Назначение
Система измерений выбросов автоматизированная АСИВ Няганской ГРЭС дымовой трубы № 2 (далее - система), предназначена для:
- непрерывных автоматических измерений массовой концентрации загрязняющих веществ - оксида углерода (СО), диоксида углерода (СО2), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), а также объемной доли кислорода (О2) и параметров (температура, абсолютное давление, объемный расход, влажность) в газовых выбросах;
- сбора, обработки, визуализации, хранения полученных данных, представления результатов в различных форматах;
- передачи по запросу накопленной информации на внешний удаленный компьютер (сервер) по проводному каналу связи;
- расчета и учета массовых и валовых выбросов загрязняющих веществ.
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 - терморезисторный (термометр сопротивления Метран-2000);
4) давления/разрежения - резонансночастотный; преобразователь (датчик) давления измерительный EJ* модификация EJX (серия А) модель 510;
5) объемного расхода - корреляционный (измеритель скорости газового потока ИС-14.М);
6) влажности - изменение емкости сенсора влажности (трансмиттер точки росы Vaisala DRYCAP® DMT345).
Система является стационарной и состоит из двух уровней:
- уровня измерительного комплекса точки измерений (ИК ТИ);
- уровня информационно-вычислительного комплекса (ИВК).
Связь между ИК ТИ и ИВК осуществляется по токовому интерфейсу от 4 до 20 мА. Передача данных от ПТК и предоставление информации на АРМ осуществляется по каналам связи.
Уровень ИК ТИ включает в себя следующие средства измерений:
- комплекс газоаналитический ПЭМ-2М.1 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 71744-18), в состав которого входят блок аналитический ПЭМ-2М.1, блок измерения кислорода, пробоотборное устройство с зондом, обогреваемая линия транспортировки пробы;
- термопреобразователь сопротивления Метран-2000 (регистрационный номер 38550-13);
- преобразователь (датчик) давления измерительный EJ* модификация EJX (серия А) модель 510 (регистрационный номер 59868-15);
- измеритель расхода и скорости газового потока ИС-14.М (регистрационный номер 65860-16^;
- блок измерительный влажности (трансмиттер точки росы Vaisala DRYCAP® DMT345).
АСИВ представляет собой единичный экземпляр системы измерительной, спроектированной для конкретного объекта из компонентов отечественного и импортного изготовле-ния. Монтаж и наладка АСИВ осуществлены непосредственно на объекте эксплуатации в соответствии с проектной документацией АСИВ и эксплуатационными документами ее компонентов.
Измерение содержания веществ 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 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 °С 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 токовыми сигналами в контроллер S7-300, расположенный в шкафу ПТК. Измеренные значения содержания компонентов относят к «сухой» пробе, т. к. вся влага конденсируется и удаляется из пробы.
Уровень ИК ТИ осуществляет следующие функции:
- измерение давления/разрежения, температуры и объемного расхода (скорости) дымовых газов;
- измерение массовой концентрации и объемной доли определяемых компонентов.
Уровень ИВК системы 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 ИВК системы проводится в автоматическом режиме расчет объемного расхода (м /ч), приведенного к условиям (0 °С, 101,3 кПа), и массового выброса компонента (г/с).
Общий вид АСИВ приведен на рисунке 1, вид внутри - на рисунке 2.
Программное обеспечение
системы состоит из 3-х модулей:
- встроенное программное обеспечение (S7_ASIV);
- автономное программное обеспечение (АRM_ASIV);
- программное обеспечение трансмиттера точки росы Vaisala DRYCAP® DMT345 (DMT340).
Встроенное программное обеспечение (ПО контроллера) осуществляет следующие функции:
- прием, регистрация данных о параметрах отходящего газа.
Автономное ПО (АРМ) осуществляет функции:
— отображение на экране АРМ 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;
— автоматический расчет массового выброса (г/с) загрязняющих веществ;
— архивация (сохранение) вышеуказанных измеренных и расчетных данных;
— визуализация процесса на дисплеях АРМ;
— 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 темпе процесса;
— контроль состояния 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 АСИВ (контроль
и управление полномочиями пользователей, переконфигурирование при модернизации системы).
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблицах 1 - 3.
