Transcript Prezentacija Pirometri

Pirometarski sistem za merenje i kontrolu
prostorne raspodele temperature plamena u
ložištu kotla termoelektrane sa softverom za
vizuelizaciju
Prof. Dr Ljubiša Zeković
Prof. Dr Ivan Belča
Fizički fakultet Univerziteta u Beogradu
Grampex Beograd
Pirograms Beograd
Realizovani i implementirani patenti
48778 B “Pirometarski sistem za merenje i kontrolu temperature u gasnim
pećima”
P-926/05 “Pirometarska sonda od sinterovane ultračiste alumine i
postupak izrade”
P-927/05 “Pirometarski sistem za merenje kontrolu i kontrolu temperature
zagrejanih tela sa kompenzacijom uticaja zračenja okoline”
P-235/07 “Pirometarski sistem za merenje i kontrolu raspodele
temperature plamena u ložištima termoelektrana sa softverom za
dinamičku vizuelizaciju”
Optička radijaciona pirometrija
teorijske osnove
Bezkontaktno merenje temperature na osnovu izračene snage
Teorijska osnova Planck-ov zakon zračenja za crno telo:
N ( , T ) 
c1

1
5
e
c2
T

1
c1

5
e

c2
T
Senzori: poluprovodničke fotodiode, piroelektrični detektori,
baterije termoparova, ..., fotomultiplikatori, itd.
U ( , T ) ~ N ( , T )
Realna tela, siva tela, emisivnost
Realni problemi:
prepreke na optičkom putu
dim
Prašina
vodena para
itd.
ε<1
Ako ne poznajemo emisivnost materijala merenje je sa
greškom
REŠENJE
Dvobojni pirometri
Dvostruki senzori koji rade na dve bliske talasne dužine.
Meri se odnos signala koji je neosetljiv na optičke prepreke čak
i za relativno male emisivnosti.
S ~e
c2  1 1
  
T  1 2



Pirometarski sistem za merenje i kontrolu prostorne
raspodele temperature plamena u ložištima kotlova
termoelektrane
Posledice nepoznavanje parametara plamena:
•Efektivnost plamena (nepovoljan položaj plamena u odnosu
na cevni sistem)
•Nerentabilna potrošnja goriva
•Mogućnost prekoračenja kritične temperature
•Topljenje pepela
•Zašljakivanje, zastakljivanje delova cevnog sistema
Osnovne karakteristike sistema




