RU2492444C2

RU2492444C2 - Automated system for monitoring exhaust gases of processing plants

Info

Publication number: RU2492444C2
Application number: RU2011140687/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валерьевич Брусиловский
Original assignee: Юрий Валерьевич Брусиловский
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-09-10
Also published as: RU2011140687A

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: automated system for monitoring exhaust gases of processing plants comprises the data processing module that comprises the server and the automated worksite equipped with a computer and a display device that provides visualisation of the results of monitoring of exhaust gases and analysis of the technical condition of the processing plants, and connected through a network equipment, local area networks with the system and module of preparation and measurement, comprising sampling sampling unit containing sampling device and the sample delivery line and the gas analysis unit. The sample delivery line is made with the ability to maintain a constant temperature of the gas sample throughout the entire length and is provided with shutoff and control valves operating in an automatic mode as a result of the control action of the programmable controller.

EFFECT: effective operational monitoring and diagnostics, and timely maintenance of processing plants.

1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля состава выхлопных газов, определения мощности и валовых выбросов загрязняющих веществ, технического диагностирования состояния технологических установок (ТУ) газоперекачивающих и газоперерабатывающих предприятий.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used to control the composition of exhaust gases, determine the power and gross emissions of pollutants, technical diagnostics of the state of technological installations (TU) of gas pumping and gas processing enterprises.

Известно устройство для отбора проб из газового потока, содержащее магистральный газоход, смонтированный на нем на штанге фильтр, продольная ось которого расположена перпендикулярно направлению газового потока, установленный в корпусе фильтра фильтрующий элемент в виде газопропускающего цилиндра, газоанализирующий комплекс и линию, связывающую штангу фильтра с газоанализирующим комплексом (см. А.С. СССР №1430799, кл. G01N 1/22, опубл. 15.10.1988).A device for sampling from a gas stream, comprising a main gas duct, a filter mounted on it on a rod, the longitudinal axis of which is perpendicular to the direction of the gas stream, a filter element in the form of a gas transmission cylinder mounted in the filter housing, a gas analysis complex and a line connecting the filter rod to the gas analysis complex (see AS USSR No. 1430799, class G01N 1/22, publ. 10/15/1988).

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность оперативного контроля и диагностирования, а также прогнозирования технического состояния газоперекачивающего агрегата (ГПА) в едином технологическом цикле с техническим обслуживанием и комплексом ремонтных работ.The disadvantages of the known device are the low efficiency of operational monitoring and diagnosis, as well as predicting the technical condition of the gas pumping unit (GPU) in a single technological cycle with maintenance and a complex of repair work.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.

Технический результат заключается в повышении точности контроля, уменьшении ошибок контроля и обеспечении своевременного технического обслуживания ТУ газоперекачивающих и газоперерабатывающих предприятий.The technical result consists in increasing the accuracy of control, reducing control errors and ensuring timely maintenance of technical specifications of gas pumping and gas processing enterprises.

Технический результат обеспечивается тем, что автоматизированная система контроля выхлопных газов (АСКВГ) ТУ включает модуль обработки данных (МОД), содержащий сервер и по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место (АРМ), снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения, обеспечивающего визуализацию результатов контроля выхлопных газов и анализа технического состояния технологических установок, и соединенный через сетевое оборудование, локальные вычислительные сети с системой автоматизированного управления технологических установок (САУ ТУ) и модулем подготовки и проведения измерений (МППИ), содержащим блок пробоотбора (БПО), включающий пробоотборник и линию доставки пробы, и блок газоаналитический (БГА). При этом линия доставки пробы выполнена с возможностью поддержания постоянной температуры пробы газа по всей длине линии и снабжена запорно-регулирующей арматурой, функционирующей в автоматическом режиме в результате управляющего воздействия программируемого контроллера.The technical result is ensured by the fact that the automated exhaust gas control system (ASKVG) TU includes a data processing module (MOD) containing a server and at least one automated workstation (AWS) equipped with a computer and a color mnemonic display device that provides visualization of exhaust control results gases and analysis of the technical condition of technological installations, and connected through network equipment, local area networks with an automated control system compilation of technological installations (ACS TU) and a module for preparing and conducting measurements (MPPI) containing a sampling unit (BPO), including a sampler and a sample delivery line, and a gas analysis unit (BGA). In this case, the sample delivery line is configured to maintain a constant gas sample temperature along the entire length of the line and is equipped with shut-off and control valves that operate in automatic mode as a result of the control action of the programmable controller.

Техническая сущность настоящего изобретения поясняется иллюстрацией, на которой в схематическом виде отражена работа устройства.The technical essence of the present invention is illustrated by an illustration, which in a schematic form reflects the operation of the device.

