Numer Certykatu 6460 -001
PENTOL - ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.Osiedle Piastów 21B, 31-624 KrakówTel. +48 12 686 36 86, fax +48 12 686 11 01www.pentol.pl, e-mail: [email protected]
Koncepcja Systemu Ciągłego Monitoringu Emisji
z ekstrakcyjnymi analizatorami gazowymi
1. Wprowadzenie
Pentol ma z góra dwudziestoletnie doświadczenie w realizacji kompletnych systemów
monitoringu emisji opartych na optycznych analizatorach „in situ” produkcji brytyjskiej
firmy Codel International. Ich użytkownicy doceniają niewątpliwe zalety takiego
rozwiązania, przede wszystkim praktyczną bezobsługowość, dzięki czemu system
zachowuje swą wiarygodność również wtedy, gdy jego użytkownik nie dysponuje
wysokokwalifikowaną kadrą automatyków. Więcej informacji na ten temat w publikacji
DOŚWIADCZENIA FIRM CODEL I PENTOL W ZAKRESIE REALIZACJI SYSTEMÓW CIĄGŁEGO
MONITORINGU EMISJI SPALIN METODĄ „IN SITU” Z KOTŁÓW, TURBIN GAZOWYCH,
CEMENTOWNI I INNYCH OBIEKTÓW, dostępnej na stronie internetowej Pentolu.
Dla przypadków, gdy z dowolnych powodów metoda „in situ” nie może znaleźć
zastosowania, Pentol opracował i wdrożył koncepcję systemu ciągłego monitoringu emisji
z wykorzystaniem analizatorów ekstrakcyjnych.
W praktyce zachodzi konieczność stosowania ekstrakcyjnej metody pomiaru stężeń
gazowych za absorberami mokrego odsiarczania (IMOS), za niektórymi instalacjami
spalania odpadów oraz za turbinami gazowymi. Ponadto niektórzy inwestorzy preferują
metodę ekstrakcyjną niezależnie od tego czy jest to uzasadnione warunkami pomiaru.
Niniejszy dokument przedstawia opracowaną przez Pentol koncepcję systemu ciągłego
monitoringu emisji spełniającego wszystkie wymagania legislacyjne dla energetycznego
spalania paliw, w tym najnowszą dyrektywę UE o emisjach przemysłowych (tzw. Dyrektywę
IED). Na życzenie Pentol przygotuje koncepcję systemu dla instalacji spalania lub
współspalania odpadów. W zasadzie wszystkie analizatory wielkości podstawowych emisji
posiadają certyfikat QAL 1 zgodny z wymaganiami normy PN-EN14181.
Jest to koncepcja ramowa i nie odnosi się do żadnego konkretnego obiektu.
2. Koncepcja systemu
Poniższa koncepcja pokazana na rysunku 1 odnosi się do lokalizacji przekroju
pomiarowego zarówno na kominie jak i kanale spalin. W przekroju pomiarowym zostaną
zabudowane:
Sonda do poboru próbki dla gazowego pomiaru ekstrakcyjnego z podgrzewanym
filtrem i (w razie takiej konieczności) podgrzewaną rurą poboru próbki;
Strona 2 z 28
Pyłomierz „in situ” lub w razie potrzeby ekstrakcyjny;
Przepływomierz spalin;
Termometr i manometr do celów normalizacyjnych.
Rys. 1. Koncepcja systemu ciągłego monitoringu emisji z analizatorem ekstrakcyjnym
Sonda będzie połączona grzanym wężem z kontenerem ustawionym w pobliżu przekroju
pomiarowego. W kontenerze będą zlokalizowane:
Układ kondycjonowania próbki produkcji JCT
Analizator gazowy ekstrakcyjny Fuji Electric typ ZRE
Elementy niezbędne do kalibracji analizatorów
Moduły wejść/wyjść analogowo-cyfrowych z komunikacją RS485 do wymiany
danych z panelem operatorskim (koncentratorem danych) HMI
Panel operatorski HMI pełniący funkcje nadzoru nad elementami wchodzącymi
w skład układu pomiarowego, koncentratora danych oraz komunikacji
z komputerem emisyjnym
Opisy podstawowych komponentów systemu przedstawiono w rozdziale 3. W przypadku
pyłomierza i przepływomierza spalin zostaną omówione rozwiązania alternatywne.
Strona 3 z 28
3. Opis urządzeń pomiarowych
3.1 Analizator SO2/NOx/CO/O2 FUJI model ZRE
3.1.1 Uwagi ogólne
Analizator model ZRE, wyprodukowany przez firmę Fuji Electric jest urządzeniem
wielokanałowym (do 5 ścieżek pomiarowych, jeżeli jednym z mierzonych gazów jest tlen
lub do 4 ścieżek pomiarowych bez pomiaru tlenu). Dla typowych zastosowań przewidziano
analizator z torami pomiarowymi SO2, NOx, CO i O2. (piątym mierzonym gazem może być
np. CO2). Analizator został zaprojektowany, jako podstawowy przyrząd do pomiarów
ciągłych dla potrzeb systemów monitoringu emisji dla obiektów energetycznego spalania
paliw i posiada certyfikat QAL-1 zgodnie z wymaganiami normy PN-EN14181.
Wychodzący z oficjalnego użycia, chociaż wciąż powszechnie stosowany termin NOx
oznacza wszystkie tlenki azotu tzn. NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5. Dyrektywa IED wprowadza
w zamian pojęcie „NO+NO2”. Analizator zdolny do pomiaru wszystkich pięciu gazów byłby
bardzo skomplikowany i drogi. Analizy dla spalin kotłowych wykazały, że z całości emisji
wszystkich tlenków azotu NO stanowi 95%, a 5% NO2 przy pomijalnie małym udziale
pozostałych tlenków, dlatego też w wersji podstawowej przewidziano pomiar NO bez
pomiaru NO2. W przypadku gdy niezbędne będzie uwzględnienie rzeczywistego udziału
NO2 zostanie zastosowany konwerter NO2 do NO produkcji Fuji zapewniający, że pomiar
NO będzie miarodajny dla łącznego stężenia NO+NO2. Zgodnie z obowiązującymi w Polsce
i Unii Europejskiej przepisami stężenie NOx ma zostać przeliczony na NO2.
3.1.2 Zasada działania i budowa
Widok panelu czołowego analizatora, montowanego w obudowie typu Rack o podziałce
19” przedstawia rys. 2. Analizator posiada duży wyświetlacz umożliwiający jednoczesne
odczytanie wszystkich mierzonych wartości stężeń oraz klawiaturę pozwalającą na
konfigurację wszystkich funkcji miernika.
Przyrząd łączy dwie techniki pomiarowe, optymalne dla poszczególnych mierzonych
gazów.
Rys. 2 Widok panelu czołowego analizatora
3.1.3 Absorpcja promieniowania podczerwonego
Przyrząd może wykorzystywać jednocześnie do 4 kanałów pomiarowych wykorzystujących
absorpcję promieniowania elektromagnetycznego w podczerwieni (NDIR).
