Назначение
Система непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 филиала Рефтинская ГРЭС ПАО «Энел Россия» (СНКГВ-М- блока №4 Рефтинская ГРЭС) (далее -система СНКГВ-М) предназначена для:
- непрерывных автоматических измерений массовой концентрации загрязняющих веществ - оксида углерода (СО), сумма оксидов азота NOx (в пересчете на NO2), диоксида серы (SO2), твердых (взвешенных) частиц, а также объемной доли кислорода (О2) и диоксида углерода (С02) и параметров (температура, давление/разрежение, скорость, влажность) и вычисления объемного расхода отходящих газов;
- сбора, обработки, визуализации, хранения полученных данных, представления полученных результатов в различных форматах;
- передачи по запросу накопленной информации на внешний удаленный компьютер (сервер) по проводному каналу связи.
Описание
Принцип действия системы основан на следующих методах для определения:
- всех компонентов и влаги - инфракрасная спектроскопия;
- кислорода - циркониевая ячейка;
- температуры - платиновый термометр сопротивления (изменение сопротивления сплава в зависимости от температуры);
- давления/разрежения - тензорезистивный;
- скорости газа - ультразвуковой;
- твердых (взвешенных) частиц - оптический (по интенсивности рассеянного света).
Система СНКГВ-М является стационарным изделием и состоит из 2-х уровней: уровень
измерительных комплексов точки измерения (ИК ТИ); уровень информационновычислительного комплекса (ИВК).
В состав СНКГВ-М входят две точки измерения (ТИ): блок № 4 (газоходы А, Б). Для каждого газохода имеется комплект оборудования, приведенного ниже и расположенного в контейнерах. Комплекты объединены одним ПО (сервером).
Уровень ИК ТИ включает в себя следующие средства измерений утвержденного типа:
- газоанализатор МСА 10 (регистрационный номер 60755-15) для измерений массовой концентрации NO, NO2, SO2, CO и объемной доли С02, O2, H2O для каждой точки измерения (ТИ), в комплект поставки которого входят пробоотборный зонд с обратной продувкой и обогреваемая линия транспортировки пробы и система подготовки сжатого воздуха производства ООО «Евротехлаб»;
- анализатор пыли DUSTHUNTER модели SP100 (регистрационный номер 45955-10);
- термопреобразователи сопротивления серии ТR модификации TR10-B (регистрационный номер 47279-11);
- преобразователи давления измерительные Cerabar S PMP75 (регистрационный номер 41560-09);
- расходомер газа ультразвуковой Flowsic 100PR (регистрационный номер 43980-10), определяющий скорость газового потока, в комплекте с блоком обработки данных (вычислитель) MCU, в котором рассчитывается объемный расход по измеренным данным скорости и введенного значения площади поперечного сечения газохода с учетом профиля скорости в измерительном сечении газохода.
Горячая газовая проба поступает без преобразования от ТИ по пробоотборной обогреваемой линии (185 °С) на вход газоанализатора.
Газоанализаторы MCA 10 монтируются в газоаналитические кондиционируемые шкафы ETL Multigas.
Измеренные данные передаются по протоколу Modbus RTU в ПЛК Segnetics SMH4 и передается через модуль аналогового вывода Elemer 4024 в виде аналогового унифицированного сигнала от 4 до 20 мА в шкаф программно-технического комплекса (ПТК). Программируемый логический контроллер (ПЛК) Segnetics SMH4 и модуль аналогового вывода Elemer 4024 входят в состав газоаналитического шкафа.
Г азоаналитические шкафы от двух ТИ размещаются в специализированных контейнерах и подключаются к программно-техническому комплексу ПТК с использованием токового интерфейса от 4 до 20 мА.
Аналоговый сигнал от первичных датчиков скорости потока передается на блок обработки данных MCU, который входит в состав расходомера Flowsick 100/PR.
Усреднённые сигналы значений температуры отходящих газов, а также значений давления/разрежения в газоходе поступают от контроллера системы ПТК на вычислительный блок ультразвуковой измерительной системы.
Уровень ИВК 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 предоставление в существующие АСУ ТП блока №4.
В состав ИВК входят:
- программно-технический комплекс (ПТК);
- автоматизированные рабочие места АРМ;
- сетевое оборудование.
