Oferta nr KF - Pentol-Enviro Polska Sp. z o.o.

Numer Certyfikatu 6460
PENTOL – ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.
Osiedle Piastów 21B, 31-624 Kraków
Tel. 12 686 36 86, fax 12 686 11 01
www.pentol.pl e-mail: [email protected]
Styczeń 2017
Koncepcja Techniczna
systemu wczesnego wykrywania nieszczelności parowych
w kotłach
1. Wprowadzenie
Nieszczelności parowe w kotłach są jedną z najczęstszych przyczyn nieplanowych odstawień bloków
energetycznych, generujących nie tylko koszty związane z usunięciem awarii, ale przede wszystkim
znaczące straty z tytułu niedotrzymania zawartych kontaktów z operatorem systemu
energetycznego. Tradycyjne metody wykrywania nieszczelności, jak osłuch kotłów przez obsługę,
kontrola bilansu wody, monitorowanie ciśnienia bądź wilgotności spalin zazwyczaj nie wystarczają.
Osłuch kotła wymaga zaangażowania czasu obsługi (a jest to sprzeczne z powszechnym trendem
redukcji personelu eksploatacyjnego). W przypadku popularnych w Polsce kotłów fluidalnych osłuch
jest technicznie utrudniony, a w niektórych rejonach wręcz niemożliwy. Pozostałe metody pozwalają
na wykrycie nieszczelności dopiero w zaawansowanym stadium, ponadto nie pozwalają nawet na
zgrubną jej lokalizację. Z tego tytułu systemy pozwalające na wykrycie nieszczelności
w kotle w najwcześniejszej fazie są coraz częściej stosowane przez użytkowników kotłów.
Niniejsze opracowanie zawiera koncepcję techniczną systemu wczesnego wykrywania
nieszczelności w kotłach praktycznie każdego rodzaju - doświadczenie producenta obejmuje kotły
parowe dowolnej konstrukcji: węglowe (również spalające biomasę lub odpady) pyłowe i fluidalne,
jak również olejowe oraz gazowe. Systemy będące przedmiotem niniejszego opracowania są
realizowane w Polsce przez Pentol we współpracy z producentem czujników obiektowych, brytyjską
firmą Procon Engineering, światowym liderem w dziedzinie produkcji tego typu aparatury. Producent
czujników legitymuje się 30-letnim doświadczeniem w tej dziedzinie. Z kolei Pentol wnosi
porównywalnie długie doświadczenie w zakresie systemów akwizycji danych. Wykorzystane są
doświadczenia zebrane podczas realizacji i początkowego okresu eksploatacji systemu na dwóch
kotłach CFB OF 420 w Elektrociepłowni ELCHO w Chorzowie (system został uruchomiony w czerwcu
2014r. na jednym kotle i we wrześniu 2014r. na drugim) oraz początkowego etapu realizacji dwóch
systemów na nowobudowanych kotłach bloków 900MW w Elektrowni Opole.
Na zamieszczonym na następnej stronie rysunku nr 1 przedstawiono przykładowy schemat blokowy
systemu (prosimy nie sugerować się ilością czujników na schemacie).
Jak wspomniano wyżej, oferowany system łączy doświadczenie Proconu i Pentolu, które podzieliły
realizację w następujący sposób:
1. Czujniki obiektowe z przedwzmacniaczami sygnału i niezbędnymi akcesoriami dostarczone
przez Procon;
2. Jednostka centralna dostarczona wraz z pakietem oprogramowania PLDS przez Pentol,
który (wraz z krajowymi podwykonawcami) dokona montażu systemów na obiekcie.
2
Rysunek 1 Przykładowy schemat systemu wykrywania nieszczelności parowych w kotłach
Zalety stosowania oferowanej obecnie przez Pentol wersji są następujące:
 Jednostka centralna może w wersji standardowej obsługiwać praktycznie nieograniczoną
ilość czujników na jednym lub kilku kotłach; z reguły przewidywana jest rezerwa na
ewentualne zwiększenie ilości czujników na etapie projektowania systemu lub po
początkowym okresie pracy.
 Oprogramowanie powstało w Polsce, jest całkowicie w języku polskim (z możliwością
przełączenia na język angielski) i zapewnia rejestrację sygnałów oraz ich pełną wizualizację
(wskazania bieżące w postaci pasków, schemat synoptyczny, wykresy trendu).