Strona 4 z 28
Rys. 3 Budowa kanału pomiarowego pracującego w podczerwieni (NDIR)
Każdy z kanałów mierzących w podczerwieni (rys. 3 powyżej) składa się ze źródła
promieniowania zabudowanego w wirującym cylindrze ze szczeliną, zapewniającym
modulację wiązki promieniowania. Zabudowany po przeciwnej stronie w stosunku do
źródła podwójny detektor generuje sygnał pomiarowy. Sygnały ten, po wzmocnieniu jest
przetwarzany do postaci cyfrowej i wprowadzany do procesora, który na podstawie
odpowiednich algorytmów oblicza sygnał stężenia danego gazu.
W opisany powyżej sposób mierzone są stężenia wszystkich mierzonych gazów oprócz
tlenu. Poniżej w rozdziałach 3.1.4 – 3.1.6 opisano trzy opcjonalne rozwiązania pomiaru
O2: elektrochemiczne, cyrkonowe i paramagnetyczne. Wszystkie trzy metody są
dopuszczone przez prawo i wybór zależy od parametrów spalin oraz preferencji inwestora.
Dane techniczne analizatora Fuji ZRE
Zakresy (technika pomiaru) zakres min zakres max
SO2 (podczerwień) 0-200 ppm 0-2000 ppm
NO (podczerwień) 0-200 ppm 0-2000 ppm
CO (podczerwień) 0-200 ppm 0-2000 ppm
O2 0-10 % obj. 0-25 % obj.
Dla każdego z torów pomiarowych można dobrać 2 zakresy pomiarowe. Powyższy dobór
jest przykładowy i jest każdorazowo dostosowywany do rzeczywistego zakresu
poszczególnych stężeń. Zakresy mogą być przełączane automatycznie.
Charakterystyka czujników
Liniowość* 1%
Pływanie zera* 2%/tydzień
Pływanie zakresu* 2%/tydzień
Powtarzalność* 0,5%
Czas odpowiedzi t90** 60s (po przełączeniu źródła próbki)
Przepływ próbki 0,50,2dm3/min.
Strona 5 z 28
Wyjścia analogowe 420mA, 550 max.
0-1V 100KΩ min.
dwustanowe – do sygnalizacji wysokiego
stężenia gazu lub uszkodzenia analizatora
cyfrowe – w protokole Modbus przez port
szeregowy RS485
Temperatura otoczenia -545oC
Wilgotność względna otoczenia 090%
Obudowa do montażu w szafie lub na stojaku typu ‘rack’
19” lub do zabudowy w panelu, rozmiar 133 x
483 x 418mm
Masa około 8kg (sam analizator)
Zasilanie 85-264V 50-60Hz, 100W
*)
**)
W odniesieniu do wybranego zakresu pomiarowego
Bez uwzględnienia toru poboru próbki
3.1.4 Czujnik elektrochemiczny (moduł analizatora Fuji ZRE)
Służy do pomiaru stężenia tlenu. Zastosowany detektor (rys. 4) ma małe wymiary oraz
charakteryzuje się krótkim czasem odpowiedzi i szerokim zakresem dynamicznym.
Zastosowany czujnik tlenu jest to odmiana ogniwa elektrochemicznego, które generuje
prąd proporcjonalny do ciśnienia parcjalnego tlenu znajdującego się w próbce gazu
otaczającego membranę. Molekuły tlenu, przenikając do ogniwa przez nieporowatą
membranę teflonową, zachodzą w reakcję chemiczną na katodzie wywołując przepływ
prądu na pomiędzy elektrodami. Napięcie pomiędzy elektrodami powstałe na skutek
przepływu prądu jest proporcjonalne ciśnienia parcjalnego tlenu w próbce a zatem przy
stałym ciśnieniu próbki gazu, jest proporcjonalne do stężenia tlenu w próbce. Ta wersja
czujnika na bazie elektrolitu kwasowego jest praktycznie nieczuła na interferencje
skrośne, szczególnie z CO2, CO, CH4 i H2. Czujnik ma wbudowany termistor do
kompensacji temperaturowej sygnału wyjściowego.
Rys. 4 Budowa czujnika elektrochemicznego tlenu
3.1.5 Tlenomierz cyrkonowy Fuji Electric ZFK7
Cyrkonowy analizator tlenu pracuje w oparciu o metodę ekstrakcyjną. Zasada pomiaru
oparta jest na wykorzystaniu ogniwa cyrkonowego umieszczonego bezpośrednio w próbce
Strona 6 z 28
mierzonego gazu. Ogniwo to jest podgrzewane do stałej temperatury 800C. Siła
elektromotoryczna na jego elektrodach zależy od stężenia tlenu mającego kontakt z nimi
i jest opisana wzorem Nernsta:
E = - RT
nF ln
PX
PA
gdzie: R: stała gazowa
T: temperatura absolutna
F: stała Faradaya
PX: stężenie tlenu w gazie referencyjnym pozostającym w kontakcie z ujemną
elektrodą
PA: stężenie tlenu w gazie mierzonym pozostającym w kontakcie z dodatnią
elektrodą
Gazem referencyjnym jest powietrze z otoczenia. Wraz ze zmianą stężenia O2
w mierzonym gazie zmienia się siła elektromotoryczna ogniwa.
Budowę analizatora przedstawia rysunek 5. Na obudowie znajduje się wyświetlacz do
odczytywania danych z analizatora. Tlenomierz jest zintegrowany z analizatorem
wielogazowym Fuji ZRE.
Rys. 5 Budowa tlenomierza cyrkonowego Fuji ZFK7
3.1.6 Czujnik paramagnetyczny tlenu (moduł analizatora Fuji ZRE)
Czujnik paramagnetyczny zintegrowany z analizatorem Fuji ZRE mierzy stężenie tlenu
w próbce spalin na zasadzie konwersji zawartości O2 na wartość ciśnienia zależną od
własności magnetycznych tlenu.
Wszystkie gazy charakteryzują się dodatnią lub ujemną podatnością magnetyczną.
Spośród nich cząsteczki tlenu (jak również NO i NO2) mają bardzo wysoką podatność
magnetyczną i są silnie przyciągane przez pole magnetyczne, podczas gdy pozostałe
Strona 7 z 28
składniki spalin wykazują własności diamagnetyczne. Wpływ NO i NO2 jest pomijany ze
względu na znikome stężenie tych gazów w porównaniu z tlenem.
Możliwy jest więc pomiar stężenia tlenu w spalinach wykorzystując jego podatność
magnetyczną. Rys. 6 ilustruje budowę kanału pomiarowego tlenu.
W niejednorodnym polu magnetycznym cząsteczki tlenu są przyciągane w kierunku
obszaru o wyższej gęstości pola magnetycznego co powoduje miejscowy wzrost ciśnienia.
Wartość ciśnienia jest przetwarzana na sygnał elektryczny przez detektor mikroprzepływu
i następnie wzmacniany.
Rys. 6 Budowa celi paramagnetycznej
3.2 Układ przygotowania próbki
Na rys. 7 przedstawiono schemat przepływu próbki od sondy do analizatora.
