L automazione, le misure e il controllo nelle centrali termoelettriche a carbone

Transcript

1 L automazione, le misure e il controllo nelle centrali termoelettriche a carbone

2 Il processo del combustibile Gli strumenti di controllo 1 Pesatura su nastri trasportatori MUS/MSI/MMI /MTS 2 Rilevamento di velocità MFA4 3 Troppo pieno e antingolfamento CV/CC/MBA 4 Ripartizione automatica del carico DPL 5 Rilevamento passaggio prodotto Capta 6 Misura e controllo di livello bunker DPL/MUR 7 Controllo livello tramogge MUC - CV 8 Controllo movimentazione nastri MFA4 9 Livello max. bunker MBA - CV - CC 10 Temperature nei bunker SDC 11 Rottura filtri a manica Capta 12 Livello ceneri leggere MBA/CC/MMG/Radar 13 Altezze pile di stoccaggio MUR 14 Controllo del momento di carico CMC 15 Comando pompe MUA 16 Misura livello vasche MUR 17 Rilevamento livello fanghi Stratigrafo 19 Misura di portata acqua VHQ 20 Misura di portata acqua MTTX 21 Controllo di minimo livello bunker MW320

3 La pesatura in continuo MUS, MSI, MLC, MMI, MTS I sistemi di pesatura MUS, MSI, MCL, MMI, MTS per nastri trasportatori della Terry Ferraris sono ideali per la pesatura in continuo e sono disponibili anche in esecuzioni certificate Atex. Secondo il modello, questi sistemi di pesatura sono costituiti da uno o più ponti di pesatura, ognuno a 2 celle di carico, da un misuratore di velocità del nastro e da un elettronica di controllo. La costruzione modulare e la semplicità del montaggio consente installazioni particolarmente veloci senza la necessità di modificare la struttura esistente. L unico accorgimento da adottare in fase di montaggio è l allineamento e il livellamento dei rulli del ponte di pesatura con i rulli a monte e a valle di quello di pesatura. L elettronica gestisce i dati di peso e velocità e li trasforma in portata istantanea e portata totalizzata. Caratteristiche tecniche Precisione: da ±1% F.S. a ±0,5% o a ± 0,25% secondo modello utilizzato Larghezza del nastro da 0,5 a 2m Inclinazione del nastro: fino a ±30 dalla linea orizzontale Velocità del nastro: secondo installazione e modello utilizzato

4 Controllo della movimentazione dei nastri MFA 4 Il carbone deve affluire in modo continuo per soddisfare le richieste del generatore e consentire una regolazione fine della combustione. Tutto il percorso, dalla banchina ai mulini, avviene su nastro. Tutto il sistema di trasporto deve essere controllato perché funzioni sempre quando serve. La Terry Ferraris dispone di strumenti di controllo del movimento che utilizzano sensori non a contatto con le parti in movimento dei nastri, che, in collegamento con sistemi di controllo elettronici di ultima generazione sono in grado di rilevare le variazioni o l assenza di movimento dovuta, per esempio, allo slittamento dei nastri trasportatori. I sensori si installano facilmente, possono essere fissati fino a 10cm dal pezzo da controllare, resistono senza problemi alla polvere, agli accumuli si materiale e all umidità, e dato che non hanno parti in movimento, non necessitano di manutenzione o di lubrificazione. Il cablaggio è semplice ed economico perché può utilizzare le stesse canalette utilizzate dai motori dei nastri.

