Назначение
Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на дымовой трубе № 1 Благовещенской ТЭЦ (далее - система) предназначена для:
- непрерывных автоматических измерений массовых концентраций загрязняющих веществ - оксида углерода (СО), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), суммы оксидов азота (NOx), диоксида серы (SO2), твердых частиц (пыли), объемной доли кислорода (О2) и параметров отходящих газов (температура, абсолютное давление, ско-рость/объемный расход, влажность газового потока);
- обеспечение непрерывной обработки и анализа поступающей от приборов информации, ее архивирования и систематизирования;
- удобное представление операторам получаемой информации по составу и расходу дымовых газов;
- передача информации в автоматизированные системы более высокого уровня;
- формирование статистической отчетности, связанной с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу.
Описание
Принцип действия системы основан на следующих методах измерения:
1) всех определяемых компонентов (кроме кислорода) - оптико-абсорбционный в инфракрасной области спектра;
2) кислорода - электрохимический, основан на применении твердоэлектролитного датчика на основе диоксида циркония;
3) температуры - термоэлектрический;
4) давления - тензорезистивный;
5) скорости потока - ультразвуковой;
6) влажности - оптико-абсорбционный в инфракрасной области спектра (анализатор паров воды);
7) содержание пыли - оптико-абсорбционный.
Система является стационарной и состоит из трех уровней:
- нижний уровень - уровень измерительных компонентов измерительной системы (ИК ИС);
- средний уровень - уровень вычислительных компонентов измерительной системы (ВК ИС);
- верхний уровень - представлен сервером, сетевым оборудованием, панелью оператора, автоматизированными рабочими местами (АРМ), оптоволоконными линиями связи и оборудованием информационной сети от объекта до Узловых точек (УТ) существующей сети предприятия, программное обеспечение для связи с нижним уровнем (Объектов) и формирования отчетов в требуемом формате.
Связь между ИК и ВК осуществляется по интерфейсу RS-485 (протокол Modbus), аналоговому интерфейсу (4 - 20) мА.
Уровень ИК ИС включает в себя следующие средства измерений:
- комплекс газоаналитический ПЭМ-2М.1, в состав которого входят блок аналитический ПЭМ-2М.1, блок измерения кислорода, пробоотборное устройство с зондом, обогреваемая линия транспортировки пробы;
- термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом Метран-2700 (регистрационный номер 38548-13);
- датчик давления Метран-150 (регистрационный номер 32854-13);
- расходомер газа ультразвуковой FLOWSIC 100 (регистрационный номер 4398010);
- пылемер СОМ-16 исполнения СОМ-16.М;
- анализатор паров воды ГОС-18.
Система представляет собой единичный экземпляр системы измерительной, спроектированной для конкретного объекта из компонентов отечественного и импортного изготовления. Монтаж и наладка системы осуществлены непосредственно на объекте эксплуатации в соответствии с проектной документацией и эксплуатационными документами ее компонентов.
Измерение содержания газовых компонентов в системе состоит из следующих этапов: первичной подготовки пробы; транспортировки пробы; финальной подготовки пробы; анализа пробы; обработки результатов анализа.
Первичная пробоподготовка заключается в очистке газовой пробы от частиц механических примесей.
Компрессор блока подготовки пробы создает разрежение в газовом тракте, анализируемая проба через пробоотборный зонд, подогреваемый керамический фильтр (температура от плюс 140 до плюс 200 °С) и клапаны модуля управления пробоотбором поступает в линию транспортирования к газоаналитическому комплексу.
Температура подогреваемой линии транспортирования поддерживается в диапазоне от плюс 120 до плюс 180 °С для предотвращения образования конденсата и растворения в нем растворимых газов.
Перед поступлением в аналитический блок газовая проба проходит заключительную подготовку: первичное отделение конденсата в конденсатосборнике, охлаждение до температуры от плюс 3 до плюс 5 оС в блоке холодильника, где происходит повторное отделение влаги.
Охлажденная и осушенная проба проходит через измерители расхода и влажности, расположенные в контроллере блока холодильника, и через фильтр тонкой очистки поступает в термостатируемую ячейку (плюс 40 оС) аналитического блока ПЭМ-2М.1. После определения состава газовой смеси проба поступает для дальнейшего анализа в блок измерения кислорода. Датчики температуры и давления служат для приведения результатов измерений к условиям (0 °С, 101,3 кПа).