Rys. 7 Schemat przepływu próbki do analizatora FUJI ZRE
Układ składa się z następujących komponentów:
Sonda poboru próbki ER-S10
Wąż poboru próbki JCT JH3F
Strona 8 z 28
Chłodnica kompresorowa z podwójnym wymiennikiem, typ Compact MIDI
Pompa membranowa zasysająca próbkę typ 303
Pompka kondensatu
Filtr typ JF-1TE2
Czujnik wilgoci typ KW-1
Filtr aerozolu typ 20.5
Zawory elektromagnetyczne do kalibracji
3.3 Pyłomierze
Pentol ma w swojej ofercie 4 modele pyłomierzy:
Codel D-CEM2100 – „in situ” optyczny prześwietleniowy;
Land 4500MkIII – „in situ” optyczny prześwietleniowy;
Durag D-R800 – „in situ” optyczny rozproszeniowy (stosowany na kominach lub
kanałach spalin o bardzo małych gabarytach oraz w przypadku bardzo niskich
stężeń pyłu);
Dr. Foedisch PFM 06 ED – ekstrakcyjny optyczny rozproszeniowy (stosowany
w przypadku istnienia wolnych kropel wody w spalinach, np. za absorberem
mokrego odsiarczania).
Pyłomierz Codela jest w trakcie procedury certyfikacyjnej, natomiast pozostałe 3 mierniki
posiadają certyfikaty QAL 1. W dalszej części rozdziału opisano poszczególne modele.
3.3.1 Pyłomierz optyczny Codel D-CEM 2100
Pomiar stężenia pyłu dokonywany metodą optyczną opiera się na określeniu stopnia
pochłaniania (ekstynkcji) wiązki promieniowania w poprzek drogi gazu.
Mierniki optyczne podają zazwyczaj, oprócz ekstynkcji, wartość względnego stopnia
zaczernienia ("opacity"), przy czym: zaczernienie + przejrzystość = 1
Z kolei wzajemną zależność ekstynkcji i zaczernienia określa wzór Beer-Lamberta:
zaczernienie = 1 - e -ekstynkcja
Warunkiem miarodajności metody optycznej dla określenia emisji cząstek stałych są
rozmiary cząsteczek pyłu - zakłada się, że nie powinny być mniejsze od długości fali
promieniowania używanego do prześwietlania kanału spalin, tj. ok. 0,6µm.
Pochłanianie strumienia światła przez cząsteczki stałe zależy zarówno od rozmiarów
cząsteczek jak i od długości fali świetlnej. Zwłaszcza zdolność rozpraszania maleje, gdy
rozmiar cząsteczek jest mniejszy od długości fali światła użytego do pomiaru. Z tego
powodu promieniowanie podczerwone jest mniej skuteczne od światła widzialnego do
wykrywania cząstek o rozmiarach submikronowych. Światło widzialne nie jest
absorbowane przez inne składniki spalin, jak dwutlenek węgla bądź para wodna,
zapewnia wreszcie porównywalność wyników z metodą Ringelmana.
Stężenie pyłu w gazie C jest wprost proporcjonalne do mierzonej przez przyrząd ekstynkcji
E i wyraża się wzorem:
E • k
C = -----------
l
Strona 9 z 28
gdzie l jest długością ścieżki pomiarowej (wewnętrzny wymiar kanału lub komina
w miejscu zainstalowania przyrządu), natomiast k jest współczynnikiem
proporcjonalności, który należy określić empirycznie przez porównanie wskazań ekstynkcji
mierzonej przez przyrząd optyczny z wynikiem pomiaru izokinetycznego. W przypadku
braku wyników pomiaru porównawczego można przyjąć, jako wartość tymczasową, do
chwili przeprowadzenia wzorcowania przybliżoną wartość współczynnika k=2500.
Wzorcowanie pyłomierza należy przeprowadzić metodą pomiarów grawimetrycznych. Na
ich podstawie do pamięci przyrządu zostanie wstawiony wyliczony współczynnik.
Opisany poniżej przyrząd wykorzystuje zjawisko liniowej zależności ekstynkcji tzn. stopnia
pochłaniania promieniowania widzialnego od stężenia pyłu.
Budowa analizatora
Miernik jest zmodyfikowaną wersją sprawdzonego od lat modelu 200. Umożliwia on
kontrolę wskazań odpowiadających zerowemu zapyleniu bez przerywania procesu
technologicznego - a więc dla procesów ciągłych oraz kominów zbierających spaliny z
kilku źródeł emisji. Układ kompensacji zanieczyszczeń powierzchni optycznych zapewnia
precyzyjny pomiar również dla niskich poziomów zapylenia.
Rys. 8 Sposób montażu pyłomierza typ D-CEM 2100
Miernik (rys. 8) składa się z dwóch identycznych zespołów nadajnik-odbiornik i modułów:
procesora, wyświetlacza i zasilacza. Zespoły nadajnik-odbiornik są montowane
naprzeciwko siebie na kanale spalin.
Nadajnik-odbiornik składa się ze źródła światła (diody LED), detektora, układu optycznego
z ruchomym lustrem kalibracyjnym zamontowanym w zaworze kulowym oraz niezbędnego
dla sterowania i pomiaru układu elektronicznego.
Źródłem światła jest dioda elektroluminescencyjna (LED) modulowana w taki sposób, że
w danym momencie tylko jedna z nich świeci. Przełączenie diod odbywa się 37,5 razy na
sekundę.
System optyczny każdej z głowic jest tak zaprojektowany, że detektor otrzymuje sygnał
z własnej diody oraz z przeciwległego nadajnika. Sygnały emitowane z nadajników są
elektronicznie modulowane częstotliwością 600 Hz, dzięki czemu można było odstroić
odbiorniki od obcych źródeł światła.
Strona 10 z 28
Rys. 9 Układ optyczny pyłomierza typ D-CEM 2100.
Podczas normalnej pracy (rysunek 9 po lewej) położenie zaworu kulowego pozwala, aby
strumień światła przepływał poprzez kanał spalin do drugiego zespołu. W tym czasie
lustro jest zabezpieczone przed spalinami.
W wybranych przez użytkownika odstępach czasu zostaje zainicjowana procedura
kalibracyjna dla zerowego zaczernienia (rysunek 8 po prawej). W tym celu zawór kulowy
obraca się odcinając system od otoczenia a lustro ustawia się prostopadle do strumienia
światła. Odbiornik mierzy w tym czasie natężenie światła tłumionego jedynie przez
elementy optyczne. Każdy z nadajników-odbiorników jest kalibrowany indywidualnie,
dzięki czemu w odróżnieniu od innych systemów, zanieczyszczenie układów optycznych
jest automatycznie kompensowane.
W najnowszej wersji zastosowano również układ weryfikacji wskazań pyłomierza
w punkcie pracy. Funkcja ta jest realizowana po ustawieniu lustra w pozycji kalibracji
zera. Częściowe zaczernienie symulowane jest przez kontrolowane zmniejszenie
intensywności świecenia diody LED. Z uwagi na bardzo precyzyjną kontrolę intensywności
świecenia diody metoda ta jest wiarygodna, a zarazem znacznie prostsza konstrukcyjnie
od wprowadzania na ścieżkę optyczną filtra sygnalizującego częściowe zaczernienie –
unika się zastosowania kolejnego ruchomego elementu.
Dla zabezpieczenia powierzchni optycznych zastosowano układ powietrza zaporowego,
niedopuszczającego do osadzania się cząstek stałych zawartych w przepływającym gazie.
