Назначение
Системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на сернокислотном производстве АО «Апатит» в г. Череповец (далее - системы) предназначены для:
- непрерывных автоматических измерений массовой концентрации диоксида серы (SO2) и параметров отходящих газов (температура, абсолютное давление, скорость, объемный расход);
- приведения к нормальным условиям измеренного расхода дымовых газов и массовой концентрации диоксида серы;
- измерений массового, разового и валового выбросов диоксида серы;
- непрерывной обработки и анализа поступающей от приборов информации, ее архивирования и систематизирования;
- представления операторам получаемой информации по составу и расходу дымовых газов;
- передачи информации в автоматизированные системы более высокого уровня Заказчика, а также передачи информации о показателях выбросов загрязняющих веществ в государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду;
- формирования статистической отчетности, связанной с выбросами.
Описание
К данному типу средств измерений относятся системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на сернокислотном производстве АО «Апатит» в г. Череповец, зав. №№ 0614, 0615.
Перечень измерительных каналов (далее - ИК) систем, принципов измерений и первичных измерительных преобразователей (далее - ПИП), входящих в состав ИК, приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Перечень ИК систем, принципов измерений и ПИП
| Наименование ИК систем | Принцип измерений | ПИП, входящие в состав ИК систем | Регистрационный номер в ФИФ ОЕИ1) |
| ИК массовой концентрации диоксида серы (SO2) | Оптический | Газоанализатор дымовых газов ОМА-2000 | 91646-24 |
| ИК температуры дымовых газов | Терморезистивный | Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304 | 50519-17 |
| ИК абсолютного давления дымовых газов | Тензорезистивный | Преобразователи давления измерительные АИР-20/М2 | 63044-16 |
| ИК скорости/объ-емного расхода дымовых газов | Ультразвуковой | Расходомеры-счетчики ультразвуковые ВЗЛЕТ РГ | 80169-20 |
| 1) ФИФ ОЕИ - Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. |
Основное оборудование измерительных и вычислительных компонентов измерительных систем располагается в специализированном контейнере. В контейнере предусмотрены системы поддержания микроклимата и вентиляции. На газоходе монтируются ПИП и пробоотборный зонд газоанализатора.
Отобранная проба поступает по обогреваемой пробоотборной линии к аналитическому блоку, расположенному в специализированном контейнере.
Принцип работы систем основан на получении измерительной информации о состоянии одного или нескольких компонентов с помощью измерительных компонентов и последующей передаче результатов измерений по связующим компонентам в вычислительные компоненты (ВК), выполняющие функции сбора, расчета и отображения данных.
В рабочем режиме измерительные компоненты передают данные по каналам связи: от 4 до 20 мА, RS-485, Ethernet на вычислительный уровень. В вычислительных компонентах происходит преобразование измеренных значений параметров отходящего газа в цифровой код.
ВК выполняют функции сбора, расчета, отображения и приведения результатов измерений к нормальным условиям. Обмен информации внутри ВК, от контроллера к панели оператора, происходит по технологическому сегменту локальной вычислительной сети.
ВК также обеспечивают обмен информацией с АСУ ТП объекта.
В случае отказа какого-либо из элементов систем фиксируется событие отказа в журнале событий систем. Измерительная информация по отказавшему каналу (каналам) на период восстановления заменяется символом «#».
Первичная подготовка пробы производится с помощью фильтра пробоотборного устройства. Газовый насос блока подготовки пробы газоанализатора создает разрежение в газовом тракте и проба через пробоотборный зонд, фильтр и клапаны модуля управления пробоотбором начинает поступать в линию транспортировки пробы к основному модулю газоанализатора.
Во избежание образования конденсата на керамическом фильтрующем элементе и налипания на него пыли, температура пробоотборного зонда поддерживается равной плюс 180 °C.
Транспортировка пробы осуществляется по подогреваемой линии транспортировки пробы, которая состоит из фторопластовой трубки, греющего кабеля и теплоизоляции.
Для измерения скорости потока и объемного расхода газа используется ультразвуковой расходомер-счетчик ВЗЛЕТ-РГ. Данные с расходомера передаются на вычислительный контроллер посредством аналогового сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА.
Для измерения давления в газоходе используется преобразователь давления АИР-20/М. Данные с преобразователя давления передаются на вычислительный контроллер посредством аналогового сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА.
Для измерения температуры в газоходе используется термопреобразователь сопротивления ТПУ 0304. Данные с термопреобразователя сопротивления передаются на вычислительный контроллер посредством аналогового сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА.