Таблица 1 - Встроенное ПО (контроллера)
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Идентификационное наименование ПО | S7_ASIV блок 600 | S7_ASIV блок 800 | S7_ASIV блок 801 | S7_ASIV блок 802 | S7_ASIV блок 803 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 3.1 | 1.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | $5978 | $6824 | $A4EB | $74BC | $40EB |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | CRC |
| Примечание - Контрольные суммы встроенного ПО S7 ASIV рассчитываются по пяти модулям. |
Таблица 2 - Автономное ПО сервера (АРМ)
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Идентификационное наименование ПО | ARM ASIV |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 703.2001.119.6 |
| Цифровой идентификатор ПО | c759313c |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | CRC32 |
| Таблица 3 - ПО трансмиттера точки росы Vaisala DRYCA | P® DMT345 |
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Идентификационное наименование ПО | DMT340 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже 5.16 |
| Цифровой идентификатор ПО | - |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | - |
| Примечание - Версия ПО DMT345 выводится при нажатии на клавишу «инфо» на дисплее трансмиттера или через последовательную линию командой «vers» на экран персонального компьютера, подключенного к трансмиттеру точки росы. |
Влияние встроенного ПО учтено при нормировании метрологических характеристик системы. Уровень защиты - «средний» по Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Таблица 4 - Метрологические характеристики измерительных каналов системы (газоаналитический комплекс 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 допу ной пог | скаемой основ-решности |
| абсолютной | относительной |
| О2 | от 0 до 25 % (об.) | от 0 до 5 % (об.) включ. св.5 до 25 % (об.) | ±0,12 % об. | ±2,5 % |
| CO | от 0 до 500 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±2,5 млн-1 | ±5 % |
| СО2 | от 0 до 30 | от 0 до 5 % (об.) включ. св. 5 до 30 % (об.) | ± 0,25 % об | ± 5 % |
| NO | от 0 до 500 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±4 млн-1 | ±8 % |
| NO2 | от 0 до 500 | от 0 до 50 млн-1 включ. св. 50 до 500 млн-1 | ±4 млн-1 | ±8 % |
| 1) Пересчет значений объемной доли Х в млн-1 (ppm) в массовую концентрацию С, мг/м3, проводят по формуле: C = X М/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. |
| 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 пределов 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 дополнительной погрешности от взаимного влияния измеряемых компонентов в анализируемой газовой смеси, 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 измерений: - 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 |
Таблица 6 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой 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 погрешности |
| абсолютной, А, млн-1 | относительной, 5, % |
| Оксид азота (NO) | от 0 до 30 включ. | ±7,5 | - |
| св. 30 до 500 | - | ±(25,8-0,027-С) 1) |
| Диоксид азота (NO2) | от 0 до 30 включ. | ±7,5 | - |
| св. 30 до 500 | - | ±(25,8-0,027-С) |
| Оксид углерода ^O) | от 0 до 20 включ. | ±5 | - |
| св. 20 до 500 | - | ±(25,7-0,036-С) |
| 1)С - измеренное значение объемной доли, млн-1. |
потока в условиях эксплуатации
| Определяемый параметр | Единицы измерений | Диапазон измерений2) | Пределы допускаемой погрешности |
| Температура дымовых газов | оС | от 0 до +200 | ±2 оС (абс.) |
| Абсолютное давление дымовых газов | кПа | от +85 до +125 | ±1,5 % (прив.)5) |
| Скорость газового потока | м/с | от 2,5 до 5 включ. св.5 до 50 | ± 20/V % (отн.) ± 3 % (отн.) |
| Объемный расход газового потока 1) | м3/ч | от 0,44-106 до 5,3-106 | ±(5v 3)+ 1,0) % (отн.) 4) |
| Пары воды (Н2О) 6) | % (об.) | от 0 до 10 включ. св. 10 до 20 | ±25 % (прив.)5) ±25 % (отн.) |
| Кислород (О2) 7) | % (об.) | от 0 до 5 включ. св.5 до 25 | ±0,25 % (об.) ± 5 % (отн.) |
| Диоксид углерода (СО2) | % (об.) | от 0 до 5 % (об.) включ. св. 5 до 30 % (об.) | ± 0,5 % об ±10 % (отн.) |
| 1) Расчетное значение с учетом конструкции измерительного сечения дымовой трубы и скорости газового потока от 2,5 до 30 м/с. 2) Диапазон показаний по каналу объемного расхода составляет от 0 до 5,3 106 м3/ч. 3) б^пределы допускаемой относительной погрешности измерений скорости газового потока, %. 4) Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода газового потока нормированы с учетом погрешности измерения скорости газового потока и площади сечения трубы. 5) Приведенные к верхнему пределу диапазона измерений. 6) Для приведения расхода анализируемой пробы к «сухому» газу. 7) Для приведения объемной доли О2 к стандартному значению. |
Таблица 8 - Основные технические характеристики системы
| Наименование характеристики | Значение |
| Напряжение питания от сети переменного тока частотой (50±1) Гц, В | 380±38 |
| Потребляемая мощность, кВт, не более | 24,7 |