Do tego celu stosuje się niewielkie ilości 3,5 dm3/s czystego powietrza o ciśnieniu 0,1 -
0,5 MPa. W przypadku stabilnego podciśnienia medium rolę tę może pełnić zasysane
powietrze atmosferyczne, chociaż nie jest to rozwiązanie zalecane, jako docelowe.
Zespół procesora zawiera mikroprocesor do przetwarzania danych z obydwu głowic
i formowania sygnału wyjściowego. Przyrząd oferuje możliwość odczytu wartości pomiaru
w postaci zaczernienia (w procentach lub jednostkach Ringelmana), ekstynkcji, bądź po
wprowadzeniu współczynnika proporcjonalności - stężenia pyłu, mierzonego
w miligramach na rzeczywisty lub normalny metr sześcienny. Miernik umożliwia
przeliczanie stężeń na warunki normalne. Zastosowany procesor umożliwia swobodny
wybór czasu uśredniania w zakresie od 10 sekund do 30 dni.
Oprócz wyjścia analogowego 4 ‚ 20 mA miernik posiada wyjście szeregowe RS485.
Przyrząd wyposażony jest w klawiaturę i wyświetlacz ciekłokrystaliczny umożliwiające
programowanie, kalibrację i diagnostykę miernika.
Strona 11 z 28
Pamięć trwała RAM pozwala na utrzymanie wszystkich danych w przypadku zaniku
zasilania.
Dane techniczne analizatora:
Zakres - zaczernienie - nastawiany indywidualnie w dowolnym
podzakresie 0100%
- ekstynkcja - nastawiany indywidualnie
- stężenie pyłu - nastawiany indywidualnie w zakresie 0-
2000 mg/Nm3
Przetwarzanie danych pomiarowych - bieżące uśrednianie w czterech
nastawianych przedziałach czasowych:
10-60s, 1-60 min, 1-24h, 1-30d.
Dokładność - ± 0,2% zaczernienia
Powtarzalność - ± 0,1% zaczernienia
Max. pełzanie długookresowe - 0,2% zaczernienia
Długość ścieżki pomiarowej - max. 8m
Obudowa - stopień ochrony IP65Wyjście
Wyjście - analogowe 020 lub 420mA, 500Ω
max. (wybrany przedział uśredniania)
- szeregowe przez magistralę RS485
- dwustanowe – do sygnalizacji
wysokiego zanieczyszczenia układu
optycznego lub braku współosiowości
Temperatura otoczenia - -20 do +60oC
Zasilanie - 230V prądu zmiennego 30VA
Zużycie powietrza czyszczącego - 12Nm3/h, ciśnienie min 5 bar
3.3.2 Pyłomierz optyczny LAND 4500MkIII
Uwagi ogólne
Pomiar stężenia pyłu dokonywany metodą optyczną opiera się na określeniu stopni
pochłaniania (ekstynkcji) wiązki promieniowania w poprzek drogi gazu, a więc podobnie
jak opisano to w rozdziale 2.2.1 dla pyłomierza Codel.
Budowa analizatora
Miernik jest zmodyfikowaną wersją modelu 450MkII. Umożliwia on kontrolę wskazań
odpowiadających zerowemu zapyleniu bez przerywania procesu technologicznego - a więc
dla procesów ciągłych oraz kominów zbierających spaliny z kilku źródeł emisji. Układ
automatycznej korekcji zera zapewnia precyzyjny pomiar również dla niskich poziomów
zapylenia.
Miernik (rys. 10 i 11) składa się z zespołu nadajnik/odbiornik, zwierciadła oraz skrzynki
zaciskowej. Zespoły nadajnik/odbiornik oraz zwierciadło montowane naprzeciwko siebie
na kanale spalin.
Nadajnik-odbiornik składa się ze źródła światła (zielonej diody LED modulowanej za
pomocą opatentowanej przez producenta technologii „Flood LED”), detektora, układu
optycznego z lustrem półprzepuszczalnym, ruchomym elementem do kalibracji zakresu,
Strona 12 z 28
ruchomym lustrem do automatycznej kalibracji zera oraz niezbędnego dla sterowania i
pomiaru układu elektronicznego z wyświetlaczem i klawiaturą.
Rys. 10 Widok głowic pyłomierza LAND 4500MkIII
Dla zabezpieczenia powierzchni optycznych zastosowano układ powietrza zaporowego,
niedopuszczającego do osadzania się cząstek stałych zawartych w przepływającym gazie.
Do tego celu stosuje się dmuchawę lub niewielkie ilości czystego powietrza o ciśnieniu
0,5 MPa.
Zespół procesora zawiera układ zasilania zabudowany w skrzynce zaciskowej oraz
zintegrowany z głowicą nadawczo-odbiorczą mikroprocesor do przetwarzania danych
z obydwu głowic i formowania sygnału wyjściowego. W głowicy zabudowane są również
wyświetlacz i klawiatura. Przyrząd oferuje możliwość odczytu wartości pomiaru w postaci
zaczernienia, ekstynkcji, bądź po wprowadzeniu współczynnika proporcjonalności -
stężenia pyłu, mierzonego w miligramach na metr sześcienny.
Pamięć trwała RAM pozwala na utrzymanie wszystkich danych w przypadku zaniku
zasilania.
Rys. 11. Budowa elementów pyłomierza LAND 4500MkIII
Strona 13 z 28
Dane techniczne analizatora:
Zakres - zaczernienie - 0-10% do 0-100%
- ekstynkcja - 0-0,1 do 0-3,0
- stężenie pyłu - 0-10 to 0-10 000mg/Nm3
Pływanie (długoterminowe) - <0,3% zaczernienia/miesiąc
Rozdzielczość - 0,1% zaczernienia, 0,001 ekstynkcji,
0,1mg/m3 stężenia
Ścieżka pomiarowa - 0,5 do 10m
Kalibracja - automatyczna kalibracja zera i zakresu
- ustawiany okres 1-24h
Korekcja zera - automatyczna korekcja zera
Czas odpowiedzi - ≤10s
Uśrednianie - ustawiane od 10s do 24h
Temperatura otoczenia - -40 do +55°C
Temperatura spalin - 600°C max
Wyjścia - analogowe - izolowane 4-20mA konfigurowane jako zaczernienie,
ekstynkcyjne lub stężeń pyłu
- szeregowe - RS485 zaczernienia, ekstynkcyjne, stężenia oraz
stan przyrządu (protokół Modbus)
- dwustanowe - System OK., kalibracja, alarm
3.3.3 Pyłomierz Durag D-R800
Pyłomierz D-R800 jest przyrządem „in situ” służącym do ciągłego pomiaru niskich
i średnich wartości stężenia pyłu w spalinach. Miernik działa na zasadzie rozpraszania
wiązki światła laserowego przez cząstki pyłu obecne w strudze spalin. Pomiar światła
rozproszonego dokonywany jest w kierunku padania promienia świetlnego – jest to
technika określana angielskim terminem „front scatter”. Intensywność światła
rozproszonego jest proporcjonalna do stężenia pyłu w strudze spalin.
Przyrząd (rys 12) składa się z dwóch elementów:
Lancy pomiarowej ze zintegrowaną głowicą z wyświetlaczem i klawiaturą.