МППИ выполняет функцию проведения измерений состава выхлопных газов ТУ и включает БПО, БГА, программируемый контроллер и климатическую систему.MPPI performs the function of measuring the composition of TU exhaust gases and includes BPO, BGA, a programmable controller and a climate system.

БПО предназначен для непрерывного отбора и доставки пробы в БГА и состоит из пробоотборника и линии доставки пробы, при этом пробоотборник устанавливается на стенке выхлопной шахты ТУ, где он осуществляет отбор проб, предварительную фильтрацию, поддержание температуры пробы газа в объеме пробоотборника для исключения образования конденсата в фильтрующем элементе первичного фильтра. Линия доставки пробы обеспечивает поддержание температуры пробы газа по всей длине линии для исключения образования конденсата и выполнена в виде трубопровода, снабженного фильтром и запорно-регулирующей арматурой, содержащей, по меньшей мере, три клапана и один вентиль. Для обогрева линии доставки пробы предусмотрен саморегулирующийся по температуре нагревной кабель. При этом один клапан выполнен в виде отсечного соленоидного клапана, дистанционное управление которым обеспечивают с помощью программируемого контроллера.BPO is designed for continuous sampling and delivery of samples to the BHA and consists of a sampler and a sample delivery line, while the sampler is installed on the wall of the TU exhaust shaft, where it carries out sampling, preliminary filtration, maintaining the temperature of the gas sample in the volume of the sampler to prevent condensation in primary filter element. The sample delivery line maintains the temperature of the gas sample along the entire length of the line to prevent condensation and is made in the form of a pipe equipped with a filter and shut-off and control valves containing at least three valves and one valve. A self-regulating temperature heating cable is provided for heating the sample delivery line. In this case, one valve is made in the form of a shut-off solenoid valve, the remote control of which is provided using a programmable controller.

БГА предназначен для подготовки пробы и проведения измерений состава выхлопных газов, при этом он состоит из газоаналитического оборудования: оборудования пробоподготовки и подачи пробы в газоанализаторы, газоанализаторов.BGA is designed for sample preparation and measurements of exhaust gas composition, while it consists of gas analysis equipment: equipment for sample preparation and sample supply to gas analyzers, gas analyzers.

В системе используют современные оптические методы газового анализа, характеризующиеся высокой точностью и надежностью: недисперсионная ПК-спектроскопия (NDIR) и корреляционный метод с газовыми фильтрами в ИК-диапазоне (IR-GFC) и в УФ-диапазоне (UV-GFC). Содержание кислорода определяется парамагнитными сенсорами.The system uses modern optical methods of gas analysis, characterized by high accuracy and reliability: non-dispersive PC spectroscopy (NDIR) and the correlation method with gas filters in the IR range (IR-GFC) and in the UV range (UV-GFC). The oxygen content is determined by paramagnetic sensors.

Таблица 1Table 1 Контролируемый компонентControlled component Метод определенияDetermination method Типовой диапазонTypical range Базовый набор контролируемых компонентов выхлопного газа:Basic set of controlled exhaust gas components: Оксид азота NONitric oxide IR-GFC, NDIRIR-GFC, NDIR 0…200 ppm0 ... 200 ppm Сумма оксидов азота NO_x Sum of nitrogen oxides NO _x расчет / конвертирование NO₂=>NOcalculation / conversion of NO ₂ => NO 0…200 ppm0 ... 200 ppm Оксид углерода СОCarbon monoxide IR-GFC, NDIRIR-GFC, NDIR 0…300 ppm0 ... 300 ppm Диоксид углерода СО₂ Carbon dioxide CO ₂ NDIRNdir 0…5%,0 ... 5%, Кислород O₂ Oxygen O ₂ Парамагнитный сенсорParamagnetic Sensor 0…21%,0 ... 21% Дополнительный набор контролируемых компонентов выхлопного газа:Optional set of controlled exhaust components: Диоксид азота NO₂ Nitrogen dioxide NO ₂ UV-GFC, расчетUV-GFC calculation 0…50 ppm0 ... 50 ppm Диоксид серы SO2Sulfur dioxide SO2 NDIR, IR-GFCNDIR, IR-GFC 0…100 ppm0 ... 100 ppm Метан CH₄ Methane CH ₄ NDIR, IR-GFCNDIR, IR-GFC 0…100 ppm0 ... 100 ppm

Программируемый контроллер используется в качестве средства сбора, обработки и выдачи оперативной информации на МОД и для управления климатической системой и режимами работы БГА. При этом входная информация поступает непосредственно на модули дискретных и аналоговых вводов контроллера, а управляющие сигналы поступают к исполнительным средствам через модули дискретных выходов. Информация по результатам контроля передается через цифровой выход контроллера на МОД.The programmable controller is used as a means of collecting, processing and issuing operational information on the MOD and for controlling the climate system and BGA operating modes. In this case, the input information goes directly to the modules of discrete and analog inputs of the controller, and control signals go to the executive means through modules of discrete outputs. Information on the results of the control is transmitted through the digital output of the controller to the MOD.