Результаты анализа пробы передаются в контроллер Regul R200, расположенный в шкафу ПТК. Измеренные значения содержания компонентов относят к «сухой» пробе, т.к. вся влага конденсируется и удаляется из пробы.
Уровень ИК ИС осуществляет следующие функции:
- измерение абсолютного давления, температуры и объемного расхода (скорости) дымовых газов;
- измерение массовой концентрации и объемной доли определяемых компонентов.
Уровень ВК обеспечивает автоматический сбор, диагностику и автоматизированную обработку информации по анализу выходных газов в сечении газохода, автоматизированный сбор и обработку информации, а также обеспечивает интерфейс доступа к этой информации и ее использование для реализации расчетных задач системы.
На уровне ВК проводится расчет объемного расхода, приведенного к нормальным условиям (0 °С, 101,3 кПа), и массового выброса компонента, г/с, в автоматическом режиме.
Ограничение доступа осуществляется с помощью механических замков.
Заводской номер наносится на паспортную табличку, расположенную с внешней стороны (в левом верхнем углу) шкафа комплекса газоаналитического ПЭМ-2М.1.
К настоящему типу средств измерений относится система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на дымовой трубе № 1 Благовещенской ТЭЦ, зав. № 01.
Нанесение знака поверки на средство измерений и пломбирование не предусмотрено.
Общий вид оборудования системы представлен на рисунках 1-6.
5
Место нанесения заводского номера
Рисунок 1 - Общий вид комплекса газоаналитического ПЭМ-2М.1
Рисунок 2 - Общий вид расходомера FLOWSIC 100 с блоком управления
Рисунок 3 - Общий вид пылемера СОМ-16.М
Рисунок 4 - Общий вид термопреобразователя с унифицированным выходным сигналом Метран-2700
Рисунок 5 - Общий вид датчика давления Метран-150
Рисунок 6 - Общий вид анализатора паров воды ГОС-18
Программное обеспечение
Программное обеспечение системы состоит из 2-х модулей:
- встроенное программное обеспечение (ПО контроллера);
- автономное программное обеспечение (ПО сервера).
Встроенное программное обеспечение (ПО контроллера) осуществляет следующие функции:
- прием, регистрация данных о параметрах отходящего газа;
- приведение измеренных значений к нормальным условиям (0 °С; 101,325 кПа);
- автоматический расчет массового выброса (г/с) загрязняющих веществ.
Автономное программное обеспечение (ПО сервера) осуществляет функции:
- отображение на экране измеренных мгновенных значений концентрации определяемых компонентов и значений параметров газового потока;
- автоматическое формирование суточного, месячного, квартального и годового отчета на основе 20-ти минутных значений по запросу пользователя;
- архивация (сохранение) вышеуказанных измеренных и расчетных данных;
- визуализация процесса на дисплеях;
- поддержка многопользовательского, многозадачного непрерывного режима работы в реальном времени;
- регистрация и документирование событий, ведение оперативной БД параметров режима, обновляемой в темпе процесса;
- контроль состояния значений параметров, формирование предупреждающих и аварийных сигналов;
- дополнительная обработка информации, расчеты, автоматическое формирование отчетов и сохранение их на сервере;
- обмен данными между смежными системами;
- автоматическая самодиагностика состояния технических средств, устройств связи.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения системы
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Встроенное ПО контроллера | Автономное ПО сервера |
| Идентификационное наименование ПО | Epsilon LD | MasterScada4d |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже 1.6.14.0 | не ниже 1.2.14.25670 |
Уровень защиты ПО системы в соответствии с Р 50.2.077—2014 -«средний».
