Непрерывный мониторинг пылевого загрязнения с трибоэлектрическими датчиками и SCADA

Sielco Sistemi — 11/09/2018

Промышленные предприятия, выбрасывающие твёрдые частицы в дымовые газы или технологические трубопроводы, обычно обязаны удерживать концентрацию пыли ниже строгого предела, а подтверждать это лишь периодическим ручным отбором проб означает оставлять длинные слепые зоны между проверками. Система непрерывного мониторинга пылевого загрязнения, построенная на платформе SCADA/HMI Winlog Evo и реализованная в сотрудничестве с Tribotecna Srl, закрывает этот разрыв: трибоэлектрические датчики, установленные непосредственно в трубопроводе, питают сеть модулей сбора данных, которые круглосуточно передают информацию на сервер диспетчеризации, так что операторы видят растущую тенденцию и могут вмешаться в работу установки задолго до того, как показание превысит нормативный предел, а не обнаруживать превышение постфактум. Та же архитектура даёт руководству предприятия непрерывную, обоснованную запись показателей выбросов, которую всё чаще требуют природоохранные органы и внутренние аудиты вместо нескольких выборочных проверок в год.

От периодического отбора проб к непрерывному контролю выбросов

Периодические проверки — будь то ручной экстрактивный отбор проб или редкие измерения переносным анализатором — дают лишь моментальный снимок: они показывают, как работала установка в момент теста, но не то, что произошло часом, сменой или днём раньше или позже. Непрерывный контроль заменяет этот снимок непрерывным потоком измерений, и именно это превращает выполнение нормативных требований в инструмент оперативного раннего предупреждения. Поскольку датчики наблюдают за выбросами взвешенных частиц в реальном времени, начинающийся отказ рукавного фильтра, разрегулировавшаяся горелка или технологический сбой, увеличивающий пылевую нагрузку, проявляются как тенденция на экране оператора задолго до того, как это было бы замечено при плановой проверке, — это даёт персоналу обслуживания время вмешаться до того, как предельное значение концентрации пыли будет фактически достигнуто, а не после того, как нарушение уже произошло. Со временем те же данные тренда также помогают инженерам планировать замену фильтров и обслуживание горелок исходя из реального износа, а не по фиксированному графику.

Принцип работы трибоэлектрического датчика

Сердцем установки является трибоэлектрический датчик, разработанный и изготовленный компанией Tribotecna Srl и вставленный в виде зонда непосредственно в поток газа. Принцип его работы основан на двух физических эффектах, возникающих при прохождении частиц пыли мимо наконечника зонда: энергии удара, выделяющейся при столкновении частицы с чувствительной поверхностью, и электрическом поле, создаваемом соседними частицами, проходящими вблизи зонда, не касаясь его. Это сочетание представляет собой практическое промышленное применение хорошо известного трибоэлектрического эффекта, при котором контакт и близость материалов разного состава создают измеримый электрический заряд. Поскольку датчик реагирует как на удар, так и на индукцию, он сохраняет чувствительность в широком диапазоне пылевых нагрузок и размеров частиц — именно это нужно предприятию, чтобы улавливать как медленный фоновый дрейф, так и внезапный скачок.

Сбор данных по RS485, Modbus и диспетчеризация Winlog Evo

Необработанные сигналы, вырабатываемые каждым трибоэлектрическим зондом, малополезны сами по себе; их необходимо оцифровать, снабдить меткой времени и сделать доступными для диспетчерской. В данной установке значения, считываемые датчиками, собираются модулями сбора данных, распределёнными вблизи точек измерения и связанными между собой через сеть RS485 по протоколу Modbus — последовательному стандарту master/slave, документированному Modbus Organization и поддерживаемому практически любым промышленным устройством сбора данных на рынке. Сегмент RS485/Modbus подключается к серверу диспетчеризации с Winlog Evo, который опрашивает каждый модуль, декодирует показания и превращает их в теги, тренды и аварийные сигналы, с которыми реально работают операторы. Библиотека драйверов связи Winlog Evo делает интеграцию такой последовательной полевой сети простой, а список поддерживаемых устройств позволяет инженеру заранее убедиться, что конкретный модуль сбора данных или трибоэлектрический интерфейс уже является известным, протестированным устройством, а не проектом индивидуальной интеграции. Если станция мониторинга пыли расположена на удалённой трубе или необслуживаемом объекте, SecureBridge предоставляет инженерам зашифрованный, аутентифицированный способ обращения к модулям сбора данных для диагностики или переконфигурации без прямого выхода в интернет.

Мгновенная концентрация, массовый расход и пороги аварийных сигналов

Когда показания поступают на сервер, Winlog Evo делает больше, чем просто отображает необработанный сигнал: для каждого датчика система вычисляет и записывает мгновенную концентрацию, среднюю концентрацию за настраиваемый интервал и массовый расход пыли, проходящей через трубопровод. Эти три значения непрерывно сравниваются с допустимыми опорными значениями, так что любой дрейф в сторону выхода за предел распознаётся по мере его развития, а не только в конце отчётного периода. Когда значение приближается к порогу или превышает его, платформа формирует аварийное состояние, снабжённое меткой времени, приоритетом и сохраняемое, давая операторам проверяемую запись о том, когда именно предел был приближён, насколько и как долго — тот вид доказательств, которые природоохранные органы обычно ожидают наряду с самим необработанным измерением.

Ежедневные отчёты, хранение в базе данных и многоклиентский доступ

Непрерывные показания полезны настолько, насколько полезна построенная на них отчётность, поэтому собранные данные обрабатываются для формирования ежедневных отчётов, которые руководство предприятия, служба обслуживания и персонал экологического контроля могут просматривать на экране, в печатном виде или путём прямого запроса к базе данных. Поскольку Winlog Evo хранит эту историю в структурированном, запрашиваемом виде, а не в проприетарном журнале, ежемесячные или годовые сводки соответствия можно строить без повторного ручного ввода данных. Сеть TCP/IP затем предоставляет ту же информацию одной или нескольким клиентским станциям, так что всё, что вычисляет сервер — мгновенная концентрация, массовый расход, аварийные сигналы и исторические отчёты — доступно везде, где это нужно на предприятии, а модуль веб-сервера Winlog Evo может распространить то же представление на браузер для персонала, не находящегося за выделенной рабочей станцией SCADA.

Хотите увидеть, как непрерывный мониторинг пыли выглядит на практике? попробуйте веб-демо Winlog Evo, загрузите ознакомительную версию или свяжитесь с Sielco Sistemi, чтобы обсудить проект трибоэлектрического мониторинга пыли.

Другие Статьи