РД 34.11.306
Методика выполнения измерений содержания кислорода в уходящих газах энергетических котлов

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

МЕТОДИКА
ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА
В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ

РД 34.11.306-86

СОЮЗТЕХЭНЕРГО

Москва 1986

(Измененная редакция. Изм. № 1)

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

Срок действия установлен

с 01.01.87 г.

до 01.01.97 г.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

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. 2.1.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

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, % O_2об.:

- 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.

Примечание. Пределы допускаемой основной погрешности приведены для нормальных условий работы комплекта газоанализатора, состоящего из измерительного преобразователя и регистрирующего прибора (без учета погрешностей газохода котла, устройства отбора пробы газа, системы (блока) подготовки пробы газа).

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5.2. Допускается применение других средств измерений, обеспечивающих получение суммарной погрешности в пределах заданных норм точности.

5.3. Состав и параметры анализируемой газовой смеси на входе в преобразователь газоанализатора (на выходе блока подготовки пробы газа) для рабочих условий применения должны соответствовать следующим значениям:

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5.4. При выполнении намерений должны быть соблюдены следующие условия:

Относительная влажность окружающего воздуха в месте установки преобразователя и блока пробоподготовки:

до 90 % при температуре от 5 до 35 °С;

до 80 % при температуре от 35 до 50 °С.

Допустимые напряженности внешних полей:

Параметры электрического питания:

(Измененная редакция. Изм. № 1)

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 (самопищущий 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 8×1 мм из нержавеющей стали или трубками ПМ-1/42 диаметром 8×1 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 мм².

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 МИ 1317-86 принимается интервал, в котором с установленной вероятностью находится суммарная погрешность измерения.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

7.2. Устанавливается следующая форма записи результатов измерения:

O₂; ΔO₂; от ΔO_2н до ΔO_2в; P,

где O₂ - результат измерения содержания кислорода в уходящих газах котла, % O_2об.;

ΔO₂, ΔO_2н, ΔO_2в - соответственно погрешность измерения, нижняя и верхняя ее границы, % O_2об.;

P - установленная вероятность, с которой погрешность находится в этих границах (P = 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 F - площадь планиметрируемой части диаграммной бумаги, см²;

m_O2 - масштаб содержания кислорода, % O₂ об/см;

m_τ - масштаб времени, ч/см;

τ₀ - интервал усреднений (1; 8; 24 ч).

                                             (2)

где O_2max, O_2min - начальное и конечное значения шкалы, % О_2об.;

C - ширина диаграммной бумаги, мм.

                                                       (3)

где V - скорость продвижения диаграммной бумаги, мм/ч.

8.2. При использовании информационно-вычислительного комплекса, прошедшего метрологическую аттестацию, применяется формула

                                                    (4)

где n - число циклов опроса за данный интервал усреднения;

O_2i - значение содержания кислорода в дымовых газах котла в i-м цикле опроса, % О_2об..

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 (% O_2об.) определяется по формуле

                                                    (5)

где Δ_i - суммарная погрешность измерения содержания кислорода в i-м канале измерения, % O_2об.;

K - число каналов измерения.

Суммарная погрешность измерения определяется расчетным путем с использованием данных НТД на средства измерения по формуле

где γ_i - суммарная приведенная погрешность измерения содержания кислорода, %;

Рн - нормирующее значение, % О₂ об.

В качестве Рн принято значение диапазона измерения.

Суммарная приведенная погрешность измерения содержания кислорода выражается формулой

где γ_iнн - предел суммарной приведенной погрешности измерительной системы при нормальных условиях, %;

γ_ig - предел суммарной приведенной дополнительной погрешности канала измерения при отклонении внешних влияющих факторов от нормальных значений, %;

где γ_г - предел допускаемой приведенной погрешности, вносимой в результат измерения газоходом котла, %;

γ_уог - предел допускаемой приведенной погрешности устройства

отбора пробы газа, %;

γ_сгп - предел допускаемой приведенной погрешности системы подготовки пробы газа, %;

γ_гл - предел допускаемой приведенной погрешности комплекта газоанализатора (измерительной преобразователь и средство представления информации), %;

γ_абр - погрешность обработки результатов измерений (предел допускаемой приведенной погрешности от индивидуальных особенностей планиметриста и условий работы),%

где γ₁ - γ_n - составляющие суммарной приведенной дополнительной погрешности измерения кислорода за счет отклонения влияющих факторов (температуры, напряжения питания, частоты, расхода газовой смеси и др.) от области нормальных значения, приведенных в НТД на средства измерения, %.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Для определения составляющих (по формуле 9) следует вычислить математическое ожидание каждой влияющей величины по формуле

                                                   (10)

где φ_i - значение влияющей величины (i-е измерение);

L - количество измерений влияющего фактора за интервал усреднения.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

По полученным значениям M 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-го - 4-го 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 измерения по настоящей Методике допускаются 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 (приведенные к разности между пределами измерений), возникающие от изменения одной из влияющих при прочих неизменных условиях (В таблице 1 приведены усредненные значения дополнительных погрешностей для газоанализаторов, указанных в п. 5.1)

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Таблица 2

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

Примечание. Погрешности на остальных точках шкалы определяются путем линейной интерполяции.

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 % O_2об.

Основная допустимая погрешность записи - 2,0 %.

Планиметр ППР-1.

Ширина диаграммной бумаги C = 160 мм.

Скорость продвижения диаграммной бумаги V = 20 мм/ч.

Интервал усреднения τ₀ = 8 ч.

Расход газовой смеси 16 · 10^-6 м³/с.

Атмосферное давление 101,325 кПа.

Частота питающего напряжения 50 Гц.

Содержание H₂, CH₄ в пробе газа соответствует градуировочному.

Средняя температура окружающего воздуха +30 °С.

Напряжение питания 220 В.

Площадь планиметрируемой части диаграммной бумаги F = 34 см².

(Измененная редакция. Изм. № 1)

(Измененная редакция. Изм. № 1)

СОДЕРЖАНИЕ