Система непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 филиала Рефтинская ГРЭС ПАО "Энел Россия" (СНКГВ блока №4 Рефтинская ГРЭС)

Назначение

Система непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 филиала Рефтинская ГРЭС ПАО «Энел Россия» (СНКГВ блока №4 Рефтинская ГРЭС), далее - система СНКГВ, предназначена для:

- непрерывного автоматического измерения массовой концентрации загрязняющих веществ - оксида углерода (СО), оксидов азота NOx (в пересчете на NO2), диоксида серы (SO2), твердых (взвешенных) частиц, а также объемной доли кислорода (О2) и диоксида углерода (СО2) 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

1) всех компонентов (кроме кислорода) и Н2О - ИК спектроскопия,

2) кислорода - парамагнитный,

3) температуры - платиновый термометр сопротивления (изменение сопротивления сплава в зависимости от температуры);

4) давления/разряжения - тензорезистивный.

5) скорости газа - ультразвуковой.

6) влаги - по принципу психрометрического измерения влажности газа;

7) твердые (взвешенные) частицы - оптический (по интенсивности рассеянного света).

Система СНКГВ является стационарным изделием и состоит из 2-х уровней:

уровень измерительных комплексов точки измерения (ИК ТИ);

уровень информационно-вычислительного комплекса (ИВК).

В состав СНКГВ входит 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 SWG300 фирмы «MRU GmbH» (регистрационный номер 56769-14) для измерений объемной доли NOx (в пересчете на NO2), SO2, CO, СО2, O2 для каждой точки измерения (ТИ), в комплект поставки которого входят пробоотборный зонд и линия транспортировки пробы на вход газоанализаторов с опцией подогрева и осушки пробы, для преобразования NO2 в NO используется молибденовый конвертер с коэффициентом преобразования не менее 70 %.

- анализатор пыли DUSTHUNTER модели SP100 (регистрационный номер 45955-10);

- анализатор влажности HYGROPHIL H 4230-10 (регистрационный номер 52827-13);

- термопреобразователи сопротивления платиновые серии TR (TR10) (регистрационный номер 47279-11);

- преобразователи давления измерительные Cerabar S PMP75 (регистрационный номер 41560-09);

- расходомер газа ультразвуковой Flowsic 100/PR фирмы «SICK AG» (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.

Блок пробоподготовки (с насосом) предназначен для удаления из анализируемой пробы влаги и пыли, охлаждения пробы, в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 10396-2006 «Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом определении содержания газов».

Газоанализаторы SWG300 и анализаторы влажности HYGROPHIL H 4230-10 размещаются в специализированных контейнерах и подключаются к программно-техническому комплексу ПТК с использованием токового интерфейса 4 - 20 мА.

Аналоговый сигнал от первичных датчиков скорости потока передается на блок обработки данных MCU, который входит в состав расходомера Flowsick 100/PR.

Усреднённый сигнал температуры отходящих газов, а также усредненный сигнал давления/разрежения в газоходе поступают от контроллера системы ПТК на вычислительный блок ультразвуковой измерительной системы.

Вычислительный блок производит расчет объемного расхода (с учетом измеренной скорости потока газа и площади сечения газохода), приведенного к условиям (0 оС и 760 мм рт.ст. в соответствии с требованиями РД 52.04.186-89) и по токовому интерфейсу (4..20) мА передает значение расхода в программно-технический комплекс ПТК.

Возможность применения измерителя Flowsick 100 PR обоснована в «Экспертном заключении на конструкцию измерительного трубопровода за дымососом энергоблока № 4 «Системы непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 для нужд филиала «Рефтинская ГРЭС ОАО Энел ОГК-5», выданном ФГУП «ВНИИР» 26.08.2014 г.

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, которые обеспечивают сбор данных со средств измерений, архивирование данных, передачу этой информации на АРМ и РСУ Блока №4.

В составе СНКГВ установлены два АРМ на базе промышленного компьютера SIEMENS SIMATIC IPC547D:

А РМ 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 и защиты от несанкционированного доступа. Шкаф ПТК устанавливается в помещении СНКГВ.

Аналоговые сигналы от средств измерений (4-20 мА или 0-5 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;

- устройства вывода информации на печать (принтеры).