 Dla każdego czujnika sygnalizowane są alarmy: dwa stopnie prawdopodobieństwa
nieszczelności oraz sygnalizacja niskiego poziomu sygnału (oznaczającego zakłócenie w
pracy czujnika lub prowadzenie prac serwisowych); możliwy alarm w przypadku wystąpienia
nietypowych dźwięków nie oznaczających nieszczelności (np. nieszczelny zdmuchiwacz).
 Pełna diagnostyka systemu, z poziomu jednostki centralnej oraz zdalna z centrum
serwisowego Pentolu.
 Blokowanie alarmów podczas pracy zdmuchiwaczy.
 Dostęp do danych konfiguracyjnych zabezpieczany hasłem.
 Wizualizacja systemu odbywa się najczęściej na dedykowanym monitorze zlokalizowanym
na nastawni blokowej. Panel z głośnikami i wyjściem słuchawkowym umożliwiający
odsłuchiwanie sygnałów z czujników mikrofonowych jest najczęściej również zabudowany na
nastawni. Sama jednostka centralna może być zlokalizowana w dowolnym pomieszczeniu
szaf automatyki.
3
 Możliwość cyfrowej komunikacji między jednostką centralną a systemem informatycznym
Elektrowni.
Nasze rozwiązanie umożliwia zainstalowanie pakietu oprogramowania PLDS na wybranych
komputerach Użytkownika. W ramach nadanych uprawnień wybrani Użytkownicy mają
dostęp do pełnej (lub ograniczonej) funkcjonalności systemu, bez zakłócania korzystania
z systemu przez innych Użytkowników. Komputery będą korzystały z bazy danych
zainstalowanej na serwerze DAS. Łączność pomiędzy DAS a komputerami oraz DAS i DCS
klienta będzie odbywać się poprzez sieć komputerową (kablem miedzianym lub
światłowodem) w protokole Modbus TCP.
 Zakres wsparcia ze strony Pentolu może obejmować pełen serwis systemu, w tym planowe
przeglądy oraz okresową diagnostykę zdalną i wsparcie w zakresie konfiguracji
i optymalizacji systemu przez cały okres jego eksploatacji. Jest to opcjonalna usługa płatna,
która jest najczęściej negocjowana bezpośrednio z użytkownikiem systemu w ramach
kontraktu serwisowego.
Do systemu należy wprowadzić sygnały procesowe z każdego kotła objętego systemem: moc bloku,
zbiorczy sygnał pracy zdmuchiwaczy oraz inne wynikające ze specyfiki obiektu.
Koncepcja systemu zakłada stosowanie dwóch rodzajów czujników:
 Czujników akustycznych (mikrofonowych);
 Czujników drgań konstrukcji (wibracyjnych).
Rysunek 2 pokazuje w sposób symboliczny zabudowę obydwu rodzajów czujników.
W zależności od preferencji Użytkownika system może obejmować cały kocioł lub jego wybrane
rejony, np. strefę konwekcyjną. Przy doborze lokalizacji czujników współpracujemy zarówno
z Użytkownikiem jak i producentem czujników oraz producentem kotła, wykorzystując przy tym
dotychczasowe doświadczenia eksploatacyjne (w szczególności częstotliwość i lokalizację
występowania nieszczelności).
Rysunek 2. Zabudowa czujników akustycznych i drgań na kotle
4
2. Zasada działania systemu
2.1. Metoda analizy fal dźwiękowych
Najczęstszą (pod warunkiem poprawnego zastosowania) metodą wsparcia obsługi w wykrywaniu
nieszczelności jest metoda akustyczna. Wykorzystuje ona zjawisko generowania fali dźwiękowej
przez parę wypływającą z nieszczelności. Odpowiednio rozmieszczone na ścianach kotła czujniki
akustyczne (mikrofony) rejestrują poziom i spektrum fali dźwiękowej i pod względem fizycznym są
substytutem osłuchu kotła. Sygnał odbierany przez czujniki może zostać poddany obróbce –
najczęściej polega ona na wzmocnieniu tej części pasma częstotliwościowego, które jest
charakterystyczne dla wypływu pary z nieszczelności oraz stłumieniu części pasma stanowiącego
tło, a więc pochodzącego od innych źródeł hałasu.
Zarejestrowanie przez odbiornik (mikrofon) podwyższonego poziomu dźwięku dla wybranego pasma
może być podstawą informacji o istnieniu nieszczelności, a dodatkowo analiza poziomów dźwięku
rejestrowanych przez kilka sąsiadujących czujników pozwala na orientacyjną lokalizację
nieszczelności – wykorzystując zasadę zależności natężenia fali dźwiękowej od odległości od źródła.
