Назначение
Комплексы газоаналитические ПЭМ-2М.1 (далее - комплексы) предназначены:
- для отбора, транспортирования и подготовки газовых проб из дымовой трубы для
анализа;
- для автоматических непрерывных измерений объемной доли (массовой концентрации) оксида углерода (CO), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), оксидов азота NOx (в пересчете на NO2), диоксида серы (SO2), диоксида углерода (СО2), кислорода (О2), а также температуры газовых выбросов топливосжигающих установок;
- для сбора, хранения и обработки результатов измерений, передачи информации о текущей концентрации измеряемых компонентов от комплекса на внешние регистрирующие устройства по унифицированному цифровому интерфейсу RS485 по протоколу EDP или Modbus RTU.
Комплексы применяются в качестве газоаналитических каналов автоматизированных информационно-измерительных систем контроля выбросов (АИС) с их последующими испытаниями в полном объеме.
Описание
Принцип действия комплекса основан на следующих методах измерения:
1) всех компонентов (кроме кислорода) - оптико-абсорбционный в инфракрасной области спектра;
2) кислорода - электрохимический, основан на применении твердоэлектролитного датчика на основе диоксида циркония,
3) температуры - преобразователь термоэлектрический ТХА.
Комплекс является стационарным автоматическим многоканальным средством измерений непрерывного действия.
Конструктивно комплект состоит из модуля основного (МО) и модуля управления про-боотбором (МУП), размещенных в специализированных шкафах.
В состав комплекса входят следующие основные устройства:
- блок аналитический ПЭМ-2М.1 (для определения всех газов, кроме кислорода);
- измерительная камера с датчиком кислорода (БИК - блок измерения кислорода);
- преобразователь термоэлектрический ТХА исполнение 9505 (термопара) для применения в агрессивной среде (регистрационный номер 46538-11);
Примечание: допускается применение другой термопары с аналогичными или лучшими метрологическими характеристиками.
- блок токовых выходов (далее - БТВ) для вывода аналоговых сигналов на вторичные приборы;
- концентратор токовых входов (далее - КТВ) для подключения дополнительного оборудования;
- блок аспирации (далее - БАс);
- соединительный газовый коммутатор (далее - ГК-04) для подключения нескольких точек измерения;
- пробоотборное устройство с зондом (далее - ПУ);
- обогреваемая линия транспортировки пробы (далее - ЛТПП) с внутренней фторопластовой трубкой или с трубкой из нержавеющей стали в соответствии с
ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001 и ГОСТ Р ИСО 10396-2012;
- блок пробоподготовки (далее - БПП);
- блок осушки пробы (далее - БОП) (холодильник);
Температура подогреваемой линии поддерживается в диапазоне от плюс 120 °С до плюс 210 °С для предотвращения образования конденсата и растворения в нем растворимых газов.
Пробоподготовка заключается в очистке газовой пробы от механических примесей, охлаждении и осушении пробы.
Анализируемая газовая проба прокачивается компрессором через зонд, где происходит очистка от механических примесей, далее поступает по обогреваемым линиям через модуль управления пробоотбором в основной модуль, где охлаждается до температуры от плюс 3 оС до плюс 5 °С. При этом происходит конденсация воды (осушение пробы).
Подготовленная таким образом проба поступает в термостатированную ячейку аналитического блока (плюс 40 оС).
В датчик кислорода проба поступает влажная либо осушенная в зависимости от расположения измерительной камеры датчика кислорода.
В комплексе предусмотрены следующие функции:
- корректировки «нулевых» показаний и чувствительности;
- контроль температуры зонда и линии транспортирования пробы;
- продувки устройства пробоотбора и линии транспортирования пробы при понижении заданной температуры
- обратная продувка газовых линий сжатым воздухом для их очистки от механических примесей
Комплекс имеет следующие входные/выходные сигналы:
- показания дисплея блока аналитического и дисплеев отдельных измерительных модулей кислорода и температуры,
- аналоговый выходы от 0 до 5 мА, от 4 до 20 мА, от 0 до 20 мА (до 8 каналов на 1 точку измерения);
- аналоговые входы от 0 до 5 мА, от 4 до 20 мА, от 0 до 20 мА (до 8 каналов на 1 точку измерения);
- цифровой выход (интерфейс RS 485).
Примечание:
Комплекс позволяет работать с несколькими точками отбора пробы (не более 8), если это не противоречит требованиям Федерального закона от 21.07.2014 № 219 ФЗ, ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001 и других нормативных документов в части дискретности интервала измерения и времени транспортного запаздывания отбора пробы.