Trenutne informacije o temperaturi u ložištu (brzo vreme
odgovora, 5mѕ)
dinamička vizuelizacija plamena i raspodela temperature
u ložištu, odgovarućim softverom kod sistemskog merenja
u više tačaka prostorno raspoređenim sondama.
Određivanje koncentracije nesagorelih čestica u ložištu
Implementacija u sistem kotao-kalorimetar i u okviru
njega ili zasebno:
 Zaštitu od visokih ili kritičnih temperatura na kojima
dolazi do topljenja pepela, odnosno zastakljivanja,
zašljakavanja delova cevnog sistema u kotlu.
 Kontrola rada gorionika pomoću odgovarajuće
raspoređenih pirometarskih sondi i kotrola rada
mlinova kod termoelektrana na ugalj.
Raspodela mernih jedinica u jednom nivou
Drmno
A6,A5,B1
Drmno
A6,A5,B1
Zašljakan
deo zida
Raspored termoparova na
zidu ložišta kotla
Kombinovana slika
diferencijalne raspodele
temperature na zidu kotla
PIROMETARSKI SISTEM ZA VIZUELIZACIJU PROSTORNE
RASPODELE TEMPERATURE U KOTLU TERMOELEKTRANE TENT
A6 OBRENOVAC
42 dvobojna optička pirometra i dva
dvokanalna niskotemperaturna
pirometra raspoređeni na pet nivoa (kote
17, 25, 38, 43 i 51m).
Svako merno mesto poseduje i mantel
ugrađen u zid (između isparivačkih cevi)
tako da daje i raspodelu temperature na
samom zidu kotla i omogućava bolje
granične uslove za proračun.
Omogućava potpuno otprašivanje
optičkog puta, korišćenjem novog
pneumatsko-mehaničkog sistema
Povezivanje mernih jedinica na bloku A6
Sistem za vizuelizaciju (blok šema)
se sastoji od sledećih delova
1.Centralni komandni orman za
prihvat i distribuciju signala sa
mernih mesta i komandom
otprašivanja
2.Računarski sistem za vizuelizaciju
sa odgovarajućim softverom
3.Razvodne kutije za razvod
električnih signala
4.Pirometarske merne jedinice sa
sistemom za otprašivanje i hlađenje
na mernom mestu
Pirometarska merna jedinica na bloku A6
Pirometarska merna jedinica sa sistemom za otprašivanje i hlađenje pirometara
sastoji se od:
Pneumatskog sistema za otprašivanje optičkog puta
Trasera optičke sonde sa priključkom za vazdušno otprašivanje i čišćenje sočiva
Dvobojnog (dvokanalnog) optoelektronskog modula
Dvobojne (dvokanalne) procesorske jedinice za obradu signala
Kutija saelektromagnetnim ventilima za otprašivanje
Šematski prikaz montaže pirometara
i termoparova na mernom mestu
Dvobojni opto-elektronski pretvarač sa svetlovodom
FireVision
Вертикални пресеци престављају расподеле температуре у вертикалним
равнима које пролазе кроз централну вертикалну осу ложишта а паралелне
су предњој односно бочној страници.
Хоризонтални пресек на висини која се дефинише-подешава помоћу
клизача смештеног између два вертикална пресека.
FireVision
Вертикални пресеци престављају расподеле температуре у вертикалним
равнима које пролазе кроз централну вертикалну осу ложишта а паралелне
су предњој односно бочној страници.
Хоризонтални пресек на висини која се дефинише-подешава помоћу
клизача смештеног између два вертикална пресека.
Могућност одређивања термалног оптерећења зидова,
уз додавање термопарова.
Страница са температурама
једнобојне и
двобојне
Uočeni problemi u realizaciji
-merni i tehnički
Ekstremni uslovi eksploatacije:
-visoka temperatura u blizini ložišta
-velika količina ugljene prašine u okruženju
-izloženost optičkog puta ugljenoj prašini ali i mazutu
-nepoznavanje efektivne emisivnosti usled nesagorelih
čestica
Rešavanje problema u eksploataciji
1.Ugradnja dovoljno dugih optičkih kablova
2.Ugradnja sistema za otprašivanje i otvora
3.Povećanje zaptivenosti izloženih delova uređaja
4.Ugradnja dvobojno-jednobojnih pirometara radi određivanja
efektivne emisivnosti ali i drugih parametara u lođištu kao što su:
-sadržaj nesagorelih čestica,
-približan gradijent temperature u pravcu centralne ose,
efikasnost sagorevanja, itd.
Mogućnosti sistema
-određivanje vertikalnog položaja termalne žiže
-određivanje položaja plamena u odnosu na zidove po
presecima
-određivanje relativnog doprinosa “crnih” čestica
-signalizacija kritičnih temperatura
-uočavanje drugih nepravilnosti u radu
-Monitoring temperature na samim zidovima
-laka ugradnja zbog relativno malog poprečnog preseka sonde
-automatsko otprašivanje
Očekivana korist
Efekti na osnovu interne analize:
direktni
Smanjenje broja zastoja (oko 1mil. € po zastoju)
Povećanje efektivne korisnosti kotla
posredni
smanjenje zagađenja okoline
smanjena sopstvena potrošnja
smanjen gubitak proizvodnje el. energije u redovnoj
eksploataciji
zbog sniženja snage
smanjena potrošnja tečnog goriva za podršku sagorevanju
UGRAĐENI SISTEMI
TENT B1-OBRENOVAC
670MW
TENT B2-OBRENOVAC
670MW
TE KOSTOLAC A1
2 X 100MW
(pola sistema)
TE KOSTOLAC A2
200 MW
(pola sistema)
TENT A6-OBRENOVAC
320MW
TENT A5-OBRENOVAC
320MW
TE KOSTOLAC “DRMNO”
300MW