5 Controllo dell altezza delle pile di stoccaggio MUR In un impianto con trasporto di materiale solido, quale può essere una centrale a carbone, ci sono punti di stoccaggio a cielo aperto, dove viene accumulato il carbone. Gli stoccaggi possono essere principali, quando forniscono l alimentazione primaria ai nastri trasportatori o di emergenza, quando devono supplire a brevi periodi di manutenzione o al guasto di alimentatori del percorso automatico. Il livello del prodotto, non contenuto in recipienti, ma posto in pile, può essere tenuto sotto controllo con strumenti di misura che inviano i dati di livello a un PLC che centralizza le informazioni ed effettua i prelievi o gli scarichi di materiale. L UltraRanger MUR è un misuratore di livello a ultrasuoni, per solidi e liquidi composto da un trasduttore a ultrasuoni e un elettronica separata per l analisi degli echi riflessi. E disponibile in varie versioni che offrono le stesse prestazioni per l analisi e l interpretazione dell eco riflesso, e differiscono solo per il tipo di segnali in uscita. Può comandare fino a due pompe di sollevamento ed essere collegato a sistemi di carico e scarico dei serbatoi. E collegabile con un ampia gamma di trasduttori compensati in temperatura, adatti per impieghi fino a 150 C e con grado di protezione IP68. L UltraRanger MUR è programmabile via tastiera posta sul frontalino o via PC. Il SW della Terry Ferraris che gestisce il funzionamento dello strumento è particolarmente semplice da utilizzare, ma è anche la soluzione più avanzata al mondo per la gestione degli strumenti di misura a ultrasuoni. Su richiesta è disponibile una esecuzione con GSM. Trasduttore UTF15 schiumato

6 Rilevamento antingolfamento CV, MBA, CC Nelle zone dove la polvere di carbone viene trasportata pneumaticamente in presenza di umidità o di eccesso di materiale si verificano inpaccamenti o intasamenti. Le sonde CV a lamina vibrante a contatto con il materiale cambiano la frequenza della vibrazione e attivano un allarme. Adatte per qualsiasi tipo di silos e tramoggia, come controllo di minimo o massimo livello. Funzionano con qualsiasi tipo di prodotto polvirulento con capacità elettrica variabile e sono disponibili indiverse esecuzioni Atex. La sonda CV è dotata di circuito in sicurezza di minimo se viene a mancare il materiale o manca tensione, il relè si diseccita. Se la sonda deve invece funzionare con circuito in sicurezza di massimo livello basta cambiare la posizione del deviatore sul circuito stampato, da FSL a FSH, in modo che il relè si disecciti quando c è il materiale o manca tensione. In alternativa ai controllidi livello a vibrazione per queste installazioni si possono utilizzare controlli di livello a paletta rotante tipo MBA oppure capacitivi della serie CC. Sicurezza di minimo livello Sicurezza di massimo livello

7 Rilevamento movimentazione e ripartizione automatica del carico e misura di livello nei bunker DPL, Trasduttori Nelle centrali a carbone c è la necessità di distribuire il carbone all interno di sili o bunker e / o di disporlo su pile di stoccaggi. L automazione di questa attività viene effettuata con la rilevazione del livello in ogni silo attraverso l utilizzo di un trasduttore a ultrasuoni applicato sul dislocatore che rileva la distanza del prodotto dal carro ponte oppure dal tetto del bunker al limite inferiore / superiore voluto dello stesso. Correlando i segnali su un PLC si può fare in modo che il carbone sia scaricato dove il livello è più basso e muovendo avanti e indietro il carro ponte si possono caricare i sili alla loro massima capacità di carico Il DPL è un misuratore di livello a ultrasuoni composto da un elettronica di controllo collegata con uno o due trasduttori. E stato sviluppato per rispondere alle necessità di controllo e di automazione degli impianti. E uno strumento versatile, facile da programmare e che non richiede manutenzione. Si installa facilmente: basta posizionare il trasduttore sopra il massimo livello che i prodotti possono raggiungere in verticale, fare i collegamenti e orientare la sonda in modo da avere il miglior eco riflesso. Viene utilizzato come misura di livello nei serbatoi e può essere collegato a sistemi di carico e scarico dei serbatoi per avere un rigoroso controllo dei prelievi. Si adatta alle esigenze più diverse e non richiede l intervento di uno specialista per l installazione e la programmazione. E programmabile via tastiera o via PC con software dedicato. Il trasduttore certificato Atex è idoneo per essere impiegato su solidi o polveri infiammabili, come è il carbone. Non richiede alcun tipo di manutenzione, poiché i sensori misurano senza contatto e non hanno parti in movimento soggette a usura e garantisce grande affidabilità nel tempo, come dimostrano le installazioni fatte più di 35 anni fa e ancora funzionanti.

