Система автоматического мониторинга выбросов вредных (загрязняющих) веществ для установки 21-10/3М MOD-1004 , 97231-25

Назначение

Система автоматического мониторинга выбросов вредных (загрязняющих) веществ для установки 21-10/3М MOD-1004 (далее — система) предназначена для:

— измерений массовой концентрации оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), оксида углерода (СО), диоксида серы (SO2), объемной доли кислорода (О2) и паров воды (H2O), температуры, абсолютного давления, объемного расхода, а также разовых, валовых (годовых), массовых выбросов загрязняющих веществ (далее — ЗВ);

— сбора, обработки, визуализации, хранения данных, представления результатов измерений в различных форматах.

Описание

Система является стационарным автоматическим многоканальным измерительным устройством непрерывного действия.

К средству измерений данного типа относится система автоматического мониторинга выбросов вредных (загрязняющих) веществ дляустановки 21-10/3MMOD-1004, серийный № 3515.

Принцип действия системы основан на непрерывном измерении, преобразовании и обработке при помощи контроллера программируемого SIMATIC S7-1200 (далее — ПЛК) входных сигналов, поступающих по измерительным каналам (далее — ИК) от первичных измерительных преобразователей (далее — ИП). Состав и метрологические характеристики ИК представлены в таблице 3.

Система осуществляет измерение параметров следующим образом:

— первичные ИП измеряют текущие значения параметров технологического процесса и преобразуют их в сигналы силы постоянного тока от 4 до 20 мА или цифровые сигналы по протоколу Modbus TCP/IP;

— выходные сигналы первичных ИП поступают в модуль аналогового ввода SM 1231 (6ES7231-4HF32-0XB0), в котором производится аналого-цифровое преобразование, и на входы цифровых модулей CM 1241 (6ES7241-1CH32-0XB0), CP 1243-1 (6GK7243-1BX30-0XE0) ПЛК;

— цифровые коды передаются в центральное управляющее устройство ПЛК, в котором происходит их обработка в соответствии с заложенным алгоритмом;

— измеренные и рассчитанные значения параметров технологического процесса передаются на панель оператора, которая размещена в блок-контейнере и на автоматизированное рабочее место оператора (далее — АРМ).

Обмен данными между системой и информационной системой предприятия осуществляется по протоколу OPC (через Ethernet соединение).

Первичные ИП, входящие в состав системы, представлены в таблице 1.

Таблица 1 — СИ, входящие в состав системы

Наименование	Рег. № в ФИФОЕИ
Комплекс газоаналитический MCS, модификация MCS 200 HW (далее — MCS 200 HW)	76825-19
Преобразователь давления APC-2000 (далее — APC-2000)	79947-20
Преобразователь температуры CT-R (далее — CT-R)	72825-18
Расходомер газа ультразвуковой FLOWSIC 100 (далее — FLOWSIC 100)	43980-10
Примечание — Введено следующее сокращение: ФИФ информационный фонд по обеспечению единства измерений	>ОЕИ — Федеральный

ПЛК, MCS 200 HW, блок обработки данных FLOWSIC 100, система подготовки пробы размещены в блоке-контейнере. Блок-контейнер оснащен системами освещения, климат-контроля, пожарной сигнализации и обнаружения утечек.

APC-2000, CT-R, приемопередающие блоки FLOWSIC 100, пробоотборный зонд, шкаф воздуходувки, предназначенный для проведения продувки приемопередающих блоков FLOWSIC 100, установлены на газоходе. Для подачи пробы газа в MCS 200 HW используется обогреваемая линия подачи пробы.

Система выполняет следующие основные функции:

— измерение массовой концентрации ЗВ, приведенной к нормальным условиям (температура 0 °С и абсолютное давление 101325 Па);

— измерение объемной доли кислорода и паров воды;

— измерение температуры, абсолютного давления, объемного расхода газа;

— измерение разовых, валовых (годовых), массовых выбросов ЗВ;

— сбор, обработка, визуализация, хранение данных, представление результатов измерений в различных форматах.

Общий вид блока-контейнера представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 — Общий вид блока-контейнера

Нанесение знака поверки на систему не предусмотрено.

Пломбирование системы не предусмотрено.