Результаты измерений передаются в цифровом виде через интерфейс RS-485 (на автоматизированное рабочее место оператора (АРМ)) - опционально и, при необходимости, в аналоговом виде (на вторичные приборы регистрации) через БТВ.
Измерения концентраций компонентов (кроме кислорода) относят к «сухой» пробе, т.к. вся влага конденсируется и удаляется из пробы. Пересчет измеренных концентраций определяемых компонентов во «влажной» пробе проводится с учетом содержания паров воды в составе АИС.
Кроме того, комплекс имеет индикаторный канал паров воды в пробе на выходе из блока пробоподготовки.
Программное обеспечение
Комплексы имеют встроенное программное обеспечение, состоящее из следующих
частей:
- встроенное ПО блока аналитического (газоанализатора) ПЭМ-2М.1;
- встроенное ПО контроллера блока пробоподготовки (БПП);
- встроенное ПО контроллера блока осушки пробы (БОП) (холодильника);
- встроенное ПО контроллера БИК (блок измерения кислорода);
- встроенное ПО модуля управления пробоотбором (МУП);
- встроенное ПО концентратора токовых входов (КТВ);
- встроенное ПО блока токовых выходов (БТВ);
- встроенное ПО блока аспирации (Б Ас).
Программное обеспечение осуществляет функции:
Блок аналитический ПЭМ-2М.1
- расчет содержания компонентов СO, CO2, NO, NO2, SO2 - измерительные каналы;
- передачу информации на удаленный АРМ (опция) и в модуль токовых выходов по цифровому каналу связи;
- отображение концентрации измеренных компонент на встроенном ЖК индикаторе.
- диагностику аппаратной части газоанализатора,
- проведение градуировки аналитического блока.
Контроллер блока пробоподготовки (БПП)
- управляет насосом прокачки пробы, клапанами пробы/нулевого газа.
Контроллер холодильника
- стабилизирует температуру в теплообменнике (от плюс 3 оС до плюс 5 оС);
- измеряет остаточную влажность после теплообменника (индикаторный канал);
- измеряет скорость прокачки пробы/нулевого газа (индикаторный канал).
Контроллер БИК (блок измерения кислорода)
- измеряет содержание О2 в анализируемой пробе - измерительный канал;
- формирует выходной сигнал постоянного тока пропорциональный содержанию О2;
- передает информацию о концентрации О2 в контроллер ПЭМ-2М.1.
Модуль управления пробоотбором (МУП)
- стабилизирует температуру фильтра подогреваемого (ФП);
- стабилизирует температуру линии транспортировки пробы подогреваемой (ЛТПП);
- управляет набором клапанов для обеспечения режима продувки ЛТПП при аварийном снижении температуры ЛТПП и/или ФП.
Концентратор токовых входов (КТВ)
- измеряет аналоговый токовый сигнал от 0 до 20 мА (8 каналов);
- передает измеренные значения по цифровому каналу связи в ПЭМ-2М.1.
Блок токовых выходов (БТВ)
- принимает значения концентраций по цифровому каналу связи от ПЭМ-2М.1;
- формирует выходной сигнал постоянного тока пропорциональный сигналам, переданным контроллером ПЭМ-2М.1 (8 каналов).
Блок аспирации БАс
- управляет набором клапанов для обеспечения режима аспирации (обратной продувки
ФП).
Метрологически значимым ПО являются: встроенное ПО контроллера ПЭМ-2М.1, встроенное ПО контроллера БИК (блок измерения кислорода), встроенное ПО концентратора токовых входов (КТВ) и встроенное ПО блока токовых выходов (БТВ).
ПО контроллера блока пробоподготовки (ВПП), контроллера холодильника, модуля управления пробоотбором (МУП) и блока аспирации БАс не являются метрологически значимыми.
Влияние встроенного ПО учтено при нормировании метрологических характеристик газоанализаторов. Уровень защиты - средний по Р 50.2.077-2014.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблицах 1 - 4.