Poprawne zastosowanie metody akustycznej wymaga jednakże znajomości zjawisk rządzących
propagacją
fali
dźwiękowej wewnątrz
przestrzeni
kotła.
Poniżej przedstawiono
w uproszczeniu kilka zależności komplikujących prostą zależność natężenie dźwięku od odległości
od źródła.
Fala dźwiękowa zmierzająca od źródła do odbiornika (jakim jest czujnik mikrofonowy) podlega jak
pokazano na rysunku 3 ugięciu zarówno na skutek transferu ciepła drogą promieniowania jak
i przepływu strumienia spalin. Ponadto stopień tłumienia fali dźwiękowej wraz z odległością od
źródła zależy od częstotliwości fali dźwiękowej (tłumienie rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości).
Powoduje to, że spektrum częstotliwościowe dźwięku odbieranego przez mikrofon umieszczony
w pewnej odległości od źródła będzie przesunięte w kierunku niższych częstotliwości w stosunku do
spektrum u źródła.
Rysunek 3. Wpływ parametrów fizycznych na przebieg fali dźwiękowej
5
Rysunek 4. Ugięcie i odbicie fali dźwiękowej
Ponieważ często między źródłem hałasu a odbiornikiem znajdują się różnego rodzaju przeszkody,
należy liczyć się ze zniekształceniem fali dźwiękowej. Stopień zniekształcenia zależy przede
wszystkim od częstotliwości dźwięku. Na rysunku 4 przedstawiono porównanie zachowania się fali
dźwiękowej w kontakcie z różnego rodzaju przeszkodami dla niskich i wysokich częstotliwości.
Widać z nich, że fale o wysokiej częstotliwości są znacznie mniej podatne na zniekształcenie
w kontakcie z przeszkodami. Mówiąc w uproszczeniu – przeszkoda na drodze fali wysokiej
częstotliwości „zacienia” falę, a w przypadku niskich częstotliwości fala dźwiękowa ulega ugięciu
i rozprzestrzenia się we wszystkich kierunkach. Rysunek 3 pokazuje również konsekwencje odbicia
fali od płaskiej powierzchni – może wtedy pojawić się dodatkowy „dźwięk widmo”, mogący
spowodować zafałszowanie rzeczywistej lokalizacji źródła dźwięku.
2.2. Metoda analizy drgań konstrukcji
W zależności od uwarunkowań na obiekcie objętym systemem wykrywania nieszczelności, czujniki
akustyczne (mikrofonowe) mogą nie być optymalną opcją do wyboru. Takim przykładem jest
sytuacja gdy pomiędzy czujnikiem a monitorowanym przez niego obszarem znajdują się przeszkody
mogące tłumić falę akustyczną. W przypadku kotłów fluidalnych mogą to być ściany obmurza
wewnętrznego lub złoże fluidalne bądź obszar bezpośrednio nad złożem, gdzie znajduje się popiół
o bardzo dużej gęstości mogący powodować silną erozję otworów służących do zabudowy czujników
mikrofonowych. Bardziej odpowiednie w takim przypadku mogą okazać się czujniki drgań. Fale
ciśnienia akustycznego są przekształcane na drgania mechaniczne elementów konstrukcji kotła i
przenoszone są do miejsc zabudowania czujników (np. ścian membranowych ekranów bądź
kolektorów parowych). Czujniki drgań mogą pracować w dwóch pasmach częstotliwości:
akustycznej i ultradźwięków.
2.3. Jednostka centralna – układ akwizycji danych
Sygnały z poszczególnych czujników przesyłane są do jednostki centralnej, gdzie są zapisywane,
analizowane i wizualizowane według zasad analogicznych dla innych pomiarów ciągłych. Jednostka
centralna służy również do komunikacji z układem informatycznym kotła (bloku energetycznego).
6
3. Opis elementów systemu
3.1. Czujniki akustyczne (mikrofonowe)
Fale ciśnienia akustycznego pasma dźwiękowego z wnętrza kotła przechodzą przez falowód
akustyczny i są wykrywane przez przetwornik akustyczny (mikrofon) zamontowany na końcu
falowodu. Zakres natężenia dźwięku rejestrowanego przez system wynosi 54 – 114 dB, co oznacza
zakres amplitudy fal dźwiękowych od końca do końca skali wynoszący 1:1000. Wygląd
i sposób zabudowy czujników pokazano na rysunkach 5 - 7.
System jest wyposażony w przenośny kalibrator poziomu dźwięku, który generuje szerokopasmowy
sygnał dźwiękowy na poziomie 94 dB i służy do kalibrowania wszystkich wzmacniaczy
mikrofonowych do tego samego bezwzględnego poziom dźwięku.