ПТК построен на базе резервированных контроллеров Siemens SIMATIC S7-300 (регистрационный номер 15772-11), которые обеспечивают сбор данных со средств измерений, архивирование данных, передачу этой информации на АРМ и РСУ Блока №4.
В составе СНКГВ-М установлены два АРМ на базе промышленного компьютера SIEMENS SIMATIC IPC547D:
- АРМ ССОД совмещают функции АРМ оператора и АРМ инженера;
- АРМ ЦУСД - центральное устройство сбора данных.
Контроллер со вспомогательным оборудованием размещается в специализированном шкафу ПТК с возможностью механической защиты от несанкционированного доступа. Шкаф ПТК устанавливается в контейнере системы.
Аналоговые сигналы от средств измерений (от 4 до 20 мА или от 0 до 5 мА) по сигнальным кабелям подаются от уровня ИК к уровню ИВК на модули аналоговых входов ПТК, где они нормализуются и преобразуются в цифровой код значений измеряемых величин. ПТК по цифровому каналу передачи данных передает информацию в АРМ для дальнейшей обработки и вывода отчетов на печать.
В ИВК функционирует комплекс программ, использующих измеряемые параметры для реализации информационных и расчетных задач системы.
Измерительные каналы системы заканчиваются средствами представления информации:
- видеотерминалы АРМ пользователей СНКГВ-М;
- устройства вывода информации на печать (принтеры).
В состав СНКГВ-М входят стандартные образцы состава газовых смесей в баллонах под давлением для проведения корректировки нулевых показаний и чувствительности.
Для защиты от несанкционированного доступа контейнер закрывается на замок.
Общий вид СНКГВ-М (контейнер) приведен на рисунке 1, вид внутри - на рисунке 2.
Программное обеспечение
Система имеет встроенное и автономное программное обеспечение.
Встроенное программное обеспечение (контроллера) осуществляет функции приема и регистрации данных о параметрах отходящего газа.
Автономное ПО (АРМ) осуществляет функции:
- отображение на экране АРМ измеренных мгновенных значений массовой концентрации Ж), NO2, SO2, СО и твердых (взвешенных) частиц, объемной доли О2, CO2 температуры и объемного расхода газового потока, приведение значений к нормальным условиям;
- автоматический расчет массового выброса (г/с) загрязняющих веществ - оксида углерода (СО), оксида азота N0, диоксида азота NO2, диоксида серы (SO2), твердых (взвешенных) частиц;
- ведение архивов данных измеренных значений (массовой концентрации NO, NO2, SO2 и СО, объемной доли О2, С02, температуры и объемного расхода газового потока) и расчетных значений (массовых выбросов загрязняющих веществ) с усреднением в 1 секунду, и 20 минутных значений;
- автоматическое формирование суточного отчета на основе 20-ти минутных значений;
- формирование месячного, квартального и годового отчета на основе 20-ти минутных значений по запросу пользователя;
- визуализация процесса на дисплеях АРМ пользователей с помощью технологических схем с активной графикой, динамических сообщений, диаграмм, графиков, таблиц в соответствии со стандартами многооконной технологии Windows;
- вывод на печать по запросу необходимой оперативной или архивной информации;
- выполнение разработанных оперативных и неоперативных прикладных программ;
- поддержка многопользовательского, многозадачного непрерывного режима работы в реальном времени;
- регистрация и документирование событий, ведение оперативной БД параметров режима, обновляемой в процессе;
- контроль состояния объектов управления и значений параметров, формирование предупреждающих и аварийных сигналов;
- дополнительная обработка информации, расчеты, автоматическое формирование отчетов и сохранением их на жесткий диск АРМ;
- обмен данными между смежными системами;
- автоматическая самодиагностика состояния технических средств, устройств связи;
- выполнение функций системного обслуживания - администрирование СНКГВ-М (контроль и управление полномочиями пользователей, переконфигурирование при модернизации системы).
Система имеет защиту встроенного программного обеспечения от преднамеренных или непреднамеренных изменений. Уровень защиты - «средний» по Р 50.2.077-2014.
