Co ta branża musi zmierzyć
Elektrownia to bilans cieplny z przyrządami pomiarowymi. Prawie wszystko, co jest tam mierzone, służy ustaleniu, ile energii dostarczono, ile wyprowadzono i gdzie trafiła różnica, dlatego przepływ pary, przepływ wody zasilającej, ciśnienie i temperatura są mierzone z większą starannością niż w typowym zakładzie procesowym.
Branża ta łączy również bardzo różne warunki w jednym obiekcie. Kocioł napotyka wysoką temperaturę i ciśnienie oraz chemię wody, która musi być kontrolowana w celu ochrony metalu. Hala turbin wymaga pomiaru wibracji, prędkości i temperatury metalu, który musi przetrwać szybki stan przejściowy. Obieg wody chłodzącej to duże rury, brudna woda i wymaganie wiarygodnego wyniku przepływu, a niekoniecznie precyzyjnego. Żadna pojedyncza specyfikacja nie obejmuje wszystkich trzech, a stosowanie jednej dla całego zakładu prowadzi do tego, że przyrządy są albo nadmiernie dobrane, albo nieodpowiednie.
Para to pomiar, który najczęściej zaskakuje kupujących. Jest gorąca, ściśliwa i zmienia stan skupienia, więc odczyt objętościowy nic nie znaczy bez ciśnienia w rurociągu i temperatury, a ta kompensacja jest częścią pomiaru, a nie dodatkem dodanym później. Warto ustalić, kto jej dokonuje - przetwornik, komputer przepływu czy system sterowania - zanim przyrząd zostanie wybrany.
Gdzie mieszczą się przyrządy
Paliwo i spalanie
Obsługa paliwa, prędkość podawania, powietrze do spalania i spaliny. Pomiary tutaj określają zarówno sprawność, jak i rejestr emisji, więc są często powiązane z obowiązkiem sprawozdawczym, a także ze sterowaniem.
Kocioł, para i woda zasilająca
Chemia wody, przepływ pary, poziom w bębnie, ciśnienie i temperatura. Zarówno chemia, jak i pomiar pary mają charakter ochronny, ponieważ chronią kocioł i turbinę przed uszkodzeniem, a nie optymalizują proces.
Turbina i generator
Prędkość, wibracje, temperatura łożysk i metalu oraz moc wyjściowa. Kilka z nich ma charakter ochronny, a nie sterujący, i muszą przetrwać szybki stan przejściowy bez uszkodzenia.
Chłodzenie, kondensat i instalacja pomocnicza
Przepływ wody chłodzącej, wydajność skraplacza, kondensat i systemy pomocnicze. Duże rury i agresywna woda oznaczają, że technologia przepływu jest dobierana pod kątem niezawodności i dopasowania do rury, a nie najmniejszej dokładności.
Aparatura stosowana w tej branży
| Pomiar | Co jest mierzone w tej branży | Przyrządy zwykle określane w specyfikacji |
| Przepływ | Para, woda zasilająca, kondensat, paliwo, woda chłodząca i spaliny | Instalacje wirowe i ciśnienia różnicowego do pary z kompensacją ciśnienia i temperatury, mierniki elektromagnetyczne lub ultradźwiękowe do wody, mierniki Coriolisa tam, gdzie potrzebna jest wartość masowa oraz pomiar ciśnienia różnicowego lub termiczny do gazu |
| Ciśnienie | Ciśnienie w bębnie i przegrzewaczu, ciśnienie w kolektorze pary, podciśnienie w skraplaczu i ciśnienie różnicowe na filtrach i sitach | Przetworniki ciśnienia i różnicowe przystosowane do temperatury w punkcie pobrania, często z rurkami impulsowymi lub uszczelnieniami membranowymi, oraz przyrządy do pomiaru podciśnienia w skraplaczu |
| Temperatura | Para przegrzana i wtórnie przegrzana, metal kotła i turbiny, temperatura łożysk oraz temperatura stosowana do kompensacji przepływu pary | Termopary do zadań gorących i szybkich, RTD tam, gdzie wymagany jest stabilny odczyt z zapewnioną spójnością pomiarową, oraz pomiar powierzchniowy lub wbudowany do temperatury metalu |
| Poziom | Bęben kotła, odgazowywacz, skraplacz - poziom w studzience, obsługa paliwa i popiołu | Przetworniki ciśnienia różnicowego i hydrostatyczne z kompensacją gęstości, plus niezależne przełączniki lub kanał redundantny, gdy wymagane jest zabezpieczenie poziomu w bębnie |
| Analiza | Chemia wody kotłowej i wody zasilającej, rozpuszczony tlen, przewodność i pH, oraz tlen w spalinach i tlenek węgla | Przepływowe analizatory chemii wody z przygotowaniem próbki oraz analizatory spalania montowane tam, gdzie próbka jest reprezentatywna i analizator pozostaje dostępny |
| Wibracje i prędkość | Wibracje turbin, pomp i wentylatorów, prędkość obrotowa i zabezpieczenie przed nadprędkością | Pomiar wibracji w oparciu o czujniki zbliżeniowe i akcelerometry oraz czujniki prędkości dobrane tak, aby zabezpieczenie było niezależne od systemu sterowania |
To, który z nich jest odpowiedni, zależy od jednostki, jej zadania i normy, której przestrzega instalacja. Pomiary ochronne w tej branży zwykle mają własne wymagania dotyczące redundancji.
