Назначение
Системы информационно - измерительные непрерывного мониторинга состава уходящих газов газотурбинных установок №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ», г. Санкт-
Петербург (далее - системы) предназначены для измерений содержания в уходящих газах кислорода (О2), оксида углерода (СО), метана (СН4), диоксида углерода (СО2), общего содержания оксидов азота (NOx) ГТУ №11 и №12 Юго-Западной ТЭЦ г. Санкт-Петербург.
Описание
Системы применяются для анализа выбросов в атмосферу ГТУ №11 и №12 ЮгоЗападной ТЭЦ г. Санкт-Петербург и выполняют следующие функции:
- создания нормативной и справочно-информационной базы;
- ведения «Журналов событий»;
- обеспечения безопасности хранения измерительной информации и программного обеспечения в соответствии с ГОСТ Р 52069.0-2003;
- конфигурирования и параметрирования технических средств и программного обеспечения;
- предоставления пользователям и эксплуатационному персоналу регламентированного доступа к визуальным, печатным и электронным данным;
- контроля параметров режимов работы ГТУ №11 и №12.
Область применения - анализ выбросов в атмосферу ГТУ №11 и №12 Юго-Западной ТЭЦ г. Санкт-Петербург.
Системы установлены в машзале энергоблока №1 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ», г. Санкт-Петербург.
Принцип действия систем основан на измерении, вычислении и обработке информации первичными измерительными преобразователями, определении ими мгновенных значений содержания (концентрации) определяемых компонентов в уходящих газах и передачи данной информации на верхний уровень систем. При этом информация о содержании каждого определяемого компонента передается в ПТК по отдельному электрическому тракту в формате аналогового сигнала 4-20 мА.
Измерительные каналы (ИК) систем состоят из следующих основных компонентов:
- первичных аналоговых измерительных преобразователей (ПИП), обеспечивающих преобразование физических величин концентрации контролируемых компонентов в уходящих газах в унифицированные электрические сигналы силы постоянного тока, 4-20 мА. В качестве первичного измерительного преобразователя всех ИК систем используются газоанализаторы многоканальные AO2020 (Госреестр №27467-09);
- линий связи, по которым передаются сигналы от ПИП к программно техническому комплексу (ПТК);
- ПТК, получающий измерительную информацию от ПИП и на ее основе осуществляющий представления измеряемых параметров ГТУ №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ» г. Санкт-Петербург.
ПТК имеет трехуровневую систему обработки измерительной информации.
Нижний уровень ПТК состоит из:
- устройств распределенного ввода-вывода Simatic ET200 (Госреестр № 22734-11), обеспечивающих работу измерительных компонентов ИС, циклический опрос ПИП, прием, измерение и преобразование токовых сигналов от ПИП в цифровой код и обеспечивающих передачу методом удаленного ввода полученной измерительной информации на средний уровень, в контролер ПТК по сети цифрового протокола Profibus-DP. Фото устройства распределенного ввода-вывода Simatic ET200, приведено на рисунке 1.
Рисунок 1 - Устройство распределенного ввода-вывода Simatic ET 200
Средний уровень ПТК представляет собой программируемый контроллер Simatic S7-400 (Госреестр № 15773-11), обеспечивающий:
- выполнение сбора, накопления, вычислений, обработки, контроля, хранения измерительной информации о концентрации контролируемых компонентов в уходящих газах ГТУ №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ» г. Санкт-Петербург, на основе получаемой измерительной информации от ПИП;
- обеспечение безопасности хранения измерительной информации и программного обеспечения в соответствии с ГОСТ Р 52069.0-2003.
Фото программируемого контроллера Simatic S7-400, приведено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Программируемый контроллер Simatic S7-400
Верхний уровень ПТК состоит из:
- дублированного сервера сбора измерительной и другой информации Simatic NET OPC Server;
- инженерной станции, обеспечивающей загрузку и изменение ПО ПТК при наладке, и его инженерную поддержку;
- рабочих станций, обеспечивающих визуализацию измерительной информации и работу технологического оборудования энергоблока и обеспечивает:
- создание нормативной и справочно-информационной базы;
- ведение «Журналов событий»;
- конфигурирование и параметрирование технических средств и программного обеспечения;
- предоставления пользователям и эксплуатационному персоналу регламентированного доступа к визуальным, печатным и электронным данным;
- контроля параметров режимов работы ПТУ.
