Download - 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti
Mereni instrumenti, procedure merenja i metodologija u okviru energetskog
audita jednog industrijskog preduzeća
Prezentaciju pripremili:mr Mirjana Stamenić, dipl.maš.inž.Nikola Tanasić, dipl.maš.inž.Tomislav Simonović, dipl.maš.inž.Vuk Adžić, maš.inž.
Beograd, Novembar 2011.
Sadržaj
• Merenja u kotlarnici• Merenja na industrijskim pećima• Merenja u kompresorskoj stanici• Merenja inteziteta osvetljenja
Meranja u kotlarnici
• Merenja na parnom (toplovodnom) kotlu u cilju određivanja stepena korisnosti
• Direktna i indirektna metoda za određivanje stepena korisnosti kotla
• η=Qkor./Qul.
• Qul.=BHd B-potrošnja goriva (kg/s, m3
N/s) Hd-donja toplotna moć goriva (kJ/kg, kJ/m3
N)
• Qkor.=mvcp(Tiz-Tul) – toplovodni kotao mv-maseni protok tople vode (kg/s) cp-specifični toplotni kapacitet vode (kJ/(kgK)) Tiz-temperatura vode na izlazu iz kotla Tul-temperatura vode na ulazu u kotao
• Qkor.=mp(h”-hnv) – parni kotao mp-maseni protok suvozasićene pare (kg/s) h”-specifična entalpija suvozasićene pare (kJ/kg) hnv - specifična entalpija napojne vode na ulazu u kotao
• Qkor.=Qul.– Qgub.
• Qgub.= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ (Q5) Q1-gubitak toplote sa dimnim gasovima Q2-gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja Q3-gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja Q4-gubitak toplote usled spoljašnjeg rashlađivanja Q5-gubitak toplote usled odmuljivanja i odsoljavanja kotla
Slika 1. Šema kotla sa prikazanim mernim mestima
Vodena para
Dovod goriva
Nivokazno staklo
Automatski ventil zaodsoljavanje
Cevovod sa ventilomza odmuljivanje kotla
M.M.3
M.M.1
M.M.2
M.M.4
M.M.5 M.M.6
Merno mesto
Direktna metoda Indirektna metoda
M.M.1 -Merenje protoka goriva-Merenje temperature goriva
-
M.M.2 -Merenje protoka suvozasićenepare-Merenje pritiska suvozasicene pare
-Merenje pritiska suvozasicene pare
M.M.3 -Merenje protoka dimnih gasova-Merenje temperature dimnih gasova-Merenje sastava dimnih gasova
-Merenje temperature dimnih gasova-Merenje sastava dimnih gasova
M.M.4 -Merenje protoka napojne vode-Merenje temperature napojne vode
-
M.M.5 -Merenje temperature plašta kotla
-Merenje temperature plašta kotla
M.M.6 -Merenje temperature okolnogvazduha
-Merenje temperature okolnog vazduha
Tabela 1. Spisak i opis mernih mesta za određivanje stepena korisnosti parnog kotla
U odnosu na to koja se fizička svojstva koriste za merenje temperature,uređaji za merenje temperature se dele na:- Ekspanzione termometre,- Termometre sa promenom stanja,- Termometre zasnovane na električnimefektima promene temperature,- Optičke termometre (IC, Pirometri).
Slika 2. Termopar sa zaštitnom čaurom
Slika 3. Koaksijalni termopar
Slika 4. Kontaktni termopar
Merni instrumenti i senzori (Merenje temperature)
Merni instrumenti i senzori (Merenje pritiska)Prema principu na kome je zasnovan način merenja uredjaji za merenje pritiska se dele naosnovne grupe:Hidrostatičke:
U grupu manometara se ubrajaju: U – cev, obrnuta U – cev, U – cev sa jednim zatvorenimkrakom, manometar sa posudom, kosi manometar, nagnuta U – cev, prstenasta vaga, Betzovmanometar.
Mehaničke:U grupu mehaničkih manometara ubrajaju se: manometri sa oprugom, sa membranom (naprincipu elastične deformacije), sa cevnom oprugom, manometri sa klipom.
Električne (elektronske) manometre:Za industrijsku primenu, naročito u procesnoj tehnici, potrebno je da se merni signali samerača pritiska koriste u procesu automatskog vodjenja procesa i računarske obradepodataka, tako što se pomoću različitih pretvarača – senzora vrši pretvaranje u električnesignale. Merni pretvarači senzori elektronskih manometara su: induktivni, kapacitivni,piezoelektrični i dr.
Slika 5. Mehanički manometri Slika 6. Električni manometar
Metode za merenje protoka se dele na:- Gravimetrijske i volumetrijske,- Metode oređivanja polja brzina po poprečnom preseku (Pito-Prantlova sonda,Darsijeva sonda),- Metode bazirane na merenju promene statičkog pritiska u cevovodu (Merneblende, mlaznice, Venturi cevi),- Metode zasnovane na ravnoteži sila koje deluju na lebdeće telo postavljeno ustrujnom toku (Rotametri),- Turbinski merači- Elektromagnetni merači- Maseni merači (Koriolis)- Vrtložni merači (Vortex)- Ultrazvučni merači- Temperaturski
Tabela 2. Oblast primene merača protoka
Merni instrumenti i senzori (Merenje protoka)
Merenje sastava dimnih gasova je bitno iz dva razloga: 1. Definisanje kvaliteta i potpunosti procesa sagorevanja (održavanje koeficijenta viška vazduha na optimalnoj vrednosti), 2. Određivanje emisije zagađujućih komponenata u okolinu.1. Komponente bitne za procene efikasnosti sagorevanja: O2, CO2, CO i CmHn;
2. Komponente bitne za kontrolu emisije: SO2, NO, NO2, NOx, CO, HCl i HF.
Senzor Princip
Elektrolitski(elektrohemijski)
Međudelovanje energije hemijske reakcije i električne energije
Optički Primena optičkih svojstavaKalorimetrijski Toplota oslobođena u reakcijama ispitivanog gasa
Fotometrički Apsorpcija UV i IC zračenja (NDIR, NDUV)Paramagnetski Paramagnetna svojstva kiseonika
Hemiluminiscentni Hemijske reakcije sa pojavom luminiscencijeJonizacija plamena Pojava jonizacije plamena i merenja nastale el. energije (FID)
Tabela 3. Princip rada senzora
Merni instrumenti i senzori (Merenje sastava dimnih gasova)
Slika 7. Elektrohemijski senzor
Tabela 4. Primena različitih metoda za analizu gasova
Slika 8. Merni uređaji(gasni analizatori)
Merna metoda SO2 CO CO2 NOx H2S O2 CxHy
Fotometrija (IC) x x x x
Fotometrija (UV) x xParamagnetizam xHemiluminiscencija x x x
Kalorimetrija x xJonizacija plamena xElektrohemijska metoda x x x x x x x
Slika 9. Uzorkovanje dimnih gasovana dimnom kanalu parnog kotla
Slika 10. Merenje sastava dimnih gasova
Udeo CО2 u dimnim gasovima % 9,6Udeo CО u dimnim gasovima ppm 1,1
Udeo О2 u dimnim gasovima % 4,4Udeo SO2 u dimnim gasovima ppm 0
Udeo NOx u dimnim gasovima ppm 77
Temperatura dimnih gasova °C 206
Tabela 5. Prosečne izmerene vrednosti
22776 MWh
15146 MWh
2391 MWh
454 MWh
Sopstvena potrošnjakotla (10,5%)
2505 MWh
Gubitak sa dimnimgasovima (11%)
1139 MWh
Odsoljavanje iodmuljivanje (5%)
1139 MWhGubitak u razvodupare (5%)
Gubitak kroz plastkotla (2%)
Energija uneta u kotaosagorevanjem prirodnog gasa
Korisna energija (66,5%)
2254 MWhSanitarna topla voda (14,9%)
1832 MWhGrejanje (12,1%)
11060 MWhTehnološki potrošači (73%)
Slika 11. Toplotni bilans parno-kondenzacionog sistema
Primer merenja na parnom kotlu
• Stepen korisnosti peći η=Qkor./Qul.
• Qul.=BHd B-potrošnja goriva (kg/s, m3
N/s) Hd-donja toplotna moć goriva (kJ/kg, kJ/m3
N)
• Qkor.=Qul.– Qgub.
• Qgub.= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 Q1-gubitak toplote sa dimnim gasovima Q2-gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja Q3-gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti
sagorevanja Q4-gubitak toplote usled spoljašnjeg rashlađivanja Q5-gubitak toplote sa proizvodima Q6-gubitak toplote sa vazduhom za hlađenje proizvoda
Meranja na industrijskim pećima
Slika 12. Šema tunelske peći (425 kW) sa pozicijom mernih mesta
M.M.1 M.M.2 M.M.3Kiseonik O2 % 14,97 11,69 13,69Ugljen-dioksid CO2 % 3,42 5,27 4,14Ugljen-monoksid CO ppm 3 17 7Azotni oksidi NOx ppm 11 20 12Sumpor-dioksid SO2 ppm 0 0 0Temperatura dimnih gasova
tdg0C 180,3 270,8 230,9
Koeficijent viška vazduha λ - 3,23 2,13 2,68Gubitak toplote sa dimnim gasovima
q1 % 26,9 27,7 29,5
Gubitak top. sa vazd. M.M.4 M.M.5 M.M.6 M.M.7 M.M.8Temperatura vazduha tv
0C 25 145 150 120 57Gubitak toplote q6 % 0 11,3 11,8 8,9 3
Tabela 6. Gubici toplote na tunelskoj peći
Gubitak top. krozplašt
Površina (m2) Konvekcija(kW)
Zračenje(kW)
Ukupno (kW)
Bočne strane peći 126 6,1 8 14,1Plafon peći 69 3,5 4,5 8Ukupno 195 9,6 12,5 22,1
Gubici toplote
28 %
35 %
5 %
Primer merenja na tunelskoj peći
Uobičajena merenja u kompresorskoj stanici u okviru sprovođenja energetskog audita obuhvataju:
• Merenje pritiska na glavnom granskom vodu komprimovanog vazduha na izlazu iz kompresorske stanice
• Merenje jačine struje koju kompresori povlače iz električne mrežePotrebni merni instrumenti: električni senzor (davač) pritiska, amper klješta, data loger.
Meranja u kompresorskoj stanici
Primer merenja u kompresorskoj stanici
Slika 14. Pozicija davača pritiska
Slika 13. Dijagram snage elektro motora kompresora Atlas Copco GA 1110
Slika 15. Dijagram potrošnje električne energije i pritiska komprimovanog vazduha
Slika 16. Smensko opterećenje kompresora tokom radne nedelje
Slika 17. Časovni gubici komprimovanog vazduhau distributivnoj mreži
Meranje intenziteta osvetljenja
Zahtevi u pogledu jačine (intenziteta) osvetljenja:• Do 200 lx - javne garaže, pomoćni prostori, radionice,
hodnici, skladišta, industrijske hale• Do 500 lx - standardne kancelarije, prodajni prostori,
radionice, industrijske hale• Do 750 lx - standardne kancelarije sa jačim
osvetljenjem, obrada podataka, projektni biroi, laboratorije, čitaonice
Uređaj za merenje jačine (intenziteta)osvetljenja se naziva luksmetar.
Hvala na pažnji!
kontakt: [email protected]