Влияние встроенного ПО учтено при нормировании метрологических характеристик комплекса.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Встроенное ПО (контроллера) | Автономное ПО (АРМ) |
| Идентификационное наименование ПО | S7 CEMS2 | АРМ CEMS |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже v1.3 | не ниже v1.3 |
| Цифровой идентификатор ПО (алгоритм) | 4C049E4C1 AC05E8692) CRC32 | 522fd4821) CRC32 |
| 1) Значение контрольной суммы, указанное в таблице, относится только к файлам ПО указанной версии. 2) Контрольные суммы для встроенного ПО S7 CEMS2 рассчитываются по двум модулям. |
Таблица 2 - Метрологические характеристики измерительных каналов системы (газоанализатор с устройством отбора и подготовки пробы и пылемер)_
| Измерительные каналы (определяемые компоненты) | Диапазоны показаний | Диапазоны измерений | Пределы допускаемой основной погрешности |
| массовой концентрации, мг/м3 | объемной доли, % | массовой концентрации, мг/м3 | объемной доли, % | приведен-ной1) у, % | относительной, 5, % |
| Оксид азота NO | от 0 до 3000 | - | от 0 до 300 включ. | - | ±8 | - |
| св.300 до 3000 | - | - | ±8 |
| Диоксид азота NO2 | от 0 до 500 | - | от 0 до 50 включ. | - | ±10 | - |
| св. 50 до 500 | - | - | ±10 |
| Оксид углерода (СО) | от 0 до 300 | - | от 0 до 30 включ. | - | ±8 | - |
| св. 30 до 300 | - | - | ±8 |
| Диоксид серы (SO2) | от 0 до 2500 | - | от 0 до 250 включ. | - | ±8 | - |
| св. 250 до 2500 | - | - | ±8 |
| Кислород (О2) | - | от 0 до 25 | - | от 0 до 5 включ. | ±4 | - |
| - | св. 5 до 25 | - | ±4 |
| Диоксид углерода (СО2) | - | от 0 до 25 | - | от 0 до 5 включ. | ±4 | - |
| - | св. 5 до 25 | - | ±4 |
| Влага (Н^) | - | от 0 до 40 | - | от 0 до 3 включ. | ±10 | - |
| - | св. 3 до 24 включ. | - | ±10 |
| - | св. 24 до 40 | - | ±20 |
| Твердые (взвешенные) частицы 2) | от 0 до 200 | - | от 0 до 5 включ. | - | ±25 | - |
| св. 5 до 200 | - | - | ±25 |
| 1) Приведенные к верхнему пределу диапазона измерений. 2) При условии градуировки анализатора пыли, установленным на объекте, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9096 «Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц ручным гравиметрическим методом» |
Таблица 3 - Метрологические характеристики газоаналитических каналов системы
| Наименование характеристики | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от пределов допускаемой основной погрешности | 0,5 |
| Пределы допускаемого изменения выходного сигнала за 24 ч непрерывной работы, в долях от пределов допускаемой основной погрешности | ±0,5 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности при изменении температуры окружающей среды на каждые 10 °С от номинального значения температуры +20 оС в пределах условий эксплуатации, в долях от предела допускаемой основной погрешности | ±0,5 |
| Предел допускаемого времени установления выходного сигнала (Т0,9), с | 100 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности спектрального коэффициента направленного пропускания, % | ±2 |
| Пределы дополнительной погрешности от влияния неизмеряемых компонентов в анализируемой газовой смеси, в долях от пределов допускаемой основной погрешности | ±0,5 |
| Нормальные условия измерений: - температура окружающего воздуха, °C - относительная влажность окружающего воздуха, % - диапазон атмосферного давления, кПа | от +15 до +25 от 30 до 80 от 98 до 104,6 |
Таблица 4 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности газоаналитических каналов системы в условиях эксплуатации_
| Определяемый компонент | Диапазон измерений | Пределы допускаемой погрешности, % |
| массовой концентрации, мг/м3 | объемной доли, % | приведенной | относительной |
| SO2 | от 0 до 120 включ. св. 120 до 2500 | - | ±25 | ±(25,66-0,0055 □ С |
| NO | от 0 до 150 включ. св.150 до 3000 | - | ±25 | ±(25,7-0,0046 □ С |
| NO2 | от 0 до 20 включ. св. 20 до 500 | - | ±25 | ±(25,42- 0,0208 □ С |
| NOx (в пересчете на NO2) 2) | от 0 до 180 включ. св.180 до 4500 | - | ±25 | ±(25,42-0,0023 □ С |
| CO | от 0 до 15 включ. св. 15 до 300 включ. | - | ±25 | ±(25,7-0,0456 □ С |