Сервер, инженерная и рабочие станции включают в себя стандартные IBM-PC-совместимые компьютеры промышленного исполнения, размещаемые в электротехнических шкафах и на рабочих местах блочного щита управления, и коммуникационное оборудование сетей Ethernet и Profibus.
Метрологические характеристики измерительных каналов определяются метрологическими характеристиками применяемых первичных измерительных преобразователей, устройств распределенного ввода-вывода, программируемого контроллера.
Всё электрооборудование нижнего и среднего уровня ПТК устанавливается в запираемых шкафах со степенью защиты IP20. Для эксплуатации в условиях высокой температуры шкаф оснащается системой вентиляции с терморегулятором.
В системы входят измерительные каналы
- содержания в уходящих газах кислорода (О2);
- содержания в уходящих газах оксида углерода (СО);
- содержания в уходящих газах метана (СН4);
- содержания в уходящих газах диоксида углерода (СО2);
- общего содержания в уходящих газах оксидов азота (NOx).
Обобщенная структурная схема систем приведена на рисунке 3.
Верхний уровень ПТК
LAN Ethernet
□ ычислител ьный комнт ИС
4-20 мА
4-20 мА
Инженерная станция
Рабочие станции (АРМ) пресонала станции
LAN Ethernet
Модуль определения концентрации О2
Модуль определения концентрации СО
Модуль определения концентрации СН4
Модуль определения концентрации СО2
Измерительный компонент ИС
Средний уровень ПТК
Profibus DP
1 Устройство распределенного ввода-вывода Е1-200М
Модуль определения концентрации NOx
Г азоанализатор многоканальный А02020
Контроллер Simatic S7-400
Нижний уровень ПТК
Рисунок 3 - Структурная схема систем информационно - измерительных непрерывного мониторинга состава уходящих газов газотурбинных установок №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ», г. Санкт-Петербург
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее ПО) систем состоит из ПО устройств распределенного ввода-вывода Simatic ET200 (Госреестр № 22734-11), ПО программируемого контроллера Simatic S7-400 - «Step 7 V5.3» (Госреестр № 15773-11 и ПО верхнего уровня - «SPPA-T3000» фирмы SIEMENS (Госреестр №45366-10), сконфигурированных под задачи ведения режимов работы и технологического процесса ГТУ №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ» г. Санкт-Петербург, при этом создана конфигурация проекта «SPPA-T3000» (количество каналов, типы ПИП, устройств распределенного ввода-вывода, программируемого контроллера диапазоны измерений и т.д.) путем настройки SCADA-системы.
Комплекс средств защиты информации представляет целостную систему и отвечает требованиям, предъявляемым к программно-аппаратным средствам защиты, приведенных в Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации», ГОСТ Р 50739, ГОСТ 51275.
Для каждого пользователя систем определен индивидуальный пароль, предусмотрены средства конфигурирования, позволяющие обеспечить доступ к каждой задаче только с определенных рабочих мест.
Все действия пользователей протоколируются. Оговорены категории пользователей, имеющих права на просмотр данного протокола.
Файл конфигурации хранится в базе данных сервера ПТК, защищенной от несанкционированного доступа паролем. Идентичность конфигурации, соответствующая данному объекту, контролируется периодической проверкой контрольной суммы.
Доступ к программному обеспечению контроллеров осуществляется с выделенной инженерной станции, доступ к которой защищен как административными мерами (установка в отдельном помещении), так и многоуровневой защитой по паролю.
Для защиты накопленной и текущей информации, конфигурационных параметров ИК от несанкционированного доступа в ПТК предусмотрен многоступенчатый физический контроль доступа (запираемые шкафы, доступ к которым требует авторизации в соответствии со спецификой объекта, на котором устанавливается ПТК) и программный контроль доступа (доступ по паролю с регистрацией успеха и отказа в доступе.
