Электропривод и автоматизация пробоотборной системы газоанализатора дымовой трубы

Для организации надежного контроля за выбросами дымовых труб энергетических объектов необходимы системы автоматического мониторинга. Известно оборудование для мониторинга выбросов труб малого диаметра, однако для труб большого диаметра (15 м и более), имеющихся в Республике Беларусь, соответствующие технические решения отсутствуют. В работе рассматривается задача автоматизации отбора пробы дымовых газов на основе электропривода в трубах большого диаметра. Для обеспечения оптимальной траектории движения пробоотборника в сечении трубы необходимо использовать асинхронный электродвигатель с преобразователем частоты и датчиком положения. Предложены функциональная схема системы управления, которая содержит программируемый логический контроллер для формирования режима движения, а также метод расчета параметров и выражения для формирования сигнала задания для режима непрерывного отбора пробы. Поскольку диапазон регулирования скорости возрастает по мере увеличения диаметра дымовой трубы, в зависимости от него может быть применено скалярное либо векторное частотное управление. Предложено выражение для расчета оптимального значения параметра N инкрементального датчика положения и скорости (энкодера), что способствует обоснованному выбору датчика. Представлены результаты имитационного моделирования, подтверждающие эффективность предложенного метода расчета параметров привода пробоотборника.

1. Системы автоматического контроля и учета выбросов загрязняющих веществ тепловых электростанций в атмосферу. Основные требования: ГОСТ Р 113.38.03–2021. Введен 01.05.2022. Москва: Российский институт стандартизации, 2021. 36 с.

2. Качество воздуха. Выбросы стационарных источников. Требования к выбору измерительных секций и мест измерений, цели и плану измерений, и составлению отчета: ГОСТ Р ЕН 15259–2015. Введен 15.11.2015. Москва: Стандартинформ, 2015. 61 с.

3. Air Quality – Measurement of Stationary Source Emissions – Requirements for Measurement Sections and for the Measurement Objective, Plan and Report: EN 15259:2007.

4. Правила проектирования и эксплуатации автоматизированных систем контроля за выбросами загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферный воздух: ТКП 17.13-01–2008 (02120). Минск: Минприроды Республики Беларусь, 2008. 26 с.

5. Охрана окружающей среды и природопользование. Атмосферный воздух (в том числе озоновый слой). Требования экологической безопасности в области охраны атмосферного воздуха [Электронный ресурс]: ЭкоНиП 17.08.06-001–2022: утв. постановлением М-вом природных ресурсов и охраны окружающей среды Респ. Беларусь 29.12.2022, № 32-Т. Режим доступа: https://www.ecoinfo.by/wp-content/uploads/2023/04/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%9D%D0%B8%D0%9F-17.08.06-001-2022-%D0%B7%D0%B0%D1%89-2.pdf.

6. Guidelines for Continuous Emission Monitoring Systems [Electronic Resource]: 1st Revised Guidelines for Continuous Emission Monitoring Systems August 2018 / Central pollution control board Parivesh Bhawan, East Arjun Nagar, Delhi-110032. Mode of access: https://jspcb.nic.in/upload/uploadfiles/files/revised-ocems-guidelines%20(2)_compressed.pdf

7. TCEQ Sampling Procedures Manual Rev. July 19, 2016 // United States Environmental Protection Agency (USEPA) Title 40 Code of Federal Regulations Part 60, Appendix A Method 1 (USEPA Method 1). www.tceq.texas.gov.

8. Liu, D. H. F. Analyzer Sampling / D. H. F. Liu, B. G. Lipták //Analysis and Analyzers. CRC Press, 2016. P. 79–90. https://doi.org/10.1201/9781315370323-4.

9. Новожилова, Л. Л. Численные исследования аэродинамики дымовых труб с целью обеспечения достоверного контроля вредных выбросов ТЭС в атмосферу: дис. … канд. тех. наук: 05.14.14 / Л. Л. Новожилова. М., 2009. 181 с.

10. Обеспечение достоверного непрерывного инструментального контроля выбросов маркерных загрязняющих веществ ТЭС в атмосферу / П. В. Росляков [и др.] // Теплоэнергетика. 2022. № 2. С. 68–77. https://doi.org/10.1134/s0040363621110047.

11. Sednin, A. V. An Approach to Data Processing for the Smart District Heating System / A. V. Sednin, A. V. Zherelo // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2022. Т. 65, № 3. С. 240–249. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-3-240-249.

12. Сорока, Б. С. Экологические характеристики современных систем бытового использования топлива. Ч. 1 / Б. С. Сорока, В. В. Горупа // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 4. С. 340–354. https://doi.org/10.21122/ 1029-7448-2020-63-4-340-354.

13. Сорока, Б. С. Экологические характеристики современных систем бытового использования топлива. Ч. 2: Образование вредных веществ при сжигании природного газа в атмосферных горелках: экспериментальные исследования / Б. С. Сорока, В. В. Горупа // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 5. С. 450–461. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-5-450-461.

14. https://mru-instruments.com/wp-content/uploads/2015/04/MGA-5-plus.Brochure-2015.pdf. date of 10.07.2023, 19–26.

15. GT5000 Terra FTIR Gas Analyzer [Electronic Resource] / Gasmet. Mode of access: https://www.gasmet.com/wp-content/uploads/2019/09/Gasmet-GT5000-Terra-Technical-Datasheet-ID-10233-1.pdf. Date of access: 10.07.2023.

16. Емельянчиков, В. И. Автоматические гибкие зонды и системы непрерывного контроля и учета выбросов вредных веществ дымовых труб тепловых электростанций / В. И. Емельянчиков, Ю. Ю. Елисеенко // Экологические системы и приборы. 2020. № 6. C. 3–11.

17. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей: ТКП 181–2009. Минск: Министерство энергетики Республики Беларусь, 2009. 332 с.

18. Анхимюк, В. Л. Теория автоматического управления / В. Л. Анхимюк, О. Ф. Опейко, Н. Н. Михеев. 2-е изд., испр. Минск: Дизайн ПРО, 2002. 343 с.

19. Опейко, О. Ф. Выбор параметров устройства управления электроприводов с импульсным датчиком / О. Ф. Опейко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2007. № 2. С. 11–17.

20. Brock, S. The problem of measurement and control of speed in a drive with an inaccurate measuring position transducer / S. Brock, J. Deskur // 2008 10th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control. Trento, Italy, 2008. Р. 132–136. https://doi.org/10.1109/AMC.2008.4516054.

21. Фираго, Б. И. Теория электропривода: учеб. пособие / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. 2-е изд. Минск: Техноперспектива, 2007. 585 с.

22. Фираго, Б. И. Векторные системы управления электроприводами / Б. И. Фираго, Д. С. Васильев. Минск: Вышэйш. шк., 2016. 160 с.