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики газоаналитических каналов системы (с
| устройством отбо | ра и подготовки пробы) |
| Определяемый компонент | Диапазон показаний3) массовой концентрации определяемого компонента, мг/м3 (объемной доли, %) | Диапазон измерений массовой концентрации определяемого компонента, мг/м3 (объемной доли, %) | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2), % |
| приведенной1) | относительной |
| Кислород (О2) | от 0 до 25 % | от 0 % до 5 % включ. св. 5 % до 25 % | ± 10 | ± 10 |
| Оксид углерода (СО) | от 0 до 3000 | от 0 до 125 включ. св. 125 до 3000 | ± 15 | ± 15 |
| Оксид азота (NO) | от 0 до 2000 | от 0 до 134 включ. св. 134 до 2000 | ± 20 | ± 20 |
| Диоксид азота (NO2) | от 0 до 2000 | от 0 до 205 включ. св. 205 до 2000 | ± 20 | ± 20 |
| Сумма оксидов азота (NOx) 4) | от 0 до 2000 | от 0 до 205 включ. св. 205 до 2000 | ± 25 | ± 25 |
| Диоксид серы (SO2) | от 0 до 3000 | от 0 до 285 включ. св. 285 до 3000 | ± 20 | ± 20 |
| Определяемый компонент | Диапазон показаний3) массовой концентрации определяемого компонента, мг/м3 (объемной доли, %) | Диапазон измерений массовой концентрации определяемого компонента, мг/м3 (объемной доли, %) | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2), % |
| приведенной1) | относительной |
| Вода (пары) (Н2О) | от 0 до 20 % | от 0 % до 10 % включ. св. 10 % до 20 % | ± 20 | ± 20 |
1) Приведенные к верхнему пределу диапазона измерений;
2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.11.2020 г. № 1847, п. 3.1.3.
Участок диапазона измерений, в котором результаты измерений соответствуют обязательным метрологическим требованиям Постановления Правительства РФ № 1847 от 16.11.2020 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений» раздел 3, п. 3.1.3, от Cmin до Cmax , где Стах - верхняя граница диапазона измерений, мг/м3, а Cmin, мг/м3, рассчитывается по формуле:
С суГ
cmin g , где Cy - верхняя граница диапазона измерений, в котором нормирована приведенная погрешность, мг/м3;
6max - наибольшее допустимое значение погрешности измерений согласно п. 3.1.3, раздела 3 Постановления Правительства РФ № 1847 от 16.11.2020, %;
Y - пределы допускаемой приведенной погрешности, %.
3) Номинальная цена единицы наименьшего разряда измерительных каналов: NO, NO2, SO2, CO, - 0,1 мг/м3, H2O, O2 - 0,1 %;
4) массовая концентрация NOx (сумма оксидов азота в пересчете на NO2), Cnox, рассчитывается по следующей формуле:
cnox = 1,53 ■ CN0 + CN02,
где Cno и Cno2 - массовая концентрация оксида азота и диоксида азота соответственно, мг/м3
аблица 3 -
системы для газоаналитических каналов
| Параметр | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от предела допускаемой погрешности | 0,5 |
| Пределы допускаемого изменения выходного сигнала за 24 ч непрерывной работы, в долях от предела допускаемой погрешности | ±0,5 |
Таблица 4 - Метрологические характеристики системы по измерительному каналу массовой концентрации твердых частиц (пыли)________________________________________________
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений массовой концентрации пыли1), мг/м3 | от 0 до 4000 |
| Поддиапазоны измерений массовой концентрации пыли, мг/м3 | от 0 до 50 включ. св. 50 до 4000 |
| Пределы допускаемой основной приведённой погрешности 2) измерений массовой концентрации пыли3) в поддиапазоне от 0 до 50 включ. мг/м3, % | ±25 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений массовой концентрации пыли3) в поддиапазоне св. 50 до 4000 мг/м3, % | ±20 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений массовой концентрации пыли от влияния изменения температуры окружающей среды на каждый 1 °С, % | ±1 |
| Диапазон измерений оптической плотности, Б | от 0 до 1,6 |
| Пределы допускаемой основной приведённой погрешности4) измерений оптической плотности, % | ±2 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений оптической плотности от влияния изменения температуры окружающей среды на каждый 1 °С, % | ±0,1 |
| 1) Для газохода диаметром 1 м (оптическая длина пути 1 м); 2) К верхней границе поддиапазона измерений массовой концентрации пыли; 3) После проведения градуировки на анализируемой среде; 4) К верхней границе диапазона измерений оптической плотности. |
Таблица 5 - Метрологические характеристики для измерительных каналов параметров газового потока в условиях эксплуатации________________________________________________