Таблица 1 - Встроенное ПО блока аналитического (газоанализатора) ПЭМ-2М.1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | OpticGasAnalizer 16.2.1 .bin |
| Номер версии (идентификационный номер) * ПО | 16.2.1 |
| Цифровой идентификатор ПО | 717d3da79caa760c4b37e00601d107aa |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | MD5 |
| * Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения должен быть не ниже указанного в таблице. |
| Таблица 2 - Встроенное ПО контроллера БИК (блок измерения кислорода) |
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | IKTS 6.14.2 |
| Номер версии (идентификационный номер)* ПО | 6.14.2 |
| Цифровой идентификатор ПО | 7921e13 adf22182ad96c609079107fcc |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | MD5 |
* Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения должен быть не ниже указанного в таблице._
Таблица 3 - Встроенное ПО концентратора токовых входов (КТВ)
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Tok in 21.1.0 |
| Номер версии (идентификационный номер)* ПО | 21.1.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | d6c0190bf01 c07c8082c9ff9b9684507 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | MD5 |
| * Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения должен быть не ниже указанного в таблице. |
| Таблица 4 - Встроенное ПО блока токовых выходов ( | БТВ) |
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Tok 9.5.0 |
| Номер версии (идентификационный номер)* ПО | 9.5.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | 159dacd192725764a82ec63c8928ee10 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | MD5 |
| * Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения должен быть не ниже указанного в таблице. |
Технические характеристики
Таблица 5 - Метрологические характеристики измерительных каналов комплекса (аналитический блок с устройством отбора и подготовки пробы)_
| Измерительный канал (определяемый компонент или параметр) | Диапазон показаний, млн-1 (объемной доли, %) | Диапазон измерений объемной доли1), млн-1 (объемной доли, %) | Пределы допускаемой основной погрешности |
| абсолютной | относительной |
| О2 | от 0 до 25 % (об.) | от 0 до 5 % (об.) включ. св.5 до 25 % (об.) | ±0,12 % об. | ±2,5 % |
| Ш2 | от 0 до 30 % (об.) | от 0 до 5 % (об.) включ. св.5 до 30 % (об.) | ±0,25 % об. | ±5 % |
| CO | от 0 до 500 млн-1 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±2,5 млн-1 | ±5 % |
| от 0 до 2500 млн-1 | от 0 до 100 млн-1 включ. св. 100 до 2500 млн-1 | ±5 млн- | ±5 % |
| SO2 | от 0 до 500 млн-1 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±4 млн- | ±8 % |
| от 0 до 3500 млн-1 | от 0 до 100 млн-1 включ. св. 100 до 3500 млн-1 | ±8 млн- | ±8 % |
| NO | от 0 до 500 млн-1 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±4 млн- | ±8 % |
| от 0 до 1500 млн-1 | от 0 до 100 млн-1 включ. св. 100 до 1500 млн-1 | ±8 млн- | ±8 % |
| NO2 | от 0 до 500 млн-1 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±4 млн-1 | ±8 % |
| от 0 до 1000 млн-1 | от 0 до 100 млн-1 включ. св. 100 до 1000 млн-1 | ±8 млн-1 | ±8 % |
| NOX (в пересчете на NO2)2) | от 0 до 500 млн-1 | от 0 до 50 млн-1 включ. св.50 до 500 млн-1 | ±4 млн-1 -6 | ±8 % |
| от 0 до 2500 млн-1 | от 0 до 100 млн-1 включ. св.100 до 2500 млн-1 | ±8 млн-1 | ±8 % |
Продолжение таблицы 5
| Измерительный канал (определяемый компонент или параметр) | Диапазон показаний, млн-1 (объемной доли, %) | Диапазон измерений объемной доли1, млн-1 (объемной доли, %) | Пределы допускаемой основной погрешности |
| абсолютной | относительной |
| Температура анализируемой пробы | от 0 до 900 °С | от 0 до 300 °С включ. св.300 до 900 °С | ±4,5 °С | ±1,5 % |
1) Пересчет значений объемной доли Х в млн-1 (ppm) в массовую концентрацию С, мг/м3, проводят по формуле:
C = X M/Vm, где М - молярная масса компонента, г/моль;
Vm - молярный объем газа-разбавителя - азота или воздуха, равный 22,41, при условиях (0 оС и 101,3 кПа в соответствии с РД 52.04.186-89), дм3/моль.
