МТ 34-70-021-86  

МЕТОДИКА
ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА
В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ

     
     
Срок действия с 01.01.87
до 01.01.97*
_______________________
* См. ярлык "Примечания"

     
     
     РАЗРАБОТАНО Всесоюзным дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом им. Ф.Э.Дзержинского (ВТИ им. Ф.Э.Дзержинского), предприятием Средазтехэнерго Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей
     
     ИСПОЛНИТЕЛИ В.С.Баловнев, В.Д.Миронов (ВТИ им. Ф.Э.Дзержинского); Л.В.Бойченко (Средазтехэнерго)
     
     УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 03.03.86 г.
     
     Заместитель начальника Д.Я.Шамараков
     
     ВВОДИТСЯ ВПЕРВЫЕ
     
     

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

     
     1.1. Настоящая Методика распространяется на выполнение измерений содержания кислорода в уходящих газах энергетических котлов тепловых электростанций.
     
     1.2. Методика устанавливает методы и средства измерений, алгоритмы подготовки и проведения измерений, а также алгоритмы обработки результатов измерений.
     
     Методика обеспечивает получение достоверных количественных показателей точности измерений в базисном режиме работы энергооборудования и устанавливает способы их выражения.
     
     1.3. Требования Методики обязательны при проектировании и эксплуатации систем измерения содержания кислорода в дымовых газах энергетических котлов.
     
     

2. НОРМЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

     
     2.1. Принятые нормы точности измерений содержания кислорода в уходящих газах энергетических котлов установлены по результатам специально проведенной научно-исследовательской работы и составляют:
     

     
     2.2. Нормы точности установлены для базисного режима работы энергооборудования. Для маневренного режима пуска и останова энергооборудования нормы точности не устанавливаются.
     
     2.3. Погрешности измерений, полученные при аттестации настоящей Методики, не должны превышать значений, указанных в п.2.2.
     
     

3. ИЗМЕРЯЕМЫЙ ПАРАМЕТР И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

     
     3.1. Содержание кислорода в уходящих газах является одним из важнейших технологических параметров на ТЭС.
     
     Содержание кислорода в уходящих газах измеряется с двух сторон газохода котла перед экономайзером по ходу газов.
     
     Результаты измерений содержания кислорода в уходящих газах используются для управления технологическим процессом и расчета технико-экономических показателей энергооборудования ТЭС.
     
     3.2. Диапазоны изменения измеряемого параметра в зависимости от вида сжигаемого топлива составляют, % об.:
     
     - от 0,4 до 4,0 вкл. - для газа;
     
     - от 0,4 до 4,5 вкл. - для мазута;
     
     - от 2,9 до 9,6 вкл. - для угля.
     
     3.3. Место отбора пробы газа выбирают так, чтобы запаздывание показаний было минимальным, проба должна быть представительной.
     
     3.4. Представительность пробы обеспечивается при отборе из точки, расположенной примерно на 1/3 диаметра поперечного сечения круглого газохода (шунтовой трубы) или на 1/3 длины по диагонали от любого угла газохода прямоугольного сечения.
     
     3.5. Шунтирующий трубопровод прокладывают параллельно с основным газовым потоком. Шунтируется хвостовая часть котла - участок экономайзеров и воздухоподогревателей.
     
     

4. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ И СТРУКТУРА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

     
     4.1. Измерение содержания кислорода в уходящих газах энергетических котлов следует выполнять методом, основанным на использовании явления термомагнитной конвекции исследуемой газовой смеси, обусловленной магнитными свойствами присутствующего в ней кислорода, которые резко отличают его от всех остальных компонентов смеси.
     
     4.2. Под термомагнитной конвекцией подразумевается конвекция газа, окружающего нагретое тело (чувствительный элемент), расположенное в неоднородном магнитном поле. При этом меняется температура чувствительного элемента, а следовательно, его сопротивление. Изменение сопротивления вызывает разбаланс измерительного моста, выходное напряжение которого преобразуется в перемещение движка реохорда (способом автокомпенсации).
     
