемые “сухоходы”. Они состоят из двух частей: турбинка, вращающаяся в воде, и счётный механизм, отделённый от турбинки герметичной перегородкой. На турбинке крепятся один или несколько маленьких магнитов. Вода вращает крыльчатку, под воздействием вращения магнитов за герметичной перегородкой вращается металлическое кольцо, вращение кольца передается на счётный механизм. Суть следующего способа занижения показаний – торможение крыльчатки путём установки наружных магнитов, положение которых определяется опытным путём.
После знакомства со всеми этими способами несколько по-иному начинаешь смотреть на положительные заключения различных организаций по результатам внедрения водосчётчиков. Понятно, что если установить в жилом квартале квартирные счётчики воды, то сумма их показаний (например, за месяц) будет меньше расчётной величины, определённой по соответствующим нормативам. Это не подвергается сомнению. Однако ни в одном из отчётов, ни в одной из многочисленных статей авторы не встречали упоминания о том, что где-то после установки квартирных водосчётчиков уменьшилось общее водопотребление города, района, посёлка. На практике одновременно с внедрением водосчётчиков растёт небаланс между результатами учёта отпуска и потребления, и рассмотренные выше манипуляции с приборами вынужденно списываются на потери в распределительных сетях.
Более разнообразны способы корректировки показаний теплосчётчиков. Теплосчётчик состоит из трёх основных блоков – расходомер, термопреобразователи, тепловычислитель, и корректировки возможно вносить, манипулируя любым из блоков.
Тахометрические расходомеры теплосчётчиков имеют те же варианты корректировки, что и названные выше для водосчётчиков.
Электромагнитный расходомер конструктивно состоит из двух магнитных катушек, установленных под и над трубой, двух измерительных электродов, расположенных горизонтально. На катушки подаётся переменное напряжение известной частоты и формы. С электродов снимается сигнал, пропорциональный расходу жидкости. Для корректировки показаний прибора снаружи датчика расхода устанавливаются дополнительные магнитные катушки, напряжение на которые подается в противофазе напряжению катушек прибора. Таким образом подавляется полезный сигнал и занижаются показания. К счастью, этот способ пока не получил широкого распространения, т.к. требует определенной квалификации исполнителя.
Вихревой расходомер конструктивно состоит из треугольной призмы, вертикально установленной в трубе, измерительного электрода, вставленного в трубу далее по течению жидкости, и установленного снаружи трубы постоянного магнита. Манипуляции сводятся к искажению магнитного поля постоянного магнита расходомера. Для этого применяют набор постоянных магнитов. Их расположение выбирают опытным путём. Таким способом возможно значительно поднять нижнюю границу диапазона измерений прибора. Другой способ искажения показаний вихревых расходомеров – завихрение и закручивание потока воды, например, смещением при монтаже прокладки между фланцами прибора и трубопровода, что тоже занижает показания.
Манипуляции с термопреобразователями. Термопреобразователи устанавливаются в подающий и обратный трубопроводы и подключаются линиями связи к тепловычислителю. Несложный, но эффективный способ занижения показаний теплосчётчика – подключение параллельно термопреобразователю, установленному на подающем трубопроводе, резистора с переменным сопротивлением. Такое включение занижает температуру подаваемой из теплосети воды, причём величина требуемой “экономии” регулируется подбором сопротивления резистора.
Все указанные способы “энергосбережения” не идут ни в какое сравнение с возможностями корректировки показаний микропроцессорного тепловычислителя. Вот характерная цитата из журнала “Законодательная и прикладная метрология”: “цифровые устройства позволяют обманывать с невиданными ранее возможностями”. Авторы вынуждены согласиться с этим утверждением, ибо это есть очень точное описание ситуации в теплоучёте, складывающейся в последние годы.
Известно, что действующие “Правила учёта тепловой энергии и теплоносителя” требуют измерения и регистрации большого количества величин; эти требования возможно реализовать только на базе цифровых приборов. И за прошедшие 7-8 лет в Госреестр средств измерений РФ внесено порядка 400 теплосчётчиков и расходомеров, большинство из которых цифровые. В 2000-м году вышел ГОСТ Р 51649-2000. Не случайно в нем содержится следующее требование: “программное обеспечение теплосчётчиков должно обеспечивать защиту от несанкционированного вмешательства в условиях эксплуатации”.