2) Расчетное значение. Массовая концентрация NOx определяется умножением объемной доли на коэффициент, равный 2,05 (для NO2)_
Таблица 6 - Метрологические характеристики газоаналитических каналов комплекса
| Наименование характеристики | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от предела допускаемой основной погрешности | 0,5 |
| Пределы допускаемого изменения выходного сигнала за 24 ч непрерывной работы, в долях от предела допускаемой основной погрешности | ±0,5 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности при изменении температуры окружающей среды на каждые 10 °С от номинального значения температуры 20 оС в пределах рабочих условий, в долях от предела допускаемой основной погрешности | ±0,5 |
| Пределы суммарной дополнительной погрешности от влияния неизмеряемых компонентов в анализируемой газовой смеси, приведенных в РЭ, в долях от предела допускаемой основной погрешности ) | ±0,2 |
| Время прогрева, мин, не более | 60 |
| Предел допускаемого времени установления выходного сигнала (Т0,9), с (время одного цикла без учета транспортного запаздывания) | 180 |
| Нормальные условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность окружающего воздуха, % - диапазон атмосферного давления, кПа | от +15 до +25 от 30 до 80 от 98 до 104,6 |
| 1) Перекрестная чувствительность для определяемых компонентов скомпенсирована введением поправок. |
Таблица 7 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой суммарной относительной (приведенной) погрешности измерительных каналов системы в условиях эксплуатации (в соответствии с Приказом Минприроды России от № 425 от 07.12.2012 г)_
| Определяемый компонент | Диапазоны измерений объемной доли определяемого компонента, млн-1 | Пределы допускаемой суммарной абсолютной погрешности, у, млн-1 | Пределы допускаемой суммарной относительной погрешности, 5, % |
| Диоксид серы (SO2) | от 0 до 30 включ. | ±7,5 | - |
| св. 30 до 500 | - | ±(25,8-0,027-С) 1) |
| от 0 до 50 включ. | ±12,5 | - |
| св. 50 до 3500 | - | ±(25,2-0,0037-С) |
| Оксид азота (NO) | от 0 до 30 включ. | ±7,5 | - |
| св. 30 до 500 | - | ±(25,8-0,027-С) |
| от 0 до 50 включ. | ±12,5 | - |
| св. 50 до 1500 | - | ±(25,4-0,0088-С) |
| Диоксид азота (NO2) | от 0 до 30 включ. | ±7,5 | - |
| св. 30 до 500 | - | ±(25,8-0,027-С) |
| от 0 до 50 включ. | ±12,5 | - |
| св. 50 до 1000 | - | ±(25,7-0,0134-С) |
| NOX (в пересчете на NO2) 2) | от 0 до 30 включ. | ±7,5 | - |
| св. 30 до 500 | - | ±(25,8-0,027-С) |
| от 0 до 50 включ. | ±12,5 | - |
| св. 50 до 2500 | - | ±(25,4-0,0088-С) |
| Оксид углерода (CO) | от 0 до 20 включ. | ±5 | - |
| св. 20 до 500 | - | ±(25,7-0,036-С) |
| от 0 до 40 включ. | ±10 | - |
| св. 40 до 2500 | - | ±(25,3-0,007-С) |
| 1)С - измеренное значение объемной доли, млн-1. 2) Расчетное значение |
Таблица 8 - Г абаритные размеры и масса
| Наименование | Г абаритные размеры, мм, не более | Масса, кг, не более |
| ширина | высота | длина | диаметр |
| ПУ с ФП | - | - | 500 | 300 | 15 |
| ПУ с погружным фильтром 1) | - | - | 2000 | 200 | 5 |
| Пробоотборный зонд | - | - | 30002) | 60 | 4 |
| МУП без аспирации и подогрева | 400 | 250 | 600 | - | 20 |
| МУП с аспирацией и подогревом | 600 | 300 | 800 | - | 45 |
| БТВ ПГРА 120.12.14.00 | 400 | 250 | 400 | - | 13 |
| КТВ ПГРА 200.00.00 | 250 | 400 | 400 | - | 13 |
Продолжение таблицы 8
| Наименование | Г абаритные размеры, мм, не более | Масса, кг, не более |
| ширина | высота | длина | диаметр |
| Блок аспирации БАс | 250 | 400 | 680 | - | 35 |
| Модуль основной МО | 550 | 2000 | 900 | - | 210 |
| Блок аналитический ПЭМ-2М.1 | 470 | 300 | 320 | - | 20 |
| Соединительный газовый коммутатор ГК-04 | 600 | 300 | 800 | - | 60 |
| Линия транспортировки пробы подогреваемая ЛТПП | - | - | Х3) | 60 | 1 |
| Компрессор4) | 400 | 750 | 700 | - | 70 |
| Блочно-модульное здание КИП | 2600 | 2200 | 3500 | - | 2000 |
| 1) без учета массы и габаритных размеров погружаемой части зонда; 2) длина зонда выбирается в зависимости от параметров газохода; 3) суммарная длина и масса ЛТПП зависит от удаленности точки измерения от МО; 4) Устанавливается опционально. |