8 Misura di livello e controllo tramogge MUR Per poter essere utilizzato il carbone deve essere frantumato diverse volte fino a diventare polvere. I frantoi sono alimentati da nastri trasportatori che scaricano il carbone in tramogge di convogliamento alle macine. Il livello delle tramogge deve essere mantenuto all interno di un intervallo di valori che ne consenta il funzionamento ideale. Il controllo di livello MUR della Terry Ferraris è lo strumento ideale per la gestione ottimale delle tramogge perchè può essere programmato in loco con la tastiera posta sul frontalino e può essere gestito in remoto attraverso l uscita RS 485. Il controllo di livello può essere impiegato anche per controllare la continuità dell afflusso di materiale sul nastro trasportatore

9 Rilevamento di passaggio e minimo livello MW320 Durante il trasporto il carbone attraversa condotti di scarico: è fondamentale tenere sotto controllo il corretto flusso del carbone perché questo non deve mai interrompersi. La Terry Ferraris propone uno strumento a microonde che si applica all esterno del serbatoio o della condotta da monitorare. Lo strumento è composto da un trasmettitore, un ricevitore e un elettronica di controllo, il tutto certificato Atex, come richiede questo tipo di installazione. Il trasmettitore emette un segnale che in assenza del carbone viene rilevato dal ricevitore sul lato opposto, mentre in presenza di carbone il segnale viene intercettato e l elettronica di comando ne comunica la presenza a mezzo di un contatto a secco di un relé SPTD. Il dispositivo, su richiesta, può essere fornito con un contatto pulito di autodiagnostica.

10 Controllo del livello massimo nei bunker CC, MBA Il carbone viene accumulato in sili o bunker che mantengono costante la riserva di combustibile a disposizione dei bruciatori. E importante mantenere sotto controllo sia il livello massimo del prodotto, per evitarne fuoriuscite indesiderate, sia il suo livello minimo. A questo scopo possono essere utilizzati interruttori di livello capacitivi, a vibrazione, a ultrasuoni, a paletta rotante. Quest ultimo strumento ha un motore elettrico che fa girare una paletta posta all estremità di un asta: quando la rotazione della paletta si interrompe a causa della presenza di materiale si attiva un relè che interrompe l afflusso del materiale. L installazione è semplicissima e ancor più il suo principio di funzionamento. L intervento della soglia di livello non è però istantaneo, può essere ritardato secondo modello ad esempio fra o 0 e 10 sec.; questo per evitare false commutazioni ed instabilità del controllo. Il ritardo viene inserito da una circuiteria elettronica che può essere montata sia nella testina di cablaggio della sonda che a retroquadro in zona remota. La stessa sonda trova un valido impiego anche come rilevatore di ingolfamento. Medio livello Alto livello Basso livello CC MBA

