Система измерений выбросов автоматизированная АСИВ Тюменской ТЭЦ-2

Назначение

Система измерений выбросов автоматизированная АСИВ Тюменской ТЭЦ-2 (далее -система), предназначена для:

- непрерывных автоматических измерений массовой концентрации загрязняющих веществ - оксида углерода (СО), 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 изготовления. 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 оС 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 проводится расчет объемного расхода, приведенным к условиям 0 °С, 101,3 кПа, и массового выброса компонента в (г/с); в автоматическом режиме.

Общий вид АСИВ (контейнер) приведен на рисунке 1, вид внутри - на рисунке 2.

Для защиты от несанкционированного доступа контейнер АСИВ закрывается на замок

Рисунок 1 - Общий вид контейнера

Рисунок 2 - Вид внутри контейнера

Программное обеспечение

Программное обеспечение системы состоит из 3-х модулей:

- встроенное программное обеспечение (S7_ASIV);

- автономное программное обеспечение (ARM_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)

Таблица 2 - Автономное ПО сервера (АРМ)

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)_________________________________

Таблица 5 - Метрологические характеристики газоаналитических каналов системы

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)

Таблица 7 - Метрологические характеристики для измерительных каналов параметров газового потока в условиях эксплуатации

Таблица 8 - Основные технические характеристики системы

Знак утверждения типа

наносится на табличку, закрепленную на дверце шкафа с контроллером методом наклейки и на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским методом.

Комплектность

Таблица 9 - Комплектность АСИВ Тюменской ТЭЦ-2, зав. № 5

Поверка

осуществляется по документу МП-242-2248-2018 «ГСИ. Система измерений выбросов автоматизированная АСИВ Тюменской ТЭЦ-2. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им Д.И. Менделеева» 26 октября 2018 г.

Основные средства поверки:

- стандартные образцы состава газовых смесей 1-го разряда: ГСО 10540-2014 (O2/N2), ГСО 10546-2014 (CO/NO/N2), ГСО 10546-2014 (NO2/N2) 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 методиках (методах) измерений приведены в эксплутационном 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