Na podstawie doświadczeń zdobytych dzięki zainstalowaniu ponad 250 systemów wykrywania
nieszczelności na całym świecie producent czujników potwierdza, że czujniki akustyczne są zdolne
do wykrycia otworu o wielkości od 1 do 2 mm z odległości ok. 10 metrów, jeżeli na drodze fali
akustycznej nie występują przeszkody mechaniczne.
Każdy przetwornik (mikrofon) jest wyposażony w komponent generujący dźwięk lub drgania,
pozwalający personelowi Użytkownika na przeprowadzanie testów funkcjonalnych na bieżąco
z poziomu nastawni.
W skład wyposażenia akustycznych (mikrofonowych) czujników w części po stronie kotła wchodzą
falowody powietrzne, przetworniki oraz przedwzmacniacze/procesory głowicowe. Montuje się je we
wskazanych miejscach wokół kotła, skąd monitorują wybrane rejony kotła.
Króciec falowodu akustycznego wymaga zamocowania do ściany kotła – w konkretnym przypadku
pierwszej realizacji w Polsce wykonano otwory w ścianach membranowych i w miejscu tych otworów
wspawano króćce. Sposób montażu falowodu przedstawiono na rys. 5 – został on uzgodniony z
producentem kotła i zaakceptowany przez UDT. Takie rozwiązanie pozwoliło na uniknięcie
wykonywania odgięć rur ekranowych.
Rysunek 5. Zespół czujnika akustycznego z przedmuchem powietrza
7
Rysunek 6. Zabudowa czujnika mikrofonowego w płetwie ściany membranowej
Przetwornik składa się z dwóch elementów, jednego do wykrywania powietrznych fal ciśnienia
akustycznego i drugiego do generowania dźwięku i symulowania wycieków pary do celów testowych.
Implementacja takiej usługi jest najważniejsza, ponieważ usługa testowa dynamicznie sprawdza
czujnik oraz wszystkie obwody elektryczne.
Rysunek 7. Sposób montażu zespołu czujnika akustycznego na kotle
8
Sygnały elektryczne niskiego poziomu są przesyłane do zamontowanych lokalnie wzmacniaczy przez
kable elastyczne o standardowej długości 3 metrów. Wzmacniacz wzmacnia, filtruje
i przetwarza sygnał napięcia przetwornika, aby wskazać wyciek pary i przekształca go na sygnał
prądowy [4–20 mA DC] w celu przesłania do komputera przez skrzynkę przyłączeniową, z której jest
zasilany.
Drugi sygnał, który odzwierciedla niefiltrowany dźwięk, jest również przekazywany jako sygnał prądu
zmiennego AC. Ponadto przedwzmacniacz zawiera przełącznik testowania służący do lokalnego
aktywowania elementu testującego w przetworniku w trakcie procedur kalibracji lub wyszukiwania
usterek. Są też potencjometry do regulacji dopasowania czujników oraz potencjometr do regulacji
ustawienia wzmocnienia/offsetu.
System przedmuchiwania falowodu powietrzem
Falowody powietrzne zamocowane na opalanych węglem kotłach czasami ulegają blokowaniu
popiołem lotnym. System przedmuchiwania powietrzem zapobiega powstawaniu takich problemów.
Polega to na stosowanie krótkich podmuchów sprężonego powietrza (z sieci elektrowni) w pobliżu
wewnętrznego końca falowodu w regularnych odstępach czasu, mniej więcej co 1 godzinę.
System działa automatycznie, a skrzynki przyłączeniowe (zazwyczaj po jednej na każdej stronie
kotła) zasilają wszystkie cewki 24 V zamontowane na przedwzmacniaczach przez czas dobierany
indywidualnie dla danego obiektu (przykładowo około 2 sekund co godzinę). Operator dysponuje
pełną elastycznością, jeśli chodzi o regulowanie czasu i odstępów przedmuchu powietrzem.
8-kanałowy sekwenser kieruje do systemu dostawy powietrza elektrowni minimalną wymaganą
chwilową ilość powietrza. Istnieje możliwość równoległego połączenia maksymalnie 4 zaworów
elektromagnetycznych.
Możliwa jest również inicjacja manualna, dzięki na żądanie można zainicjować cykl
przedmuchiwania ręcznie.
