Руководящий документ РД 34.11.306-86 Методика выполнения измерений содержания кислорода в уходящих газах энергетических котлов.
РД 34.11.306-86*
_______________________
* Обозначение документа.
Измененная редакция, Изм. N 1.
МЕТОДИКА
ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА
В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ
Срок действия с 01.01.87
до 01.01.97*
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
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное Заместителем начальника Главтехуправления Минэнерго СССР А.П.Берсеневым 17.09.91 г. и введенное в действие с 01.07.92 г.
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:
|
|
|
|
|
Диапазон измерений, %  об. | 0-1 | 0-2 | 0-5 | 0-10 |
Суммарная погрешность измерений, % диапазона измерения | 10 | 9 | 7 | 6 |
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. N 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.
- 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 используются средства измерений и вспомогательные устройства, выпускаемые выруским заводом газоанализаторов и приведенные в таблице.
|
|
|
|
Наименование | Тип, техническая документация | Диапазон измерения % об | Пределы допускаемой приведенной основной погрешности  , % |
Автоматический газоанализатор на кислород | MH-5130 У 4 | 0-1 | ±5 |
| ТУ 25-02-1975-75 | 0-2 | ±5 |
|
| 0-5 | ±2 |
Автоматический термомагнитный газоанализатор кислорода | MH-5106-2 | 0-1 | ±5 |
| ТУ 25-05-2151-76 | 0-2 | ±5 |
|
| 0-5 | ±2 |
|
| 0-10 | ±2 |
Газоанализатор кислорода | АГ0011 ДЦЦ 2.840.021TО | 0-1 | ±5
|
|
| 0-2
| ±4
|
|
| 0-5 |
|
|
| 0-10 |
|
|
| 0-21 | ±2 |
|
| 0-50 |
|
|
| 0-80 |
|
|
| 0-100 |
|
Устройство отбора пробы газа | Фильтр 5Т5.866.038 | - | В соответствии с таблицей 2 справочного приложения |
Блок подготовки пробы газа | 5Т2.866-105 | - |
|
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).
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:
|
|
Кислород, % об
| в пределах диапазона измерения |
Двуокись углерода, % об
| до 15 |
Азот, % об
| не нормируется |
Водород, % об
| не более 1,2 |
Метан, % об
| не более 1,2 |
Окись углерода, % об | не более 2,0 |
Сернистый ангидрид (SO  ), % об | отсутствует |
Серный ангидрид (SO  ), % об | отсутствует Н SО  |
Механические примеси, г/м  | отсутствуют |
Массовая концентрация влаги (паров воды), г/м | меньше точки росы |
Температура, °С
| от 5 до 50 |
Давление (абсолютное), кПа
| от 91 до 105 |
Давление (избыточное), кПа
| 50 |
Объемный расход газа, см /с | от 8 до 16 |
5.4. При выполнении измерений должны быть соблюдены следующие условия:
|
|
Температура окружающего воздуха, °С
| от 5 до 50 |
Атмосферное давление, кПа | от 91 до 105 |
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:
|
|
магнитных, А/м
| не более 400 |
электрических переменных однородных, кВ/м
| не более 50 |
Параметры электрического питания:
|
|
напряжение переменного тока, В
|  |
частота, Гц | 50±1 |
Давление питающего конденсата (технической воды) на входе блока пробоподготовки, кПа | 300±100 |
Раздел 5. (Измененная редакция, Изм. N 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 (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.
6.1.10. 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. N 1).
7.2. Устанавливается следующая форма записи результатов измерения:
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
8.2. При использовании информационно-вычислительного комплекса, прошедшего метрологическую аттестацию, применяется формула
8.3. Оценка показателей точности измерения содержания кислорода в уходящих газах котлов проводится при метрологической аттестации методик выполнения измерения на конкретном оборудовании ТЭС.