     По изменению сопротивления чувствительного элемента судят о концентрации кислорода в газовой смеси.
     
     4.3. Возможны два варианта общей организации системы контроля содержания кислорода в уходящих газах котлов: децентрализованная и централизованная с помощью средств вычислительной техники (рис.1).
     
     

Рис.1. Структурная схема системы измерения содержания кислорода в уходящих газах котлов:

1 - соединительные (импульсные) трубки; 2 - экранированный провод

     4.3.1. При децентрализованной системе контроля движок реохорда кинематически связан с кареткой средства представления информации, которая обеспечивает запись значений измеряемого параметра на диаграммной бумаге и отсчитывает эти же значения по шкале.
     
     4.3.2. При централизованной системе контроля изменение сопротивления реохорда преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА, который передается на информационно-вычислительный комплекс для автоматической обработки результатов измерений.
     
     

5. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

     
     5.1. При выполнении измерений должны быть применены средства измерений и вспомогательные устройства, выпускаемые выруским заводом газоанализаторов и приведенные в таблице.
     
     

     
     
     5.2. Допускается применение других средств измерений, обеспечивающих получение суммарной погрешности измерения в пределах заданных норм точности.
     
     5.3. Параметры анализируемой пробы газа должны соответствовать следующим значениям:
     

     
     5.4. При выполнении измерений должны быть соблюдены следующие условия:
     

6. АЛГОРИТМ ОПЕРАЦИЙ ПОДГОТОВКИ И ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

     
6.1. Требования к монтажу средств измерения

     
     6.1.1. Проба газа отбирается из шунтовой трубы, которая должна быть выполнена из покрытой теплоизоляцией стальной трубы с внутренним диаметром 80-200 мм и в месте отбора может иметь расширение с патрубком, позволяющее разместить в нем устройство для отбора пробы газа.
     
     6.1.2. При конструктивной невозможности прокладки шунтовой трубы проба газа отбирается непосредственно из газохода котла в режимном сечении (перед экономайзером по ходу газов).
     
     6.1.3. Газоанализаторы должны устанавливаться в местах, не подверженных вибрации и расположенных вдали от нагретых поверхностей, и защищаться от воздействия местных перегревов и сильных потоков воздуха.
     
     6.1.4. Средство представления информации (самопишущий и показывающий прибор) должно быть установлено на расстоянии не более 300 мм от измерительного преобразователя (при использовании средств измерений по п.5.1). В случае применения средств измерения других типов это расстояние регламентируется инструкцией по их монтажу.
     
     6.1.5. Блоки газоанализаторов должны устанавливаться вертикально на щитах и кронштейнах и проверяться по уровню.
     
     6.1.6. Вспомогательные устройства монтируются в соответствии со схемой, приведенной в паспорте газоанализатора, и указаниями в паспортах соответствующих вспомогательных устройств.
     
     6.1.7. Отдельные блоки газоанализатора при монтаже газовой схемы следует соединять металлическими трубками диаметром 8x1 мм из нержавеющей стали или трубками ПМ-1/42 диаметром 8x1 мм. Рекомендуемая газовая функциональная схема приведена на рис.2.
     
     

Рис.2. Газовая функциональная схема

     

     6.1.8. Электрическая схема должна монтироваться в соответствии с инструкцией по эксплуатации газоанализатора и действующими на объекте правилами и нормами.
     
     6.1.9. Соединение измерительного преобразователя со средством представления информации должно быть выполнено экранированным проводом сечением не менее 1 мм.
     
     6.1.10. Для предохранения и защиты от механических повреждений и электрических помех соединительные провода следует прокладывать в гибких металлических шлангах или трубках, которые необходимо заземлять.