Jak określić specyfikację: elektrownia
- Kompensacja pary - określona, a nie zakładana. Objętościowy wynik pary bez ciśnienia i temperatury w rurociągu nie jest liczbą, której używa obliczenie sprawności, więc należy określić, czy kompensacji dokonuje przetwornik, komputer przepływu czy system sterowania.
- Warunki w punkcie pobrania, a nie warunki nominalne. Para wysokotemperaturowa i kondensat to różne problemy pomiarowe z tym samym medium nominalnym, a rurki impulsowe lub uszczelnienia wynikają z temperatury w punkcie pobrania.
- Czy pomiar ma charakter ochronny. Poziom w bębnie, zabezpieczenie przed nadprędkością i ochrona przed wibracjami zwykle wymagają niezależności od systemu sterowania, a czasem redundancji, a to wymaganie pochodzi z normy zakładowej, a nie od przyrządu.
- Chemia wody jako zadanie ochronne. Przewodność, pH i rozpuszczony tlen są mierzone w celu ochrony kotła i turbiny, więc specyfikacja wynika z reżimu uzdatniania wody, a nie z procesu.
- Pomiar podciśnienia, który występuje tylko w tej branży i wymaga przyrządu do niego przystosowanego, a nie standardowego przetwornika ciśnienia używanego poza jego zamierzonym zakresem.
- Duże rury w obiegu wody chłodzącej, gdzie wybór jest często determinowany przez rurę i przez to, czy rurociąg można otworzyć, a nie przez dokładność.
- Obowiązki sprawozdawcze dotyczące emisji, które określają metodę, analizator i rejestr dla pomiarów spalin i powinny być uwzględnione w zapytaniu przed wyborem przyrządu.
- Warunki zakładowe: temperatura otoczenia, pył, wibracje i klasyfikacja stref w okolicy obsługi paliwa i chłodzenia generatora, które wszystkie wpływają na dobór obudowy, a nie czujnika.
Normy i aprobaty, które mogą mieć zastosowanie
- Normy dotyczące urządzeń ciśnieniowych i kotłów stosowane przez projekt, które określają granicę ciśnieniową i materiały, a nie elektronikę.
- Obowiązki monitoringu emisji, gdy zmierzona wartość jest przekazywana organowi, a metoda jest ustalona, a nie dobierana.
- Systemy certyfikacji stref niebezpiecznych dla obszarów obsługi paliwa i chłodzenia generatora, które instalacja może być zobowiązana spełnić.
- Wymagania bezpieczeństwa funkcjonalnego dla pomiarów ochronnych, takich jak poziom w bębnie i nadprędkość, które zwykle wynikają z normy zakładowej, a nie od przyrządu.
- Opisujemy, czemu instalacja może musieć sprostać. Nie twierdzimy, że jakiekolwiek zatwierdzenie jest posiadane dla produktu, dopóki certyfikat nie zostanie nam dostarczony, a strony produktu stosują tę samą zasadę.
Zastosowania w tej branży