pobierz plik - Magnetech.pl

Adam Kozłowski
METODOLOGIA OGRANICZENIA ZANIŻANIA WSKAZAŃ POBORU GAZU
WYWOŁANYCH WYKORZYSTANIEM MAGNESÓW NEODYMOWYCH
1. Wprowadzenie
Z analizy wielu informacji prasowych, radiowych i telewizyjnych, jak również
publikacji naukowych, znany jest problem wykorzystywania magnesów neodymowych do
fałszowania wskazań urządzeń pomiarowych. Dotyczy to liczników energii elektrycznej,
wody oraz gazu.
Ochrona przed kradzieżą każdego z wymienionych mediów nie podlega jednak takim
samym regulacjom prawnym. W przypadku kradzieży energii elektrycznej, spółki
dystrybucyjne stosują uproszczone dochodzenie roszczeń na podstawie Prawa
Energetycznego. Prawo to uprawnia bowiem spółki dystrybucyjne do dochodzenia roszczeń
na drodze komorniczego postępowania egzekucyjnego, z pominięciem drogi sądowej.
Według
dostępnych
informacji,
zdaniem
Rzecznika
Praw
Obywatelskich
i Naczelnego Sądu Administracyjnego, zapis art. 57 Prawa Energetycznego umożliwiający
szybką egzekucję komorniczą, narusza co prawda art. 45 Konstytucji RP (powszechne prawo
do sądu), jak i art. 64 (zasada równości praw majątkowych stron), ale wciąż jest stosowany.
Po orzeczeniu Trybunału Konstytucyjnego z dnia 10 lipca 2006 jest szansa na zmianę
interpretacji art. 57 Prawa Energetycznego. Trybunał stwierdził bowiem, że artykuł ten jest
zgodny z Konstytucją RP, ponieważ przed rozpoczęciem egzekucji nie wyklucza skierowania
sprawy do sądu. W przypadku nielegalnego poboru gazu, spółki gazowe powołują się na
§5 art. 278 Kodeksu Karnego (Ustawa z dnia 6 czerwca 1997). Niestety okazuje się, że nie do
końca paragraf ten jest jednoznacznie sformułowany, ponieważ Sąd Najwyższy-Izba Karna
w Warszawie w postanowieniu z dnia 9 czerwca 2006 (sygn. Akt I KZP 14/06) odmówił
podjęcia uchwały: „Czy pojęcie ‘energia’ użyte w art. 278 § 5 k.k. obejmuje kradzież gazu
celem wytworzenia z niego energii cieplnej”. Zachodzi zatem pytanie, czy w przypadku
nielegalnego poboru gazu dochodzenie roszczeń przyjmuje charakter sporu cywilnoprawnego? Jeśli tak, to sposób postępowania m.in. w takim przypadku zaproponowano
w dalszej części artykułu.
W myśl znanego powiedzenia: „lepiej zapobiegać niż leczyć” należałoby się
zastanowić jednak w pierwszej kolejności nad eliminowaniem zjawiska nielegalnego poboru
gazu z wykorzystaniem magnesów neodymowych. W drugim etapie, jeżeli dochodzi już do
procesu sądowego, dobrze byłoby mieć niezbity dowód na fakt stosowania magnesów
neodymowych przez odbiorcę gazu.
Celem artykułu jest przedstawienie i porównanie różnych rozwiązań technicznych
wykrywania działania pola magnetycznego, w tym opartych na zjawisku Halla, zmian
struktury domenowej paskowej oraz zmian struktury domenowej znaków geometrycznych.
2. Podstawowe informacje o magnesach ziem rzadkich
Rozwój grupy magnesów na bazie pierwiastków ziem rzadkich datuje się
z początkiem lat 80 XX wieku, kiedy to japońska firma Sumitomo uzyskała ochronę
patentową związków metalicznych między ferromagnetycznym kobaltem (Co) i samarem
(Sm), a także ferromagnetycznym żelazem (Fe) i neodymem (Nd), z dodatkiem boru (B).
1
Ze względu na fakt, że samar i neodym należą do pierwiastków rzadko występujących
w przyrodzie, nazywamy je pierwiastkami ziem rzadkich i na tej podstawie przyjęto nazywać
magnesy z tymi pierwiastkami, magnesami ziem rzadkich. Magnesy o składzie Nd2Fe14B są
tańsze od Sm2Co17 (ze względu na brak drogiego kobaltu) oraz posiadają lepsze właściwości
magnetyczne, tym samym są bardziej rozpowszechnione. Magnesy typu NdFeB
charakteryzują się bardzo dużymi gęstościami energii, rzędu 300-400 kJ/m3 (rys. 1a).
Obecność magnesów neodymowych na rynku spowodowała znaczny postęp
techniczny (np. miniaturyzację wielu produktów i zwiększenie ich efektywności). Stosuje się
je w wielu urządzeniach, takich jak: komputerowe dyski twarde, silniki i prądnice prądu
stałego, magnetyzery, separatory i ruszty magnetyczne, chwytaki, sprzęgła magnetyczne,
zatrzaski magnetyczne, systemy zamocowań, itp.
Duża gęstość energii magnesów neodymowych, ich niska cena oraz ogólna
dostępność, znacznie ułatwiają rozprzestrzenianie się zjawiska nielegalnego wykorzystywania
magnesów do blokowania urządzeń pomiarowych.
a)
b)
Rok
Rys. 1. Porównanie wybranych parametrów magnesów
a) zmiany gęstości energii (BH)max od 1880 roku, b) ilustracja objętości magnesu
wytwarzającego indukcję magnetyczną 0,1 T w odległości 5 mm od bieguna;
V – objętość magnesu, Br – indukcja remanentu
2
Mimo niezwykłego wręcz wzrostu gęstości energii magnesów na przestrzeni ostatnich
30 lat (rys. 1a) proces rozwoju tej grupy materiałowej daleki jest od ukończenia. Wartość
indukcji remanentu magnesów neodymowych Br = 1,4 T jest obecnie najwyższa, spośród
całej grupy magnesów. Prezentowane na rysunku 1b dane ukazują jeszcze jedną cechę
materiałową: do wytworzenia pola magnetycznego o indukcji 0,1 T w odległości 5 mm od
powierzchni czołowej osiowo magnesowanych walców, dla magnesu NdFeB potrzebna jest
znacznie mniejsza objętość, niż dla magnesu ferrytowego. Fakt ten przekłada się na różny
poziom wytwarzanych wartości natężeń pól magnetycznych przy tej samej objętości
magnesów, co ilustruje rysunek 2.