Идентификационные данные метрологически значимого ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные метрологически значимого ПО
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии | Цифровой идентификатор ПО верхнего уровня системы | Алгоритм проверки идентификатора ПО |
| Программный проект на базе инженерного пакета Simatic PCS7 и SPPA-T3000 | Проект "AMs 4525" Simatic PCS7 язык программирования (Step 7) | V.5.3+SP3 v.6.0 SP4 | Контрольная сумма байтов ПО "AMS 4525" 38429С67 | ПО "Сhecksum" v.0.1 Алгоритм проверки "CRC-32" |
Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений "С" - согласно МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики систем
| Вид ИК | Состав измерительного канала | Диапазон измерений ИК | Г раницы интервала приведённой погрешности ИК (с Р=0,95) |
| Первичный измерительный преобразователь (тип, границы погрешности) | Устройство распределенного ввода-вывода (тип, границы погрешности) | Программируемый контроллер (тип, границы погрешности) | в нормальных условиях | в рабочих условиях |
| ИК объемной концентрации кислорода (O2) | Г азоанализатор многоканальный AO2020 Госреестр №27467-09 | Устройство распределенного ввода-вывода Simatic ET 200. Госреестр № 22734-06 | Программируемый контролер Simatic S7-400 Госреестр № 15773-06 | от 0 до 25 % | ± 1,13 % | ± 1,83 % |
| пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности |
| в нормальных условиях ± 1,0 % | в рабочих условиях ± 1,5 % | в нормальных условиях ± 0,5 % | в рабочих условиях ± 1,0 % | в нормальных условиях ± 0,1 % | в рабочих условиях ± 0,25 % |
| ИК молярной концентрации оксида углерода (СО) | Г азоанализатор многоканальный AO2020 Госреестр №27467-09 | Устройство распределенного ввода-вывода Simatic ET 200. Госреестр № 22734-06 | Программируемый контролер Simatic S7-400 Госреестр № 15773-06 | от 0 до 1000 млн-1 | ± 4,04 % | ± 4,33 % |
| пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности |
| в нормальных условиях ± 4,0 % | в рабочих условиях ± 4,2 % | в нормальных условиях ± 0,5 % | в рабочих условиях ± 1,0 % | в нормальных условиях ± 0,1 % | в рабочих условиях ± 0,25 % |
Продолжение таблицы 2
| Вид ИК | Состав измерительного канала | Диапазон измерений ИК | Границы интервала приведённой погрешности ИК (с Р=0,95) |
| Первичный измерительный преобразователь (тип, границы погрешности) | Устройство распределенного ввода-вывода (тип, границы погрешности) | Программируемый контроллер (тип, границы погрешности) | в нормальных условиях | в рабочих условиях |
| ИК объемной концентрации метана (СН4) | Г азоанализатор многоканальный AO2020 Госреестр №27467-09 | Устройство распределенного ввода-вывода Simatic ET 200. Госреестр № 22734-06 | Программируемый контролер Simatic S7-400 Госреестр № 15773-06 | от 0 до 1 % | ± 4,04 % | ± 4,33 % |
| пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности |
| в нормальных условиях ± 4,0 % | в рабочих условиях ± 4,2 % | в нормальных условиях ± 0,5 % | в рабочих условиях ± 1,0 % | в нормальных условиях ± 0,1 % | в рабочих условиях ± 0,25 % |
| ИК объемной концентрации диоксида углерода (СО2) | Г азоанализатор многоканальный AO2020 Госреестр №27467-09 | Устройство распределенного ввода-вывода Simatic ET 200. Госреестр № 22734-06 | Программируемый контролер Simatic S7-400 Госреестр № 15773-06 | от 0 до 10 % | ± 2,07 % | ± 2,52 % |
| пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности |
| в нормальных условиях ± 2,0 % | в рабочих условиях ± 2,3 % | в нормальных условиях ± 0,5 % | в рабочих условиях ± 1,0 % | в нормальных условиях ± 0,1 % | в рабочих условиях ± 0,25 % |
Окончание таблицы 2
| Вид ИК | Состав измерительного канала | Диапазон измерений ИК | Г раницы интервала приведённой погрешности ИК (с Р=0,95) |
