Назначение
Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS (далее - система CEMS) предназначена для непрерывного определения содержания загрязняющих веществ в отработанных газах дымовых труб котельной установки Яйвинской ГРЭС. Определяемыми компонентами являются NO, NO2, CO, CO2, CH4 и О2.
Описание
Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS является стационарной полностью автоматической системой непрерывного действия.
Способ отбора пробы - принудительный, с помощью собственного побудителя расхода.
Пробы газа непрерывно отбираются двумя подогреваемыми до 150 °С зондами, расположенными в дымовой трубе. Анализируемый газ из зондов поступает по подогреваемым до 120 °С каналам, проложенным с постоянным уклоном в сторону шкафа с измерительным оборудованием.
Система отбора пробы обеспечивает очистку пробы от механических примесей, удаление паров воды для каналов измерения NO, NO2, СО, СО2, и О2, подачу пробы в канал измерения NOx СО, СО2, и О2 без конденсации паров воды («сухие» измерения). Отдельная пробоотборная система обеспечивает подачу пробы в канал измерения CH4 при температуре 120 °С («влажные» измерения).
Газоанализаторы и блоки управления и обработки информации размещаются в шкафу. Шкаф имеет дверь, оборудован системой кондиционирования воздуха, отопления и освещения. Система кондиционирования воздуха в сочетании с электрическим конвекционным воздухонагревателем обеспечивает поддержание температуры на стабильном уровне в диапазоне от 22 оС до 25 оС. Шкаф оборудован отдельным отсеком для баллонов с газом, доступ в который осуществляется снаружи.
В шкафу размещена стойка, в которую установлены газоанализаторы и программируемый логический контроллер SIMATIC-S7, работа с которым осуществляется с помощью графического пульта оператора.
Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS содержит три анализатора для измерения NOx, СО, СО2, и О2, измеряемых в сухом газе:
- для измерения содержания NOx используется анализатор Horiba VA 3002 одноканальный, метод измерения - хемилюминесцентный;
- для измерения содержания СО и СО2 используется анализатор Simens Ultramat 6 E двухканальный, метод измерения - оптический инфракрасный;
- для измерения содержания О2 используется анализатор Simens Oximat 6 E одноканальный, метод измерения - парамагнитный.
В системе CEMS для измерения CH4 во влажном газе используется одноканальный анализатор Simens Fidamat 6E, метод измерений - пламенно-ионизационный.
Общее число измерительных каналов - пять.
Общий вид системы CEMS приведён на рисунке 1.
Работа системы CEMS полностью автоматизирована. Результаты измерений и сигналы состояния передаются в устройство регистрации и оценки результатов измерения выбросов (EMI-PC), а также на цифровую систему управления (DCS). Весь процесс контролируется и управляется программируемым логическим контроллером SIMATIC-S7 - управление режимами работы, автоматической процедурой калибровки, сообщениями о неисправностях, переключением клапанов и др.
Рисунок 1
Все результаты измерений и сопутствующие сигналы статуса сохраняются, сравниваются с допустимыми уровнями выбросов. Все случаи выхода за предельно допустимые уровни выбросов выводятся на экран монитора компьютера с установленным клиентским программным обеспечением, входящим в состав системы CEMS, включаются в распечатки. Вся информация, сохранённая в компьютере системы CEMS, передаётся по интерфейсу RS485 на удалённый компьютер в помещении щита управления и обеспечивает дистанционное отображение данных и управление системой.
Программное обеспечение
Система CEMS имеет программное обеспечение:
1) встроенное (программы микроконтроллеров газоанализаторов, входящих в состав);
2) внешнее (программа MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak версии 1.28.1.18 для компьютера системы CEMS).
Встроенное программное обеспечение разработано изготовителями газоанализаторов для решения задач измерения содержания измеряемых компонентов в газовых выбросах труб промышленных объектов. Газоанализаторы имеют защиту встроенного программного обеспечения от преднамеренных и непреднамеренных изменений, реализованную изготовителем на этапе производства путём установки защиты микроконтроллера от чтения и записи.
Внешнее программное обеспечение MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak предназначено для установки на компьютер системы CEMS под управлением операционной системы семейства Microsoft Windows и предназначено для:
- считывания результатов измерений, сохранённых в памяти газоанализаторов;
- удалённого доступа к меню настройки системы.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak | MEAC2000.exe | 1.28.1.18 | 4F8B958EAD2EBE 24BE7C0B23B6154 321 | Message Digest Algorithm 5 (MD5) |
Нормирование метрологических характеристик проведено с учётом того, что встроенное программное обеспечение газоанализаторов, входящих в состав системы CEMS, является их неотъемлемой частью.
Внешнее программное обеспечение MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak версии 1.28.1.18 не может привести к искажениям результатов измерений газоанализаторов, отображаемых на их дисплеях или передаваемых посредством цифрового выхода, так как предназначено для сбора, хранения и удалённого доступа к меню системы и не используется при выполнении измерений содержания компонентов в газовых выбросах.
Уровень защиты ПО от преднамеренных и непреднамеренных изменений С по МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Диапазоны измерений и погрешности измерительных каналов системы CEMS приведены в таблице 2.