Rys. 2. Zmiany natężenia pola magnetycznego H w funkcji odległości od podstawy magnesów
walcowych: neodymowego N48 (D40 x H25 mm) i ferrytowego F30 (D40 x H24 mm)
Zachowanie się materiałów w polu magnetycznym opisuje poniższy wzór:
B = µr ⋅ µ0 ⋅ H ,
T
(1)
gdzie:
B – indukcja magnetyczna [T],
µr – przenikalność magnetyczna względna materiału,
µ0 – 12,57⋅10-7 [H/m] – przenikalność magnetyczna próżni,
H – natężenie pola magnetycznego [A/m].
W zależności od tego, jak ciało zachowuje się po umieszczeniu go w polu magnetycznym,
można zaliczyć je do odpowiedniej grupy materiałów, zgodnie z następującymi typami
uporządkowania atomowego:
− diamagnetyki – materiały osłabiające działanie zewnętrznego pola magnetycznego
(np. złoto, miedź, ołów, rtęć, cynk, woda, grafit),
− paramagnetyki – materiały wykazujące znikome własności magnetyczne w zewnętrznym
polu magnetycznym (np. aluminium, platyna, powietrze),
− ferromagnetyki – materiały wykazujące silne właściwości magnetyczne w zewnętrznym
polu magnetycznym (np. żelazo, nikiel, kobalt i ich stopy).
3
Najbardziej popularnym paramagnetykiem jest powietrze. Jego przenikalność względna µr
jest bardzo bliska jedności i dlatego też zależność (1) dla powietrza jest liniowa, i wzór (1)
ulega uproszczeniu do postaci:
B = µ0 ⋅ H
[T]
(2)
Jeżeli znane jest natężenie pola magnetycznego H w punkcie odległym od powierzchni
magnesu, to łatwo jest określić zależność ilościową pomiędzy indukcją magnetyczną,
a natężeniem pola magnetycznego w tym punkcie (równanie (2)). Dla ułatwienia interpretacji
dalszej części artykułu, posłużono się przeliczeniem z wykorzystaniem zamiany jednostek
pochodnych na ich krotności, co prowadzi do przelicznika:
B [mT] = 1,257⋅H [kA/m]
(3)
Silne pole magnetyczne, np. od magnesów neodymowych, prowadzi do zmian
orientacji atomów żelaza w krwi i przy długotrwałym oddziaływaniu nie pozostaje bez
wpływu na zdrowie człowieka. Dopuszczalny (długotrwały) poziom oddziaływania stałego
pola magnetycznego na organizm ludzki wynosi H = 2 500 A/m w miejscach ogólnie
dostępnych dla ludności lub H = 8 000 A/m na stanowisku pracy przez 8 godzin. Granicą
strefy niebezpiecznej, rozumianej jako obszar, w którym przebywanie pracowników jest
zabronione jest natężenie pola H = 80 000 A/m. Gdy ekspozycja o działaniu miejscowym
dotyczy wyłącznie kończyn, dopuszcza się zwiększone ich narażenie na pola magnetyczne
o natężeniach 5 razy większych, od dopuszczalnego dla całego ciała, z równoczesnym
dopuszczeniem dozy dla kończyn 25 razy większej od dozy dla całego ciała. Dopuszczalna
doza dla całego ciała w przypadku stałego pola magnetycznego wynosi 512 kA2h/m2. Osoba
posiadająca bezpośredni kontakt fizyczny z magnesem neodymowym narażona jest na
działanie pola magnetycznego o natężeniu ok. 380 000 A/m (rys. 2). Jeśli magnes o takim
natężeniu pola magnetycznego trzymany jest w ręce, to dopuszczalna doza absorbowana jest
w 5,5 minuty. Okoliczność ta, jak również możliwość urazów mechanicznych, nie są
zazwyczaj brane pod uwagę przez przeciętnego użytkownika pojedynczego magnesu.
Do popularyzacji cech użytkowych magnesów neodymowych wykorzystywane są
strony internetowe firm importowych, internetowe fora dyskusyjne, a nawet stragany, jak
również bezpośredni handel w domach i mieszkaniach (połączony zazwyczaj z pokazem
„instruktażowym”, wykonywanym w kameralnych warunkach). Wzrost dostępności
magnesów neodymowych jest widoczny po coraz to szerszej ofercie handlowej oraz po
liczbie coraz to lepiej „wykształconych” sprzedawców, głównie na giełdach samochodowych
i bazarach. Pomimo szerokiej akcji informacyjnej organizowanej przez zakłady gazowe,
energetyczne, spółdzielnie mieszkaniowe oraz zakłady wodociągowe - mającej na celu
wyeliminowanie zjawiska kradzieży mediów - popyt na magnesy ciągle rośnie.
Reasumując, rozwój technologii wytwarzania magnesów ziem rzadkich przyczynia się
do rozwoju technicznego produktów, a w niektórych przypadkach wymusza wręcz zmiany
konstrukcyjne w istniejących już urządzeniach technicznych. Dotyczy to m.in. wielu typów
przekładników prądowych, liczników energii elektrycznej, wody, a także gazu, które poddane
oddziaływaniu silnych, zewnętrznych pól magnetycznych nie rejestrują poprawnie poboru
właściwych im mediów.
4
3. Wykorzystanie elektronicznych przyrządów z czujnikami pola magnetycznego
i pasywnych wskaźników pola magnetycznego do kontroli ingerencji magnesami
neodymowymi na urządzenia pomiarowe
3.1.
Zjawisko magnetyzmu szczątkowego i jego pomiar miernikami z hallotronowymi
czujnikami pola magnetycznego
Materiały ferromagnetyczne dzielą się na twarde, półtwarde oraz miękkie.