| Влага (Н^) | - | от 0 до 3 включ. | ±20 | - |
| - | св. 3 до 24 включ. | - | ±20 |
| - | св. 24 до 40 | - | ±25 |
| 1) С- измеренное значение массовой концентрации, мг/м3 2) Сумма оксидов азота NOx (в пересчете на NO2) является расчетной величиной. Массовая концентрация оксидов азота (С>юх) в пересчете на NO2 рассчитывается по формуле: СNOх=СNO2+1,53- Сш, где С^2 и Сш - измеренные значения массовой концентрации диоксида азота и оксида азота, мг/м3, соответственно. |
| Определяемый параметр 1) | Единицы измерений | Диапазон измерений 2) | Пределы допускаемой погрешности |
| Температура газовой пробы | оС | от -200 до +600 | ±(2,0+0,002|t|) оС (абс.) |
| Давление/разрежение | кПа | от -15 до +5 | ±1,5 % (привед.) |
| Объемный расход 3) | м3/ч | от 0,08-106 до 2,00-106 | ±8 % (отн.) |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда измерительных каналов: температуры 0,1 оС, давления 0,1 кПа, расхода 1 м3/ч. 2) Диапазон показаний по каналу объемного расхода: от 0 до 2106 м3/ч. 3) Расчетное значение с учетом данных, приведенных в «Экспертном заключении на конструк- цию измерительного трубопровода за дымососом энергоблока № 4 «Системы непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 для нужд филиала «Рефтинская ГРЭС ПАО Энел ОГК-5», выданном ФГУП «ВНИИР» 26.08.2014 г., и при скорости газового потока от 0,3 до 40 м/с. |
Таблица 6 - Основные технические характеристики системы
| Наименование характеристики | Значение |
| Время прогрева, мин, не более | 60 |
| Напряжение питания от сети переменного тока частотой (50±1) Гц, В | от 207 до 253 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - длина - ширина - высота | 6110 2380 2630 |
| Масса, кг, не более | 4000 |
| Потребляемая мощность, В • А, не более | 26000 |
| Средняя наработка на отказ (при доверительной вероятности Р=0,95), ч | 24000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Условия окружающей среды - диапазон температуры, С - диапазон атмосферного давления, кПа - относительная влажность (при температуре +35 оС и (или) более низких температурах (без конденсации влаги)), % | от -40 до +40 от 84,0 до 106,7; от 30 до 98 |
| Условия эксплуатации (внутри контейнеров): - диапазон температуры, С - относительная влажность (без конденсации влаги), %, не более - диапазон атмосферного давления, кПа | от +5 до +35 95 от 84,0 до 106,7 |
| Параметры анализируемого газа на входе в пробоотборный зонд: - температура, °С, не более | +250 |
Знак утверждения типа
наносится на табличку системы внутри контейнера или на титульный лист Руководства по эксплуатации.
Таблица 7 - Комплектность системы
| Наименование, изготовитель | Обозначение | Количество |
| Система СНКГВ-М в составе: | зав. № 513 | |
| Термопреобразователь сопротивления серии TR модификации TR10-B | - | 6 шт. |
| Преобразователь давления измерительный Cerabar S PMP75 | - | 4 шт. |
| Расходомер газа ультразвуковой FLOWSICK 100 PR | - | 2 шт. |
| Газоанализатор МСА 10 фирмы Dr.Fodisch Umweltmesstechnik AG | | 2 шт. |
| Г азоаналитический шкаф, ООО «Евротехлаб» | ETL Multigas | 2 шт. |
| Система подготовки сжатого воздуха, ООО «Евротехлаб» | ETL.152.010.4201 | 1 шт. |
| Пылемер DUSTHUNTER SP100 | | 2 шт. |
| ШКАФ ПТК 04HNA00GH001, ООО «Энрима» | | 1 шт. |
| ШКАФ АРМ ССОД 04HNA00GH003, ООО «Энрима» | | 1 шт. |
| ШКАФ АВР 04HNA00GH002, ООО «Энрима» | | 1 шт. |
| Контейнер специализированный, ООО «Энрима» | | 1 шт. |
| Программное обеспечение |
| Встроенное ПО контроллера, S7_CEMS2 v1.3, ООО «Энрима» | S7_ CEMS2 | 1 экз. |
| Автономное ПО АРМ, АРМ CEMS v1.3, ООО «Энрима» | АРМ _ CEMS | 1 экз. |
| Документация |
| Руководство по эксплуатации | ЕШ152.010.9000/2018.РЭ | 1 экз. |
| Руководство оператора | 2313.АТХШ.ЭД.РО | 1 экз. |
| Паспорт формуляр | Е1ЪЛ52.010.9000/2018.ПФ | 1 экз. |
| Методика поверки | МП-242-2298-2019 | 1 экз. |
Поверка
осуществляется по документу МП-242-2298-2019 «ГСИ. Система непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 филиала Рефтинская ГРЭС ПАО «Энел Россия» (СНКГВ-М блока №4 Рефтинская ГРЭС). Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 31 января 2019 г.