| Средняя наработка на отказ в условиях эксплуатации, с учетом технического обслуживания, ч (при доверительной вероятности Р=0,95) | 24000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Условия окружающей среды (для пробоотборного устройства с зондом и датчиков параметров газа): диапазон температуры диапазон атмосферного давления относительная влажность (при температуре 35 оС и (или) более низких температурах (без конденсации влаги) | от -40 оС до +40 оС от 84 до 106,7 кПа; от 30 % до 98 % |
| Условия эксплуатации (для газоаналитического комплекса и контроллерного оборудования): диапазон температуры относительная влажность (без конденсации влаги) диапазон атмосферного давления | от +5 оС до +35 оС до 95 % от 84 до 106,7 кПа |
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры анализируемого газа на входе в пробоотборный зонд: | |
| - температура, °С, не более | +250 |
| - объемная доля паров воды (при температуре не более +200 °С, без конденсации влаги), %, не более | 20 |
| Параметры газовой пробы на входе в блок аналитический (после блока пробоподготовки): | |
| - диапазон температуры, °С | от +3 до +5 |
| - массовая концентрация паров воды, г/м3, не более | 8 |
| - диапазон расхода, дм3/мин | от 2 до 7 |
Таблица 9 - Габаритные размеры системы
| Наименование | Г абаритные размеры, мм, не более | Масса, кг, не более |
| ширина | высота | длина | диаметр |
| Шкаф контроллерный 10CRA01 | 800 | 1900 | 500 | | 200 |
| Шкаф АВР 10BLF01 | 600 | 1900 | 400 | | 80 |
| ПУ с ФП | - | - | 500 | 300 | 15 |
| Пробоотборный зонд | - | - | 2500 | 25 | 4 |
| МУП без аспирации и подогрева | 400 | 250 | 600 | - | 20 |
| МУП с аспирацией и подогревом | 600 | 300 | 800 | - | 45 |
| Модуль основной МО | 550 | 2000 | 900 | - | 210 |
| Блок аналитический ПЭМ-2М.1 | 470 | 300 | 320 | - | 20 |
| Линия транспортировки пробы подогреваемая ЛТПП | - | - | 45 000 | 60 | 45 |
| Компрессор | 400 | 750 | 700 | - | 70 |
Знак утверждения типа
наносится на табличку, закрепленную на дверце шкафа с контроллером методом наклейки и на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским методом.
Таблица 10 - Комплектность АСИВ Няганской ГРЭС дымовой трубы № 2
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Система измерений выбросов автоматизированная АСИВ в составе: | зав. № 7 | |
| Т ермопреобразователь сопротивления МЕТРАН-2000 | ТУ 4211-017-514530972008 | 1 шт. |
| Преобразователь (датчик) давления измерительный EJ* модификация EJX (серия А) модель 510 | - | 1 шт. |
| Измеритель расхода и скорости газового потока ИС 14.М | ТУ 4215-007-505701972016 | 1 шт. |
| Комплекс газоаналитический | ПЭМ-2М.1 | 1 шт. |
| Трансмиттер точки росы | Vaisala DRYCAP® DMT345 | 1 шт. |
| ШКАФ контроллерный | | 1 шт. |
| Оборудование АСПТ | | 1 комплект |
| Программное обеспечение: | | |
| Встроенное ПО контроллера S7-300 | S7 ASIV | 1 экз. |
| Автономное ПО панели оператора | АRM ASIV | 1 экз. |
| Документация: | | |
| Руководство по эксплуатации | А-0731-2-РЭ | 1 экз. |
| Руководство оператора | А-0731-2-РО | 1 экз. |
| Паспорт | А-0731-2.ПС | 1 экз. |
| Методика поверки | МП-242-2262-2018 | 1 экз. |
Поверка
осуществляется по документу МП-242-2262-2018 «ГСИ. Система измерений выбросов автоматизированная АСИВ Няганской ГРЭС дымовой трубы № 2. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им Д.И. Менделеева» 12 октября 2018 г.
- стандартные образцы состава газовых смесей 1-го разряда: ГСО 10540-2014 (О2/Ы2), ГСО 10546-2014 (m/NO/N), ГСО 10546-2014 (NO2/N2), ГСО 10540-2014 (СО^) в баллонах под давлением;
- комплекс переносной измерительный КПИ (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 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 номер ФР.1.31.2017.27953 от 01.11.2017 г. (спектрофотометр серии UV модель UV-1800, регистрационный номер 19387-08);
- средства измерений и вспомогательные устройства в соответствии с МИ «М-МВИ-277-17. Методика измерений массовой концентрации паров воды в промышленных выбросах» регистрационный номер 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 номер 60183-15);
- микроманометр МКВ-2500 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 968-90);
- трубки напорные НИИОГАЗ, Пито и Пито цилиндрическая (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 64221-16);
- мановакуумметр грузопоршневой МВП-2,5 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 1652-99);
- манометр грузопоршневой МП-600, МП-2500 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 47376-11);
- термостат жидкостный серии «ТЕРМОТЕСТ» (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 39300-08);
- термометр сопротивления эталонный ЭТС-100 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 19916-10);
- азот газообразный особой чистоты 1-го или 2-го сорта в баллоне под давлением по ГОСТ 9293-74.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемой системы 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
ИТС 22.1-2016 Общие принципы производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения
ПНСТ 187-2017 Наилучшие доступные технологии. Автоматические системы непрерывного контроля и учета выбросов вредных (загрязняющих) веществ тепловых электростанций в атмосферный воздух. Основные требования
Техническая документация изготовителя
73794-19: Методика поверки МП-242-2262-2018Скачать7.7 Мб