Таблица 2.
| Определяемые компоненты, каналы измерений | Г азоанализатор, входящий в состав канала | Диапазоны измерений | Пределы допускаемой основной погрешности: |
| Канал измерений суммы оксидов азота NOx | Horiba VA-3002 | (0 - 100) млн-1 (объемная доля) | (0-30) млн-1 ± 4,5 млн-1(абс.) (св.30-100) млн-1 ± 15 % (отн.) |
| (0 - 500) млн-1 (объемная доля) | (0-100) млн-1 ± 10 млн-1(абс.) (100-500) млн-1 ± 10 % (отн.) |
| Канал измерений оксида углерода СО | Simens Ultramat 6Е | (0 - 600) мг/м3 (масс. конц.) | ± 35 мг/м3(абс.) |
| (0 - 3000) мг/м3 (масс. конц.) | ± 90 мг/м3(абс.) |
| Канал измерений диоксида углерода СО2 | Simens Ultramat 6Е | (0 - 10) % (объемная доля) | ± 0,5 % (абс.) |
| Канал измерений кислорода O2 | Simens Oximat 6Е | (0 - 25)% (объемная доля) | ± 0,4 % (абс.) |
| Канал измерений метана СН4 | Simens Fidamat 6Е | (0 - 100) млн-1 (объемная доля) | (0-40) млн-1 ± 4 млн-1(абс.) (40-100) млн-1 ± 10 % (отн.) |
| (0 - 10 000) млн-1 (объемная доля) | (0-500) млн-1 ± 50 млн-1(абс.) (500-10 000) млн-1 ± 10 % (отн.) |
Пределы допускаемой вариации показаний равны 0,2 в долях от пределов допускаемой
основной погрешности.
Пределы допускаемой дополнительной погрешности по каналу измерений NOx от влияния неизмеряемых компонентов в составе анализируемой среды составляют ± 4,5 млн-1.
Пределы допускаемого изменения показаний за 7 суток составляют 0,5 предела допускаемой основной погрешности
Предел допускаемого времени установления показаний измерительных каналов системы CEMS составляет 100 с.
Время прогрева 3 ч.
Масса не превышает 2500 кг.
Напряжение питания трёхфазного блока питания системы CEMS 400 В переменного тока частотой (48-63) Гц.
Напряжение питания газоанализаторов, входящих в состав системы CEMS (220 +-2332) В, частотой (48-60) Гц .
Мощность энергопотребления не превышает 12000 В-А.
Габаритные размеры шкафа не более
(длина х ширина х высота), мм, не более 2435 х 4600 х 2675.
Габаритные размеры стойки анализаторов
(длина х ширина х высота), мм, не более 800 х 2000 х 2105
| Условия эксплуатации: - диапазон температуры окружающей среды внутри шкафа, °С - диапазон атмосферного давления, кПа - диапазон относительной влажности окружающей среды, при температуре, не превышающей 40 °С без конденсации влаги, % , - состав анализируемой газовой смеси: | от 22 до 25; от 84 до 106,7; от 30 до 90; |
а) измеряемые компоненты NOx, CO, CO2, CH4 и О2 не более верхней границы диапазона измерений;
б) неизмеряемые компоненты: SO2 не более 2 мг/м3 .
Средний срок службы 12 лет.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
Комплект поставки системы непрерывного мониторинга промышленных выбросов
CEMS приведен в таблице 3.
Таблица 3
| Обозначение | Количество |
| Система непрерывного мониторинга выбросов CEMS, зав. номер 00113, в состав которой входят: | 1 шт. |
| - Газоанализатор Horiba VA 3002 LCD, зав. номер YLR02WF6 | 1 шт. |
| - Газоанализатор Ultramat 6Е, зав. номер N1-A4-525 | 1 шт. |
| - Газоанализатор Oximat 6Е, зав. номер N1-A4-524 | 1 шт. |
| - Газоанализатор Fidamat 6Е, зав. номер N1-A4-526 | 1 шт. |
| - Программируемый логический контроллер SIMATIC-S7 | 1 шт. |
| - Компьютер | 1 шт. |
| - Устройство пробоотбора для «сухих измерений» | 1 шт. |
| - Устройство пробоотбора для «влажных измерений» | 1 шт. |
| - Шкаф | 1 шт. |
| - Устройство климат-контроль для шкафа | 1 шт. |
| Система непрерывного мониторинга промышленых выбросов CEMS. Руководство по эксплуатации | 1 шт. |
| Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS. Техническое описание | 1 шт. |
| Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS. Методика поверки № МП-242-1049-2010 | 1 шт. |
Поверка
осуществляется по документу: «Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS. Методика поверки № МП-242-1049-2010», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 01.09.2010 г.
Основные средства поверки:
- ГСО-ПГС CO/N2, CO2/N2, O2/N2, NO/N2, NO2/N2, СНд/воздух в баллонах под давлением, выпускаемые по ТУ 6-16-2956-92;
- генератор газовых смесей ГТС-03-03 по ШДЕК.418313.001ТУ.
Сведения о методах измерений
Методика измерений приведена в документе «Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS. Руководство по эксплуатации. Серийный номер № 00113», 2010 г., раздел 2.
Нормативные документы
1 . ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия.
2 . ГОСТ Р 50759-95 Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия.
3 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.
4 ГОСТ 8.578-2008 ГСП. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.
5 Техническая документация фирмы-изготовителя «Siemens AG».
Рекомендации к применению
- при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды
