Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ цеха Серной кислоты АО "Капролактам Кемерово"

Назначение

Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ цеха Серной кислоты АО «Капролактам Кемерово» (далее - система) предназначена для непрерывного автоматического измерения и учета содержания загрязняющего вещества - диоксида серы (SO2) и паров воды (Н2О), а также параметров газового потока (температуры, давления, расхода) в отходящих газах.

Описание

Принцип действия системы определяется входящими в ее состав измерительными преобразователями:

- измерение объемных долей загрязняющего вещества и паров воды -спектроскопия оптического поглощения лазерного излучения в инфракрасной области спектра;

- измерений расхода газового потока - измерение дифференциального давления (разности давлений) на основе уравнения Бернули для неразрывных газовых потоков;

- измерение температуры газового потока - преобразование сигнала термопреобразователя сопротивления с номинальной статической характеристикой преобразования Pt100 по ГОСТ 6651-2009 в унифицированный выходной сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА;

- измерение давления - тензорезистивный эффект.

Для определения значений расхода используется расчетный метод, однозначно позволяющий определить значения расхода с заданной точностью.

Система представляет собой единичный экземпляр средства измерений, спроектированный для конкретного объекта из компонентов серийного изготовления. Монтаж и наладка системы осуществлены непосредственно на объекте эксплуатации в соответствии с проектной документацией и эксплуатационными документами ее компонентов.

Система является стационарным многоканальным измерительным устройством непрерывного действия. Конструктивно система состоит из системы пробоотбора и пробоподготовки, измерительных преобразователей, анализатора, системы транспортировки пробы, систем сбора, обработки, архивирования и передачи данных и автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) оператора. Все оборудование находится в блок-контейнере, кроме датчиков давления, температуры, расхода и пробоотборного зонда, они установлены непосредственно в месте отбора пробы и укрыты в специальные обогреваемые термочехлы.

Измерительные каналы параметров газового потока состоят из датчиков давления, температуры, расхода и контроллера. Сигналы от датчиков давления и температуры в виде сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА передаются на датчик расхода и далее на контроллер в цифровом виде по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus RTU.

Сигналы от анализатора газов об объемных долях загрязняющего вещества и водяных паров виде сигналов постоянного тока от 4 до 20 мА передаются на контроллер. Контроллер осуществляет расчет массовой концентрации загрязняющего вещества.

В системе предусмотрен анализ компонентного состава на «горячей» (влажной) основе, включающий системы подачи пробы в анализатор, фильтрации и стабилизации расхода (пробоподготовка «на влажной основе»). Температура в системе поддерживается на уровне от плюс 100 °С до плюс 190 °С.

Система выполнена в общепромышленном исполнении.

В состав системы входят:

- АРМ оператора на базе SCADA-системы;

- контроллер программируемый SIMATIC S7-1200;

- анализатор газов непрерывного действия модели СТ5400;

- преобразователь температуры Метран-286-Ex;

- датчик давления Метран-^OTAR;

- измеритель скорости потока D-FL 100 c электронным блоком D-FL 100-20;

- система переключения потоков;

- блок-контейнер для установки измерительного и вспомогательного оборудования.

Система имеет следующие выходные сигналы для подключения к внешнему программно-аппаратному комплексу:

- аналоговые выходы по току от 4 до 20 мА;

- цифровые выходы RS-485.

В состав системы входят средства измерений (далее - СИ), список которых приведен в таблице 1.

Таблица 1 - СИ, входящие в состав Системы

Пломбирование системы не предусмотрено. Для исключения возможности непреднамеренных и преднамеренных изменений измерительной информации, средства измерений, входящие в состав системы, пломбируются в соответствии с требованиями, изложенными в их описаниях типа.

Нанесение знака поверки на систему не предусмотрено.

Заводской номер системы нанесен на маркировочной табличке методом лазерной гравировки в буквенно-цифровом формате и указан в паспорте системы. Маркировочная табличка закреплена на двери блок-контейнера.

Программное обеспечение

Программное обеспечение системы состоит из программного обеспечения (далее - ПО) измерительных преобразователей, входящих в состав системы, ПО контроллера и ПО АРМ оператора. Идентификационные данные программного обеспечения, входящих в состав системы измерительных преобразователей, приведены в описаниях типа на эти преобразователи.

ПО системы состоит из метрологически значимого ПО (встроенное) и метрологически незначимого ПО (внешнее). Метрологически незначимое внешнее программное обеспечение Windows 10, TIA portal 17 предназначено для отображения и архивирования информации, поступающей с контроллера. На целостность измерений, на обработку и сбор информации внешнее программное обеспечение не влияет.

Метрологически значимое программное обеспечение реализует выполнение следующих функций:

- обработку и передачу измерительной  информации  от  измерительных

преобразователей;

- пересчет объемных долей в массовые  концентрации  (с  использованием

информации о температуре и давлении пробы в источнике выбросов);

- расчет валового выброса на основе данных, полученных от измерительных преобразователей;

- передачу результатов измерений через токовые выходы от 4 до 20 мА;

- передачу результатов измерений через интерфейс RS-485;

- передачу аварийных и предупредительных сигналов при помощи релейных выходов;

- контроль целостности программных кодов ПО, настроечных и калибровочных констант;

- контроль общих неисправностей (связь, конфигурация);

- контроль внешней связи.

Система может быть подключена к внешнему программно-аппаратному комплексу для формирования экологической отчётности и (или) передавать данные в Государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Идентификационные данные метрологически значимого программного обеспечения контроллеров программируемых SIMATIC S7-1200 приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Идентификационные данные

Уровень защиты ПО системы от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует уровню «средний» по Р 50.2.077-2014.

Влияние встроенного программного обеспечения учтено при нормировании метрологических характеристик.

Технические характеристики

Метрологические и основные технические характеристики системы приведены в таблицах 3-6.

Таблица 3 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности при

измерениях содержания загрязняющего вещества и водяных паров

Таблица 4 - Характеристики СКО, вариации и дополнительной погрешности

Таблица 5 - Метрологические характеристики ИК параметров газового потока

Таблица 6 - Основные технические характеристики Системы

Знак утверждения типа

нанесен на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.

Комплектность

Комплектность средства измерений представлена в таблице 7.

Таблица 7 - Комплектность средства измерений

В состав системы входят составные части, список которых приведен в таблице 8. Состав составных частей определен проектом.

Таблица 8 - Составные части Системы

Сведения о методах измерений

приведены в руководстве по эксплуатации 10281-ТС.РЭ, раздел 3 «Использование по назначению».

Нормативные документы

Приказ Росстандарта от 31 декабря 2020 г. № 2315 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»;

Приказ Росстандарта от 23 декабря 2022 г. № 3253 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;

Приказ Росстандарта от 6 декабря 2019 г. № 2900 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений абсолютного давления в диапазоне от 1-10-1 до 1-107 Па».