Sprężone powietrze jest pobierane z zasobów powietrza serwisowego elektrowni i powinno mieć
nominalne ciśnienie w zakresie od 5,5 bar do 7 bar. Powietrze dopływa przez rurę o średnicy
wewnętrznej 6 mm do ręcznego zaworu odcinającego o wielkości 1/4 cala, wykorzystywanego tylko
do celów konserwacji, a następnie do zaworu elektromagnetycznego. Cały zespół zaworu
elektromagnetycznego jest na ogół fabrycznie przymocowany do ścianki skrzynki wzmacniacza,
skąd odbierany jest sygnał sterujący 24 V.
Zawór elektromagnetyczny jest połączony z falowodem akustycznym za pomocą
wysokociśnieniowego przewodu elastycznego, aby dopasowywał się do pionowych przemieszczeń
kotła spowodowanych zmianami temperatury (dylatacji kotła).
Chwilowy przepływ powietrza dla każdej rury o średnicy 6 mm wynosi około 0,45 m3/min przy
ciśnieniu 7 bar.
3.2. Czujniki wibracyjne
Jak wspomniano już w rozdziale 2, czujniki drgań konstrukcji (wibracyjne) stosuje się wszędzie tam,
gdzie nie ma możliwości zastosowania czujników akustycznych. W przypadku kotła pyłowego rzadko
zachodzi konieczność zabudowy czujników tego typu (na dużych jednostkach niekiedy montuje się
je w dolnej części komory paleniskowej). Natomiast w kotłach fluidalnych, zwłaszcza ze złożem
cyrkulacyjnym, są to przede wszystkim rejony, gdzie występuje obmurze wewnętrzne,
a więc dolna część komory paleniskowej, separatory cyklonowe, kanały popiołu odseparowanego
w cyklonach oraz rejon wymienników popiół-para. Czujniki drgań konstrukcji stosuje się również
w komorze paleniskowej bezpośrednio powyżej granicy obmurza ze względu na dużą gęstość złoża
i zagrożenie króćców czujników mikrofonowych erozją i zablokowaniem przez materiał złoża.
Sposób montażu czujnika wibracyjnego pokazano na rysunkach 8 - 10.
9
Rysunek 8. Zabudowa czujnika drgań w płetwie ściany membranowej (widok z góry)
Rysunek 9. Zabudowa czujnika drgań z osłoną i pochłaniaczem ciepła
10
Rysunek 10. Sposób zabudowy zespołu czujnika drgań na ścianie kotła
Regulacja sygnałów z kanałów z czujnikami drgań nie jest tak prosta jak w przypadku czujników
akustycznych (mikrofonowych), ponieważ tutaj ściana membranowa otaczająca dany element kotła
przenosi drgania i niemożliwa jest kalibracja czujnika do znanego poziomu, jak to się dzieje
w przypadku kanałów akustycznych. Każdy przedwzmacniacz jest ustawiany wstępnie w fabryce
i podlega regulacji wzmocnienia na obiekcie po określeniu poziomu drgań charakterystycznego dla
tła. Wszystkie czujniki wibracyjne są dwuzakresowe - obejmują alternatywnie pasmo akustyczne lub
ultradźwiękowe, a właściwy zakres dobierany jest podczas rozruchu na obiekcie.
3.3. System akwizycji danych i jednostka centralna (system PLDS)
W stosunku do rozwiązań Proconu zaprojektowany i wdrożony przez Pentol system PLDS znacząco
zmienił system akwizycji danych. Skrzynki pośrednie służą obecnie do konwersji danych do postaci
cyfrowej, a dalsza transmisja danych do jednostki centralnej odbywa się światłowodem.
Przykładowy system akwizycji danych PLDS przedstawiono na rysunku 11 na następnej stronie.
Jednostka centralna zabudowana jest w szafie zlokalizowanej w pomieszczeniu elektrycznym.
Operator poprzez terminal z klawiaturą/myszką ma możliwość wyboru w systemie wyświetlanej
strony:
 histogram z danymi bieżącymi i komunikatami alarmowymi,
 synoptyczny schemat kotła z komunikatami alarmowymi,
 trend sygnałów, za okresy od godziny do 2 miesięcy (z możliwością dowolnego zdefiniowania
przedziału czasu),
 test systemu z legendą alarmów,
 widmo częstotliwości.
Upoważniony operator lub osoba nadzorująca może zmieniać operacyjne parametry nastaw tylko
przy użyciu hasła zabezpieczającego.
Komputer steruje wszystkimi funkcjami i porównuje przetwarzane sygnały z osobnymi wartościami
nastaw alarmów indywidualnymi dla każdego kanału.