Результаты анализа пробы (концентрации SO2) передаются в контроллер Elicont-100. Контроллер осуществляет расчет массового выброса, исходя из результатов измерений массовой концентрации загрязняющих веществ, текущего расхода сухого газа, давления и температуры.
Рассчитанные значения передаются на сервер, где осуществляется отображение и архивация данных.
Ограничение доступа осуществляется с помощью механических замков.
Заводской номер в формате четырех арабских цифр нанесен типографским методом на паспортную табличку, расположенную с внешней стороны (в правом верхнем углу) дверцы шкафа, в котором размещен газоанализатор ОМА-2000. Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено. Пломбирование систем не предусмотрено.
Общий вид основного оборудования систем представлен на рисунках 1-3.
Ограничение доступа к газоанализатору с помощью механического замка
Рисунок 1 - Общий вид шкафа с газоанализатором дымовых газов ОМА-2000
Рисунок 2 - Общий вид газоанализатора дымовых газов ОМА-2000
Рисунок 3 - Общий вид нагреваемого пробоотборного зонда FP-3000
Рисунок 4 - Общий вид паспортной таблички с заводским номером
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) систем состоит из встроенного ПО ПИП, входящих в состав систем (таблица 1), и прикладного программного обеспечения (далее - ППО).
Функции встроенного ПО ПИП представлены в описании типа соответствующих средств измерений.
В ППО производится преобразование электрических сигналов измеренных параметров, поступающих от газоаналитического оборудования на модули ввода контроллера, в физические величины.
После преобразования производятся расчеты объемного расхода, массовой концентрации, массовых выбросов загрязняющего вещества дымовых газов, приведенных к нормальным условиям, а также валовых, массовых и разовых выбросов диоксида серы.
Все результаты расчетов передаются на автоматизированное рабочее место оператора (АРМ) для отображения и архивации, а также в системы Заказчика более высокого уровня.
Уровень защиты ПО систем в соответствии с Рекомендацией Р 50.2.077-2014 -«средний».
Идентификационные данные ПО приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Идентификационные данные ПО систем
| Наименование характеристики | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | PLC |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.Х.ХХ1) |
| 1) Первый символ номера версии ПО указывает на метрологически значимую часть ПО (неизменяемую), а «Х» (арабская цифра от 0 до 9) описывает метрологически незначимые модификации ПО, которые не влияют на МХ СИ (интерфейс, устранение незначительных программных ошибок и т.п.). |
Технические характеристики
Таблица 3 - Основные метрологические характеристики ИК массовой концентрации диоксида серы (SO2)
| Определяемый компонент | Диапазон измерений1) массовой концентрации, мг/м3 | Пределы допускаемой относительной погрешности в условиях эксплуатации2), % |
| Диоксид серы (SO2) | от 250 до 2750 | ±25 |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК массовой концентрации диоксида серы (SO2) 1 мг/м3. 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.11.2020 г. № 1847, п. 3.1.3. |
Таблица 4 - Метрологические характеристики ИК массовой концентрации диоксида серы
| Наименование характеристики | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от пределов допускаемой погрешности | 0,5 |
| Пределы допускаемого изменения выходного сигнала за 24 ч непрерывной работы, в долях от пределов допускаемой погрешности | ±0,5 |
Таблица 5 - Метрологические характеристики систем по ИК скорости и объемного расхода
дымовых газов
| Определяемая характеристика | Единица величины | Диапазон измерений1) | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2) |
| Скорость газового потока при рабочих условиях | м/с | от 0,05 до 40 | ±(0,03+0,03-V3)) (абс.) |
| Объемный расход при рабочих условиях | м3/с | от S^Vmin до S'Vmax4) | ±3 % (прив.5)) |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК скорости дымовых газов 0,01 м/с, объемного расхода дымовых газов 1 м3/ч. 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.11.2020 г. № 1847, п. 3.10. 3) V - скорость дымовых газов, м/с. 4) Vmin и Vmax - наименьшая и наибольшая скорость газового потока, м/с; S - площадь сечения газохода, м2. Площадь сечения газохода для системы зав. № 0614 составляет 10,044 м2, для системы зав. № 0615 - 7,065 м2. 5) Нормирующее значение - верхний предел диапазона измерений. |
Таблица 6 - Метрологические характеристики ИК температуры дымовых газов
| Определяемая характеристика | Единица величины | Диапазон измерений1) | Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерительного канала в условиях эксплуатации2) |
| Температура | °С | от 0 до +200 | ±2 |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК температуры дымовых газов 1 °С. 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.11.2020 г. № 1847, п. 3.9. |
Таблица 7 - Метрологические характеристики ИК абсолютного давления дымовых газов
| Определяемая характеристика | Единица величины | Диапазон измерений1) | Пределы допускаемой приведенной2) погрешности измерительного канала в условиях эксплуатации3), % |
| Абсолютное давление | кПа | от 0 до 160 | ±1,5 |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК абсолютного давления дымовых газов 1 кПа. 2) Нормирующее значение - верхний предел диапазона измерений. 3) В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.11.2020 г. № 1847, п. 3.13. |
Таблица 8 - Метрологические характеристики ИК показателей выбросов диоксида серы
| Определяемая характеристика или параметр | Единица величины | Диапазон измерений | Пределы допускаемой относительной погрешности измерительного канала в условиях эксплуатации, % |
| Массовый выброс SO2 | г/с | от Мн до Мв 1) | ±1,1^С2 + (У(Г^)2 2) |
| Валовый выброс SO2 | т/год | от 0,0011 Мн до 31,6-Мв 1} |
| 1) Мн - нижний предел диапазона измерений массового выброса диоксида серы (SO2), г/с, рассчитывается по формуле Мн= ChQh /1000 где Сн - нижний предел диапазона измерений массовой концентрации SO2, мг/м3; Qh - нижний предел диапазона измерений объемного расхода газового потока, м3/с. Мв - верхний предел диапазона измерений массового выброса диоксида серы (SO2), г/с, рассчитывается по формуле Мв= CbQb /1000 где Св - верхний предел диапазона измерений массовой концентрации SO2, мг/м3; Qb - верхний предел диапазона измерений объемного расхода газового потока, м3/с. Верхний (нижний) предел диапазона измерений массового выброса SO2 в единицах кг/ч получают умножением значенияМв (Мн) на коэффициент 3,6. 2) Где ЗС - пределы допускаемой относительной погрешности измерений массовой концентрации SO2, %; Yq - пределы допускаемой приведенной погрешности измерений объемного расхода дымовых газов, %; Qb - верхняя граница диапазона измерений объемного расхода дымовых газов, м3/с; Qi - измеренное значение объемного расхода дымовых газов, м3/с. |
Таблица 9 - Технические характеристики систем
| Наименование характеристики | Значение |
| Время прогрева, мин, не более | 60 |
| Потребляемая мощность с учетом обогреваемой линии, Вт, не более | 7700 |
| Напряжение питания переменным током частотой (50±1) Гц, В | 380 |
| Температура зонда и линии отбора пробы, °C, не менее | 180 |
| Масса блок-контейнера систем, кг, не более | 5000 |
| Габаритные размеры блок-контейнера систем, мм, не более: - длина - ширина - высота | 4000 2400 2540 |
| Условия эксплуатации: - диапазон температуры окружающего воздуха (при установке в обогреваемом блок-контейнере), °С - диапазон относительной влажности, % - диапазон атмосферного давления, кПа | от -50 до +50 от 10 до 100 от 84 до 106,7 |
| Условия эксплуатации газоаналитического оборудования: - диапазон температуры окружающей среды, °C - диапазон атмосферного давления, кПа - относительная влажность окружающего воздуха, %, не более | от +2 до +40 (рекомендуется от +18 до +22) от 84 до 106,7 90 |
| Условия эксплуатации обогреваемой линии и пробоотборного зонда: - диапазон температуры окружающей среды, °C - диапазон атмосферного давления, кПа - диапазон относительной влажности окружающего воздуха, % | от -50 до +70 от 84 до 106,7 от 10 до 100 |
Таблица 10 - Показатели надежности
| Наименование характеристики | Значение |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Наработка до отказа, ч, не менее | 24000 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским методом.
Комплектность
Таблица 11 - Комплектность систем
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на сернокислотном производстве АО «Апатит» в г. Череповец | - | 1 шт. |
| Документация: |
| Системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на сернокислотном производстве АО «Апатит» в г. Череповец. Руководство по эксплуатации | А-1964-РЭ | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 4 «Технологическая инструкция» документа А-1964-РЭ «Системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на сернокислотном производстве АО «Апатит» в г. Череповец. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 31.12.2020 № 2315 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»
Приказ Росстандарта от 06.12.2019 № 2900 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 1-10-1 - 7-105 Па»
Приказ Росстандарта от 25.11.2019 № 2815 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений скорости воздушного потока»
Приказ Росстандарта от 19.11.2024 № 2712 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»
ГОСТ Р 8.958-2019 Государственная система обеспечения единства измерений. Наилучшие доступные технологии. Автоматические измерительные системы для контроля вредных промышленных выбросов. Методы и средства испытаний