Ferromagnetyki miękkie charakteryzują się największymi wartościami przenikalności
magnetycznej względnej µr. Umieszczenie materiału ferromagnetycznego w zewnętrznym
polu magnetycznym (np. w polu magnesu stałego) o natężeniu H powoduje powstanie
wewnątrz tego materiału indukcji B, zgodnie ze wzorem (1). Osiągnięcie przez ferromagnetyk
maksymalnej indukcji Bs jest równoznaczne z wprowadzeniem go w stan nasycenia, wówczas
µr ≈1. Jeżeli obniżać się będzie wartość natężenia pola magnetycznego H, np. poprzez
oddalenie źródła tego pola, to wartość indukcji B w materiale ferromagnetycznym również
będzie ulegała zmniejszaniu. Jednak, gdy zewnętrzne pole magnetyczne zaniknie całkowicie
(H = 0), to ferromagnetyk nadal charakteryzował się będzie pewną wartością indukcji
magnetycznej (B ≠ 0), zwaną pozostałością magnetyczną, indukcją remanentu (resztkową) Br,
czy też magnetyzmem szczątkowym. Dla bardzo „miękkich” ferromagnetyków zjawisko to
zanika w krótkim okresie czasu, nawet gdy materiał nie został rozmagnesowany i cechą taką
powinny charakteryzować się materiały na ekrany magnetyczne. Jednak dla większości
ferromagnetyków namagnesowanie szczątkowe jest trwałe. Ferromagnetyki miękkie
wykorzystywane są w urządzeniach magnetycznych, jako magnetowody, ekrany
magnetyczne, itp. Ferromagnetyki półtwarde stosowane są do produkcji nośników pamięci
takich jak: taśmy magnetofonowe, magnetowidowe, karty magnetyczne. Ferromagnetyki
twarde zachowują stan namagnesowania pomimo zmian zewnętrznego pola magnetycznego,
z tego też względu wykorzystywane są do wyrobu magnesów trwałych.
Jako jeden z przykładów na występowanie zjawiska magnesowania szczątkowego
przedstawić można gazomierz poddany działaniu zewnętrznego pola magnetycznego,
pochodzącego np. od magnesu neodymowego NdFeB. Obudowa gazomierza może
charakteryzować się pozostałością magnetyczną, ponieważ jest wykonana ze stali, a stal jest
materiałem ferromagnetycznym.
3.1.1. Wskaźnik magnesów neodymowych
W celu określania stanu namagnesowania gazomierzy stosuje się elektroniczny
„wskaźnik magnesów neodymowych” (w.m.n.). Przyrząd ten wyposażony jest w czujnik pola
magnetycznego. Zasada działania w.m.n. polega na wykrywaniu obecności pola
magnetycznego, z progiem czułości zadziałania ustawionym przez producenta (0,25 mT
w testowanym egzemplarzu). Stan przekroczenia wartości progowej sygnalizowany jest
zaświeceniem czerwonej diody z jednoczesnym emitowaniem sygnału dźwiękowego.
Przyrząd nie posiada klasy pomiarowej i jest jedynie wskaźnikiem bez możliwości rejestracji
wyniku.
Wgłębiając się bardziej w tematykę magnesowania szczątkowego oraz biorąc pod
uwagę doświadczenia i badania własne oraz opinie wielu użytkowników, można przedstawić
następujące wnioski płynące ze stosowania wskaźnika magnesów neodymowych:
1. Wskaźnik magnesów neodymowych zadziała prawidłowo, tzn. przyrząd nie będzie
sygnalizował pozostałości magnetycznej, jeżeli magnes nie był przykładany do
5
gazomierza lub będzie sygnalizował pozostałość magnetyczną, gdy magnes był
przykładany i namagnesował gazomierz.
Dokonujący pomiaru musi mieć wówczas pewność, że wszystkie gazomierze na sieci
nie były namagnesowane (np. sprawdzając je podczas wymiany na nowe, bądź
legalizowane) przed ich zainstalowaniem. Dopiero wtedy, znając historię gazomierza,
można ewentualnie wysnuwać wnioski ze wskazań w.m.n. Niestety prawie we
wszystkich przypadkach zakład gazowniczy nie zna historii gazomierza i każdy jego
użytkownik może podważyć oskarżenie, bo jak udowodnić, że gazomierz nie był
namagnesowany przed montażem na sieci (posiadał pozostałość magnetyczną)?
2. Niezależnie od przedstawionych powyżej uwag, rozważyć należy kilka innych
możliwości. Załóżmy, że znamy historię gazomierza, tj. fakt, że nie był
namagnesowany przed montażem na sieci. Zgodnie z pkt. 1, wskaźnikiem magnesów
neodymowych powinniśmy zawsze wykryć fakt użycia magnesu (namagnesowania
gazomierza). Nie jest to niestety prawdą, ponieważ może się zdarzyć, że odbiorca
gazu po każdym użyciu magnesu lub przed każdą wizytą inkasenta dokonuje
rozmagnesowania gazomierza. Wydawałoby się nawet, że nie każdy ma dostęp do
urządzeń zwanych demagnetyzerami. Jednakże, nawet w warunkach domowych,
istnieje łatwa możliwość wykonania demagnetyzera elektromagnetycznego.
Wystarczy w tym celu dokonać prostych modyfikacji w urządzeniu, które służy do
innego celu, a je akurat posiadamy (rys. 3). Jest jeszcze o wiele łatwiejsza metoda
usunięcia magnetyzmu szczątkowego z namagnesowanego gazomierza. W dodatku,
może to zrobić każdy, wykorzystując do tego celu magnes neodymowy, którym
blokuje gazomierz. Jak na ironię, w tym momencie inwestycja poniesiona na zakup
magnesu okazuje się „podwójnie opłacalna”.