Sygnał alarmowy jest inicjowany przez moduł przekaźnika po upływie ustawionego
w oprogramowaniu czasu opóźnienia, co wystarcza na przeprowadzenie pojedynczego
zdmuchiwania sadzy lub inne przejściowe dźwięki. Monitor od razu wskaże stan alarmu.
Komputer rejestruje zmierzone sygnały w bazie danych Microsoft SQL zainstalowanej na twardym
dysku celem późniejszego wyświetlania danych trendów, formatuje dane w celu prezentacji na
monitorze i przedstawia sformatowany rezultat danych ekranowych do opcjonalnej drukarki
podłączanej równolegle.
11
Rysunek 11. Przykładowy schemat systemu akwizycji danych PLDS
Standardowy monitor jednostki centralnej ma ekran o przekątnej 19 cali.
Na twardym dysku przez minimum 5 lat można przechowywać dane, które można odzyskiwać
w celu obrazowania trendów.
12
W przypadku awarii zasilania system wznowi działanie automatycznie, bez potrzeby zaangażowania
operatora.
Niezależne przekaźniki alarmowe odpowiadają następującym komunikatom:
 „prawdopodobna nieszczelność”
 „możliwa nieszczelność”
 „wymagana konserwacja”
 „awaria systemu”
 „awaria zasilania”
Funkcje oprogramowania
System procesora, działający w systemie operacyjnym Windows Server 2012, wykonuje
następujące funkcje:
Ustawione fabrycznie:
 konfigurowany schemat synoptyczny kotłakotła,
 okres czasu lub czas, który upłynął do wyznaczania trendów,
 domyślne wartości dotyczące liczby kanałów, wszystkich nastaw alarmów itd.— ustawiane od
nowa podczas rozruchu według potrzeb klienta,
 automatyczna sekwencja testowania systemu.
Procesor automatycznie aktywuje generator dźwięku w każdym przetworniku i porównuje odebrane
amplitudy sygnałów z nastawami alarmów wyznaczonymi przez inżyniera. W przypadku awarii
któregokolwiek z kanałów na ekranie wyświetlany jest komunikat alarmowy przez okres 10 sekund.
Aktywuje on również wyświetlanie odpowiedniego stanu alarmu dla danego czujnika. Operator może
również ręcznie wywołać funkcję testu. Pomiary testowe są widoczne w celu przechowywania
danych/wyznaczania trendów.
Na poziomie „ustawień inżyniera” (ochrona hasłem):
 Data: rok, miesiąc, dzień, godzina, minuty, sekundy.
 Automatyczny wybór kanału. Wyświetlacz automatycznie dopasuje zarówno liczbę kanałów,
jak i rozmiar wyświetlania po wprowadzeniu przez inżyniera liczby kanałów do monitorowana.
 Nastawy alarmów. Trzy nastawy definiujące cztery stany sygnałów:
- Niski: możliwe uszkodzenie czujnika lub zablokowanie falowodu
- Normalny: zmierzony sygnał mieści się między niską a wysoką nastawą alarmu.
- Wysoki: możliwa nieszczelność
- Bardzo wysoki: prawdopodobna nieszczelność.
Kolory odpowiadające poszczególnym stanom są ustawione fabrycznie:
- Normalny: zielony
- Wysoki: żółty
- Bardzo wysoki: czerwony
 Regulacja czasu opóźnienia alarmu
Ustawienie inżyniera w zakresie od 0 [do celów testowania] do 30 minut.
Automatyczny przedmuch powietrzem
 Ustawiony okres czasu przepływu powietrza i przedział czasu na przedmuch falowodów.
Na poziomie operatora
Operator może wybrać dowolną z poniższych opcji z menu na ekranie
 Histogram, poziomy pasek dla każdego sygnału, który zmienia kolor, wskazując trzy stany
każdego sygnału opisane powyżej w części Nastawy alarmów; normalny zakres poziomu
dźwięku kotła, można wybrać podczas rozruchu.
 Synoptyczny schemat kotła, widok kotła z przodu, z lewej strony lub z prawej strony
z kolorowymi polami wskazującymi położenia oraz aktualny stan poszczególnych czujników.
Kolory pól zmieniają się w zależności od stanu alarmu każdego z sygnałów.
 Przechowywanie danych i wyznaczanie trendów
Operator ma do wyboru następujące okresy:
13
- 1 godzina
- 2 godziny
- 6 godzin
- 12 godzin
- 24 godziny
- 2 dni
- 10 dni
- 1 miesiąc
- swobodnie definiowany przedział czasu.
Operator może wybrać do 12 osobnych kanałów sygnału do wyświetlenia.
Każdy sygnał ma inny kolor.