Таблица 9 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Электропитание питание - однофазным переменным током частотой 50±1 Гц, напряжением, В | 230+23 |
| Потребляемая мощность, кВт, не более | 5 |
| Средняя наработка на отказ в условиях эксплуатации, с учетом технического обслуживания, ч (при доверительной вероятности Р=0,95) | 24000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
Таблица 10 - Условия эксплуатации
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры окружающей среды: - диапазон температуры окружающей среды, °С - диапазон атмосферного давления, кПа - диапазон относительной влажности окружающего воздуха при температуре +35 °С без конденсации влаги, % - синусоидальные вибрации при частоте 25 Гц амплитудой, мм, не более | от +5 до +40 от 84,0 до 106,7 от 30 до 90 0,1 |
| Параметры газовой пробы на входе в пробоотборное устройство (пробоотборный зонд): - температура анализируемой среды, °С, не более - содержание воды (при температуре не более +200 °С, без конденсации влаги), объемная доля в %, не более - содержание механических примесей, г/м3, не более | +900 20 10 |
| Параметры газовой пробы на входе в блок аналитический (после блока пробоподготовки): - диапазон температуры газовой пробы, °С - массовая концентрация паров воды, г/м3, не более - содержание механических примесей, мг/м3, не более - диапазон расхода газовой пробы, дм3/мин | от +3 до +5 8 1 от 2 до 7 |
Знак утверждения типа
наносится на табличку, закрепленную на дверце шкафа с контроллером методом наклейки и на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским методом.
Комплектность
Таблица 11 - Комплектность комплекса газоаналитического ПЭМ-2М.1
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Комплекс газоаналитический ПЭМ-2М.1 в составе: | ПГРА 121.00.00.00 | |
| Патрубок переходной | ПГРА 120.21.00 | 11) |
| Пробоотборное устройство (ПУ) | ПГРА 107.01.00 | 1!) |
| Фильтр подогреваемый (ФП) | ПГРА 107.01.01.00 | 1!) |
| Модуль управления пробоотбором (МУП) | ПГРА 120.20.00;.. .-13 | 11) |
| Линия транспортировки пробы подогреваемая (ЛТПП) | ПГРА 094.00.00 | метров 1) |
| Модуль основной (МО) | ПГРА 121.12.00 | 1 |
| Вспомогательные устройства: | | |
| Компрессор 2) | | 1 |
| Блочно-модульное здание КИП 3) | | 1 |
| Автоматизированное рабочее место оператора (АРМ) 4) | | 1 |
| Блок токовых выходов БТВ4) | ПГРА 120.12.14.00 | 1 |
| Концентратор токовых входов КТВ4) | ПГРА 200.00.00 | 1 |
| Блок аспирации БАс | ПГРА 104.000.000 | 1 |
| Комплект ЗИП | | 1 |
| Руководство по эксплуатации | ПГРА 121.00.00.00 РЭ | 1 |
| Паспорт | ПГРА 121.00.00.00 ПС | 1 |
| Методика поверки | МП-242-2175-2018 | 1 |
| Компакт-диск с тестовым программным обеспечением4) | ПГРА 121.00.00.00 ПО | 1 |
| 1) Количество определяется количеством точек отбора пробы, соответствующих требованиям НД по контролю газовых выбросов в части дискретности интервала измерения и времени транспортного запаздывания отбора пробы; 2) Поставляется при отсутствии на объекте сжатого воздуха КИП; 3) Поставляется при эксплуатации комплекса в уличном исполнении; 4) Поставляется по желанию заказчика. |
Поверка
осуществляется по документу МП-242-2175-2018 «ГСИ. Комплексы газоаналитические ПЭМ-2М.1. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им Д.И. Менделеева» 15 февраля 2018 г.
Основные средства поверки:
- стандартные образцы состава газовые смеси: ГСО 10597-2015 (О2/К2); ГСО 10546-2014 (SO2/ N2), (NO2/N2), (NO/N2); ГСО 10531-2014 (СОЛ), (СО/N); ГСО 10546-2014 (SO^m/NO/N) в баллонах под давлением;
- азот особой чистоты по ГОСТ 9293-74.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
Приказ Минприроды России от № 425 от 07.12.2012 г. Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и выполняемых при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды, и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности измерений, п.1.2
ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия
ГОСТ Р 50759-95 Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия
ГОСТ 8.578-2014 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах
ТУ 4215-009-50570197-2017 Комплекс газоаналитический ПЭМ-2М.1. Технические условия
71744-18: Методика поверки МП 242-2175-2018Скачать744.8 Кб