Rys. 3. Prosty demagnetyzer wykonany w warunkach domowych
3. Okazuje się, że wiele przedmiotów stalowych w naszym otoczeniu, np.: stalowe nogi
krzesła, stołu, stalowe rurki instalacji gazowej, CO, wodociągowej, itp., wykazuje
szczątkowy stan namagnesowania, znacznie przekraczający próg czułości zadziałania
wskaźnika magnesów neodymowych. Przykładowy pomiar instalacji CO
w mieszkaniu wskazuje wartości od 0 do ponad 1 mT, w zależności od miejsca
pomiaru. Wskaźnik magnesów neodymowych, po przyłożeniu do tych przedmiotów
wykaże ich namagnesowanie, ale jak zinterpretuje to osoba posługująca się w.m.n.?
Czy ktokolwiek będzie śmiał sądzić, że do wszystkich tych przedmiotów przykładany
był magnes neodymowy (w jakim celu)?
Co więcej, magnetyzm szczątkowy nie powstaje wyłącznie w przypadku, gdy źródłem
pola magnetycznego jest magnes. Jako przykład można przytoczyć znane zjawisko
magnesowania końcówki wkrętaka lub innych narzędzi: kluczy, nożyczek, itp.,
6
i przyciągania przez nie, po pewnym czasie pracy, elementów takich jak: śrubki,
nakrętki, spinacze biurowe, i to pomimo braku kontaktu narzędzia z jakimkolwiek
magnesem. Otóż elementy stalowe magnesują się również poprzez naprężenia, drgania
(np. rur w ziemskim polu magnetycznym), a także poprzez ich obróbkę mechaniczną.
Zdarzyć się mogą nawet przypadki, że fabrycznie nowy gazomierz charakteryzował
się będzie mierzalnym stanem namagnesowania szczątkowego. Nawet jeśli producent
zapewniłby dostawę gazomierzy rozmagnesowanych, to zawsze istnieje
prawdopodobieństwo namagnesowania stalowej obudowy gazomierza, przypadkowo
polem magnetycznym, które znalazło się w pobliżu, zanim gazomierz zostanie
zainstalowany na sieci.
3.1.2. Hallotronowy miernik pola magnetycznego
Metoda wykrywania stanu namagnesowania gazomierza za pomocą hallotronowego
miernika pola magnetycznego (zwanego również teslomierzem) jest dokładnie taka sama jak
opisana wcześniej za pomocą wskaźnika magnesów neodymowych i różni się tylko tym, że
przyrząd pomiarowy posiada klasę pomiarową oraz wizualizację wyniku mierzonej wielkości
fizycznej. Stąd też przypadki i wątpliwości opisane w rozdziale 3.1.1 dotyczą również tego
przyrządu.
Wielkość fizyczna, którą mierzy teslomierz to indukcja magnetyczna B. Pomiar
odbywa się za pomocą czujnika Halla umieszczonego w końcówce sondy pomiarowej. Model
miernika wyposażony jest w wyświetlacz podający wartość indukcji magnetycznej w mT
(militeslach) – rys. 4. Przyrząd wykorzystywany jest do różnorodnych pomiarów
magnetycznych ale, ze względu na stosowanie magnesów neodymowych do blokowania
wskazań urządzeń rozliczających media, został on również zastosowany do pomiaru indukcji
resztkowej. W tym przypadku niebezpieczeństwo tkwi nie tyle w samym pomiarze, co
w niewłaściwej interpretacji jego wyników.
Rys. 4. Hallotronowy miernik pola magnetycznego
Hallotronowe mierniki, ze względu na cenę ok. 3-krotnie wyższą niż cena wskaźnika
magnesów neodymowych są rzadziej wykorzystywane. Pomimo różnicy cenowej, za
zakupem teslomierza przemawia do użytkowników dokładność pomiaru i jego wizualizacja.
Bez względu na wielkość stanu namagnesowania gazomierza, wskaźnik magnesów
neodymowych zadziała powyżej ustawionego progu czułości, z kolei teslomierz pokaże
konkretną wielkość pola magnetycznego, przy czym jego zakres pomiarowy zaczyna się od
0,01 mT, a kończy na wartości 1999 mT. Należy tutaj wspomnieć, że pole magnetyczne
Ziemi waha się w granicach od 0,03 mT do 0,06 mT.
7
W przypadku sprawdzania stanu namagnesowania gazomierza z wykorzystaniem
hallotronowego miernika pola magnetycznego, często się zdarza, że osoba dokonująca
pomiaru nie zna zagadnień z dziedziny magnetyzmu i nie potrafi zinterpretować wskazań
przyrządu, albo interpretacja jest niewłaściwa. Spośród szeregu przebadanych przez autora, za
pomocą teslomierza gazomierzy wielu producentów, nietrudno też dostrzec, że każdy model
gazomierza charakteryzuje się, po wcześniejszym przyłożeniu magnesu neodymowego,
odmiennym poziomem namagnesowania. Ponadto, sam pomiar konkretnej części obudowy
gazomierza związany jest z odnotowaniem wartości pośrednich pomiędzy wskazaniem
minimalnym, a maksymalnym. Podczas pomiaru wartości te zmieniają się w dość znacznym
zakresie, w zależności od miejsca przyłożenia sondy pomiarowej do powierzchni gazomierza.
3.2. Pomiar stanu namagnesowania gazomierzy w praktyce
W każdym przypadku rzekomego wykrycia namagnesowanego gazomierza, zanim
dojdzie do podpisania protokołu z przeprowadzonego badania, sprawdzić należy rachunki
opłat za zużycie gazu z poprzednich okresów rozliczeniowych. Jeśli nie ma rażąco niskiej
różnicy w zużyciu gazu, nie powinno wyciągać się żadnych konsekwencji, tym bardziej, że –
jak wynika z powyższego – wskaźnik magnesów neodymowych ani teslomierz nie są w stanie
jednoznacznie wskazać wyłącznie te gazomierze, w których rzeczywiście wystąpiła
ingerencja magnesem neodymowym. Ponadto, nawet obniżone zużycie gazu względem
poprzednich okresów rozliczeniowych, nie musi być również jednoznacznie interpretowane
z nielegalnym poborem i nie może stanowić dowodu w sprawie sądowej. Dowodu takiego nie
może stanowić też fakt zadziałania wskaźnika magnesów neodymowych, czy wskazania
teslomierza, z powodu przytoczonych uwag w pkt. 1 i 3 rozdziału 3.1.1. Co prawda producent
hallotronowego miernika jest w stanie wykazać się odpowiednimi certyfikatami, ale chociaż
przyrząd mierzy prawidłowo, to nieprawidłowa może być interpretacja wyników pomiaru.