В состав СНКГВ входят поверочные газовые смеси для проведения корректировки нулевых показаний и чувствительности.

Внешний вид СНКГВ (контейнер) приведен на рисунке 1, вид внутри - на рисунке 2.

Рисунок 1 - Внешний вид контейнера

Рисунок 2 - Вид системы внутри контейнера

Место нанесения знака поверки

Рисунок 3 - Место нанесения знака поверки на табличку системы

Программное обеспечение

Система имеет встроенное и автономное программное обеспечение.

Встроенное программное обеспечение (контроллера) осуществляет функции:

- прием, регистрация данных о параметрах отходящего газа;

Автономное ПО (АРМ) осуществляет функции

- отображение на экране АРМ измеренных мгновенных значений массовой концентрации Nox (в пересчете на NO2), SO2,CO 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), оксидов азота NOx (в пересчете на NO2), диоксида серы (SO2), твердых (взвешенных) частиц;

- введение архивов данных измеренных значений (массовой концентрации NOx (в пересчете на NO2), SO2 и СО, объемной доли О2, СО2, 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 темпе процесса;

- 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 (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.

И дентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Примечание: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.

Технические характеристики

Таблица 2

Примечание:

1) Пересчет объемной доли млн-1 (ppm) в массовую концентрацию компонента (мг/м3) проводится с использованием коэффициента, равного для SO2 - 2,86; NO2 - 2,05; CO - 1,25 (при 0 оС и 760 мм рт. ст. в соответствии с РД 52.04.186-89).

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 для измерительных каналов параметров газового потока приведены в таблице 4.

Таблица 4

Технические характеристики приведены в таблице 5.

Таблица 5

Знак утверждения типа

наносится на табличку системы внутри контейнера или на титульный лист Руководства по эксплуатации.

Комплектность

Комплектность поставки приведена в таблице 6.

Таблица 6

Поверка

осуществляется по документу МП-242-2037-2016 «Система непрерывного контроля газовых выбросов энергоблока № 4 филиала Рефтинская ГРЭС ПАО «Энел Россия» (СНКГВ блока №4 Рефтинская ГРЭС). Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» «31» августа 2016 г.

Основные средства поверки:

1) для газоаналитических каналов и канала объемной доли паров воды:

- стандартные образцы состава - газовые смеси в баллонах под давлением CO/N2 (№ 10240-2013), O2/N2 (№ 10253-2013), NO/N2 (№ 10323-2013), NO2/N2 (№ 10331-2013), SO2/N2 (№ 10342-2013) CO2/N2 (№ 10241-2013);

- генератор влажного газа эталонный «Родник-4М", пределы допускаемой относительной погрешности ПГС ±(1,5 - 2,5) %, (регистрационный номер № 48286-11)

2) для измерительных каналов параметров газового потока:

- калибратор температуры КТ-1 с диапазоном воспроизводимых температур от -20 до +110 оС (регистрационный номер № 29228-11)

- калибратор температуры КТ-2 с  диапазоном воспроизводимых температур от +40

до +500 оС (регистрационный номер № 28811-12)

- аэродинамическая установка, диапазон измерений скорости воздушного потока от 4 до 40 м/с, 60 = 1 %.

- калибратор давления пневматический Метран-505 Воздух-1 (регистрационный № 42701-09), с блоком опорного давления, диапазон измерений от 2 до 25 кПа, пределы допускаемой относительной погрешности ±0,015 %.

- калибратор многофункциональный портативный Метран 510-ПКМ (регистрационный № 26044-07).

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наклеивается на табличку системы внутри контейнера, как показано на рисунке 3, или на свидетельство о поверке на систему.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

1 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»

2 ГОСТ Р 50759-95 «Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия».

3 ГОСТ Р ИСО 10396-2006 «Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом определении содержания газов».

4 ГОСТ 17.2.4.02-81 Охрана природы. Атмосфера. «Общие требования к методам определения загрязняющих веществ».

5 ГОСТ 8.578-2014 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах».

6 ГОСТ 8.558-93 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры».

7 ГОСТ 8.596.(1-5)-2005 «Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств».

8 Техническая документация изготовителя.