Основные средства поверки:
- стандартные образцы состава газовых смесей: ГСО 10540-2014 (О2/Ы2), ГСО 105462014 (/NO/N2), ГСО 10546-2014 (Ш/N), ГСО 10546-2014 (NO2/N2), ГСО 10540-2014 (СО^), ГСО 10546-2014 ^О2М2) в баллонах под давлением;
- комплекс переносной измерительный КПИ (регистрационный № 69364-17) или средства измерений и вспомогательные устройства в соответствии с МИ «М-МВИ-276-17 «Методика измерений массовой концентрации диоксида серы и окислов азота в промышленных выбросах», регистрационный № ФР.1.31.2017.27953 от 01.11.2017 г. (спектрофотометр серии UV модель UV-1800, регистрационный № 19387-08);
- генератор влажного газа эталонный «Родник-4М» (регистрационный № 48286-11) или средства измерений и вспомогательные устройства в соответствии с МИ «М-МВИ-277-17. Методика измерений массовой концентрации паров воды в промышленных выбросах» регистрационный № ФР.1.31.2018.30255 (весы лабораторные электронные с пределами допускаемой абсолютной погрешности ±15 мг в диапазоне взвешивания от 0,2 до 600 г, например, МЛ-06-1 (регистрационный № 60183-15);
- калибратор многофункциональный портативный Метран 510-ПКМ (регистрационный № 26044-07);
- манометр грузопоршневой МПА-2,5 (регистрационный номер 47376-11);
- термометр цифровой малогабаритный ТЦМ 9410 Ex/М! в комплекте с термопреобразователями сопротивления ТТЦ 01-350-1 и ТТЦ 06-1300-1 (регистрационный № 32156-06);
- рабочий эталон единицы скорости воздушного потока в соответствии с Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29.12.2018 г № 2825 «Об утверждении Государственной поверочной схемой для средств измерений объемного и массового расходов газа», или
- система для определения параметров газопылевого потока GMD 13 (регистрационный № 72736-18) для каналов измерений температуры, давления, скорости газового потока;
- рабочий эталон единицы спектрального коэффициента направленного пропускания в диапазоне значений от 1,9 до 85 % на основе комплекта нейтральных светофильтров КСФ-01 с относительной погрешностью не более ±0,5 % в соответствии с Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 января 2016 г. N 41 «Об утверждении Государственного первичного эталона единиц спектральных коэффициентов направленного пропускания, диффузного и зеркального отражений в диапазоне длин волн от 0,2 до 20,0 мкм»;
- рабочий эталон единицы массовой концентрации частиц в аэродисперсных средах с относительной погрешностью не более ±10 % в соответствии с ГОСТ Р 8.606-2012;
- пыль инертная марки ПИГ по ГОСТ Р 51569-2000;
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 № 425 от 07.12.2012 «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»
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29.01.2016 г. N 41 «Об утверждении Государственного первичного эталона единиц спектральных коэффициентов направленного пропускания, диффузного и зеркального отражений в диапазоне длин волн от 0,2 до 20,0 мкм».
Приказ Росстандарта от 14.12.2018 г. № 2664 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»
ГОСТ Р 50759-95 Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия
ГОСТ Р ИСО 10396-2006 Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом определении содержания газов
ГОСТ 17.2.4.02-81 Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ
76070-19: Методика поверки МП-242-2298-2019Скачать1,010.4 Кб