Суммарная погрешность измерения определяется расчетным путем с использованием данных НТД на средства измерения по формуле
Суммарная приведенная погрешность измерения содержания кислорода выражается формулой
Для определения составляющих (по формуле 9) следует вычислить математическое ожидание каждой влияющей величины по формуле
Приведенный метод является упрощенным способом оценки погрешности измерений в эксплуатационных условиях.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
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 допускаются лица, имеющие квалификационную группу по технике безопасности не ниже III при работе с электрическими цепями с напряжением до 1000 В.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
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)
|
|
|
|
|
Факторы, вызывающие дополнительные погрешности | Наибольшая допускаемая приведенная дополнительная погрешность в % для диапазонов измерения, % об. | |||
| 0-1 | 0-2 | 0-5 | 0-10 |
Изменение только напряжения питания на каждые ±10% | ±1,0 | ±1,0 | ±0,6 | ±0,6 |
Изменение только расхода анализируемой газовой смеси на +4 см /с от 12 см /с | ±0,2 | ±0,2 | ±0,8 | ±0,8 |
Изменение только атмосферного давления на каждые 3,3 кПа в диапазоне от 91 до 105 кПа | ±2,0 | ±2,0 | ±1,2 | ±1,2 |
Изменение только температуры окружающего воздуха на каждые 10 °С от градуировочного | ±4,0 | ±4,0 | ±2,0 | ±2,0 |
Изменение только частоты питания на каждые 0,5 Гц в диапазоне от 49 до 50 Гц | ±1,0 | ±1,0 | ±0,6 | ±0,6 |
Изменение только объемной доли водорода на 0,5% об по сравнению с градуировочным | ±5,0 | ±5,0 | ±2,0 | ±0,8 |
Изменение объемной доли двуокиси углерода на каждый 1% об в анализируемой газовой смеси в пределах от 13 до 17% об | ±2,0 | ±1,0 | ±0,4 | ±0,4 |
Изменение объемной доли метана в анализируемогазовой смеси в пределах от 0 до 1,2% об | ±5,0 | ±4,0 | ±2,0 | ±2,0 |
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Таблица 2
Дополнительные погрешности, вносимые в результат измерений устройством отбора пробы газа,
газоходом котла и системой подготовки пробы газа
|
|
|
|
|
|
Диапазон измерения, % об. | Топливо | Точка измерения % об. | Погрешность, % об. | ||
|
|
| Газоход котла | Устройство отбора пробы газа | Система подготовки пробы газа |
0-1 | Природный газ | 0,5 | 0,010 | 0,015 | 0,026 |
|
| 1,0 | 0,018 | 0,030 | 0,050 |
| Мазут | 0,5 | 0,010 | 0,015 | 0,026 |
|
| 1,0 | 0,020 | 0,030 | 0,050 |
0-2 | Природный газ | 0,5 | 0,010 | 0,015 | 0,026 |
|
| 2,0 | 0,034 | 0,060 | 0,101 |
| Мазут | 0,5 | 0,010 | 0,015 | 0,026 |
|
| 2,0 | 0,039 | 0,060 | 0,101 |
0-5 | Природный газ | 0,5 | 0,010 | 0,015 | 0,026 |
|
| 5,0 | 0,080 | 0,150 | 0,252 |
| Мазут | 0,5 | 0,010 | 0,015 | 0,026 |
|
| 5,0 | 0,085 | 0,150 | 0,252 |
0-10 | Каменный уголь | 3,5 | 0,180 | 0,105 | 0,276 |
|
| 10,0 | 0,370 | 0,300 | 0,504 |
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.
Основная допустимая погрешность записи - 2,0%.
Планиметр ППР-1.
Атмосферное давление 101,325 кПа.
Частота питающего напряжения 50 Гц.
Средняя температура окружающего воздуха +30 °С.
Напряжение питания 220 B.
|
|
|
Наименование | Способ и источник | Расчет и результат |
Масштаб содержания кислорода, % об/см | (2) |  |
Масштаб времени, ч/см | (3) |  |
Результат измерения содержания кислорода в уходящих газах, % об | (1) |  |
Предел допускаемой приведенной основной погрешности комплекта кислородомера, % |
|  |
Погрешность газохода котла, % | Табл.2 |  |
Погрешность устройства отбора пробы газа, % | Табл.2 |  |
Погрешность подготовки пробы газа, % | Табл.2 |  |
Погрешность обработки (планиметрирования), % | Ж. "Измерительная техника", 1982 г., N 8 |  |
Суммарная приведенная погрешность измерительной системы в нормальных условиях, % | (8) |  |
Составляющие суммарной приведенной дополнительной погрешности за счет отклонения, %: | Табл.1 |
|
температуры |
|  |
расхода газовой смеси |
|  |
Суммарная приведенная дополнительная погрешность при отклонении внешних влияющих факторов от градуировочных значений, % | (9) |  |
Суммарная приведенная погрешность измерения содержания кислорода в уходящих газах, % | (7) |  |
|
| Погрешность соответствует установленной норме точности (см. п.2.1) |
Доверительные границы погрешности измерения, % об | (5) |  |
Результат измерения содержания кислорода в уходящих газах | - | 0,64% об.;  от -0,2 до +0,2 при =0,95 |
(Измененная редакция, Изм. N 1).