Z uwag wielu pracowników zakładów gazowych wynika, że przyrządy do pomiaru
stanu namagnesowania często wykorzystywane są do wstępnej selekcji gazomierzy, które
zostały prawdopodobnie poddane działaniu magnesów neodymowych i wg ich opinii –
powinny zostać wymienione na jednostki nowego typu (odporne magnetycznie). Nie jest to
jednak dobra metoda z ekonomicznego punktu widzenia. Okazuje się bowiem, że wiele
z wymienionych gazomierzy nie musiało być narażanych magnesami, a zadziałanie przyrządu
było uwarunkowane innymi czynnikami. Tym bardziej nieekonomiczne jest, gdy wymieniany
gazomierz ma ważną cechę legalizacyjną i mógłby jeszcze pracować przez pewien okres
czasu.
Zdarzają się również przypadki, że spółki gazowe odsyłają namagnesowane
gazomierze do laboratoriów lub firm świadczących usługi w dziedzinie magnetyzmu, w celu
zbadania stanu ich namagnesowania i wydania opinii o użyciu magnesu neodymowego.
Profesjonalna firma powinna podjąć się takiego badania tylko wówczas, gdy zleceniodawcy
przedstawi wyłącznie zmierzone wartości indukcji magnetycznej (teslomierzem), bez
wyciągania wniosków o nielegalnym poborze. Wtedy jednak taka ekspertyza nie będzie
przydatna dla strony zlecającej pomiar. Jeżeli laboratorium określi indukcję resztkową
gazomierza przekazanego do badań i porówna z indukcją resztkową gazomierza
rozmagnesowanego, stwierdzając podwyższoną wartość w pierwszym przypadku, to opinia
z badań będzie rzetelna tylko wówczas, gdy we wnioskach uwzględni się zapisy pkt. 1 i 3,
rozdziału 3.1.1. Z oczywistych względów zazwyczaj nie wydaje się jednoznacznej opinii na
piśmie, że istniejące namagnesowanie pochodzi od magnesu neodymowego i związane było
z nielegalnym poborem gazu pomimo, że często po zarysowaniach lakieru obudowy można
określić jakiej średnicy magnes był przykładany.
8
Odbiegając nieznacznie od tematu, należy zwrócić uwagę na fakt, aby dostarczany do
ekspertyzy gazomierz był zabezpieczony magnetycznie podczas transportu (np. zamknięty
w skrzynce, stanowiącej ekran magnetyczny) tak, aby pole magnetyczne mogące znaleźć się
przypadkowo w pobliżu nie miało wpływu na stan namagnesowania gazomierza. Przytoczony
przykład wydaje się być absurdalnym, lecz niestety odnotowano już taki przypadek w jednym
z zakładów energetycznych, gdzie pomimo jednoznacznej ekspertyzy laboratorium,
stwierdzającej użycie magnesu neodymowego (inna konstrukcja i zasada działania
indukcyjnego licznika energii elektrycznej niż gazomierza), „energetyka” przegrała proces
sądowy ze względu na przedstawiony powyżej argument.
Często się zdarza, że liczy się na efekt psychologiczny działania wskaźnika magnesów
neodymowych lub teslomierza (w formie „straszaka”) zakładając, że wystraszeni odbiorcy
gazu, którzy rzeczywiście używali magnesu, przyznają się do jego użycia. Przeciwni takim
praktykom są odbiorcy uczciwi, u których wykryto namagnesowane gazomierze, nie wiedząc
często, gdzie szukać pomocy, aby dowieść swojej niewinności. Większość tego typu spraw
kończy się na wymianie gazomierza, ale niektóre z nich mogą mieć swój finał w sądzie, gdzie
niesłusznie oskarżeni mogą zarzucić pomówienie dostawcy gazu na podstawie art. 212 §1
Kodeksu Karnego (Ustawa z dnia 2 sierpnia 1997 r.).
Na uwagę zasługuje także inna okoliczność. Przyłożenie słabego pola magnetycznego
do obudowy gazomierza, pochodzącego np. od magnesu ferrytowego nie spowoduje
zablokowania pomiaru. Magnes ferrytowy, np. pozyskany z głośnika (rys. 5), tak jak magnes
neodymowy namagnesuje elementy stalowe. Oczywiście, w przypadku pomiaru pozostałości
magnetycznej wskaźnikiem magnesów neodymowych niemożliwe jest określenie źródła pola,
które do tego namagnesowania doprowadziło, ale również za pomocą hallotronowego
miernika pola magnetycznego niemożliwe jest dokonanie takiego określenia.
Z przeprowadzonych pomiarów wynika jednoznacznie, że zmierzone teslomierzem wartości
pozostałości magnetycznej w danym punkcie obudowy gazomierza, są na porównywalnym
poziomie bez względu na rodzaj przyłożonego wcześniej magnesu (neodymowego lub
ferrytowego) i trudno jest, opierając się na takim pomiarze, wykazać ze stuprocentową
pewnością, że na gazomierz podziałano polem magnetycznym o wartości natężenia
porównywalnej z wartością natężenia pola magnetycznego magnesów neodymowych.
Rys. 5. Magnes ferrytowy pozyskany z głośnika; wartość natężenia pola magnetycznego na
powierzchni H = 74 kA/m
9
3.3. Zasada działania pasywnych wskaźników pola magnetycznego
Wewnątrz materiału ferromagnetycznego znajdują się obszary (zwane domenami),
które namagnesowane są do nasycenia. W niektórych ferromagnetykach miękkich, np.
rdzeniach silników elektrycznych, czy transformatorów, struktura ta co do kształtu jest
niezwykle rozbudowana. Magnesy z kolei stanowią bryły namagnesowane jednokierunkowo,
tj. charakteryzują się silnymi zewnętrznymi biegunami magnetycznymi. Ukierunkowane pole
magnetyczne magnesu oddziałuje z kolei na różne urządzenia pomiarowe, które znajdują się
w jego pobliżu.