11 Protezione delle turbine e dei filtri a manica. Capta Il Capta è un rilevatore di onde acustiche ad alta frequenza ricevute e ritrasmesse dai metalli. CAPTA è composto da un unità di controllo e da un sensore acustico e si utilizza per per tutte le situazioni in cui il rumore che cambia indica un funzionamento diverso dell impianto. La teoria dell utilizzo delle onde acustiche ad alta frequenza è nata per avere un indicatore di buon funzionamento di motori di grandi dimensioni o di turbine dove le velocità di rotazione sono costanti. Il perfezionamento del sistema ha consentito di individuare situazioni in cui non ci sono ancora problemi di funzionamento ma ci sono anomalie legate ad attriti o a squilibrii. Il Capta si utilizza anche per il controllo di trasporti pneumatici, sistemi di carico a vibrazione, sistemi di portata a gravità, protezione dell impianto contro perdite di carico (fornaci, mulini), arresto carico, rottura filtri a maniche, usura, cuscinetti ecc. Il funzionamento del CAPTA è basato sulla tecnologia delle emissioni acustiche: il sensore rileva le onde acustiche ad alta frequenza generate dalla frizione e dall impatto di solidi, granulati, polveri sulle pareti di una di una superficie metallica. Il sensore tiene sotto controllo le emissioni acustiche e si tara sulle emissioni acustiche relative al normale funzionamento dell impianto. Ogni variazione delle emissioni acustiche rispetto al funzionamento normale viene rilevata e classificata: in questo modo attraverso l elettronica si possono impostare i valori di emissione relativi a portata normale, alta, bassa o assenza di flusso. Alle alte frequenze, le emissioni acustiche generate dalle macchine o dal processo non sono alterate da impianti vicini: il sensore pertanto è immune sia ai rumori di fondo, sia ai rumori in bassa frequenza derivanti da vibrazioni meccaniche. I segnali spuri sono automaticamente azzerati. Il trasduttore rileva le vibrazioni associate alla propagazione delle onde e le converte in un segnale elettrico. Il segnale è amplificato ed elaborato e fornisce dati sul livello delle onde acustiche nonché, se richiesto, un indicazione visiva e un contatto di allarme attraverso una opportuna centralina di alimentazione e conversione segnali captati. Capta si utilizza per il monitoraggio predittivo per la manutenzione della turbina, per il controllo dell usura dei cuscinetti, per il controllo dei filtri a manica e per il controllo del flussso del carbone in uscita dai frantoi verso i mulini.

12 Controllo di livello delle ceneri leggere CC, MBA, MW320, MMG le ceneri prodotte nella combustione e contenute nei fumi, vengono rimosse dall impianto a mezzo filtri elettrostatici. Queste ceneri, dette appunto leggere, in quanto volatili, vanno ad accumularsi sul fondo dei precipitatori. Per tenere sotto controllo questo accumulo, nell intento di mantenere l efficienza del sistema di abbattimento, la Terry Ferraris propone diverse soluzioni come ad esempio una soglia on-off di livello basata sul principio capacitivo. Il sistema è costituito da una sonda compatta con l elettronica contenuta nella testa della sonda. Il principio di funzionamento consiste nel misurare lo capacità elettrica all interno del serbatoio o del silo. La capacità viene misurata tra lo sonda e le pareti del serbatoio. In caso di pareti in resina o altro materiale isolante si prevede un controelettrodo. Il valore della capacità elettrica misurata varia al variare dei fluidi che si vengono a trovare tra i due punti di misura (sonda-parete). La frapposizione delle ceneri tra gli elettrodi provocherà una netta variazione del valore misurato della capacità e di conseguenza una variazione di segnale elettrico. Questa misura viene convertita in un segnale in tensione, provocando la commutazione dei relè di uscita. Esistono ben 9 tipi di sonde con la possibilità di variarne le dimensioni di immersione; questo garantisce la possibilità di applicare questo strumento anche nei casi più difficoltosi o con prodotti con caratteristiche tra le più diverse fino alla temperatura massima di 600 C. In alternativa possono esssere utilizzati anche i controlli di livello a paletta rotante (MBA) piuttosto che a microonde a fune, ad asta oppure con antenna a tromboncino ecc.