Климатическая система обеспечивает создание необходимого микроклимата в процессе пробоотбора и анализа пробы.The climate system provides the necessary microclimate in the process of sampling and analysis of the sample.

МОД выполняет функцию централизованного сбора и обработки данных от МППИ и САУ ТУ. Он имеет в своем составе АРМ и сервер системы, обеспечивающий регистрацию измерений, сохранение результатов измерений и расчетов в архивной базе данных сервера.MOD performs the function of centralized data collection and processing from MPPI and self-propelled guns TU. It includes an AWP and a server system, which provides registration of measurements, saving the results of measurements and calculations in the archive database of the server.

АРМ снабжено компьютером и устройством цветного мнемонического отображения концентраций компонентов выхлопных газов и текущего состояния ТУ для визуализации результатов контроля выхлопных газов и анализа технического состояния ТУ.The workstation is equipped with a computer and a color mnemonic device for displaying the concentrations of the components of the exhaust gases and the current state of the technical specifications for visualizing the results of monitoring the exhaust gases and analyzing the technical state of the technical specifications.

В качестве сетевого оборудования используют сетевой коммутатор. АСКВГ ТУ работает следующим образом.As a network equipment using a network switch. ASKVG TU works as follows.

В процессе эксплуатации ТУ осуществляют непрерывный мониторинг выбросов на предмет определения текущих концентраций вредных и загрязняющих веществ и других компонентов в выхлопных газах. БПО обеспечивает отбор проб посредством пробоотборного зонда и их доставку в БГА, который обеспечивает проведение анализа состава и концентраций компонентов в выхлопных газах. Доставка пробы осуществляется по линии, выполненной в виде трубопровода и снабженной запорно-регулирующей арматурой, включающей по меньшей мере три клапана и один вентиль. Подача газообразной пробы по трубопроводу управляется в автоматическом режиме с помощью управляющего воздействия на клапан отсечной соленоидный от программируемого контроллера. После проведения анализа проба и конденсат выбрасываются в атмосферу. Информация о концентрациях компонентов в пробе передается через контроллер, локальные вычислительные сети и сетевое оборудование в МОД. Одновременно в МОД поступает информация о режимных параметрах ТУ от САУ ТУ. Сервер МОД обеспечивает вычисление мощностей и валовых выбросов анализируемых компонентов и архивацию результатов измерений и расчетов. При превышении предельно-допустимых значений концентраций или приближении значений к пороговому значению АРМ отображает эту информацию на мнемосхеме монитора. Дежурный оператор визуально оценивает концентрации компонентов выхлопных газов и текущее техническое состояние ТУ по информации, отображаемой на мнемосхемах монитора и принимает решение о проведении технического обслуживания и/или вызове аварийной бригады.During the operation of the technical specifications, emissions are continuously monitored to determine the current concentrations of harmful and polluting substances and other components in the exhaust gases. BPO provides sampling through a sampling probe and their delivery to the BGA, which provides an analysis of the composition and concentrations of components in the exhaust gases. Sample delivery is carried out along a line made in the form of a pipeline and equipped with shut-off and control valves, including at least three valves and one valve. The supply of a gaseous sample through the pipeline is controlled automatically by means of a control action on the shut-off solenoid valve from the programmable controller. After analysis, the sample and condensate are released into the atmosphere. Information about the concentrations of the components in the sample is transmitted through the controller, local area networks and network equipment to the MOD. At the same time, the MOD receives information about the operating parameters of the control system from the self-propelled guns of the control unit. The MOD server provides the calculation of capacities and gross emissions of the analyzed components and the archiving of measurement and calculation results. When exceeding the maximum permissible concentration values or approaching the values to the threshold value, the workstation displays this information on the monitor mnemonic. The operator on duty visually evaluates the concentrations of the components of the exhaust gases and the current technical condition of the technical specifications according to the information displayed on the mimic diagrams of the monitor and decides to conduct maintenance and / or calling the emergency team.

Claims

An automated system for monitoring the exhaust gases of technological installations, including a data processing module, containing a server and at least one automated workstation equipped with a computer and a color mnemonic display device that provides visualization of the results of exhaust gas monitoring and analysis of the technical condition of technological installations, and connected via network equipment , local area networks with an automated control system for technological installations and a module for preparing and conducting measurements, comprising a sampling unit including a sampler and a sample delivery line, and a gas analysis unit, while the sample delivery line is configured to maintain a constant temperature of the gas sample along the entire length of the line and is equipped with automatic shut-off and control valves as a result of the control action of the programmable controller.