В самом деле, теплосчётчик – это прибор коммерческого учета, некий аналог кассового аппарата. Всеми признано, что кассовый аппарат должен иметь фискальную память, защищённую от несанкционированного доступа. К сожалению, осознание необходимости защиты теплосчётчиков и расходомеров от вмешательства пришло с большим опозданием, и до сих пор ни один из государственных центров испытаний средств измерений такие испытания не проводит.
Что же сегодня происходит на практике? Теплосчётчик, как цифровой прибор, имеет соответствующее программное обеспечени
К сожалению, сейчас складывается тревожная ситуация, связанная с тем, что изготовители приборов нередко передают специальные калибровочные программы внедренческим предприятиям. Почему? Видимо, потому, что качество приборов оставляет желать лучшего, в процессе эксплуатации при многолетних межповерочных интервалах (МПИ) характеристики приборов “плывут”, появляются сверхнормативные расхождения показаний расходомеров в подающем и обратном трубопроводах, “зависает” программное обеспечение и т.д. У энергоснабжающих организаций часто возникают сомнения в достоверности показаний приборов. И тогда сервисная фирма или потребитель обращаются на завод-изготовитель с просьбой отремонтировать прибор. Очевидно, что изготовитель не заинтересован в том, чтобы его прибор имел плохую репутацию в регионе, где он эксплуатируется, и передаёт сервисной фирме калибровочную программу. Представитель сервисной фирмы загружает программу в ноутбук, подключает ноутбук к штатному интерфейсному разъёму теплосчётчика, снимает и анализирует архивные данные, пересчитывает калибровочные коэффициенты и вводит их новые значения в память теплосчётчика. В результате таких “наладочных” работ нуждающийся в ремонте теплосчётчик снова “хорошо показывает” или начинает демонстрировать заметную “экономию”.
Интерфейсный разъём не может быть опломбирован энергоснабжающей организацией, поскольку он предназначен для периодического съёма архивов при подготовке ежемесячных отчётов. Сервисная фирма также заинтересована в наличии у неё такой программы с тем, чтобы у поставщика и потребителя не было претензий к точности выполняемых измерений и качеству обслуживания приборов. Потребитель тепловой энергии заинтересован в сотрудничестве с сервисной фирмой, имеющей калибровочную программу, для исключения конфликтов с энергоснабжающей организацией при сбоях в работе прибора и, в отдельных случаях, для решения вопросов “практического энергосбережения”.
Таким образом, и изготовители приборов, и сервисные (внедренческие) фирмы, и потребители тепла заинтересованы в негласном распространении специальных программ, способных в обход существующих защит, блокировок и пломб проникать в память микропроцессорных вычислителей. Понятно, какими будут результаты коммерческого учёта при таком единстве интересов.
При анализе результатов измерений, накопленных теплосчётчиками на месте их эксплуатации, факты несанкционированного вмешательства в метрологические или эксплуатационные настройки становятся очевидными, при этом наиболее часто встречаются случаи тайного вмешательства в метрологические настройки каналов измерения расхода теплоносителя.
Обратим внимание на рис. 1, где в наглядном графическом виде показан пример “ремонта” теплосчётчика прямо на месте эксплуатации, без его отключения и демонтажа, видимо, с применением ноутбука и “сервисной” программы.
По данным энергоснабжающей организации данный узел учёта оснащён весьма современным теплосчётчиком и введён в эксплуатацию осенью 2002-го г. Но уже к февралю 2003 г. сервисная организация, обслуживающая этот узел учёта, обнаружила заметное отставание показаний канала М1 от соответствующих показаний канала М2 (измеренная “утечка” и несанкционированный водоразбор составили около минус 120 тонн за месяц).
Рис. 1. Изменение во времени среднечасовых расходов М1 и М2 на вводе системы отопления и относительного расхождения их показаний.
Отрицательное расхождение каналов измерений М1 и М2 в закрытой системе на -1,7% “наладчику” показалось неприличным, и “эффективное” решение проблемы было найдено: на 22-й минуте 12-го часа 27-го февраля (видимо, после снятия данных для февральского отчёта) цена импульса расходомера обратной воды была уменьшена ровно на 3,0%! И это при том, что допускаемая погрешность измерения расхода для данных расходомеров равна ±1%. Таким образом, отрицательная поправка к показаниям расходомера М2 троекратно (!) превысила метрологический допуск!
В результате такой тайной “наладки” (энергоснабжающая организация, как всегда, оказалась не в курсе этого события) образовалась “утечка” положительная (около 100 тонн в месяц). И здесь вполне уместно предположить, что таким вот образом сервисная организация решила скомпенсировать убытки, ранее причинённые поставщику тепла своим безответственным “сервисом”.