6.2. Требования к подготовке измерений

     
     6.2.1. Перед выполнением измерений необходимо провести проверку:
     
     - правильности монтажа устройства отбора и подготовки пробы газа и комплекта газоанализатора;
     
     - наличия электропитания на первичном измерительном преобразователе и средстве представления информации;
     
     - герметичности газового тракта (от места установки устройства отбора пробы газа до измерительного преобразователя);
     
     - отсутствия присосов воздуха в месте установки устройства отбора пробы газа;
     
     - наличия расхода конденсата на водоструйный эжектор.
     
     6.2.2. К измерениям допускаются средства измерения, прошедшие государственную (ведомственную) поверку, имеющие действующие поверительные клейма.
     
     При обнаружении какого-либо несоответствия вышеизложенным требованиям измерения нельзя производить до его устранения.
     
     6.2.3. После осмотра и устранения дефектов подается напряжение питания.
     

6.3. Выполнение измерений

     
     6.3.1. Через 60 мин после включения питания проверяются контрольные точки шкалы газоанализатора ("Нуль" и "Чувствительность"), проводится соответствующая корректировка.
     
     В процессе выполнения измерений корректировка "Нуля" и "Чувствительности" выполняется ежесуточно.
     
     6.3.2. Измерения содержания кислорода в уходящих газах котлов выполняются с одновременной автоматической записью результатов на диаграммной бумаге.
     
     

7. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ, СПОСОБЫ
И ФОРМЫ ИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

     
     7.1. В качестве показателя точности измерения содержания кислорода в уходящих газах котла по ГОСТ 8.011-72 принимается интервал, в котором с установленной вероятностью находится суммарная погрешность измерения.
     
     7.2. Устанавливается следующая форма записи результатов измерения:
     

; ; от  до ; ,

     
где  - результат измерения содержания кислорода в уходящих газах котла, % об.;
     
     , ,  - соответственно погрешность измерения, нижняя и верхняя ее границы, % об.;
     
      - установленная вероятность, с которой погрешность находится в этих границах (=0,95).
     
     

8. АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ

     
     8.1. Обрабатывать результаты измерений содержания кислорода в уходящих газах котлов следует способом определения средних значений с использованием полярного планиметра. Тогда среднее содержание кислорода в уходящих газах котла может быть определено по формуле
     

,                                                                               (1)

     
где  - площадь планиметрируемой части диаграммной бумаги, см;

      - масштаб содержания кислорода, %  об/см;
     
      - масштаб времени, ч/см;
     
      - интервал усреднений (1; 8; 24 ч).
     

,                                                                   (2)

     
где ,  - начальное и конечное значения шкалы, % об.;

      - ширина диаграммной бумаги, мм.
     

,                                                                                 (3)

     
где  - скорость продвижения диаграммной бумаги, мм/ч.
     
     8.2. При использовании информационно-вычислительного комплекса, прошедшего метрологическую аттестацию, применяется формула
     

,                                                                       (4)

     
где  - число циклов опроса за данный интервал усреднения;
     
      - значение содержания кислорода в дымовых газах котла в -м цикле опроса, % об.
     
     8.3. Оценка показателей точности измерения содержания кислорода в уходящих газах котлов проводится при метрологической аттестации методик выполнения измерения на конкретном оборудовании ТЭС.
     
     8.4. Доверительные границы погрешности измерения содержания кислорода в уходящих газах котлов (% об.) определяется по формуле
     

,                                                                   (5)

     
где  - суммарная погрешность измерения содержания кислорода в -м канале измерения, % об.;
     
      - число каналов измерения.
     
     Суммарная погрешность измерения определяется расчетным путем с использованием данных НТД на средства измерения по формуле
     

,                                                                           (6)

     
     
где  - суммарная относительная погрешность измерения содержания кислорода, %;

      - нормирующее значение, % об.
     
     В качестве  принято значение диапазона измерений.
     