| Первичный измерительный преобразователь (тип, границы погрешности) | Устройство распределенного ввода-вывода (тип, границы погрешности) | Программируемый контроллер (тип, границы погрешности) | в нормальных условиях | в рабочих условиях |
| ИК общей молярной концентрации оксидов азота (NOX) | Г азоанализатор многоканальный AO2020 Госреестр №27467-09 | Устройство распределенного ввода-вывода Simatic ET 200. Госреестр № 22734-06 | Программируемый контролер Simatic S7-400 Госреестр № 15773-06 | от 0 до 1500 млн | ± 10,02 % | ± 10,16 % |
| пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности | пределы допускаемой приведенной погрешности |
| в нормальных условиях ± 10,0 % | в рабочих условиях ± 10,1 % | в нормальных условиях ± 0,5 % | в рабочих условиях ± 1,0 % | в нормальных условиях ± 0,1 % | в рабочих условиях ± 0,25 % |
В состав систем входит система обеспечения единого времени (СОЕВ), обеспечивающие единый учет времени всеми компонентами системы с точностью не хуже ± 5 секунд в сутки.
Максимальная температура контролируемых уходящих газов от 0 до 200 °С.
Рабочие условия применения компонентов системы:
- температура окружающей среды от 10 до 40 °С;
- относительная влажность окружающей среды, при температуре 25 °С от 30 до 80 %;
- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа;
+22 +2
- питание от сети переменного тока напряжением (220 33) В, частотой (50 3) Гц.
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист «Руководства по эксплуатации» типографским способом.
Комплектность
Таблица 3 - Комплектность систем.
| Наименование | Обозначение, тип | Количество, шт. |
| 1. Г азоанализатор многока- | AO2020, внесен в Госреестр средств изме- | 1 |
| нальный | рений №27467-09 | |
| 2. Устройство распределенного | Simatic ET 200, внесен в Госреестр средств | 1 |
| ввода-вывода | измерений № 22734-11 | |
| 3. Контроллер | Simatic S7-400, внесен в Госреестр средств измерений №15773-11 | 1 |
| 4. Программное обеспечение | Siemens SPPA-T3000, внесено в Госреестр №45366-10 | 1 компл. |
| 5. Комплект эксплуатационной документации: | | 1 компл. |
| Формуляры | ЭД. 045.11.09 ГТУ11-Ф | 1 |
| ЭД. 045.11.09 ГТУ12-Ф | 1 |
| Руководство по эксплуатации | ЭД. 045.11.09 ГТУ-РЭ | 1 |
| Методика поверки | - | |
Поверка
осуществляется в соответствии с методикой МП 50707-12 «Системы информационно - измерительные непрерывного мониторинга состава уходящих газов газотурбинных установок №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ», г. Санкт-Петербург. Методика поверки», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» 07.03.2011.
Поверка первичных преобразователей - по нормативно-технической документации на них.
Перечень основного оборудования для поверки вторичной (электрической части) измерительных каналов системы:
- калибратор многофункциональный СА71 - диапазон воспроизведений от 0 до 24 мА, пределы допускаемой основной погрешности ± (0,025 % Х + 3 мкА);
- радиочасы МИР РЧ-01, пределы допускаемой основной абсолютной погрешности
± 1 мкс.
Сведения о методах измерений
Метод измерений приведён в документе ЭД.045.11.09 ГТУ-РЭ «Система автоматизированная информационно-измерительная паровой турбинной установок №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ» г. Санкт-Петербург».
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.596-2002 «ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения».
Технический проект ТР 045.11.09 ГТУ «Системы информационно - измерительные непрерывного мониторинга состава уходящих газов газотурбинных установок №11 и №12 ОАО «Юго-Западная ТЭЦ», г. Санкт-Петербург».
Рекомендации к применению
- осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды,
- осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
- выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.