13 Misura e controllo di livello MUR Sonde UTF I trasduttori a ultrasuoni UTF della Terry Ferraris sono progettati per rispondere alle esigenze di precisione e affidabilità necessarie per tutti i processi di misura e controllo di livello di solidi e liquidi presenti in un impianto. Il trasduttore UTF si basa su un elemento ceramico PTZ, compensato in temperatura ed è adatto per la misura di livello di solidi e liquidi con campi di misura compresi tra 3 e 40m, e funziona in ambienti con temperature comprese tra i - 40 e 90 C e può essere collocato fino a 3000m di distanza dall elettronica senza compromettere l affidabilità delle misure. Secondo le necessità dell installazione tutti i trasduttori possono essere forniti, su richiesta, con certificazione Atex per varie classi di rischio, comprese quelle a sicurezza intrinseca. MUR è un misuratore di livello a ultrasuoni, per solidi e liquidi composto da un trasduttore a ultrasuoni e un elettronica separata per l analisi degli echi riflessi. E disponibile in varie versioni che offrono le stesse prestazioni e differiscono solo per il tipo di segnali in uscita. MUR è programmabile via tastiera posta sul frontalino o via PC. Il SW della Terry Ferraris che gestisce il funzionamento dello strumento è particolarmente semplice da utilizzare. Le elettroniche possono essere dotate di uscite RS 485 che le rendono ideali per l automazione di processi. L MUR è fornito di 2 relé di allarme con contatti di scambio liberi da tensione liberamente programmabili. Tutti gli apparecchi hanno 3 pressacavi stagni IP67e due Led che indicano il funzionamento; possono essere forniti con o senza la tastiera e il display sul frontalino. La programmazione può essere effettuata, in funzione del modello, con il SW standard in dotazione dello strumento, o con il programmatore palmare attraverso la porta RJ11 (RS232) o con la tastiera installata sul frontalino. Su richiesta è fornibile un SW dedicato che consente di effettuare la programmazione, la diagnostica e l analisi dell eco e la registrazione dei dati via connettore seriale o USB.

14 Rilevamento del livello di fanghi e ghiaia: Stratigrafo La quantità delle ceneri che entrano nell impianto dipendono da molti fattori e quindi non sono costanti. Per automatizzare i processi di prelievo dei fanghi la Terry Ferraris offre lo Sratigrafo, che è costituito da 2 elementi: un trasduttore e un elettronica di controllo. L elettronica rielabora gli echi riflessi da ogni cambio di densità nel mezzo di propagazione, ne stabilisce l esatta posizione e la converte in un segnale 4 20mA o digitale. In questo modo il processore crea un profilo completo della vasca. Il profilo viene determinato su base media, cosicché un riflesso accidentale, dovuto a detriti o al passaggio di uno skimmer, non dà luogo a false letture. Una volta che il SW dello strumento ha identificato l altezza dello strato scelto (così come programmata dall operatore durante la taratura dello strumento) sul display appare l altezza del sedimento rispetto al fondo della vasca o la sua distanza dal trasduttore. Il display grafico è aggiornato per mostrare l intero profilo della vasca: un picco dell eco riflesso indica l altezza degli strati a densità diversa. La misura di ogni picco è funzione della densità relativa degli strati: lo strato leggero in sospensione, al di sopra dello strato più consistente, apparirà nel profilo come un picco più corto e più largo. La programmazione dello Stratigrafo viene effettuata via tastiera. Il display mostra normalmente il grafico ottenuto dal continuo aggiornamento dei segnali di ritorno, e mostra un profilo della vasca con l intensità dell eco di ritorno alle diverse altezze. Con l esperienza, l operatore è in grado di vedere non solo l altezza dei diversi strati, ma può anche farsi un idea precisa della velocità con cui i solidi si depositano e di come si distribuiscono all interno della vasca soprattutto utilizzando il display grafico. L elettronica, secondo il modello è in grado di controllare fino a un massimo di 4 vasche contemporaneamente utilizzando quattro trasduttori. Lo Stratigrafo è dotato di un sistema efficace per il controllo degli eventuali guasti o funzionamenti anomali. Lo Stratigrafo riduce i tempi di pompaggio dei fanghi, elimina le misurazioni manuali, controlla automaticamente le vasche di sedimentazione e gli ispessitori. I trasduttori possono essere montati fino a 500 metri dall elettronica.per garantire la massima precisione della lettura del segnale il trasduttore deve avere sempre la superficie irraggiante pulita. Il trasduttore dello stratigrafo è dotato di una spazzola rotante che impedisce la formazione di accumuli di materiale sulla faccia irraggiante del trasduttore.