Operator ma do dyspozycji opcję filtrowania wartości niepożądanych, które mogą
zniekształcić analizę trendu (dotyczy to np. okresu pracy zdmuchiwaczy lub testowania
czujników.
Sygnały mogą być również uśredniane dla wybranych okresów uśredniania.
 Widm częstotliwości sygnału. Analizę widmową częstotliwości dowolnego kanału sygnału
można wybrać ręcznie na żądanie i użyć do ustalenia stanów w normalnie występujących
dźwięków kotła z możliwością rozpoznania nieprawidłowych właściwości działania.
 Dane wejściowe Użytkownika związane z blokadą dotyczącą zdmuchiwania sadzy.
 Istnieje możliwość wprowadzenia i wyświetlenia definiowanych przez klienta odrębnych
sygnałów analogowych lub cyfrowych w protokole Modbus wejściowych [0/4–20 mA lub
dwustanowych], na przykład:
- Moc brutto generatora [MW]
- Ciśnienie w zaworze odcinającym turbiny [kPa]
- Końcowa temperatura wyjściowa przegrzewacza pierwotnego pary [oC]
- Końcowa temperatura wyjściowa pary przegrzewacza wtórnego pary [oC]
 Inne funkcje do wyboru dla operatora
- Drukowanie ekranu
- Drukowanie alarmów
- Ręczny test systemu
 Dodatkowe usługi standardowe
- Godzina, data, nazwa elektrowni będą widoczne na wszystkich ekranach i wydrukach.
- Automatyczne wznowienie działania systemu w trybie odczytu danych bieżących
w przypadku awarii zasilania.
Połączenie z systemem sterowania DCS/SCADA Elektrowni
Do tego celu można zastosować następujące rozwiązania:
 Wyjście analogowe 4–20 mA oraz dwustanowe sygnalizujące przekroczenie wartości
alarmowych dostępne dla każdego kanału,
 Interfejs Modbus lub inny wybrany przez Użytkownika. Przed ostatecznym podaniem kosztów
niezbędne są pełne informacje o wymaganiach klienta o systemie sterowania DCS/SCADA.
4. Rozmieszczenie czujników na kotle
Właściwe rozmieszczenie czujników jest jednym z filarów optymalnego działania systemu. Po
uzyskaniu od inwestora niezbędnych informacji o budowie i wymiarach kotła, rozmieszczeniu
podestów, strefach szczególnie zagrożonych powstawaniem nieszczelności oraz ewentualnym
uzgodnieniu stref wyłączonych z zasięgu działania systemu producent systemu określa rodzaj, ilość
i rozmieszczenie czujników. Priorytetowym kryterium jest czułość i selektywność pracy systemu z
rozsądnym kompromisem uwzgledniającym dostępność poszczególnych rejonów kotła oraz
techniczne możliwości zabudowy czujników.
Rozmieszczenie czujników na kotle CFB-420 przedstawia rysunek 12.
14
Rysunek 12. Rozmieszczenie czujników – przykład dla kotła fluidalnego
15
Zastosowano po 14 czujników mikrofonowych oraz 16 czujników wibracyjnych. Wszystkie czujniki
rozmieszczono symetrycznie na ścianach bocznych kotłów, z nielicznymi wyjątkami rozmieszczenia
czujników na ścianie przedniej. Dla podobnej wielkości kotła pyłowego wystarczyłaby znacznie
mniejsza ilość czujników, najczęściej wyłącznie akustycznych.
Zazwyczaj możliwe jest zamontowanie wszystkich czujników przewidzianych do zabudowy na
ścianach membranowych bez konieczności wykonywania odgięć w części ciśnieniową kotła. Sposób
wykonania spawów do elementów części ciśnieniowej (opisany w rozdziale 3.1
i przedstawiony na rysunku 6) jest w razie takiej potrzeby uzgadniany z UDT. W przypadku zabudowy
czujników w lokalizacjach bez ścian membranowych zostanie zastosowany standardowy sposób
montażu czujników za pomocą króćców 1,5” (rysunek 5).
Doświadczenie z pracą systemów na różnych obiektach wskazuje, że po zebraniu doświadczeń
w ciągu pierwszych miesięcy pracy systemu możliwa będzie weryfikacja ilości, rodzaju
i rozmieszczenia czujników. Po przeprowadzeniu wnikliwej analizy, niekiedy zapada decyzja o
zmianie rodzaju wybranego czujnika bądź zainstalowaniu dodatkowych. W szczególności nie można
wykluczyć dołożenia do czujników akustycznych pewnej ilości czujników wibracyjnych. W przypadku
niektórych zrealizowanych projektów, zwłaszcza na dużych kotłach, np. w Elektrowni Mehrum koło
Hanoweru (na bloku 750MW z kotłem pyłowym opalanym węglem kamiennym) jako uzupełnienie
czujników akustycznych zastosowano również 10 czujników wibracyjnych zabudowanych na
ścianach ekranowych, głównie w dolnej części komory paleniskowej.