Skrzynki zasilającej przyrząd w energię elektryczną i powietrze (w skrzynce
zabudowana jest dmuchawa).
Na rys. 13 pokazano główne komponenty układu pomiarowego. Wiązka światła z diody
laserowej (1) jest rozdzielana za pomocą półprzepuszczalnych luster (2) na wiązkę
pomiarową (6) i referencyjną (7). Sterowana elektromagnesem przysłona (3) służy do
przełączania wiązek. Wiązka pomiarowa ulega rozproszeniu przez cząsteczki pyłu obecne
w strefie pomiarowej (8). Umieszczony pod katem w stosunku do osi wiązki pomiarowej
obiektyw (9) skupia światło rozproszone, transmitowane światłowodem (11) do detektora
(13) generującego sygnał pomiarowy, poddawany następnie obróbce w procesorze. Po
wprowadzeniu do pamięci charakterystyki zdjętej podczas wzorcowania (za pomocą
pomiarów równoległych) umożliwia wyskalowanie wskazań w mg/m3 lub mg/Nm3.
W odstępach co 5 minut dokonywana jest kompensacja zabrudzenia optyki oraz efektów
starzenia się elementów optycznych.
Strona 14 z 28
Rys 12. Sposób zabudowy analizatora na obiekcie
Rys 13. Budowa pyłomierza D-R800. Objaśnienia poniżej:
Objaśnienia do rysunku 13
1. Dioda laserowa 1. Strefa pomiarowa
2. Rozdzielacz wiązki 2. Obiektyw
3. Przysłona 3. Pochłaniacz światła
4. Szybka ochronna 4. Światłowód
5. Króciec do czyszczenia 5. Powietrze czyszczące
6. Wiązka pomiarowa 6. Detektor
7. Wiązka referencyjna
Dane techniczne analizatora
Zakresy pomiarowe Dowolnie ustawiane od 0-10 mg/m3 do 0-200
mg/m3
Dokładność 2% zakresu
Wyjścia dwustanowe
4 dowolnie programowalne przekaźniki
beznapięciowe
o prądzie przełączania 2A
Wyjścia analogowe
0-20mA - mierzona intensywność światła
rozproszonego, maksymalne obciążenie 500 Ω
regulowane zero 4mA w czasie grawimetrycznej
kalibracji stężenia pyłu podanego w mg/m3
Standard transmisji szeregowej Modbus
Strona 15 z 28
Wejścia cyfrowe 2 dowolnie programowalne
Zakres uśredniania 1-1800 s dowolnie skalowane
Zakres temperatur otoczenia -20oC do +50oC
Dopuszczalna temperatura
otoczenia -20oC do +50oC
Max. temperatura strumienia spalin 220oC
Min. temperatura strumienia spalin Powyżej wodnego punktu rosy
Ciśnienie w kanale spalin -50 do +10 hPa
Max. grubość ściany kanału 400 mm
Zasilanie 85-264 V, 47-63 Hz
Pobór mocy 50 W
Wymiary 1000[600] mm x 160 mm x 160 mm
Masa 7 [6] kg
Wymiary, część pomiarowa 1000[600] mm x 160 mm x 160 mm
Wymiary, moduł zasilania 380 mm x 300 mm x 210 mm
Klasa obudowy IP 65
3.3.4 Pyłomierz ekstrakcyjny Dr Foedisch PFM 06 ED
Opis przyrządu
Z uwagi na specyfikę procesu mokrego odsiarczania, a w szczególności zawartość
wolnych kropel wody w strumieniu spalin nie jest możliwe zastosowanie pyłomierza
optycznego (krople wody byłyby widziane jako pył powodując niedopuszczalny błąd
wskazań). Powszechną praktyką stosowaną w przypadku pomiaru stężeń pyłu za
instalacją mokrego odsiarczania spalin (IMOS) jest użycie pyłomierza ekstrakcyjnego.
Przewidziano użycie posiadającego Certyfikat QAL1 pyłomierza Dr Foedisch PFM 06 ED
przedstawionego na rys. 14 i 15. Rozwiązanie tego producenta zostało pomyślnie
zweryfikowane w eksploatacji za IMOS.
Rys. 14 sposób zabudowy pyłomierza ekstrakcyjnego Dr Foedisch PFM 06 ED na obiekcie
Strona 16 z 28
Pyłomierz PFM 06 ED składa się z sondy do poboru próbki, dmuchawy podającej gorące
powietrze do rozcieńczania próbki, grzanej komory pomiarowej oraz układu zasysania
próbki za pomocą eżektora napędzanego drugą dmuchawą. Cechą charakterystyczną,
pozytywnie odróżniającą omawiany pyłomierz od innych podobnych rozwiązań jest
kompaktowa budowa (szafa analizatora zabudowana jest bezpośrednio na kominie lub
kanale spalin). Droga poboru próbki do komory pomiarowej jest prosta i krótka.
Rys. 15 Schemat pyłomierza ekstrakcyjnego Dr Foedisch PFM 06 ED
Zastosowanie gorącego powietrza do rozcieńczania próbki oraz grzanej komory
pomiarowej gwarantuje, że w komorze pomiarowej będzie jedynie pył i gazowe składniki
spalin – bez kropel wody, dzięki czemu pomiar będzie miarodajny.
Dane techniczne przyrządu
Zakres spalin od 0-15mg/m3 do 0-500mg/m3
Wyjścia analogowe 4 x 4-20mA
Wyjścia dwustanowe 6 wyjść beznapięciowych
Temperatura spalin max 280°C
Wilgotność spalin bezwzględna do 40%
względna do 100%
Temperatura otoczenia -20°C do +50°C
Przepływ próbki 7-10m3/h (razem z powietrzem rozcieńczonym)
Wymiary sonda ze zintegrowaną komorą pomiarową
500x750x1000mm
szafa sterownicza z dmuchawami 600x1700x500mm
Stopień ochrony IP65
Zasilanie 400V 3~, 4kVA
Strona 17 z 28
3.4 Przepływomierze spalin
Dla określenia emisji masowej zanieczyszczeń niezbędne jest wyznaczenie przepływu
objętościowego spalin. Pentol stosuje jeden z opisanych poniżej przepływomierzy:
Codel V-CEM5100 optyczny korelacyjny (ograniczeniem jest bardzo niska
temperatura spalin - poniżej ok. 70ºC);
Dr. Foedisch FMD 09 spiętrzeniowy (ograniczeniem jest wysokie zapylenie spalin);
Durag D-FL200 ultradźwiekowy (ograniczeniem jest wysoka temperatura).
Pierwsze dwa przyrządy posiadają certyfikat QAL 1. Ponadto, w przypadkach gdy ze
względów metrologicznych poprawny pomiar przepływu spalin jest niemożliwy, Pentol
opracował algorytmy obliczania przepływu spalin, dostosowane do specyfiki obiektu.
Wymienione przepływomierze opisano w dalszej części rozdziału.