15 Raffreddamento delle turbine Il raffreddamento delle Turbine si ottiene con l utilizzo di grandi quantità d acqua ed è indispencabile controllare i consumi. La misura di portata in canali aperti o condotte parzialmente piene si ottiene facilmente nel caso di canali dove i liquidi scorrono a velocità costante, o Il con calcoli più complessi dove i liquidi scorrono a velocità variabile. Dove la dimensione o la forma del canale necessitano di maggiore cura si rende necessario determinare, oltre all altezza del liquido e la relativa area bagnata, la velocità media del liquido; per questi casi si utlizzano i sistemi ad area variabile altrimenti detti VHQ. Misure di portata a velocità costante Dato un canale dove il liquido scorra a velocità costante (Venturi, Parshall o stramazzo), la portata è funzione dell area della sezione del canale, cioé dell altezza del livello del liquido, che è il solo parametro variabile. Lo strumento più adatto per la misura dell altezza è uno strumento che utilizza la tecnologia a ultrasuoni e che si compone di un trasduttore da posizionare sulla verticale del liquido da misurare e da un elettronica che analizza i segnali riflessi, li depura da disturbi dovuti a schiume o solidi in superficie e li traduce in misura di portata nell unità ingegneristica richiesta. Misure di portata a velocità variabile: per i canali di piccole dimensioni la portata può essere espressa con la seguente equazione: Q = V A dove V = velocità media del liquido nel canale, A = area della sezione del canale che dipende dalla forma del canale e dall altezza del livello. In questo caso la velocità del liquido si misura con strumenti a ultrasuoni basati sull effetto Doppler, mentre l altezza si misura o con uno trasduttore a ultrasuoni posto sulla verticale del liquido da misurare o con un sensore di pressione a celle di carico da posizionare sul fondo del canale o della condotta gestiti da un elettronica AquaRanger 5 VHQ. Per i canali di grandi dimensioni si utilizzano i sistemi a corde foniche MPCF 200.

16 Misura di portata in condotte. MTT, MPCF200, MD40, UTG Per il raffreddamento dell impianto l acqua è essenziale: occorre che l afflusso sia continuo e che la quantità utilizzata sia rilevata, quantificata e memorizzata. Per queste misure si possono utilizzare i sistemi di misura a tempo di transito, perché sono affidabili, si montano all esterno dei tubi da controllare e non occorre fermare l impianto. Per il controllo di condotte di grandi dimensioni dove occorre una maggiore precisione delle misure si utilizzano i sistemi di misura a corde foniche MPCF. Gli strumenti della serie MTT della Terry Ferraris sono la risposta ideale per i problemi di misura della portata in condotte per liquidi puliti, omogenei, senza solidi in sospensione o bolle di gas. Questi strumenti, in versione fissa o portatile si installano molto facilmente all esterno delle condotte e hanno un sistema di taratura pilotato dal SW Ultrascan, che consente all operatore di posizionare i trasduttori alla distanza ideale per avere la miglior lettura possibile del flusso all interno della condotta. Il principio di funzionamento si basa sulla propagazione del suono nei liquidi. Le onde sonore, infatti, si propagano in un fluido a una velocità costante che è caratteristica del fluido. In un liquido in movimento la velocità della propagazione del suono è uguale alla somma della velocità del suono, caratteristica del liquido, e della velocità del liquido. Un onda sonora che si propaga nella stessa direzione del flusso (con la corrente) arriverà prima dell onda che si muove controcorrente. I misuratori di portata della serie MTT misurano la differenza del tempo impiegato dalle onde sonore a viaggiare tra i trasduttori a monte e a valle della corrente, posizionati all esterno della condotta. Basandosi sul tempo di transito delle due onde sonore lo strumento calcola la velocità media del flusso. Per le condotte di grandi dimensioni, dove è richiesta maggiore precisione, per la misura di portata si utilizzano i sistemi a corde foniche MPCF: in pratica invece di 2 trasduttori (1 corda fonica) si utilizzano 2 o 4 corde foniche. In caso di liquidi con presenza di slidi sospesi o bolle d aria bisogna utilizzare le elettroniche e i sensori a effetto doppler 9160.TERR IT ATEX notified Cesi 03 Atex 119 Q Viale Ortles, Milano - Tel. 02/ Fax 02/ info@terryferraris.it