Серийный номер в виде цифрового значения, состоящего из арабских цифр, нанесен на маркировочную табличку, расположенную на входной двери блока-контейнера, методом лазерной гравировки.

Общий вид (схема) маркировочной таблички представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 — Общий вид (схема) маркировочной таблички

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее — ПО) системы разделено на встроенное (ПО MCS 200 HW и ПО ПЛК) и внешнее.

ПО MCS 200 HW выполняет приведение массовой концентрации ЗВ к нормальным условиям (температура 0 °С и абсолютное давление 101325 Па).

ПО ПЛК выполняет следующие функции:

— управление, считывание, отображение, обработка и передача данных о параметрах выбросов ЗВ;

— усреднение за 20 минут результатов измерений массовых концентраций ЗВ, объемных долей кислорода и паров воды, температуры, давления, объемного расхода газового потока.

Внешнее ПО является метрологически не значимым и осуществляет следующие функции:

— отображение на экране АРМ измеренных и расчетных значений, их архивирование;

— визуализацию технологического процесса;

— регистрацию и документирование событий, ведение оперативной базы данных параметров режима, обновляемой в режиме реального времени;

— контроль состояния значений параметров, формирование предупредительных и аварийных сигналов;

— формирование отчетов и сохранение их на жесткий диск АРМ.

Метрологические характеристики системы нормированы с учетом влияния встроенного ПО.

Уровень защиты ПО «средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Таблица 2 — Идентификационные данные ПО

Идентификационные данные (признаки)	Значение
Идентификационные данные (признаки)	ПЛК	MCS 200 HW
Идентификационное наименование ПО	_	_
Номер версии (идентификационный номер) ПО	1 * 1.ХХ.ХХХ	1 * 1.х.х

_________«х» не относится к метрологически значимой части ПО и принимает значения от 0 до 9.

Технические характеристики

Таблица 3 — Метрологические характеристики ИК

Метрологические характеристики ИК			Первичный ИП ИК (выходной сигнал)	Вторичная часть ИК
Наименование ИК	Диапазон измерений	Пределы допускаемой погрешности	Первичный ИП ИК (выходной сигнал)	Контроллер, модуль ввода	Yди, %
ИК массовой концентрации оксида азота (NO)	от 0 до 500 мг/м3	Yди: ±13 %	MCS 200 HW (Modbus TCP/IP)	ПЛК, CP 1243-1	_
ИК массовой концентрации диоксида азота (NO2)	от 0 до 500 мг/м3	Yди: ±20 %
ИК массовой концентрации оксида углерода (СО)	от 0 до 500 мг/м3	Yди: ±14 %
ИК массовой концентрации диоксида серы (SO2)	от 0 до 2700 мг/м3	Yди: ±10,5 %
ИК объемной доли паров воды (H2O)	от 3 до 40 %	6: ±13 % (в диапазоне от 3 до 24 % включ.); 6: ±26 % (в диапазоне св. 24 до 40 %)
ИК объемной доли кислорода (О2)	от 0 до 21 %	Yди: ±10 %
ИК температуры	от -50 °С до +500 °С	Д: ±3,4 °С	CT-R (от 4 до 20 мА)	ПЛК, SM 1231	±0,5
ИК абсолютного давления	от 0 до 160 кПа	Yди: ±1,3 %	APC-2000 (от 4 до 20 мА)	ПЛК, SM 1231	±0,5
ИК объемного расхода газа1)	от 0,16 до 212 м3/с	6: ±5 % (при 0,03<V<0,1); 6: ±3,5 % (при 0,1<V<0,3); 6: ±2 % (при V>0,3)	FLOWSIC 100 (Modbus TCP/IP)	ПЛК, CM 1241	_

Продолжение таблицы 3

1) Скорость потока газа от 0,03 до 40 м/с, внутренний диаметр газохода в месте установки FLOWSIC 100 составляет 2600 мм.

Примечания:

1. Диапазоны измерений ИК массовой концентрации ЗВ приведены к нормальным условиям (температура 0 °С и абсолютное давление 101325 Па).

2. Принцип действия MCS 200 HW для определения всех компонентов (кроме кислорода) — ИК спектроскопия, для определения кислорода — циркониевый датчик.