3.4.1 Przepływomierz Codel V-CEM5100
Zasada działania i budowa
Do pomiaru przepływu spalin firma CODEL stosuje niewymagającą kontaktu ze spalinami
metodę korelacji poprzecznej. Normalnie metoda ta wymaga wprowadzenia do medium
śladowej ilości znacznika chemicznego, barwiącego lub promieniotwórczego. Prędkość
przepływu mierzonego gazu jest określona w funkcji czasu przepływu znacznika między
punktami pomiarowymi o znanej odległości. W przypadku jednakże gazu
zanieczyszczonego pyłem, zamiast sztucznie wprowadzanego znacznika, wykorzystuje się
występujące naturalnie szybkozmienne zaburzenia promieniowania podczerwonego
emitowanego przez strugę spalin.
Miernik typ 5100 składa się z następujących elementów (Rysunek 16):
Rys. 16 Podstawowe komponenty i sposób montażu przepływomierza V-CEM 5100
Strona 18 z 28
Dwóch odbiorników mierzących natężenie naturalnego promieniowania
podczerwonego przepływającego gazu;
Procesora przetwarzającego wyjścia odbiorników na sygnał proporcjonalny do
prędkości przepływu gazu między punktami pomiarowymi;
Wyświetlacza z klawiaturą;
Zasilacza 230V.
Prędkość przepływu v to oczywiście iloraz odległości l między czujnikami przez czas
przepływu zakłócenia t (rys. 16). natomiast wydajność przepływu F:
l • S F = v • S = -----------
t
gdzie S to pole przekroju poprzecznego kanału (komina) w miejscu pomiaru.
Przetworniksygnałowy
Drugi czujnik
Pierwszy czujnik
Kierunekprzepływu
Proste procedury matematyczne realizowane wmikroprocesorze pozwalają obliczyć czasprzepływu odpowiadający maksymalnemunałozeniu się sygnałów z obu czujników.
Drugi czujnik
Pierwszy czujnik
Sterowniklokalny (SCU)
Rys. 17. Zasada działania przepływomierza typ V-CEM 5100
Sygnał wyjściowy wydajności przepływu może być normalizowany.
Dane techniczne przyrządu:
Zakres - prędkość - nastawiany od 3 do 50 m/s
- przepływ - nastawiany indywidualnie
Dokładność - ± 2%
Liniowość - ± 1%
Wyjścia - analogowe 4 ‚ 20 mA, 500 Ω max.
- szeregowe RS485 do transmisji danych
i celów serwisowych
Obudowa - aluminiowa, stopień ochrony IP65,
uszczelnienie epoksydowe
Temperatura otoczenia - -30 do +70°C
Zasilanie - 230V prądu zmiennego, 50VA
Zapotrzebowanie powietrza czyszczącego - 12Nm3/h, 5bar lub z dmuchawy
Strona 19 z 28
3.4.2 Przepływomierz Dr Foedisch FMD 09
Przyrząd określa prędkość gazu, w tym przypadku spalin poprzez pomiar ciśnienia
dynamicznego (jako różnica między wartością ciśnienia statycznego a sumy ciśnienia
statycznego i dynamicznego). Zasadę pomiaru ilustruje rys. 18, a widok – rys. 19.
Rys. 18. Zasada pomiaru przepływomierza spiętrzeniowego
Rys. 19 Widok przepływomierza Dr Foedisch FMD-09
Zależność prędkości od ciśnienia dynamicznego określa poniższe równanie:
Strona 20 z 28
gdzie
k – współczynnik kalibracyjny
v – prędkość gazu
Δp – różnica ciśnień
rgas – gęstość właściwa gazu
Na opisanej powyżej zasadzie pracuje przepływomierz spalin typ FMD-09 produkcji
niemieckiej firmy Dr Foedisch. Przyrząd ten został pozytywnie zweryfikowany dla
warunków panujących za absorberem instalacji mokrego odsiarczania bez podgrzewu
spalin.
Warunkiem poprawności pomiaru jest znajomość składu gazu oraz jego parametrów
fizycznych, co w przypadku spalin za mokrym odsiarczaniem jest możliwa do spełnienia.
Potencjalnym zagrożeniem poprawności pomiaru tą metodą jest zagrożenie zablokowania
otworów sondy pyłem. Doświadczenie z eksploatacji tego przyrządu za instalacjami
mokrego odsiarczania spalin wskazuje, że w takich warunkach zagrożenie to nie
występuje, a dla dodatkowego zabezpieczenia przyrządu stosowane jest okresowe
(automatyczne) zwrotne przedmuchiwanie sondy.
Po wprowadzeniu do pamięci procesora przyrządu wartości przekroju poprzecznego
kanału spalin lub komina zostanie określony przepływ objętościowy. Sygnał wyjściowy
analizatora można wyskalować w postaci różnicy ciśnień (mbar), prędkości (m/s),
przepływu objętościowego rzeczywistego (m3/h) lub przepływu objętościowego
znormalizowanego.
Opcjonalnie możliwe jest uzyskanie na jednym z wyjść sygnału ciśnienia statycznego do
celów normalizacji.
Dane techniczne przyrządu
Zakres - prędkość nastawiany od 2 do 30m/s
- przepływ nastawiany indywidualnie
Wyjścia 3 x analogowe 4-20mA
dwustanowe (alarmy i sygnalizacja przekroczeń)
Temperatura spalin max 280°C
Temperatura otoczenia -20 do +50°C
Zasilanie 230V, 50-60Hz
3.4.3 Przepływomierz Durag D-FL200.
Przepływomierz ultradźwiękowy jest przyrządem nieinwazyjnym wykorzystującym zjawisko
zmiany prędkości fali ultradźwiękowej w zależności od tego czy rozchodzi się ona
w kierunku zgodnym czy przeciwnym do ruchu medium (w tym przypadku strumienia
spalin). Przyrząd (rysunek 20) składa się z dwóch głowic rozmieszczonych na wspólnej osi
po przeciwnych stronach kanału spalin lub komina pod katem zazwyczaj 45º w stosunku
do kierunku przepływu spalin. Głowice naprzemiennie wysyłają i odbierają impulsy fal
ultradźwiękowych. Mierzony jest czas przepływu fali ultradźwiękowej w obu kierunkach,
a z określonej w ten sposób różnicy czasu przepływu impulsu obliczana jest prędkość
spalin. Po przemnożeniu wartości prędkości przez pole przepływu określany jest przepływ
objętościowy.
W skład analizatora wchodzi również moduł procesora z wyświetlaczem i klawiatura oraz
układu doprowadzenia powietrza czyszczącego (typowym rozwiązaniem są dmuchawy).
Strona 21 z 28
Opcjonalnie przepływomierz może być wyposażony w przetworniki ciśnienia i temperatury
spalin, co umożliwia przeliczenie wartości przepływu na warunki normalne.
Rys. 20. Podstawowe komponenty i sposób zabudowy przepływomierza Durag D-FL200
Dane techniczne przyrządu:
Zakres - prędkość - nastawiany od 0 do 40 m/s
- przepływ - nastawiany indywidualnie
Dokładność - ± 2%
Pływanie zera - ± 0,2% zakresu/miesiąc
Pływanie zakresu - ± 0,3% zakresu/miesiąc
Wyjścia - 2x analogowe 4 ‚ 20 mA, 500 Ω max.