     Суммарная относительная погрешность измерения содержания кислорода выражается формулой
     
     

,                                                                    (7)

     
где  - предел суммарной относительной погрешности измерительной системы при нормальных условиях, %;
     
      - суммарная дополнительная погрешность канала измерения при отклонении внешних влияющих факторов от нормальных значений, %;

,                                                 (8)

     
где  - погрешность, вносимая в результате измерения газоходом котла, %;
     
      - погрешность устройства отбора пробы газа, %;
     
      - погрешность системы подготовки пробы газа, %;
     
      - предел допускаемой погрешности комплекта газоанализатора (измерительный преобразователь и средство представления информации), %;
     
      - погрешность обработки результатов измерения (предел допускаемой погрешности от индивидуальных особенностей планиметриста и условий работы),%; =1,1%;
     

,                                                              (9)

     
где  - составляющие суммарной дополнительной погрешности измерения содержания кислорода за счет отклонения влияющих факторов (температуры, напряжения, частоты, расхода газовой смеси и др.) от области нормальных значений, приведенных в НТД на средства измерения, %.
     
     Для определения составляющих (по формуле 8) следует вычислить математическое ожидание каждой влияющей величины по формуле
     

,                                                                      (10)

где  - значение влияющей величины (-е измерение);
     
      - количество измерений влияющего фактора за интервал усреднения.
     
     По полученным значениям  определяют значения составляющих суммарной погрешности по НТД или данным, приведенным в приложении 1.
     
     Приведенный метод является упрощенным способом оценки погрешности измерений в эксплуатационных условиях.
     
     8.5. Пример расчета погрешности измерения содержания кислорода в уходящих газах котлов с рекомендуемыми средствами измерений по приведенному методу дан в приложении 2.
     
     8.6. Обработка результатов измерений для получения более достоверных оценок погрешности измерения содержания кислорода в уходящих газах проводится в соответствии с ГОСТ 8.207-76.
     
     

9. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВ

     
     К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, прошедшие специальное обучение и имеющие квалификацию:
     
     - для выполнения измерений - электрослесарь 3-4 разрядов;
     
     - для обработки результатов измерений - техник или инженер-метролог.
     
     

10. ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

     
     10.1. При выполнении измерений содержания кислорода в уходящих газах энергетических котлов должны соблюдаться действующие "Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей" (М.: Энергоатомиздат, 1985) и "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" (М.: Энергоатомиздат, 1986), а также требования ГОСТ 12.2.007.0-75.
     
     10.2. К выполнению измерений по настоящей Методике допускается лица, имеющие квалификационную группу по технике безопасности не ниже III при работе с электрическими цепями с напряжением до 1000 В.
     
     

Приложение 1
Справочное

     
СОСТАВЛЯЮЩИЕ СУММАРНОЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ

     
Таблица 1

     
Дополнительные погрешности комплекта
газоанализатора (измерительный преобразователь и регистрирующий прибор)
от воздействия влияющих факторов

     
     
Таблица 2

     
Дополнительные погрешности, вносимые в результат измерений устройством отбора пробы газа,
газоходом котла и системой подготовки пробы газа

Приложение 2
Справочное

     
ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ КОТЛА

     
Исходные данные:

     
     Сжигаемое топливо - природный газ.
     
     Автоматический газоанализатор на кислород - МН-5130У4.
     
     Диапазон измерений - от 0 до 5% об.
     
     Основная допустимая погрешность записи - 2,0% об.
     
     Планиметр ППР-1.
     
     Ширина диаграммной бумаги =160 мм.
     
     Скорость продвижения диаграммной бумаги =20 мм/ч.
     
     Интервал усреднения =8 ч.
     
     Расход газовой смеси 16·10 м/с.
     
     Атмосферное давление 101,325 кПа.
     
     Частота питающего напряжения 50 Гц.
     
     Содержание  и  в пробе газа соответствует градуировочному.
     
     Средняя температура окружающего воздуха +30 °С.
     
     Напряжение питания 220 B.
     
     Площадь планиметрируемой части диаграммной бумаги =34 см.
     
     

Текст документа сверен по:

/ Министерство энергетики и электрификации СССР. -
М.: СПО Союзтехэнерго, 1986