| Определяемый параметр | Единицы измерений | Диапазон измерений4) | Пределы допускаемой погрешности |
| Температура дымовых газов | оС | от 50 до 500 | ± 2 °С (абс.) |
| Абсолютное давление дымовых газов | кПа | 85 до 160 | ± 1 % (привед.)3) |
| Скорость газового потока | м/с | от 0,1 до 40 | ±5 % (отн.) |
| Объемный расход дымовых газов1) | м3/ч | от 0,02-106 до 6,70-106 | ±10 % (отн.)2) |
| 1) Расчетное значение с учетом конструкции измерительного сечения дымовой трубы и скорости газового потока от 0,1 до 40 м/с. 2) Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода газового потока нормированы с учетом погрешности измерения скорости газового потока и площади сечения трубы. 3) Приведенные к верхнему пределу диапазона измерений. 4) Номинальная цена единицы наименьшего разряда измерительных каналов: температуры, давления, скорость, расхода - 0,1 мз/ч. |
Таблица 6 - Основные технические характеристики системы
| Параметр | Значение |
| Время прогрева, мин, не более | 60 |
| Предел допускаемого времени установления выходного сигнала (Т0,9), с | 180 |
| Температура устройства отбора и подготовки пробы (зонд с обогреваемым трубопроводом), °С, не менее | 180 |
| Напряжение питания от сети переменного тока частотой (50±1) Гц, В | от 342 до 418 |
| Параметр | Значение |
| Габаритные размеры блока-контейнера, мм, не более - длина | 3500 |
| - ширина | 2200 |
| - высота | 2600 |
| Масса блока-контейнера, кг, не более | 4000 |
| Потребляемая мощность, В^А, не более | 22700 |
| Средняя наработка до отказа, ч | 24000 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 10 |
| Условия окружающей среды - диапазон температуры, °С | от -40 до +40 |
| - диапазон атмосферного давления, кПа | от 84 до 106,7 |
| - относительная влажность (при температуре 35 °С и (или) более низких температурах (без конденсации влаги)), %, не более | 98 |
| Условия эксплуатации (оборудования внутри контейнера и пылемера СОМ-16): - температура окружающего воздуха, оС | от +5 до +35 |
| - относительная влажность (без конденсации влаги), %, не более | 95 |
| - атмосферное давление, кПа | от 84 до 106,7 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским методом.
Комплектность
Таблица 7 - Комплектность системы
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на дымовой трубе № 1 Благовещенской ТЭЦ в составе: | | |
| Комплекс газоаналитический | ПЭМ-2М.1 | 1 шт. |
| Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом | Метран-2700 | 1 шт. |
| Датчик давления | Метран-150 | 1 шт. |
| Расходомер газа ультразвуковой | FLOWSIC 100 | 1 шт. |
| Пылемер | СОМ-16.М | 1 шт. |
| Анализатор паров воды | ГОС-18 | 1 шт. |
| Шкаф контроллерный | ПТК САКВ | 1 шт. |
| Блок-контейнер САКВ | - | 1 шт. |
| Документация: | | |
| Руководство по эксплуатации | А-0131-1-РЭ | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в документе «Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на дымовой трубе № 1 Благовещенской ТЭЦ. Руководство по эксплуатации», раздел 5 «Принцип действия».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 31 декабря 2020 г. № 2315 «Об утверждении Г осударствен-ной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»;
Приказ Росстандарта от 6 декабря 2019 г. № 2900 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 1-10’1 - 1-107 Па»;
Приказ Росстандарта от 25 ноября 2019 г. № 2815 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений скорости воздушного потока»;
Приказ Росстандарта от 30 декабря 2021 г. № 3105 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов»;
Приказ Росстандарта от 27 ноября 2018 г. № 2517 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений спектральных, интегральных, редуцированных коэффициентов направленного пропускания, диффузного и зеркального отражения и оптической плотности в диапазоне длин волн 0,2 - 20,0 мкм»;
Постановление Правительства Российской Федерации от 16 ноября 2020 г. № 1847 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений»;
Приказ Росстандарта от 23 декабря 2022 г. № 3253 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;
ГОСТ Р 8.958-2019 ГСИ. Наилучшие доступные технологии. Автоматические измерительные системы для контроля вредных промышленных выбросов. Методы и средства испытаний;
ГОСТ Р 50759-95 Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия.