3. Введены следующие обозначения: 6 — пределы допускаемой относительной погрешности; Yди — пределы допускаемой приведенной к разности между максимальным и минимальным значениями диапазона измерений погрешности; Д — пределы допускаемой абсолютной погрешности; V — скорость газового потока, м/с.

4. Минимальное и максимальное значения участка диапазона измерений ИК массовой концентрации ЗВ, в котором результаты измерений соответствуют обязательным метрологическим требованиям Постановления Правительства РФ от 16.11.2020 № 1847 (раздел 3, пункт 3.1.3), соответствуют Cmin и Cmax.

Cmax, мг/м3, соответствует верхнему пределу диапазона измерений ИК.

Cmin, мг/м3, рассчитывается по формуле:

C _ свпи^ Y Cmin = е ,

(1)

где СВПИ — верхний предел диапазона измерений ИК, мг/м3;

Y — пределы допускаемой приведенной к верхнему пределу диапазона измерений ИК погрешности, %;

6 — пределы допускаемой относительной погрешности, %, нормируемые в

Постановлении Правительства РФ от 16.11.2020 № 1847 (раздел 3, пункт 3.1.3).

Таблица 4 — Метрологические характеристики ИК показателей выб	росов
Наименование характеристики	Значение
Диапазон измерений разового выброса i-го ЗВ, г/с	от Мн до MBj
Диапазон измерений массового выброса i-го ЗВ, кг/ч	от 3,6-Мн до 3,6<Мв!
Диапазон измерений валового (годового) выброса i-го ЗВ, т/год	от 31,536-Мн до 31,536-Мв
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений разовых, массовых и валовых (годовых) выбросов, %	±50

Продолжение таблицы 4

Примечания:

1. Введены следующие обозначения: Мн — нижний предел диапазона измерений разового выброса i-го ЗВ, г/с; МВ — верхний предел диапазона измерений разового выброса i-го ЗВ, г/с.

2. Нижний предел диапазона измерений разового выброса i-го ЗВ, г/с, рассчитывается по

формуле:

М = Cmini Q (1)

14 1000 ’ ( )

где Q -min

минимальное значение объемного расхода газового потока, приведенного к нормальным условиям, м3/с.

3. Верхний предел диапазона измерений разового выброса i-го ЗВ, г/с, рассчитывается по

формуле:

М = Cmaxi Qmax, (2)

в1 1000 ’

где Q —

max

— максимальное значение объемного расхода газового потока, приведенного к нормальным условиям, м3/с.

Таблица 5 — Технические характеристики

Наименование характеристики	Значение
Габаритные размеры блока-контейнера, мм, не более:
— ширина	2500
— высота	3000
— глубина	6000
Масса блока-контейнера, кг, не более	7000
Условия эксплуатации:
— температура окружающей среды на технологической площадке, °С	от -40 до +40
— температура окружающей среды в блоке-контейнере, °С	от +15 до +25
— относительная влажность (без конденсации) на технологической
площадке, %, не более	95
— относительная влажность (без конденсации) в блоке-контейнере, %,
не более	80
— атмосферное давление, кПа	от 84,0 до 106,7

Таблица 6 — Показатели надежности

Наименование характеристики	Значение
Наработка до отказа, ч, не менее	40000
Средний срок службы, лет	15

Знак утверждения типа

наносится на маркировочную табличку методом лазерной гравировки и на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта типографским методом.

Комплектность

Таблица 7 — Комплектность средства измерений

Наименование	Обозначение	Количество, шт./экз
Система автоматического мониторинга выбросов вредных (загрязняющих) веществ для установки 21-10/3MMOD-1004	_	1
Паспорт	_	1
Руководство по эксплуатации	_	1

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 3 «Принцип действия» и приложении А «Методика (метод) измерений разовых, массовых и валовых (годовых выбросов)» руководства по эксплуатации.

Нормативные документы

Приказ Росстандарта от 19.11.2024 № 2712 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;

Приказ Росстандарта от 06.12.2019 № 2900 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 1-10’1 — 1-107 Па»;

Приказ Росстандарта от 11.05.2022 № 1133 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений объемного и массового расходов газа»;

Приказ Росстандарта от 31.12.2020 № 2315 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах».