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前言
隨著我國節能減排力度的加大,企業環保與經營管理念的提升和可持續性發展也迫切要求企業通過加強監測、強化管理的手段來解決污染問題。我廠近年來也日益重視環境監測問題和完善監測系統,在#8機安裝CEMS煙氣排放在線監測系統開始進行煙塵和SO2濃度監測。
淮北發電廠與許多企業一樣都無法避免有污染排放點,少則幾個、多則幾十個,金屬粉塵和SO2是氣型污染物的主要污染因子,這些污染源排放的大量粉塵和SO2煙氣,不僅加劇了各種設施的腐蝕,而且對周邊環境也造成了極大的危害。
煙氣排放在線監測系統(CEMS)面對的困難與問題很多:高溫、高粉塵、高水份、負壓及腐蝕性等惡劣氣體條件;應保證必要的檢測準確度;應有較快的反應速度;應易操作、易檢修;防塵、防濺、防腐等防護要求;應有較高的自動化程度,較少的維護工作量,因此應對氣體成分、粉塵濃度、煙氣流量等進行分析。
一、氣體成分分析
過去主要采用傳統的分析方法如化學分析法、氣相色譜法,其缺點是:必須對煙氣進行人工取樣,在實驗室進行分析,其中操作者的操作技能對分析的精度有很大影響;而且傳統方法只能單一成份地逐個進行檢測分析,不具備多重輸入和信號處理功能;分析費時,響應速度慢,效率低,難以實時地分析工況。而目前#8機采用的是光學技術,在不影響被測氣體本身狀態時于煙道上進行實時的直接測量。其原理是氣流通過測量探頭同時吸收儀器發出的光使光強衰減,測出衰減程度即確定了SO2含量。該法具有以下特點:利用SO2對一定波長紫外光的強吸收特性消除其它成份影響;可測范圍大,可達0~6000 mg/Nm3。
另一種是抽取方式――即將氣體從煙道中抽取出來進行預處理后、再分析確定其含量。在線檢測方法主要有熱導式、紅外線式和紫外線三種。不同測量方法與系統集成方式其適應性、性能價格比均不同。
熱導式是基于混合氣體中不同氣體組份的導熱系數(轉變為熱絲電阻值的變化)不同的原理,許多企業應用情況欠佳――冒正壓時維護量較大,負壓大時難以抽取樣氣;雖一次購置成本低但長期運行難維護、維修成本較高。此法不能用于檢測低濃度(≤0.5%)SO2的場合。
紫外線式是基于被測氣體組份分子對紫外光選擇性的輻射吸收原理,最大特點是采用長壽命空心陰極燈做光源,穩定性較高;適宜在線測量低濃度SO2煙氣,但在同等性能、功能情況下儀表價格較高。
紅外線式則基于非分光紅外吸收測量法的原理,分層四氣室的獨特設計具有理想的抗干擾能力;其測量范圍寬,從0~100ppm至0~100%SO2,適應用于低濃度SO2波動范圍較大的場合;其性能指標優越,重復性好,零點與量程漂移小于±1%F.S/7d。若設計匹配、有效的預處理裝置(粉塵過濾、除水、除酸、壓力流量調節、抽氣泵、冷凝器)和電控單元等,則可實現在線檢測的高穩定性、高準確性運行,尤其是ABB公司(德國Hartman & Braun)Uras14 NDIR紅外分析儀在國內有著良好的應用業績。
二、 粉塵濃度測量
目前#8機采用光透射原理――當可控光源穿過帶有微小顆粒的氣體時,一個高靈敏的傳感器可檢測出被微小顆粒吸收的光能,并將其與參比光進行比較從而確定透射值或濁度值,再進一步得出粉塵濃度值,利用傳統的紅外吸收原理及最新的窄帶干涉濾光片技術、集氣體成分測量與粉塵測量于一體,簡化了測量和處理過程。
此類裝置具有以下特點:以光學技術為基礎,自動完成測量、控制、線性測試以及污染物檢測功能,反應速度快、無采樣處理過程;帶有反吹裝置,防止光學鏡頭面不受污染;具備快速切斷閥可在吹掃裝置失效后自動保護儀器;安裝簡便,發射與檢測單元可通過法蘭安裝在煙管兩側;多種信號輸出(0/2/4-20mA模擬輸出、數字輸出、RS232與RS485通訊接口)和顯示,可滿足各類測量、控制與系統集成要求。
三、 煙氣流量檢測裝置
目前流量檢測方法與裝置很多,但要解決好粉塵堵塞與可能存在的腐蝕以及降溫后的冷凝等問題,解決大管徑、低流速、寬量程比、低靜壓等問題,要達到預期的準確性與可靠性,須慎重選型設計。
美國INTEK公司、KURZ公司的產品進入中國市場多年,檢測SO2煙氣流量也有多年成功經驗,其性能穩定,數據準確可靠;維護與運行成本低,管徑增大購置成本增加不多;采用插入式安裝結構,拆裝檢修方便;信號直接由非電量變換成電量,便于信號處理;在小流量、介質的雷諾數很低的情況下有較好的測量進度。該類流量計近年來在國內外有較好的信譽和市場,但不太適宜于污染物(有粘性的)多、介質的溫度變化劇烈的流體流量測量。
節流式流量計――采用滿管式安裝與測量,精度略高、有國際標準可循,但也有其局限性:管徑越大造價越高、安裝檢修不便,維護工作量大;介質壓力傳輸會帶來堵塞、降溫引起冷凝加劇腐蝕、結垢;使用中影響精度的因素多如工況參數變化、前后直管段不夠、銳角磨損等,都會使其不確定度增大;測量范圍窄、僅為3:1,壓損大、能耗大運行費用高。
均速管流量計――原理上與節流式流量計同屬于差壓使流量計,精度較節流式流量計略低但比單點測量法略高、因其測得的是管截面上介質的平均速度,具有一定的代表性,反映了管內流速分布變化規律;造價比節流法低,但它避免不了上述節流式流量計的其它缺點,在流速較高、粉塵較多時易堵塞,而在低流速時輸出差壓小;其流量系數受測管大小、工藝管徑比、安裝等因素的影響。
渦街流量計――可采用插入式結構測量中心點的流速,不存在差壓式流量計的缺陷,在粉塵干燥、流速較高情況下,發生體堵塞的可能性小,信噪比高,維護量不大。應用中應注意振動與儀表運行可靠性選擇問題。渦輪流量計靈敏度高,但難以長期適應含塵環境。(注:當粉塵濃度小于100g/Nm3時,一般可不考慮粉塵濃度對流量測量示值的影響。)
彎管流量計結構簡單,內無任何附加節流件、插入件和可動部件,不易堵塞、無壓力損失,因此適合于大管徑、低流速、低靜壓、多粉塵與腐蝕較強的場合,但它對90°彎頭的結構尺寸有要求:圓滑、管內無毛刺;對于特大管徑安裝檢修復雜;輸出差壓也較小。
在正確選型設計與安裝調試的同時,為了確保準確測量,除了應定期進行維護維修工作外,必要時應設計安裝定期吹掃、清洗儀表探頭裝置,定期處理探頭上粘結的污物、信號取壓口與引壓口及引壓管的粉塵沉積或堵塞等。
【關鍵詞】高壓斷路器;在線檢測;系統
當前在我國的電力系統當中高壓斷路器已經成為高壓線路以及相關設備進行帶電操作的開關,并且得到了廣泛的使用。而隨著我國社會經濟的不斷發展,人們對電力供電的安全、質量以及經濟性等方面均提出了更高的要求,因此需要工作人員準確掌握高壓斷路器的實際運行狀態。本文將在此背景之下,著重圍繞高壓斷路器在線檢測系統進行簡要分析研究。
一、高壓斷路器及在線檢測系統的簡要概述
1、高壓斷路器。所謂的高壓斷路器指的就是在高壓環境即3kV以上電力系統當中使用的斷路器,高壓斷路器在電力系統當中同時發揮著故障保護與系統控制兩大關鍵作用。當電力設備或是線路發生故障的情況下,高壓斷路器負責迅速從電網當中切除故障部分,從而確保其余部分能夠正常運行[1]。2、組成部分。高壓斷路器檢測系統主要由數據采集、存儲、分析以及中央管理四個單元組合而成。數據采集、數據存儲和數據分析單元將分別負責采集在分段過程中斷路器電壓量、時間與電流等數據,中央管理單元則主要負責對前三個單元進行總體管理和指揮控制,確保高壓斷路器在線檢測系統能夠正常運行。3、檢測內容。高壓斷路器在線檢測系統主要負責統計斷路器操動次數、電流開斷次數、電壓、合閘彈簧的具體狀態、氣壓或者是液壓的啟動次數等等。
二、高壓斷路器在線檢測系統的具體分析
1、振動檢測。在高壓斷路器在線檢測系統當中對于振動的檢測,主要是通過使用壓電式加速傳感器負責實時檢測斷路器在其具體的動作過程中的機械振動,在連桿上牢牢固定住永久磁鐵,從而有效獲取具有高分辨率的振動信號。除此之外,在振動檢測的過程當中還可以選擇使用光學振動傳感器的方式。2、位移檢測。在位移檢測當中主要是負責實時檢測高壓斷路器的觸頭,而在此過程當中主要是使用差動變壓器法。分合操作斷路器時,通過主軸連桿的運動將會帶動位移傳感器的金屬連桿相對其軸式感應變壓器的運動,使得位移能夠通過位移轉換器輸出為可同步變換的電壓。3、電流、電壓檢測。檢測高壓斷路器的電流與電壓主要指的是檢測分合閘電磁線圈與閘前后的電壓和電流。在前者的檢測當中,鑒于電流屬于直流電流量因此可以使用在高壓斷路器鐵芯開口位置處安裝霍爾電流傳感器的方式,隔離開二次回路和高壓斷路器在線檢測系統。目前絕大多數閘前后電流、電壓以及開斷電流為交流高壓大電流,因此在檢測過程中主要使用光纖電壓和電流互感器,用于代替傳統的電磁式電壓、電流互感器,以有效解決設備體積過于龐大并且缺乏較高的精確度和動態性等種種缺點。4、A/D轉換器。在當前高壓斷路器在線檢測系統當中使用的A/D轉換芯片,大多數為14位逐次比較型的A/D轉換芯片,這主要是由于該類芯片具有速度快、通道多等重要優勢。轉換器內部設有±2.5V的參考電源和四個能夠同步進行采樣或保持的放大器,從而能夠同時對四個通道進行模擬信號采樣并確保輸入信號之間保持對應相位信息。5、DSP芯片。在選擇DSP芯片方面主要使用16位定點數字信號處理器,該處理器經過改進優化,呈現出哈佛結構并且能夠完成四級流水線操作,同時具有六條總線,在存儲器、專用硬件乘法器與指令集等共同作用下,使得系統處理數據的能力得到顯著提升。6、通訊接口。當前運用在高壓斷路器在線檢測系統當中的通訊接口一般為雙向的、平衡傳輸標準的接口,該種通訊接口能夠為多點連接提供支持,事實證明其能夠輕松完成32個節點的網絡連接創建任務;與此同時,該種通訊接口具有高效的傳輸速率、布線方面簡單并具有絕佳的抗干擾性,比較適用于遠距離傳輸。
三、結束語
總而言之,高壓斷路器的運行狀態對整個電力系統的安全性和可靠性有著重要而深遠的影響,因此通過利用高壓斷路器在線檢測系統,實時檢測高壓斷路器的運行狀態,能夠有效實現從傳統的計劃維修向狀態維修的過渡。
參考文獻
近年來,隨著我國電網規模的不斷擴大和電力體制改革的不斷深入,新拓展的電力廠站配置都體現了電壓等級的提高,網絡規模的擴大,自動化程度的加強等特點。為了實現電力供應的可靠性,滿足人們越來越高的用電質量要求,需加強對電氣設備的實時監測,以保證電氣系統設備的運行質量,提高電廠的市場競爭能力[1]。
電力網絡的不斷擴展給設備的日常監測和維護帶來了挑戰,針對此問題我國提出了部分電力設備要逐步實現無人值守,以技術升級換取人力精簡,這就需要一套行之有效的電力設備在線監測系統。
虛擬儀器是在傳統計算機平臺之上配備專用的硬件裝置及自行開發的軟件系統來實現一定功能的專用儀器。虛擬儀器憑借其針對性強、連接方便、擴展開放、配置靈活、開放實用、性價比高等特點,已廣泛應用在電力設備的在線監測系統當中。
本文從電力設備的局部放電、過電壓、外絕緣泄漏電流三方面著手,分別設計對應的基于虛擬儀器的在線監測系統,用于實現這三方面故障的實時在線監測,有效提高電氣設備運行質量。
1 局部放電在線監測系統
1.1 局部放電在線監測綜述[2]
未貫穿導體的絕緣體局部區域發生放電現象稱為局部放電。在大型高壓電力設備運行過程中,復雜的電、磁、熱作用和設備損耗將導致其中的絕緣體出現薄弱部位產生局部放電,久而久之會導致絕緣擊穿。對局部放電進行監測可有效評估絕緣質量,及時發現薄弱環節并作出對應處理措施。
結合現有同類檢測系統,本文提出一種基于超聲法和虛擬儀器的局部放電在線實時監測系統,實現相關故障的診斷。
1.2 局部放電信號采集方法
高壓電氣設備危險點的局部放電呈周期性,并同時產生光、聲波等,本節采用非電測法中的超聲波法,選用靈敏度高、響應性好、性價比高的VS150-RI型聲發射傳感器。該方法可以在屏蔽電磁干擾的情況下對處在超聲頻段的放電信號進行實時分析,定位檢測。
1.3 系統硬件結構
本系統采用德國華倫公司生產的VS150-RI聲發射傳感器,美國PAC公司生產的PCI-DSP-4數據采集卡,并配置數據庫監測系統平臺。
1.4 系統軟件結構
本系統的軟件部分由LabVIEW,SQL共同編制來實現。主要用于控制程控放大器、多路開關、電源,并對放電信號進行處理分析,最后在后處理中得出所需要的數據和圖表。
1.5 系統功能實現
監測系統通過VS150-RI聲發射傳感器采集接收局部放電超聲信號,信號經轉換并傳輸至分析處理環節,結合HMI收到的用戶配置和策略對放電情況給出對策并傳達給設備執行,每次的監測情況可通過數據庫存儲以作參照分析只用。
本系統采用LabVIEW中的LabSQL實現數據庫訪問,通過在操作系統中的創建數據源名(DSN),將其作為樞紐完成LabSQL與數據庫間的連接;利用LabVIEW中基于FFT的頻譜計算實現對局部放電信號的頻譜分析,根據得到的頻譜圖中放電超聲信號的幅值及主頻判定其對電氣設備運行的影響。
2 過電壓在線監測系統
2.1 過電壓在線監測綜述
電力系統運行中,電氣設備電壓高于額定工作電壓的現象稱為過電壓,根據產生的原因分為兩類:內部(包括因操作、工頻、諧振引起的)過電壓;外部(包括大氣、雷電引起的)過電壓。
2.2 過電壓類型及其信號采集
電力系統中常用的獲取信號的方法包括以下3種:
1)電壓互感器法采用電磁式電壓互感器為核心設備,但因其工作頻率、磁導率、分布電容等方面問題的影響,容易導致過電壓信號失真,因此,一般情況下不采取此方法;2)電流傳感器方法以電流傳感器為核心設備,該方法適用幅值大、變化快的脈沖電流測量,但不可兼有工頻和脈沖的環境中使用。將其與電壓互感器聯用可以彌補頻帶不足,但不能用于雷電過電壓測量;3)阻容分壓器方法以專用分壓器為核心設備,該方法簡便易行、測量精度高,但實際操作中需考慮分壓器、測量設備、測量人員的安全。
2.3 過電壓信號測量原理
本文采用分壓器進行過電壓信號采集,其系統原理同如圖1所示。
2.4 系統硬件結構
硬件部分按照功能分為幾個模塊,具體情況如表1所示。
2.5 系統軟件結構
本系統的過電壓采集存儲程序軟件采用LabVIEW平臺編寫,其目標功能中數據采集部分主要完成對數據采集卡的設置,采集軟件根據設定參數進行數據采集。并送到數字濾波和數據壓縮軟件進行處理。
3 外絕緣泄露電流在線監測系統
變電站外絕緣的污穢網絡是影響其安全運行的重要環節,通過變電站電力設備外絕緣泄漏電流的在線監測可及時發現故障并作出應對,從而保證變電站設備的安全穩定運行。
3.1 系統硬件結構
電力設備外絕緣表面泄漏電流是非常微弱(為μA級),須在普通電流傳感器上設置放大電路,以提高被測信號的信噪比并降低外界干擾,從而實現傳感器對微弱的信號的采集。
前置信號調理單元設置中,由于所需監測的設備多,因此采用多路選擇開關以降低成本;因泄漏電流幅值大,所以采用可變增益的放大電路;因監測現場干擾信號多,所以采用低通濾波來防止外界干擾;因需電流傳輸以抗干擾,所以采用電壓/電流轉換電路;另外要實現整個信號調理單元的屏蔽,以防止電磁干擾。
本系統采用美國PAC公司生產的PCI-DSP-16數據采集卡,利用其配套軟件可實現數據采集、控制、分析、處理等功能。
3.2 系統軟件結構
本系統的軟件部分由Lab VIEW,SQL Server 2000共同編制來實現。主要用于實現監測、查詢、遠程訪問等功能,最后在后處理中得出所需要的數據和圖表。
本系統采用Lab VIEW中的Lab SQL實現數據庫訪問,通過在操作系統中創建數據源 (OBDC),將其作為樞紐完成Lab VIEW與SQL Server的連接。
4 結論
本文從電力設備的局部放電、過電壓、外絕緣泄露電流三個方面的故障監測入手,分別從信號采集、軟硬件結構、功能實現詳細闡述了各個故障在線監測系統,并分析了對應信號采集、傳輸,數據分析、處理,頻譜圖生成、顯示,信息存儲、查詢等功能的實現途徑。
另外,文中所述的在線監測系統均可以作為普通的數字存儲示波器使用,充分體現了微機應用與Lab VIEW在儀器開發方面的優勢。
參考文獻
關鍵詞:氧化鋅避雷器、接觸網、相角差法
0 引 言
根據鐵路中長期發展規劃:“十一五”期間建成7000公里高速客運專線,到2020年左右,我國將建成線路長度約1.2萬km的高速鐵路,而“十一五”期間建成7000公里高速客運專線。按未來15年高速鐵路將建設2萬公里計算,將有約一萬公里高速鐵路區段處在多雷區、雷電活動特殊強烈地區,而截至目前,雷電事件,已給鐵路客運系統造成多起安全故障[1]。
以“723”甬溫線事故為例,2011年7月23日19時30分左右,雷擊溫州南站沿線鐵路牽引供電接觸網或附近大地,通過大地的阻性耦合或空間感性耦合在信號電纜上產生浪涌電壓,在多次雷擊浪涌電壓和直流電流共同作用下,LKD2-T1型列控中心設備采集驅動單元采集電路電源回路中的保險管熔斷[2]。同時,雷擊也造成軌道電路與列控中心信號傳輸的CAN總線阻抗下降,導致5829AG軌道電路與列控中心之間出現通信故障,雷擊是造成此次事故的首要原因。
根據事故所在區域雷擊數據進行的統計分析[2],7月23日19時27分至19時34分,溫州南站至永嘉站、溫州南站至甌海站鐵路沿線走廊內的雷電活動異常強烈,雷擊地閃次數超過340次,每次雷擊包含多次回擊過程,幅值超過100千安的雷擊共出現11次。
在高速鐵路發達的歐洲中部地區每100公里接觸網在1年時間內才可能遭受1次雷擊[3]。基于這樣的雷擊概率數據,德國采用的方法是在雷電較多的地段安裝避雷器,而在其它雷電較少的區段,一般不考慮安裝避雷器等防雷裝置。而與德國相比,日本的地理環境、氣象環境完全不同,因此對電氣化接觸網的保護措施也截然不同。日本根據雷擊頻度及線路重要程度,將防雷等級劃分為A、B、C三級區域。A級區域雷害嚴重且線路重要,全線接觸網都架設避雷線,同時在牽引變電所出口、接觸網隔離開關、電纜接頭連接處、架空避雷線接地線終端等重要部位設置避雷器;B級區域雷害較重且線路重要,對部分特別地段的接觸網架設避雷線,同時在與A級區域相同的重要位置安裝避雷器;對于C級區域,一般只在一些重要位置安置避雷器[3]。
對于雷電的形成來分析,我國很多地區(比如西南地區、東南沿海地區)有類似于日本的地理和氣象環境,但鐵路接觸網的防雷保護卻沒有吸取日本高鐵的經驗,反而機械地學習了德國經驗,所以在高速鐵路剛發展的幾年內,不可避免的由于雷電影響而造成多起事故,給人們的生產、生活帶來了深刻的負面影響。
因此電氣化鐵路接觸網的防雷避雷形勢十分嚴峻,避雷器作為電力系統中常規的避雷防雷裝置,將會在鐵路接觸網系統中得到普遍的應用,而其狀態性能的好壞也將直接關系到整個牽引系統防雷工作的成敗,因此對電氣化接觸網避雷器性能狀態監測的研究勢在必行!
避雷器性能優劣檢測原理與監測方法仍然沿用電力系統中的常用的研究方法。但鐵路牽引系統與電力系統相比具有負荷移動、方式多變等特點,加之接觸網與電網不同的拓撲結構,導致對接觸網用避雷器進行狀態性能檢測的時候面臨諧波電流復雜、頻繁操作過電壓等諸多新的問題。
1 鐵路接觸網特性分析
本課題所針對的避雷器運行的背景環境是牽引供電系統,它是指三相電力系統接受電能向單相交流電氣化鐵道行駛的列車輸送電能的電氣網絡,主要構成部分如圖1所示。牽引變電所控制及變換電能,轉換接觸網與電力系統之間的電壓,接觸網則負責向列車供給電能,我國干線電氣化鐵道的供電制式是工頻單相交流制,接觸網的額定電壓是25kv[4]。
圖1 牽引供電系統結構圖
負荷的特殊性決定了接觸網的特征不同于一般三相輸配電網絡,主要原因有以下幾點:
1、 電力機車是大功率單相負荷。
2、 電力機車是移動性負荷,由于電氣化鐵道線路的條件多變,機車在行進過程中阻力也不斷的變化,頻繁地在起動、加速、惰行、制動等工況之間轉換,機車負荷的劇烈波動容易造成接觸網電壓異常波動,容易帶來操作過電壓影響。
3、 電力機車是非線性負荷,我國大量采用的交直流型電力機車,主電路一般都為相控整流電路,網側電流含有較大諧波成分,且含所有奇數次諧波,包括3次及3的倍數次[4]。
本文主要針對接觸網用避雷器的工作條件及背景環境,其他的有關牽引供電系統及接觸網的內容不作為研究的對象,而能夠給避雷器性能狀態帶來危害的諧波電流和電壓波動也是本文分析的重點之一。
1.1 接觸網諧波特性分析
在避雷器性能檢測過程中,阻性電流值因其能夠很好的反映避雷器的狀態性能常用來判斷避雷器性能優劣的重要依據。但是在諧波污染嚴重的情況下,阻性電流中就含有較大分量的諧波含量[5],嚴重的影響了性能分析的精確性[6]。而在電氣化鐵路系統中,電力機車多采用PWM控制電路,容易給接觸網帶來嚴重的諧波污染[7],諧波在接觸網傳播的過程中,當接觸網參數與機車匹配時會發生諧振和嚴重的諧波放大[8]。根據CRH2動車組的模型仿真分析[9],當機車在運行工況之間切換時,對應的輸出功率會發生變化,由于基波與各諧波電流的變化不同步,導致不同輸出功率下諧波電流含量的變化較大。由諧振引起的電壓畸變,會進一步使機車諧波電流增大,形成了一個類似于正反饋的相互激勵過程,導致接觸網形成諧振過電壓,燒損避雷器等設備 [10]。
因此,在避雷器性能監測分析的過程中,諧波含量的檢測對避雷器工作狀態的分析具有重要的作用[11]。基于場強法的諧波檢測方法在筆者的論文[12]中已經具體闡述實現并已成功運用到本系統中。
1.2接觸網電壓波動分析
電氣化鐵路牽引負荷表現為移動且運行工況切換頻繁的特點,是一種十分典型的日波動負荷,符合短時沖擊的特點。接觸網的電壓波動與線路條件、機車類型、運行工況、機車速度、牽引重量等因素有關,且這些影響因素具有隨機的特點。根據數據統計,接觸網電壓波動范圍最大可達30%,同時電壓峰值最高達到460V,波峰系數達到1.92,電壓峰值的大范圍變化對設備的安全構成了較大的隱患[13],這其中也包含避雷器。因此在對避雷器性能在線監測的過程中,頻繁的操作過電壓將是一個值得深究的問題。
為此,在本系統中額外添加了避雷器運行過電壓監測功能,設定運行過電壓的閾值,并記錄下運行過電壓的時間和次數,有助于對避雷器性能狀態和故障原因的研究分析。
2 氧化鋅避雷器在線監測系統的結構設計
氧化鋅避雷器在線監測系統主要由傳感器、監測點裝置、數據采集節點及上位機數據管理平臺組成,其結構設計如圖2所示,分別利用感應式電壓傳感器和電流互感器采集避雷器運行的電壓信號和電流信號,每只避雷器有其固定的監測點裝置,采集處理監測到的狀態數據;一只數據采集節點可以處理多個監測點裝置的監測數據,利用RS485實現多個數據采集節點與上位機之間的數據通信。
主控PC向下位機數據采集節點發出索要數據的控制指令后,節點根據接收的指令要求再向監測點裝置索要當前的監測數據,監測點裝置在收到指令后就按要求將監測數據回傳給數據采集節點,節點確定收到監測數據之后,再將這些數據有次序的回傳給主控PC,上下位機之間采用ModBus通信協議,并通過CRC校驗,以保證數據傳輸的準確性。
圖2 避雷器在線監測系統的結構設計
2.1 監測點電路結構設計
避雷器性能在線監測點主要完成避雷器運行電壓及泄漏電流的采集、計算及其信號處理和組網通信等功能。整體結構由電流采集模塊、電壓采集模塊、90E36信號處理模塊,單片機控制模塊、電源模塊、RS485通信模塊、雷擊計數模塊及LCD顯示模塊組成,其結構設計框圖如圖3所示。
圖 3 監測點電路結構設計框圖
2.2 RS485串行組網通信結構設計
在數據通信、計算機網絡應用中,RS485是一種常用的串口通信標準,它是在RS232標準基礎上發展起來的一種平衡傳輸標準,能夠克服RS232通信距離短,速度低等缺點,其最高傳輸速率達到10Mbit/s,最遠傳輸距離可達1200m;具備多點、雙向通信功能,即可允許同一條總線上連接多達32個數據節點,而且節點驅動能力強、沖突保護特性好。由于RS485標準對接口要求的特殊性,用戶亦可建立自己需要的通信協議。因此,本系統采用RS485標準組網通信,如圖4所示,其中N≤32。
圖4 RS485組網通信框圖
3 結 論
在高速鐵路剛發展的幾年內,就因雷電影響造成多起列車停車晚點事故,給人們的生產、生活帶來了深刻的負面影響,鐵路系統的防雷避雷研究已經成為一個研究的熱點課題。傳統的避雷器的故障監測研究只針對于電力系統的應用背景,鐵路牽引系統具有負荷移動、運行方式多變而造成的諧波電流復雜、頻繁操作過電壓等特點,而諧波電流和操作過電壓都會嚴重的影響著避雷器性能狀態。因此針對接觸網系統的特殊性,本文提出了氧化鋅避雷器性能在線監測的實現方法,并設計了在線監測點的硬件裝置、數據采集節點及主控PC數據管理平臺。經測試,本監測系統具備對避雷器阻性泄漏電流和相位差值進行精確檢測,數據傳輸流暢,同時具有實時數據圖形化顯示,歷史數據查詢等功能。系統運行試驗驗證了理論分析和設計的正確性,為其它電氣設備實時監測研究提供了重要的理論基礎和實際的指導意義。
參考文獻
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關鍵詞:SCS-900型煙氣排放連續監測系統;SO2數據跳變;環保超排事件
Abstract: This paper analyzes and solves the problem of the SO2 data jump of SCS-900 type flue gas emission monitoring system in Xinyang project department, which is a Limited by Share Ltd of Datang environmental industry group. Through the comprehensive analysis of SCS-900 type flue gas emission monitoring system, the factors that cause the SCS-900 type flue gas emission monitoring system to jump in the running of SO2 data are summarized, and the problem of SO2 data's jump in the running of SCS-900 type flue gas emission monitoring system is solved.
SCS-900型煙氣排放連續監測氣體分析系統由采樣探頭、取樣管線、樣品預處理系統、氣體分析儀表、分析儀表柜等組成。超凈排放改造之后,脫硫出口排放標準降由200mg/Nm3降低至35mg/Nm3,脫硫運行調控幅度大大減小。脫硫出口SO2測量數值跳變將直接影響脫硫系統正常運行和環保達標排放。
大唐環境產業集團有限公司信陽項目部#2機組脫硫煙氣在線監測分析系統采用北京雪迪龍公司SCS-900型煙氣排放連續監測設備,在#2機組脫硫系統超低排放改造投運之后出現脫硫出口SO2測量數值頻繁跳變現象。在機組負荷無變化、煙氣流量穩定、循環泵正常運行、供漿流量等各項參數均正常的情況下,脫硫出口SO2實測量值出現由正常測量值(10-30 mg/Nm3)在2分鐘內上升至異常值(35-100)mg/Nm3異常現象。異常值持續3-5分鐘之后緩慢降低至正常值,這種現象易造成小時均值環保超排事件。
1 系統檢查
1.1 取樣探頭安裝檢查:取樣探頭箱安裝向下傾斜5-10°,符合Q/CPXDL0002-2012 SCS-900煙氣連續監測系統(煙氣分析儀)安裝規范。
1.2 采樣加熱探桿加熱溫度135℃:溫度正常。
1.3 探頭箱螺旋加熱器加熱溫度135℃:溫度正常。
1.4 取樣管線加熱溫度140℃:溫度正常。
1.5 NO-NOx轉換器溫度180℃:溫度正常。
1.6 制冷器制冷溫度2℃:溫度正常。
1.7 ULTRAMAT 23儀表標氣校準數據正常,儀表運行正常。
1.8 樣氣流量1.0~1.5L/min:樣氣流量正常。
1.9 煙氣溫度45~50℃,濕度8%~12%,樣氣預處理管內壁附著凝結水。
2 原因分析
在MODEL2061正常工作情況下,煙道里面的樣氣由取樣泵(DP1)抽取,經采樣加熱探桿、加熱探頭、取樣管線加熱溫度維持在140℃樣氣呈氣態,當樣氣流經管線(L1)、電磁閥(M1)、管線(L2)時,處于管線處于室溫,樣氣冷凝在管壁形成凝結水,樣氣中的SO2易溶于水(1體積水能溶解2體積二氧化硫),形成含有高濃度SO2的凝結水。當這些凝結水經MODEL2061高溫加熱時,SO2迅速揮發,L3管線中的SO2濃度迅速增加,ULTRAMAT 23儀表測量出的SO2濃度數值迅速增大,形成SO2濃度數值跳變現象。
3 處理措施
在管線(L1)、電磁閥(M1)本體、管線(L2)敷設伴熱帶并做好保溫,控制加熱溫度在140℃。
4 處理結果
樣氣在管線(L1)、電磁閥(M1)、管線(L2)內壁呈高溫氣態,消除含有高濃度SO2的凝結水,從而消除SO2濃度數值跳變現象。
結束語
通過對以上處理,汲取經驗,對其它機組做了同樣處理。消除SO2濃度數值跳變現象,避免了環保超排事件,保證了脫硫穩定運行。
參考文獻
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[5]HJ/T 47-1999 煙氣采樣器技術條件.
關鍵詞:煙氣監測系統 原理 維護分析
中圖分類號:X701.3 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2015)10-0253-01
張家口發電廠脫硫系統是2008年奧運會開幕之前全部投產的設備,由于當時工期緊、任務重,給日后設備正常運行帶來一些問題,針對我廠的煙氣監測系統,結合本人的一些實踐,從提高維護保養方面進行了一些探索和分析。
我廠采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術,脫硫過程就是吸收,吸附,催化氧化和催化還原,石灰石漿液洗滌含SO2煙氣,產生化學反應分離出脫硫副產物。濕法煙氣脫硫裝置因其處理煙氣量大、脫硫率高、運行周期長、已成為國內外火電廠煙氣脫硫的主導裝置。但該裝置腐蝕環境苛刻、防腐蝕工程量大、裝置腐蝕維修困難。我廠建設脫硫系統是從機組原系統改造,同時考慮減少設備投資沒有加裝GGH(煙氣加熱器)。 脫硫凈煙氣儀表安裝在煙囪入口混合煙道處,此處低溫高濕,煙氣溫度大約在50℃左右,煙氣濕度在16%左右,(詢問下花園電廠,凈煙氣濕度10%左右)而且凈煙氣中帶有石灰石漿液,凈煙氣中含水量大,同時由于除霧器效果差,煙道較短,凈煙氣測點處正壓,水汽大,帶漿液,甚至有噴出漿液的情況,二期脫硫情況尤其差。這樣對于維護脫硫煙氣監測設備提出一個難題。
一、儀表使用情況和測量方式
二氧化硫、氮氧化物、氧量、濕度固定污染源煙氣排放連續監測系統( Continuous Emissions Monitoring Systems,以下簡稱CEMS)是發電廠脫硫系統煙氣監測設備。安裝煙氣監測探頭應該應優先選擇在垂直管段和煙道負壓區域,測量位置應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位,但是我廠的取樣位置因為是后期改造,沒有非常好的直管路,并且煙氣正壓、帶漿液現象嚴重。我廠二氧化硫、氮氧化物測量采用美國熱電的200 稀釋探頭和42i、43i 分析儀表,煙氣取樣探頭直接插入煙道,抽取的煙氣以100:1 用壓縮空氣稀釋,抽回到CEMS 小間,接入儀表后背板。
分析儀表測量不準可能的原因:由于煙氣取樣探頭直接插入煙道,而凈煙道煙氣帶水帶漿液,容易使取樣探頭堵塞,維護量非常之大,在安裝汪建忠師傅專利前,即使每星期從煙道拆出維護,也有堵塞現象,影響測量的準確性,同時拆卸過程中也有可能造成設備損壞。另外抽取的煙氣用壓縮空氣以100:1進行稀釋是在探頭內部進行的,所以對于探頭文丘里管和音響小孔的內部結構微堵而造成的即使微小的變化,就會改變實際的稀釋比例,造成測量的不準確。更換探頭和音響小孔又非常昂貴,一套探頭7 萬多元。安裝汪師傅發明的專利后,對探頭堵塞的情況有非常大的改觀。
1.氧量測量和濕度測量也是直接插入式的氧化鋯氧量測量儀表和水份儀,也是容易堵塞造成測量值產生誤差。尤其是插入式水份儀,在凈煙氣低溫高濕的環境別容易由于堵塞和腐蝕產生設備損壞和測量不準。(其中原煙氣由于溫度高,采用普通的535C水分析儀,凈煙氣濕度大,采用EP545W水分析儀)國內有其他電廠使用的設備二氧化硫、氮氧化物、氧量、濕度的測量方式是直接抽取煙氣的方法,維護量一般是一個月一次,采用同一個采樣探頭抽取一路煙氣,探頭有壓縮空氣反吹,取樣管道從煙道直至CEMS 小間分析儀表入口加b伴熱管道,溫度為110℃,通過流量計控制進入測量儀表的煙氣流量,直接通入吉納波(Janapo)濕度儀測量煙氣濕度,由于溫度比較高,濕度測量比較準確。然后再通過冷凝去水后通入德國西門子公司生產的ULTRAMAT23 儀表測量二氧化硫(NRIR非分光紅外法),氮氧化物(NRIR 非分光紅外法),干氧量(電化學法)進行測量。
2.流速測量
我廠新上流速測量采用Micro Flow T400流量計測量,Micro Flow T400流量計原理為超聲波探測渦旋卡門現象,是COMBINE公司開發的一種專門用于煙氣管路測量的流量傳感器,有專門的專利。專利申請號200920279487.6,可準確直接測量含塵煙氣流量。具有測量范圍寬、高精度、無漂移、免維護等特點,傳感器探頭有良好的耐腐蝕性,很好地滿足了現場的需求。有效解決了高溫/高濕的關鍵問題。有效防堵,免維護。但是安裝一個月后也出現過漿液糊住探頭的情況,清理后正常,也容易清理。
3.煙塵測量
煙氣測量我廠有國產的ZS-M318,進口的M3188和LAND 4200三種設備,原理都是采用激光吸收的方法。使用一個高強度的發光二極管(LED)射出一柱光橫穿煙囪,在穿過煙囪的過程中損失的光是不透明度,煙塵儀由兩個主要部分組成:發收器(發射頭)和安裝在煙囪或煙道對面的反射器(反射頭)。我廠煙塵測量不準有幾方面,首先是煙氣波動,產生煙塵測量值波動,再者尤其是凈煙氣含水量高,水汽附著在塵探頭上,引起測量值升高。最后是由于震動等外在原因引起激光偏斜導致測量失準。
二、設備維護
按照 《HJ/T76-2007固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法》要求,煙氣監測設備需要定期維護。固定污染源煙氣CEMS 運行過程中的定期維護是日常巡檢的一項重要工作,定期維護應做到:
1.污染源停爐到開爐前應及時到現場清潔光學鏡面;
2.每30天至少清洗一次隔離煙氣與光學探頭的玻璃視窗,檢查一次儀器光路的準直情況;對清吹空氣保護裝置進行一次維護,檢查空氣壓縮機或鼓風機、軟管、過濾器等部件;
3.每3個月至少檢查一次氣態污染物CEMS 的過濾器、采樣探頭和管路的結灰和冷凝水情況、氣體冷卻部件、轉換器、泵膜老化狀態;
4.每3個月至少檢查一次流速探頭的積灰和腐蝕情況、反吹泵和管路的工作狀態。
以上是國家標準規定的維護保養時間,我廠實際維護保養時間比上述緊湊。由于我廠煙氣測量儀表全部使用插入煙道的測量方式,儀表容易堵塞,工作量大人員少,維護不到位也是影響測量的一個因素。如何確定一個合適的維護時間,既避免設備出現堵塞,又減輕勞動強度是一個問題。
下面著重分析一下測量二氧化硫和氮氧化物的美國熱電子EPM303HB組合探頭原理組成:
我廠凈煙氣二氧化硫和氮氧化物測量采用美國熱電子成熟技術,稀釋探頭由組合探頭和探頭加熱器組合而成。采用稀釋采樣法將煙氣取樣送入二氧化硫43I分析儀、氮氧化物42I分析儀,輸出信號到DCS和環保局。
二氧化硫探頭加熱器由加熱爐絲和熱電偶壓制成螺旋狀,爐絲引線和熱電偶引線一起引出測量筒,加熱器溫度控制在220攝氏度。螺旋狀套管的中空部分插入煙氣組合探頭,探頭加熱器的作用是防止煙氣結露,凝結腐蝕組合探頭。
稀釋系統的采樣管線由四根聚四氟乙烯管組成,其中兩根分別用于往采樣探頭輸送校準氣和稀釋空氣,一根用于往各種分析儀器輸送稀釋后的煙氣樣品,另一根用于探頭部分的真空度監測。所有采樣管線除真空管線外都是正壓,從而避免了由氣體泄漏所引入的誤差。如下圖結構所示:
從上圖可以看到美國熱電子的煙氣組合探頭內部十分精密,并且有易損件音速小孔、石墨卡套等,還有非常細致的文丘管。運行、維護、拆裝過程中必須非常小心,否則易損壞和造成測量不準。
凈煙氣組合探頭和探頭加熱器組合體加裝過濾裝置后的分析:
凈煙氣組合探頭和探頭加熱器組合體通過在前端加裝我廠汪建忠發明的專利“煙氣在線監測系統稀釋探頭的過濾加熱裝置及過濾裝置”,堵住了絕大部分煙氣中的漿液進入,此裝置通過相互交叉的擋板構成的緩沖區來去除漿液,減少濕度,使干燥的煙氣進入稀釋探頭過濾器,保證了煙氣稀釋探頭能夠正常工作,并從材質、規格及內部結構等多個方面進行了煙氣監測系統深層次的探索和改造,顯示出了強大、優異的性能。
此專利在我廠煙氣二氧化硫稀釋探頭上應用,通過在稀釋探頭前端加裝一個圓筒,圓筒內部是幾組半月形擋板。這樣就阻擋了大部分漿液進入稀釋探頭前端的粗過濾器和玻璃制作的音速小孔。
我廠脫硫的煙氣系統維保建議原煙氣測點清理三周或一月一次,重點是專利和探頭清理,每月清理粗過濾器,在每周標定過程中發現偏移增大時,可以在清理時考慮更換石英棉過濾芯,因為更換石英過濾芯的過程中會增加音速小孔損壞可能和石墨卡套的更換,所以一定要小心,并且要有適量備件。對于比較干燥高溫的原煙氣測點,可以考慮在一月清理的時間再延長。
【關鍵詞】垃圾焚燒發電;自動控制
1 引言
城市生活垃圾焚燒發電是把城市生活垃圾收集后,送入垃圾焚燒發電廠進行焚燒處理。生活垃圾進行高溫焚燒,在高溫焚燒中產生的熱能轉化為高溫蒸氣,推動汽輪機轉動,使發電機產生電能的過程。
2 工程概述
垃圾焚燒發電項目一期工程由三條400t/d垃圾焚燒線和二臺12MW汽輪機發電機組以及輔助公用系統組成。
垃圾焚燒發電廠主要由垃圾焚燒系統、余熱利用系統、煙氣處理系統、污水處理系統等組成。
3 垃圾焚燒發電熱控自動化的控制方式
根據垃圾發電廠工藝流程的特點,控制系統主要由分散控制系統(DCS)、焚燒爐燃燒控制系統(ACC)、煙氣連續測量監視系統、汽輪機控制系統(DEH)、汽輪機緊急跳閘系統(EST)、汽輪機安全監視系統(TSl)、輔助車間控制系統等幾部分組成。
4 垃圾焚燒發電DCS系統的構成
DCS控制系統完成對三條焚燒線和兩臺汽輪發電機組及其輔助公用系統的監控。DCS 控制系統由服務器、現場控制站、工程師站、操作員站、冗余通訊網絡、現場儀表等成。
4.1 監控系統的功能
數據采集系統(DAS)具有圖形顯示功能、報警管理、制表記錄、歷史數據存儲和查詢功能;模擬量控制系統(MCS)能滿足焚燒爐、鍋爐和汽機及其輔助系統安全可靠、穩定高效運行;順序控制系統(SCS)以程序控制為基礎,對焚燒爐聯鎖控制、焚燒爐爐排的控制、汽機聯鎖保護等。
4.2 監控系統的構成
(1)現場控制站
控制站由主控單元控制器、模擬量輸入輸出卡件、開關量輸入輸出卡件、網絡通訊等單元構成。主控單元控制器采用雙機熱備冗余結構, 通訊系統也為雙網冗余。
(2)操作員站
操作站、工程師站平時各自完成所控的對象,需要通過密碼身份驗證登陸,賦予相應權限。
(3)打印機
控制系統設一個打印機(用于事件、報警、圖形、數據等打印),安放在工程師站內。
(4)GPS裝置
GPS裝置與DCS系統的服務器連接。
(5)電源
電源柜內配置冗余電源切換裝置和回路保護設備。
4.3 監控系統可靠性措施
設備冗余配置,鍋爐和機組的重要保護和跳閘功能采用獨立的多個測量通道,跳閘回路采取三取二邏輯、十取三等邏輯。當主控系統發生全局性或產生大故障時,為確保機組緊急安全停機,設置獨立于主控系統的緊急停機按鈕。
4.4 DCS監控系統通訊網絡
DCS系統外部設備通訊網絡設有并支持,RS323 RS422/485接口MODBUS協議、及PROFIBUS -DP現場總線、HATE協議等。 DCS與廠級監控信息系統(SIS)配置一臺數據采集接口相連,數據采集接口功能由獨立操作員站完成并設防火墻。
4.5 垃圾焚燒余熱鍋爐控制方式
以 DCS 為核心的監控系統,同時提供MODBUS 和PROFIBUS-DP 兩種通訊協議與控制子系統進行通訊。焚燒爐綜合燃燒控制系統(ACC)與焚燒余熱鍋爐主控系統通訊通過 PLC(S7-300)實現爐排液壓系統自動控制并接受 DCS 來的含氧量、爐膛溫度和主汽流量信號,可實現自動燃燒控制。
4.6 煙氣凈化處理系統
布袋除塵控制系統配一套PLC,通過RS485接口與 DCS系統通訊,氣力輸灰系統直接進入DCS系統進行監視和操作。
4.7 輔助車間控制系統
污水處理控制系統是一套完整獨立的控制系統(DCS),只將必要的監視控制通過OPC協議通訊到主DCS系統監控。垃圾抓斗控制系統,系統采用PLC控制 ,在垃圾吊主控室實現設備操作,DCS不設控制監測。
4.8 煙氣在線監測系統(CEMS)
煙氣在線監測系統在每套焚燒線的煙氣出口安裝了獨立的監測探頭,配置獨立的監測分析設備。
4.9 余熱鍋爐吹灰系統
焚燒余熱鍋爐乙炔脈沖吹灰系統自帶PLC控制系統,由PLC控制吹灰時間、頻率。
5 焚燒爐燃燒控制子系統
焚燒爐燃燒控制子系統包括:鍋爐給水三沖量串級調節系統 ,過熱蒸汽溫度串級調節系統 ,爐膛負壓調節系統,煙氣凈化處理控制系統,順序控制系統(SCS),鍋爐聯鎖保護系統 (MFT),綜合燃燒控制裝置 (ACC)。
6 汽輪機控制系統構成
以DCS為核心的汽輪機監控系統包括:汽機危急跳閘系統(ETS)、汽機安全監視系統(TSI)、汽機數字電液調節系統(DEH)、凝汽器熱井水位自動調節系統、疏水調節系統、射水真空調節系統、軸封調節系統、循環水調節系統、除氧器模擬量控制系統(MCS)、除氧器液位自動系統,除氧器壓力自動調節系統。
7 工業電視監控系統
工業電視監控系統服務器置于電子間,在中控室設置監視器,工業電視系統設置一套服務器可通過網絡實時查詢監視。基本監視對象有:門衛室、地磅房、垃圾卸料平臺、垃圾進料斗、爐膛火焰監視、汽包水位、出渣口、煙囪、廠區等重要的設備安全及保安管理點。
能耗降低環保指數上升
為完成國家關于電力工業要求總體能耗要下降20%、排放指標下降15%的目標,*發電公司去年一次關停4臺能耗高的小機組,使公司的供電煤耗大降幅低,二氧化硫減排4萬多噸。
公司同時開展“上大壓小”工作,力爭今年開工建設一臺環保、低耗、高效的60萬千瓦級超臨界燃煤機組。預計*年2臺60萬千瓦級機組全部建成投產后,該公司裝機容量將達到200萬千瓦,供電煤耗將低于每千瓦時360克,按機組年運行5000小時、廠用電率7%計算,年可節約標煤37.2萬噸。
今年,*發電公司在確保安全生產和職工隊伍穩定的前提下,將節能減排作為全年工作的重中之重,深挖設備潛力,組織各專業精干技術力量,加快節能減排步伐,推進節能減排進度。
截止5月31日,該公司機組供電煤耗指標比上年同期下降了67克每千瓦時;發電用油由同期的2521噸下降到423.65噸;單位發電油耗由87噸每億千瓦時下降到25噸每億千瓦時;生產廠用電率由9.65%下降為8.71%;煙塵、二氧化碳、氮氧化物排放量分別下降了74%、79%、64%。
近10年來,該公司拿出了數十億元用于脫硫和機組改造,各項污物排放率大幅下降,二氧化硫排放量從19萬噸降至6.68萬噸;煙塵的排放量也從92.92萬噸降至7.75萬噸;粉煤灰綜合利用率提高了6個百分點;實現了廢水零排放。
如今,公司方圓20平方公里范圍內的近2萬多畝農田已不再受到二氧化硫煙塵的侵害,居民實實在在地感受到了環境的變化。
依托技改降低成本
為降低飛灰可燃物含量,提高鍋爐效率,該公司聘請了清華大學和上海成套院專家到公司開展燃燒器改造的研究,論證燃燒器改造方案,投入技改資金608.82萬元對1、2號爐進行節能綜合治理改造。改造后,鍋爐飛灰可燃物含量由13%降至8%以下,鍋爐效率提高了三個百分點,僅此一項每年可節約標煤4萬噸。
今年3月,該公司充分利用1號機組設備臨修的契機,通過對“四管”防磨防爆的檢查、磨煤機鋼球篩選再利用、凝結器沖洗、空預器清理等幾大重點項目的綜合治理后,1號機組供電煤耗下降約6.5克每千瓦時,進一步降低發電成本和供電煤耗。
*發電公司先后對1、2號機組的凝結泵進行變頻改造及排粉機葉輪切割改造,凝結泵變頻改造后平均節電率達30%,平均每小時可節電270千瓦時;對排粉機葉輪切割改造后,減少了系統節流損失,大大降低了管道磨損程度,排粉機軸功率由430千瓦降為370千瓦,節電率約15%,每臺排粉機年節電量達25萬千瓦時以上。
加強監督確保設施可靠
為確保脫硫系統投運率,公司堅持加強監督、分級管理、專業歸口的原則,對脫硫設施實施全過程、全方位監督。今年,他們又投入資金259萬元對1號脫硫系統進行了一次B級檢修,針對原設計不合理的脫硫設備作了改造,使原安裝遺留的問題得到了徹底解決。目前,公司兩臺機組脫硫效率均達到96%以上,各項環保排放指標均達國家標準。
公司采用和推廣成熟、行之有效的減排新技術、新方法,不斷提高公司減排工作的專業水平。為獲取大氣污染物排放的準確數據,公司投入資金79萬元重新購買了煙氣在線監測儀,保證了整套煙氣連續監測系統可靠穩定運行,使公司對大氣污染物排放濃度做到可控在控,達標排放。
為保證該系統運行正常,公司制定了設備維護巡檢制,要求每天對煙氣在線監測系統進行檢查并記錄每天的運行數據,定期對系統氣體制冷器、取樣泵、分析儀、電磁閥等設備進行必要的維護,發現問題及時處理,以保證設備運行的可靠性和監測數據的準確性。
放遠眼光謀求更大發展
繼提前關停4臺小機組后,*發電公司審時度勢,以履行社會責任為己任,以犧牲部分電量為代價,盡量將單機容量小、機組效率低、供電煤耗高、已被確定為*年前關停項目的8號機組作為應急備用機組。此舉不但有效減少了煙塵排放量,還為降低供電煤耗指標挖掘了空間。
目前,該公司兩臺330兆瓦機組均配置高效率的電除塵裝置和脫硫裝置,*發電公司已由高耗能、高污染企業換型為低耗能,煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物達標排放的環保發電企業。
[關鍵詞]CEMS 數據精準 實踐分析
中圖分類號:TN870 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)43-0291-01
【前言】CEMS是專業術語“固定污染物在線監測系統”的英文簡寫。CEMS系統已經成為我國環境廢氣排放監測的主要手段和環境指標評價的重要依據。在當前環保政策法規和標準規范越來越嚴厲的新形勢下,企業自身必須做到自覺合規運作和達標排放。以下為各參數從采樣測量、傳輸、終端顯示的各個環節的基本關系鏈路。(如圖1所示)
【正文】在具體的生產實踐中,如何保證各污染物數據值能夠連續穩定,精準有效地測量和傳送,是CEMS的基本功能體現。本文就實踐運行過程中影響其測值精準性的關鍵因素逐一剖,形成可供生產實踐運營參考的經驗總結和技術性文本。
一、 前期因素:主要包括產品生產商,產品現場安裝規范。
環保產品生產商是一個至關重要的因素。在設備選用和選型上必須慎之又慎,一旦選用了質量差、技術層級低或不規范的產品,將為日后的生產運作生發連續不斷的麻煩。因此應當使用具有環保認證資質廠家的最新級別的產品,這樣既能保證產品質量,又能保障充足的備品備件,到位的技術能力和售后服務。
產品的安裝規范。不符合標準要求的設備安裝是不能達到測值的準確性的。一些重要的儀器儀表必須按照既定的安裝要求進行,應選用反映真實測值和設備自身特征要求的點位來安裝。尤其是測點選擇,安裝位置,管線走向等必須按照硬性規定。
監測站房的硬件設施也會影響到儀器儀表測值的可靠性和精準性,因此要求監測站房環境條件需滿足儀器設備的正常工作要求,應配備有不間斷電源(UPS電源)、空調、采暖設備、滅火器材等設施,室內溫度應長期保持在25℃左右,濕度≤85%RH。
二、參數設置因素:主要包括參數設定,量程選擇等。
儀器儀表的參數設定必須以符合其工作穩定和測值準確的特性進行設定。如:伴熱管線的溫度設置,為了避免SO2在低溫條件下的溶水損失,要求采樣伴熱管的溫度設置一般不低于120℃,伴熱管線的對接部分、近探頭部分等有加熱和保溫措施;。
各組分因子和被測參數在不同儀器上的量程選擇和設置必須合理而且一致,如CEMS分析儀表、工控機、數采儀、DCS等終端顯示設備上都須設置為統一的量程值,其最大量程應不超過該污染源排放限值的兩倍,污染源的正常排放數值應在所選量程的20%至80%范圍內。不按規定設置或頻繁地更改量程必然影響到測值的精準性。
三、運行維護因素:日常維護檢查,元件配件的定期更換等。
日常運行維護檢查,及時排除故障和隱患,元件配件的定期更換是CEMS測值能否準確可靠的基本性工作。日常維護工作應做到全面而細致,及時而有效。主要應做到以下幾方面的檢查。
1.取樣管線的氣密性檢查是日常檢查的重點。在檢查時應逐級排查從取樣探頭至機柜內的全程管路連接是否漏氣,并根據現象判斷漏點,及時修復。
2.檢查伴熱管溫度是否正常,全程伴熱管是否有加熱盲段和局部斷點,必要時需要更換。
3.定期檢查取樣探頭導管和濾芯是否堵塞,探頭是否正常加熱,檢查反吹氣源壓力是否充足,如有故障現象應拆下濾芯,及時清理表面積塵并疏通取樣管,保證氣路通暢。
4.檢查取樣泵出力正常,流量充足,冷凝器工作正常,蠕動泵排水通暢。
5.檢查分析儀表、數采儀、工控機、DCS終端的數據顯示及傳輸正常,且示值相互誤差在允許范圍內,一般不大于2%。
6.檢查標準氣體的有效性。
7.檢查一些基本的元件和配件的使用周期,如氣管路、濾芯、取樣泵、氧傳感器等,屆時須進行適當更換。
8.分析儀的精密部分,如氣分析池應當每年一次定期返回生產廠家進行全面檢查、清洗和性能測試。
四、定期標定工作。
定期標定工作是檢查儀表零點、量程是否漂移,進而判定表計測值是否準確的通用做法。標定的關鍵是標準氣體和標定方法。標準氣體必須滿足以下條件:標準氣體鋼瓶號和標簽信息合格,如:濃度值、生產廠商、生產日期等是否在有效期內;標氣鋼瓶內壓力是否大于0. 1 MPa;減壓閥及管線的氣密性。
標定周期應以行業標準結合儀器儀表生產廠家的說明建議為參考,一般應根據以下標定周期和鑒定標準,使用合格的標準氣體來進行標定工作。顆粒物、氣態污染物CEMS和流速CMS每6個月至少做一次校驗。具有自動校準功能的抽取式氣態污染物CEMS應每24小時自動校準一次儀器零點和跨度;無自動校準功能的氣態污染物CEMS每15天至少用零氣和接近煙氣中污染物濃度的標準氣體校準一次儀器零點和工作點。
五、第三方測量比對。
測量數據比對是判斷CEMS在線測值精準性的必不可少的環節。具有相應資質和權限的環保監察部門的手工監測結果是一個比較可靠和可信的數據指標,也是環保執法的參考依據。監測時應選擇一個合理的監測位置,保證手工監測和在線監測的監測位置斷面相同或相近,以減小系統誤差值。手工監測時盡量保持工況穩定,使數據響應時間接近;必須使手工監測結果和在線監測中的實測值和折算值統一,在滿足這些前提下,方能得到科學正確的比對結果。
六、綜合數據記錄分析。
綜合數據記錄分析是一項系統工程,其主要特點是對已有數據進行全面歸類分析,包括日報、月報、季報、年報時各參數的總量值和平均值等的分析,通過工控機及DCS系統中記錄、儲存的數據值和數據曲線可以分析出不同負荷時段和工況參數下污染物的正常值,異常值,趨勢情況等。進而不斷修正并可以此為據作為生產過程中的參考性指標和經驗成果。
結語