Producent czujników potwierdza, że rzeczywista wytrzymałość cieplna czujników przekracza
wartości podane w kartach katalogowych, w związku z czym nie ma zagrożenia przegrzaniem.
5. Specyfikacja komponentów systemu
Przetwornik akustyczny (mikrofonowy)
Wstawka z PTFE w obudowie ze stali nierdzewnej z następującymi komponentami:
Mikrofon
Falowód do testowania całego systemu
Zakres temperatur roboczych
od -10oC do +80oC
Mierzony zakres natężenia dźwięku
od 54 do 114 dB
Zakres częstotliwości, pasmo dźwiękowe
od 4 do 20 kHz
Specjalna ochrona membrany — przepuszcza dźwięk, ale nie ciecze
Stopień ochrony
IP66
Przewód przetwornika z PCC lub PTFE do przedwzmacniacza
Wzmacniacz/Procesor
Wyjścia
Zakres temperatur roboczych
Wbudowane testowanie weryfikacyjne
Stopień ochrony
Wymiary [mm]
Usługa przedmuchiwania powietrzem
Skrzynka przyłączeniowa
Końcówki do maksymalnie 48 kanałów
Stopień ochrony
Wymiary [mm]
od 4 do 20 mA dc i 0–10 V, dźwięk RMS
od 10oC do +55oC
IP65
szer. 230 mm x wys. 300 x gł.132
IP65
szer. 600mm x wys. 600 x gł. 148
Głośnik
Z gniazdem słuchawkowym
System gromadzenia danych PLDS
Zakres poziomów wyświetlanego dźwięku
od 54 do 114 dB
16
Liczba kanałów możliwość rozbudowy
do 96
Rozdzielczość wyświetlacza
+/-2 dB
Dokładność systemu
+/-2 dB
Wyświetlacze w czasie rzeczywistym:
Wyznaczanie trendów dla maksymalnie 12 kanałów, dla przedziału czasu od 1h, 2h, 6h, 12h, 24h,
2dni, 10dni, miesiąc lub dowolny przedział od 1 do 31 dni.
Schemat kotła pokazujący stan kanału z komunikatami alarmowymi. Histogram pokazujący stan
kanału z komunikatami alarmowymi.
Alarmy — obraz na kanał
HI 2 — Prawdopodobny wyciek
z możliwością regulacji od 54 do 114 dB
HI 1 — Możliwy wyciek z możliwością regulacji od
54 do 114 dB
LO — Konserwacja z możliwością regulacji od 0 do
114 dB
Opóźnienie alarmu z możliwością regulacji
od 0 do 3600 sekund
Alarmy — wyjścia przekaźników systemu
Prawdopodobny wyciek
Awaria zasilania
Awaria systemu
Zabezpieczenie hasłem
Pozostałe funkcje i opcje:
Blokady związane ze zdmuchiwaniem sadzy, nieprawidłowymi dźwiękami kotła
Usługa drukowania alarmów i danych z ekranu
Przedmuchiwanie falowodu powietrzem
Łączność z systemem sterowania DCS zakładu
Usługa zdalnego sterowania
Szafa jednostki centralnej
Wymiary [mm] – standardowo
Zasilanie, urządzenia główne
2200 x 800 x 600 mm (wys. x szer. x głęb.)
230V, 50 Hz, 800 VA
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe
Filtr linii energetycznej
Dostarczane urządzenia elektroniczne, choć spełniają wymagania odpowiednich dyrektyw unijnych
w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), nie są odporne na zakłócenia związane z
nadmiernym napięciem spowodowane przez; wyładowania atmosferyczne uderzające w sieć,
przepięcia przy przełączeniu związane z obciążeniem zakładu oraz napięcia harmoniczne.
Urządzenia powinny być ustawione w specjalnych miejscach służących do sterowania i zasilania,
nienarażonych na żadne z wyżej wymienionych zakłóceń. Do obowiązków użytkownika należy
zapewnienie warunków, poprzez zastosowanie odpowiednich urządzeń zabezpieczających przed
przepięciami w sieci, w których żadne z wyżej wymienionych zakłóceń nie będzie mogło uszkodzić
urządzeń.