- 3x dwustanowe
- szeregowe (protokół Modbus RTU opcjonalnie)
Obudowa - stopień ochrony IP65
Temperatura spalin - max 200°C
Temperatura otoczenia - -20 do +50°C
Zasilanie - 230V prądu zmiennego, 50VA
Zapotrzebowanie powietrza czyszczącego - 80Nm3/h, z dmuchawy.
4. System gromadzenia i przetwarzania danych pomiarowych
4.1 Uwagi ogólne
Wdrożony przez Pentol system transmisji, gromadzenia i przetwarzania danych systemu
ciągłego monitoringu emisji składa się z następujących elementów:
Koncentratorów danych w kontenerach pomiarowych realizowanych przez
panele operatorskie (HMI);
Cyfrowej magistrali danych (RS485 lub Ethernet) służącej do transmisji danych
z kontenerów pomiarowych do komputera emisyjnego;
Komputera emisyjnego (serwera danych) wyposażonego w oprogramowanie
wizualizacyjne i raportujące z zainstalowanym serwerem relacyjnej bazy
danych MS SQL;
Wymiany danych między komputerem emisyjnym a systemem SCADA;
Strona 22 z 28
W kolejnych podrozdziałach zostaną opisane poszczególne komponenty sprzętowe oraz
oprogramowanie.
4.2 Koncentratory danych
W każdym kontenerze będzie zainstalowany panel operatorski HMI (rys. 21 i 22).
Rys. 21 Podgląd danych bieżących na ekranie panelu operatorskiego HMI.
Rys. 22 Prezentacja drogi gazowej na ekranie panelu operatorskiego HMI.
Strona 23 z 28
Panel ten wyposażony w specjalne oprogramowanie opracowane przez Pentol pełnił
będzie następujące funkcje:
Dwustronna komunikacja cyfrowa z komponentami systemu pomiarowego poprzez
moduły wejść/wyjść;
Konfiguracja parametrów czujników pomiarowych, zmiana zakresów pomiarowych,
wprowadzanie funkcji kalibracyjnych, przeliczanie wartości pomiarowych do
warunków referencyjnych;
Lokalna diagnostyka czujników pomiarowych oraz podgląd w bieżące odczyty;
Nadzorowanie pracy układu pomiarowego (w przypadku jakichkolwiek
nieprawidłowości układ przejdzie automatycznie w stan awarii zapobiegając
ewentualnym groźnym skutkom);
Buforowanie danych pomiarowych. W przypadku braku komunikacji z komputerem
emisyjnym dane pomiarowe będą dostępne w pamięci urządzenia. Pojemność
pamięci zapewni gromadzenie danych za ostatnie kilka miesięcy;
Komunikacja z komputerem emisyjnym w sieci RS 485 lub Ethernet przy
wykorzystaniu jednego z dostępnych standardowych protokołów transmisji
stosowanych w przemyśle takich jak Modicon Modbus RTU, Allen Bradley
CompactLogix, Honeywell BACnet/IP, Siemens AG Simatic S7 i wielu innych;
Wydawanie sygnałów pomiarowych do systemów zewnętrznych (np. DCS) przy
wykorzystaniu komunikacji jak wyżej;
4.3 Szeregowa magistrala danych
Służy do zapewnienia dwukierunkowej transmisji danych między kontenerem
pomiarowym, a komputerem emisyjnym. Każdy z kontenerów jest przyłączony do
magistrali przez port koncentratora danych. Oprogramowanie PCEM wykorzystuje sieć RS
485 z protokołem Modbus RTU.
4.4 Komputer (serwer) emisyjny
Dane pomiarowe będą przetwarzane i przechowywane w komputerze emisyjnym
o architekturze serwerowej dla zapewnienia najwyższego standardu bezpieczeństwa
i niezawodności. Stosujemy zawsze sprzęt jednego z czołowych producentów:
IBM/Lenovo, HP lub Fujitsu Siemens.
4.5 Pakiet oprogramowania PCEM
System informatyczny pracujący w ramach Systemu Ciągłego Monitoringu emisji (AMS)
zapewnia prawidłową wymianę informacji pomiędzy poszczególnymi elementami systemu,
a ponadto umożliwia komunikowanie się systemu z komputerami Użytkownika poprzez
zakładową sieć komputerową. Dane gromadzone są w bazie danych MS SQL
zainstalowanej na serwerze. Dane te są dostępne dla uprawnionych użytkowników na ich
komputerach podpiętych do wspólnej sieci.
W skład opracowanego przez Pentol pakietu oprogramowania PCEM wchodzą
następujące programy:
PCEMComm – program komunikacyjny
PCEMData – program konwertujący dane
PCEMView –program do wizualizacji danych pomiarowych
PCEMReport – program do generowania raportów rozliczeniowych
Strona 24 z 28
Architekturę systemu PCEM przedstawia rysunek 23. System jest uniwersalny – może być
stosowany zarówno do współpracy z opisywanymi w niniejszym artykule analizatorów
ekstrakcyjnych dowolnego producenta (poprzez wspomniany powyżej panel operatorski
HMI), jak też z analizatorami „in situ” produkcji firmy Codel International (oznaczonymi na
rysunku 23 symbolami 3000, 4000 i 40.
Rys. 23. Architektura systemu PCEM
4.5.1 Dane pomiarowe i dane diagnostyczne
Wizualizacja danych pomiarowych odbywa się z wykorzystaniem programu „PCMView”
wchodzącego w skład pakietu oprogramowania Systemu Ciągłego Monitoringu Emisji
„PCEM”, rysunek 23 poniżej przedstawia okno programu dla „danych bieżących”:
Strona 25 z 28
Rys. 23 Przykładowe okno wizualizacji danych bieżących
W oknie tym przedstawiane są dane pomiarowe, jako dane bieżące oraz wszystkie
parametry istotne dla odczytywanych wyników, a więc:
parametry normalizacji,
jednostki pomiarowe
wartości aktualnych wyników dla wybranej średniej 1minuta, 60 minut 24h, 48h
oraz aktualnej średniej miesięcznej
wartości prognozowane dla średnich 24h, 48h oraz średniej miesięcznej
zakresy pomiarowe poszczególnych torów pomiarowych
zadane poziomy alarmowe. Wartości alarmowe mogą być ustawione w odniesieniu
do wartości dopuszczalnych (ELV). W przypadku różnych wartości dopuszczalnych
dla podłączonych kotłów wartości ELV dla wspólnego kolektora są dynamicznie
wyliczane na podstawie stanu pracy poszczególnych kotłów. Jeżeli wartości
dopuszczalne są zależne od ilości spalanej biomasy to program wylicza je
automatycznie i odpowiednio aktualizuje wartości alarmowe
status ważności danych (dane ważne, kalibracja)
status obiektu
Aby program PCEM mógł poprawnie prezentować otrzymywane dane z analizatorów
konieczna jest praca w tle programów komunikacyjnego i konwertującego. Wyłączenie
programów komunikacyjnych powoduje przerwanie transmisji danych pomiędzy
serwerem, a analizatorami. Dane historyczne zapisane w bazie danych MS SQL na
twardym dysku komputera systemu monitoringu prezentowane są z wykorzystaniem opcji
„Wykres” (Rysunek 24).
Program umożliwia odtworzenie przebiegu każdej zarejestrowanej wielkości pomiarowej,
w dowolnym przedziale czasowym w okresie objętym rejestracją. Oprócz odwzorowania
graficznego w postaci wykresu można za pomocą kursora wyświetlać kolejne wartości
średnie analizowanego przedziału czasowego zaznaczając w „Źródle danych” „Wartość
Strona 26 z 28
kursora” odczytując je, co 1 minutę lub co 10 minut. Dane historyczne mogą być
prezentowane w dowolnych dostępnych w systemie jednostkach i średnich czasowych.
Możliwe też jest wycięcie z wykresu określonego przedziału czasowego i obliczenie
średniej dla tego przedziału.
Rys. 24 Przykładowe okno wizualizacji wykres trendu
Rys. 25 Przykładowe okno wizualizacji dla operatorów procesu
Dla operatorów procesu zaprojektowano osobny program ‘PCEMmonitor’ służący do
wizualizacji bieżących wartości niezbędnych z punktu widzenia prowadzenia procesu
i podejmowania optymalnych decyzji. Przykładowe okno przedstawia rysunek 25.
Z punktu widzenia obsługi przyrządów bardzo pomocną funkcją programu jest możliwość
edytowania na ekranie komputera danych diagnostycznych dla każdego podłączonego do
systemu przyrządu w celu analizy poprawności pracy przyrządów w czasie. Dane te
Strona 27 z 28
pozwalają na precyzyjne określenie poprawności działania przyrządów, a w przypadku
usterki na zlokalizowanie usterki. Dane te są zapisywane w pamięci komputera, co daje
możliwość pełnej analizy serwisowej urządzeń monitoringu. Podłączenie do internetu lub
modemu pozwoli na zdalne sprawdzanie poprawności działania pracy analizatorów lub
lokalizacji usterek. Można będzie z siedziby serwisu Pentol-Enviro Polska lub producenta
aparatury mieć wgląd do danych diagnostycznych, co pozwoli na prowadzenie działań
profilaktycznych i osiągnięcie prawie stuprocentowej dyspozycyjności systemu.
Rys. 26 Przykładowe okno diagnostyki
4.5.2 PCEM Report – generowanie raportów rozliczeniowych
W skład pakietu oprogramowania wchodzi program PCEMReport do generowania
raportów emisji i raportów przekroczeń generowanych w wybranych przez użytkownika
interwałach czasowych doby, tygodnia, miesiąca, kwartału, pół roku, roku lub
zadeklarowanego przez Użytkownika interwału czasowego.
Zawartość programu PCEMReport jak również sposób generowania raportów i ich
zawartość opierają się na interpretacji obowiązujących aktów prawnych, a w przypadku
ich zmiany Pentol niezwłocznie oferuje aktualizację oprogramowania.
4.5.3 Wymiana danych między system monitoringu emisji a systemem
zewnętrznym DCS/SCADA
System PCEM ofertuje kilka możliwości transmisji danych do systemów zewnętrznych.
Wszystkie dane zarówno bezpośrednio zmierzone jak i sprowadzone do warunków
normalnych odpowiadające wymaganym poziomom uśredniania w tym również dane
uwzględniające funkcje korekcyjne wyznaczone zgodnie z procedura QAL 2 normy PN-EN
14181 będą dostępne w komputerze emisyjnym systemu monitoringu. Uzupełnieniem
tych informacji będą dane dotyczące alarmów np. związane z uszkodzeniem analizatora,
zanikiem zasilania, uruchomieniem procedury kalibracyjnej
Założono następujące sposoby wymiany danych z systemem informatycznym
Użytkownika:
Dane pomiarowe będą dostępne w systemie SCADA z wykorzystaniem łącza
komunikacyjnego Ethernet z protokołem Modbus TCP/IP lub dodatkowego portu
Strona 28 z 28
RS485 w Komputerze Emisyjnym; jest to alternatywne rozwiązanie analogowej
transmisji danych 4-20mA.
Na wybranych istniejących stacjach roboczych Użytkownika zostanie zainstalowany
pakiet oprogramowania PCEM. Umożliwi to dostęp specjalistów Użytkownika do
danych pomiarowych i diagnostycznych oraz umożliwi generację raportów.
Rozwiązanie takie jest niezależne od dostępu do danych zgromadzonych w DCS.
Informacje niezbędne do identyfikacji stanu pracy poszczególnych kotłów lub
innych urządzeń objętyuch monitoringiem będą wydane przez użytkownika w
formie sygnału Modbus TCP/IP lub jako wyjścia analogowe. Sygnały analogowe
zostaną wprowadzone do dostarczonych przez Pentol modułów wejść analogowych
z wyjściem Ethernet i wprowadzone do sieci. Zadaniem oprogramowania PCEM
będzie odczytywanie tych sygnałów i wprowadzenie do bazy danych systemu.
4.6 Baza danych
Pakiet oprogramowania PCEM jest oparty o współpracę z bazą danych Microsoft SQL
Serwer 2012. Jest to nowoczesna relacyjna baza danych spełniająca wszystkie aktualne
standardy informatyczne. Serwer bazy będzie zainstalowany na komputerze emisyjnym.
Dane pomiarowe oraz wszystkie istotne ustawienia będą zapisane w tej bazie. Baza ta ma
cały szereg możliwości pobierania danych (sporządzania kwerend w języku SQL),
eksportowania wybranych danych oraz rozbudowany system administrowania. Na
komputerze emisyjnym będzie zainstalowane oprogramowanie narzędziowe ‘SQL Server
Management Studio’, które daje Użytkownikowi bogaty zestaw narzędzi służący zarówno
do administrowania bazą jak i zapewniający bezpieczny dostęp do danych.
4.7 Bezpieczeństwo danych
System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych został zaprojektowany z myślą
o zapewnieniu maksymalnego bezpieczeństwa danych, rozumianego, jako:
Zapis danych pomiarowych, konfiguracyjnych i diagnostycznych w sposób
minimalizujący ryzyko utraty danych;
Zabezpieczenie zarejestrowanych danych przed skasowaniem, zniekształceniem
lub sfałszowaniem.
Powyższe cele zrealizowano w sposób następujący:
Zastosowano lokalne koncentratory zapisujące dane pomiarowe za ostatnie kilka
miesięcy w swojej pamięci (niezależnie od zapisu w komputerze).
Zastosowano macierz dyskową RAID1 (100% redundancji zasobów dyskowych).
Zastosowana baza danych MS SQL wyposażona jest w wbudowany mechanizm
automatycznego tworzenia kopii bezpieczeństwa według ustalonego
harmonogramu. Kopia bezpieczeństwa powinna być objęta zakładowym systemem
przechowywania kopii bezpieczeństwa;
Dostęp do ważniejszych funkcji komputera chroniony jest wielopoziomowym
systemem indywidualnych haseł oraz systemem uwierzytelnienia.
Mierniki na obiekcie w przypadku zaniku napięcia i jego ponownego podania
automatycznie kontynuują pracę w dotychczasowej konfiguracji.
W czasie zapisywania danych na dysku, każdy rekord danych ma przypisaną
specjalnie wyliczaną sumę kontrolną. Na wykresach danych historycznych
widoczny jest specjalny pasek ‘Ważność danych’, który pozwala w łatwy sposób
rozpoznać każdą ewentualną ingerencję w dane.
Top Related