Zasada działania wskaźników o dowolnej strukturze magnetycznej wielodomenowej
(paskowej lub figur geometrycznych) polega na zmianie ukształtowania tej struktury przy
działaniu odpowiednio silnego pola magnetycznego. Dlatego zbliżenie magnesu do
wskaźnika o strukturze magnetycznej, jak na rysunkach 6b-e, powoduje jej zmianę do
struktury jednodomenowej (rys. 6a).
a) struktura jednodomenowa
S
N
N
c) struktura wielodomenowa 0° lub 180°
S
N
S
N
N
S
N
S
b) struktura dwudomenowa 0° lub 180°
S
N
N
N
S
S
d) struktura wielodomenowa 90°
N
S
N
S
e) struktura wielodomenowa 45°
Rys. 6. Przykładowe struktury magnetyczne (domenowe) materiałów magnetycznie twardych
3.3.1. Pasywne wskaźniki pola magnetycznego o strukturze magnetycznej paskowej
Paskowa struktura domenowa wskaźnika, wykonanego najczęściej z „gumy
magnetycznej”, uzyskiwana jest przez magnesowanie w układzie wielobiegunowym.
Materiał ten przeznaczony jest do celów reklamowych (np. nalepki magnetyczne na
samochodach, lodówkach), w przypadku prostych wskaźników pola magnetycznego zostaje
bezpośrednio wykorzystany w niezmienionej strukturze magnetycznej. Struktura ta widoczna
jest po przyłożeniu do ich powierzchni specjalnego czytnika foliowego, który odpowiednio
polaryzuje się w polu magnetycznym (rys. 7).
Wskaźnik pola magnetycznego, w postaci paska gumy magnetycznej, naklejany jest
na urządzeniu pomiarowym. Następnie naklejana jest na niego etykieta plombowa
z numerem seryjnym. Jeżeli na wskaźnik zadziała odpowiednio silne pole magnetyczne, rzędu
330 kA/m, to jego struktura wielodomenowa (rys. 6d) ulegnie przemagnesowaniu do
10
struktury jednodomenowej (rys. 6a). Jest to widoczne na czytniku z folii jako zanik jasnych
pasków. Ze względu na ogólną dostępność gumy magnetycznej oraz naklejek plombowych
z możliwością ich łatwego nadrukowania, a także łatwością odtwarzania
w warunkach domowych struktury paskowej, tego typu wskaźniki nie mogą być w pełni
skuteczne.
czytnik zewnętrzny
paskowa struktura domenowa
wskaźnik
magnetyczny
naklejka
plombowa
Rys. 7. Pasywny wskaźnik pola magnetycznego z obrazem paskowej struktury domenowej
Ponadto kontrola istnienia właściwej struktury domenowej wskaźnika (rys. 7) może
być znacznie utrudniona w miejscach zaciemnionych, gdy do jego odczytu trzeba użyć
równocześnie zewnętrznego czytnika foliowego, lusterka i latarki elektrycznej.
3.3.2 Pasywne wskaźniki pola magnetycznego o strukturze magnetycznej paskowej,
o dużej czułości i czytniku wewnętrznym
Na rysunku 8 przedstawiono dwa różne rozwiązania wskaźników o strukturze
paskowej, lecz wykonane na innym podłożu magnetycznym, niż wskaźniki przedstawione
w pkt. 3.3.1.
W rozwiązaniu, jak na rysunku 8a w charakterze podłoża ferromagnetycznego
wykorzystano magnetodielektryki w postaci pianki magnetycznej, o grubości rzędu 2 mm
i o strukturze magnetycznej paskowej. Ze względu na strukturę porowatą podłoża
piankowego, uzyskane znaki magnetyczne w postaci pasków nie posiadają ostrych konturów,
co może być utrudnieniem przy interpretacji zadziałania silnego pola. Poza tym, z czasem
kontury te jeszcze bardziej „rozmywają” się, powodując ujednolicenie koloru na całym
obszarze wskaźnika.
W rozwiązaniu jak na rysunku 8b wykorzystuje się - jako materiał „pamiętający”
strukturę domenową - ten sam materiał jaki jest stosowany na zewnętrzny czytnik foliowy, za
pomocą którego dokonuje się odczytu wskaźników paskowych wykonanych z gumy
magnetycznej (rys. 7). Wskaźnik ten charakteryzuje się dużą czułością i może być łatwo
rozmagnesowany z dużej odległości od magnesu neodymowego. Dotyczy to nawet
niewielkiego pola, pochodzącego np. od magnesu ferrytowego, co w rzeczywistości może
prowadzić do sporów, wynikających z przypadkowego skasowania wskaźnika np. głośnikiem
radiowym, a nie skutkującego nielegalnym poborem gazu. Ze względu na brak materiału
magnetycznie twardego w takim wskaźniku, znaki magnetyczne (zazwyczaj paski) nie
posiadają ostrych konturów i po rozmagnesowaniu wskaźnika, bardzo łatwo je odtworzyć.
11
Ogranicza to w bardzo poważnym stopniu wykorzystanie wskaźnika do stwierdzenia
nielegalnego poboru gazu.
a)
b)
Rys. 8. Pasywne wskaźniki pola magnetycznego: a) wskaźnik z pianki magnetycznej, b) wskaźnik
wykonany z czytnika foliowego
3.3.3. Pasywne wskaźniki pola magnetycznego o strukturze magnetycznej w postaci
symetrycznych figur geometrycznych i czytniku wewnętrznym
Pozbawione przytoczonych wad paskowych wskaźników pola magnetycznego są
wskaźniki o strukturze domenowej w postaci znaków geometrycznych (rys. 9). Są one
widoczne bez konieczności stosowania zewnętrznego czytnika, co ułatwia kontrolę stanu ich
namagnesowania.
SM
00025
Rys. 9. Wskaźnik z elastomeru o strukturze magnetycznej w postaci znaków geometrycznych wraz
z hologramem zabezpieczającym
Rozwiązanie prezentowane na rysunku 9 oparte jest na zapisie magnetycznym
relatywnie cienkich i elastycznych magnetodielektryków. Sposób ten umożliwia
kształtowanie bardziej skomplikowanych struktur domenowych, niż przedstawionych na
rysunkach 6, 7 i 8. Ze względu na odpowiednio dobrany kształt struktury domenowej oraz
konstrukcję mechaniczną, wskaźniki te niemożliwe są do ponownego namagnesowania po
skasowaniu ich magnesem neodymowym. Wynika to z warunku zachowania minimum
energii wewnętrznej ferromagnetyka (bliższe omówienie tego zagadnienia przekracza zakres
artykułu). Wykorzystanie układu domen w postaci kilku figur geometrycznych – przykładowo
trzech rodzajów (rys. 9), ale o różnym kształcie, ułożeniu i kolejności występowania –
stwarza dodatkowe możliwości personifikacji wskaźnika, stosownie do potrzeb. Zabieg
personifikacji eliminuje praktycznie ekonomiczne uzasadnienie kosztów odtworzenia znaków
pierwotnych przez nielegalnego producenta. Dodatkowo wskaźnik wyposażany jest
w naklejkę plombową w postaci hologramu z odpowiednim nadrukiem, co stanowi lepsze
zabezpieczenie niż w przypadku użycia zwykłej naklejki plombowej (rys. 7), której materiał
jest ogólnie dostępny w sprzedaży. Czułość wskaźnika dobrana została tak (rys. 10), aby po
skasowaniu jego struktury domenowej nie mogło być wątpliwości co do wpływu silnego,
zewnętrznego pola magnetycznego na wskazania urządzenia pomiarowego. Znaki
12
geometryczne wskaźnika ulegają całkowitemu skasowaniu przy wartości natężenia pola
magnetycznego ok. 330 kA/m (rys. 2), tj. wartości jaką charakteryzują się magnesy
neodymowe.
jHCmax
jHCmin
Rys. 10. Pole magnetyczne H w funkcji odległości od bieguna magnesu neodymowego N48
(D40 x H25 mm) oraz przedział natężenia koercji polaryzacji JHC magnetodielektryków
(dane literaturowe) wykorzystanych do produkcji wskaźników
Należy wspomnieć również, że od momentu umieszczenia wskaźnika pasywnego na
urządzeniu pomiarowym, zaczyna się jego „nowa historia”. Nie ma zatem znaczenia, czy
gazomierz namagnesowany był wcześniej magnesem neodymowym. Indukcja remanentu Br
namagnesowanych elementów, w zależności od typu gazomierza (i/lub wskaźnika), może
mieć bowiem wartość nawet znacznie ponad 100 razy mniejszą niż wartość indukcji, która
wymagana jest do przemagnesowania wskaźnika. Dopiero ponowne przyłożenie magnesu
neodymowego do gazomierza, po zamontowaniu wskaźnika, spowoduje jego zadziałanie.
Reasumując, jeżeli od momentu przeprowadzenia montażu lub kolejnej kontroli stanu
wskaźników, wykryto ingerencję polem magnetycznym, łatwo można oszacować, w jakim
okresie zjawisko to nastąpiło.
4. Czynności umożliwiające ograniczenie nielegalnego poboru gazu
W celu ograniczenia nielegalnego poboru gazu, proponowany poniżej sposób
postępowania związany jest z obserwacją zmiany stanu namagnesowania pasywnego
wskaźnika pola magnetycznego. Działanie magnesu neodymowego jest widoczne poprzez
rozmagnesowanie wskaźnika (rys. 6a). Jakakolwiek forma kradzieży gazu jest zjawiskiem
nielegalnym i podlegać winna sankcjom (ekonomicznym lub nawet karnym), które to opisane
zostały w Taryfie dla paliw gazowych (nr 1/2003, pkt. 6). Dlatego też spółki dystrybucyjne,
chroniąc się przed nielegalnym poborem gazu powinny wprowadzić odpowiednie
postępowanie z odbiorcami indywidualnymi na zasadzie porozumienia dotyczącego
właściwej ochrony licznika. Tym bardziej, że zgodnie z Prawem Energetycznym art. 6 ust. 2
pkt. 3 przedstawicielom przedsiębiorstwa energetycznego zajmującego się dystrybucją paliw
gazowych przysługuje prawo zbierania i zabezpieczania dowodów naruszania przez odbiorcę
warunków używania układów pomiarowo-rozliczeniowych oraz warunków umowy zawartej
z przedsiębiorstwem energetycznym. Zgodnie z ust. 3 – przedsiębiorstwo energetyczne może
wstrzymać dostarczanie paliw gazowych, jeśli po przeprowadzonej kontroli wynika, że
nastąpił nielegalny (niezgodny z warunkami umowy) pobór paliw gazowych. Na rysunku 11
zaproponowano algorytm postępowania w przypadku wykrycia zadziałania silnym polem
magnetycznym w bezpośredniej bliskości gazomierza. Zaproponowane postępowanie jest
13
działaniem prewencyjnym. Jeżeli jednak, pomimo poczynionych kroków prawnych
i naruszenia zawartego porozumienia, wymagane byłoby rozstrzygnięcie sądowe, to
w pierwszym rzędzie przedstawić należy dokumentację (np. fotograficzną) związaną ze
stanem wskaźnika pola magnetycznego, następnie ewentualnie gazomierz zdjęty z sieci jako
dowód w sprawie oraz odpowiedni dokument od producenta wskaźnika pola magnetycznego,
potwierdzający minimalną wartość natężenia pola magnetycznego, którym podziałano na
wskaźnik umieszczony na gazomierzu. Inną formą walki ze zjawiskiem nielegalnego poboru
gazu na podstawie zadziałania wskaźnika pola magnetycznego może być wymiana
gazomierza na gazomierz nowego typu, odporny magnetycznie. Oczywiście jest to o wiele
bardziej ekonomiczna metoda, niż w przypadku pomiaru magnetyzmu szczątkowego, gdzie
nie wszystkie wykryte przypadki namagnesowań związane są z blokowaniem gazomierzy
magnesami neodymowymi. W przypadku pasywnego wskaźnika pola magnetycznego
o odpowiednio dobranej czułości zadziałania, nie ma wątpliwości co do źródła pola
magnetycznego, którym potraktowano gazomierz. Informacje od użytkowników wskaźników
potwierdzają jednoznacznie, że zastosowanie wskaźnika pasywnego reagującego na pole
magnesu neodymowego, zniechęca w wystarczającym stopniu dostatecznie dużą liczbę
odbiorców, przyczyniając się do praktycznego wyeliminowania zjawiska nielegalnego poboru
z wykorzystaniem magnesów neodymowych.
14
Instalacja wskaźników pasywnych na gazomierzu
NIE
Odpowiedni zapis w
umowie o dostawę gazu
lub w aneksie do umowy
TAK
Zawarcie w umowie lub aneksie do umowy
informacji o celu instalacji wskaźników
i ustalenie warunków postępowania karnego
za magnetyczne lub mechaniczne
uszkodzenie wskaźnika
Akcja informacyjna (ulotka, informacja
ustna), dotycząca celu instalacji
wskaźników
Obserwacja wskaźników
Obserwacja wskaźników
Skasowanie
znaków
magnetycznych wskaźnika lub uszkodzenie
mechaniczne wskaźnika przez
odbiorcę gazu
Skasowanie
znaków
magnetycznych wskaźnika lub uszkodzenie
mechaniczne wskaźnika przez
odbiorcę gazu
TAK
NIE
NIE
TAK
TAK
Środki zaradcze, np. wymiana
gazomierza na odporny magnetycznie
Skuteczna egzekucja kary
wynikającej z umowy lub aneksu do
umowy o dostawę gazu
NIE
Skierowanie sprawy na drogę sądową, w
związku ze stwierdzeniem faktu wykrycia
naruszenia przez odbiorcę gazu warunków
używania układu pomiaroworozliczeniowego/warunków umowy, co
równoznaczne jest z nielegalnym poborem
Przedstawienie dowodu rzeczowego, np. gazomierza i/lub
fotografii gazomierza ze skasowanym wskaźnikiem,
protokołu z przeprowadzonej kontroli, certyfikatu od
producenta wskaźników, itp.
Rys. 11. Algorytm postępowania przy instalacji pasywnych wskaźników pola magnetycznego
15
5. Podsumowanie i wnioski
Metody pomiaru stanu namagnesowania gazomierzy (obecności pozostałości
magnetycznej) nie są metodami uniwersalnymi. Gdyby nawet istniała możliwość
jednoznacznego wykazania, że namagnesowanie gazomierza pochodzi wyłącznie od magnesu
neodymowego i nastąpiło po okresie jego montażu na sieci, to istnieją też metody na
dokonanie łatwego rozmagnesowania i usunięcia śladu ingerencji.
Stosowanie pomiaru pozostałości magnetycznej powoduje, że niektórzy nieuczciwi
odbiorcy gazu przyznają się do blokowania gazomierzy magnesami, ale ci uczciwi są często
niesłusznie oskarżani o takie praktyki.
Proces sądowy wytoczony odbiorcy gazu przez dostawcę, ze względu na liczne wątpliwości
wymienione w rozdziale 3.1.1, z góry skazany jest na przegraną. Niestety, proces może być
też wytoczony przez odbiorcę gazu o bezpodstawne oskarżenie.
Nazwa „wskaźnik magnesów neodymowych” jest niewłaściwa, ponieważ przyrząd
wykrywa również namagnesowanie pochodzące od magnesów ferrytowych, wytwarzających
słabe pole magnetyczne, nie powodujące zaniżania wskazań poboru gazu przez gazomierz.
Oddanie gazomierza do laboratorium mającego potwierdzić fakt jego namagnesowania nie
daje jednoznacznej informacji o pochodzeniu tego namagnesowania.
Przed podjęciem decyzji, co do zastosowanej metody walki ze zjawiskiem
nielegalnego poboru gazu, rozważyć należy wszelkie aspekty ekonomiczne
i techniczne. Przed podjęciem decyzji ochrony wszystkich urządzeń pomiarowych za pomocą
pasywnych wskaźników pola magnetycznego celowe jest przeprowadzenie akcji pilotażowej.
Zostało to uczynione przez wiele spółdzielni mieszkaniowych, zakładów wodociągowych
i energetycznych, i przekonało ich zarządy o skuteczności eliminowania tą drogą omawianej
patologii.
Przed dokonaniem jednak właściwego wyboru pasywnego wskaźnika pola
magnetycznego, należy wziąć pod uwagę kilka istotnych czynników:
− złożoność struktury domenowej wskaźnika – powinna być na tyle skomplikowana, aby nie
można było jej odtworzyć w warunkach domowych po przemagnesowaniu magnesem
(niestety, pasywne wskaźniki o strukturze magnetycznej paskowej nie posiadają tej zalety),
− próg czułości zadziałania wskaźnika – zaburzenie struktury domenowej wskaźnika musi
jednoznacznie wskazywać, że zadziałano polem magnetycznym mającym wpływ na
poprawność pomiaru gazomierza,
− opinia z badań – producent wskaźników pola magnetycznego powinien posiadać
niezależną opinię strony trzeciej z przeprowadzonych badań, potwierdzających czułość
i powtarzalność zadziałania wskaźników przy przekroczeniu odpowiedniej wartości
natężenia pola magnetycznego,
− łatwość odczytu wskaźnika – powinien być czytelny nawet w trudno dostępnych
i zaciemnionych miejscach.
Decydując się na jedną z opisanych metod detekcji stosowania magnesów
neodymowych, należy uwzględnić również skuteczność ochrony, w przeliczeniu na czas
pracy urządzenia pomiarowego. Może się bowiem zdarzyć, że zastosowana metoda stanie się
nieskuteczna po pewnym czasie, ponieważ odbiorcy nauczą się odtwarzać strukturę
domenową paskową wskaźników w warunkach domowych lub rozmagnesowywać
gazomierze, co w wielu przypadkach jest zagadnieniem technicznie prostym. Zalecana jest
zatem daleko posunięta ostrożność w podejmowaniu decyzji wyboru właściwego rodzaju
metody wykrywania użycia magnesów neodymowych do blokowania urządzeń pomiarowych.
16