Конечно же, сервисная организация не призналась в факте самовольного и незаконного вмешательства в работу защищённого и всеми опломбированного коммерческого узла учёта, тут же предложив собственную “правдоподобную” версию этого явления: коль скоро “наладчики” сервисной фирмы тут ни при чём, то скачкообразное уменьшение показаний канала измерений М2 ровно на 3% произошло как бы “само по себе”.
Приведём ещё один наглядный пример тому, как “сами по себе” по рабочим дням и в рабочее время изменяются важнейшие настройки тепловычислителей, непосредственно влияющие на результаты учёта и, следовательно, на объёмы платежей за потребляемые тепловую энергию и теплоноситель.
На рис. 2 приведен график изменения во времени среднечасовых относительных расхождений измеренных часовых энергий W (хранящихся в часовых архивах) и их упрощённых расчётных аналогов Wрасч=0,001·[M1·(t1-t2)+(M1-M2)·(t2-tхв)]. При этом для определения Wрасч были использованы значения М1, М2, t1 и t2 из соответствующих часовых архивов, а среднечасовые расхождения для каждого часа были рассчитаны по формуле W=[(W-Wрасч)/Wрасч]·100%.
Рис. 2. Изменение во времени относительного расхождения часовых измеренных и расчётных энергий.
Как видно из рис. 2, в начальный период времени среднечасовые значения W близки к нулю, что однозначно свидетельствует о том, что до 16-го часа 19-го декабря в теплосчётчике применялась полная формула расчёта теплопотребления W=0,001·[M1·(h1-h2)+(M1-M2)·(h2-hхв)]. Но 19-го декабря кто-то решил, что теплосчётчик, видимо, “много показывает”, и на 16-м часе суток (примерно в 15:40) скачкообразно возникла систематическая нехватка энергии в часовых архивах на среднем уровне -4,7%.
Более детальное изучение этого явления показало, что в этот момент времени таинственным образом выполнено переключение опломбированного тепловычислителя на “неполное” уравнение измерений Wот=0,001·[M1·(h1-h2)], что и привело к потере (обнулению) “учётной” составляющей Wгвс=0,001·[(M1-M2)·(h2-hхв)] и, как следствие, к систематическому занижению теплопотребления на уровне -4,7%. Однако и в данном случае сервисная организация активно отрицала факт тайного переключения уравнений измерений тепловой энергии, и, коль скоро “наладчик” не был пойман с поличным в присутствии свидетелей, то и доказать преднамеренность тайного искажения результатов учёта весьма непросто. А вдруг в самом деле разработчик такого “современного” теплосчётчика и сервисная организация тут ни при чём, а вся эта “экономия” то и дело происходит исключительно из-за случайных программных сбоев, которые почему-то никогда не случаются ранним утром или поздним вечером, по выходным или праздничным дням?
По данным авторов, уже многие типы цифровых теплосчётчиков могут быть перенастроены без снятия пломб через интерфейс или клавиатуру при помощи калибровочных программ или известных кодов доступа. Для входа в калибровочную программу достаточно предъявить “пароль”, т.е. одновременно нажать некоторую комбинацию клавиш на лицевой панели прибора. Известны типы теплосчётчиков и расходомеров, у которых для входа в режим корректировки калибровочных данных необходимо к известному месту корпуса прибора просто поднести специальное устройство.
Однако публично доказать факт несанкционированного доступа, а особенно его преднамеренный характер, практически невозможно – официальные структуры пока не проявляют практического интереса к этой проблеме, а энергоснабжающие организации просто не имеют специалистов требуемой квалификации для компетентного проведения сложных экспертиз программного обеспечения, применяемого в тех или иных теплосчётчиках или расходомерах.
На основании вышеизложенного авторы считают необходимым в ближайшее время:
скорректировать отечественные стандарты на водосчётчики в части снижения минимального измеряемого расхода до 6 литров в час, что приведёт их в соответствие европейским стандартам;
разработать и внедрить в практику проливные поверочные установки с минимальным воспроизводимым расходом 6 л/ч;
разработать для персонала сбытовых подразделений водо- и теплоснабжающих организаций, предприятий Госэнергонадзора методики выявления фальсификаций при ведении учёта водо- и теплопотребления;
считать обязательным при испытаниях для целей утверждения типа теплосчётчиков и расходомеров проведение испытаний по обеспечению надёжной защиты от несанкционированного вмешательства в условиях эксплуатации.