BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TIỂU LUẬN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC NÂNG CAO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI Hệ thống quan trắc khí thải tự động, liên tục 2 i MỤC LỤC I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG 1 1 Giới thiệu về hệ thống 1 2 Thuyết minh sơ đồ khối hệ thống 4 II QUY TRÌNH KHỞI ĐỘNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 5 1 Công việc cần làm trước k.
Trang 1BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
TỰ ĐỘNG HÓA VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC NÂNG CAO TRONG THIẾT KẾ HỆ
THỐNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI: Hệ thống quan trắc khí thải tự động, liên tục
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Hoài Nam Nhóm học viên: Kim Ngọc Thúy
Nguyễn Văn Phan
Hà Nội, 2022
Trang 2i
MỤC LỤC
I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG 1
1 Giới thiệu về hệ thống 1
2 Thuyết minh sơ đồ khối hệ thống 4
II QUY TRÌNH KHỞI ĐỘNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 5
1 Công việc cần làm trước khi vận hành thiết bị 5
2 Chu trình bật máy 5
III QUY TRÌNH KIỂM TRA HỆ THỐNG HẰNG NGÀY 6
1 Quy trình kiểm tra tủ phân tích CEMS 6
2 Quy trình kiểm tra hệ thống truyền, nhận dữ liệu 6
3 Quy trình kiểm tra các hệ thống phụ trợ 7
IV KIỂM TRA ĐỊNH KỲ HỆ THỐNG 8
1 Kiểm tra bằng khí chuẩn 8
2 Kiểm tra thiết bị trên ống khói 9
V QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ 10
1 Thiết phân tích EM-5 10
2 Thiết bị giám sát tích hợp Nhiệt độ, Áp suất, Lưu lượng (TPF) 15
3 Thiết bị đo bụi DMS-100 15
VI TẦN SUẤT VÀ QUY TRÌNH VỆ SINH, BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ QUAN TRẮC 17
1 Kiểm tra bằng khí chuẩn đối với toàn bộ hệ thống 17
2 Tủ CEMS 18
3 Thiết bị đo bụi DMS-100 18
4 Thiết bị đo lưu lượng, nhiệt độ, áp suất PT-500H 21
5 Đầu lấy mẫu GSP-100 22
VII TẦN SUẤT KIỂM ĐỊNH VÀ HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ: 1 năm/lần 23
VIII TẦN SUẤT THAY THẾ PHỤ KIỆN, VẬT TƯ TIÊU HAO 24
IX QUY TRÌNH KHẮC PHỤC CÁC LỖI, SỰ CỐ PHÁT SINH 24
X QUY TRÌNH SAO LƯU DỮ LIỆU 25
XI QUY ĐỊNH VỀ AN TOÀN TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG 25
Trang 32 Thiết bị đo Lưu lượng, Nhiệt độ,
Thiết bị đo Lưu lượng,
Nhiệt độ, Áp suất
PT-500H
Đầu dò lấy mẫu GSP-100
Tủ Phân tích, hiển thị CEMS
Thiết bị đo Bụi DMS-100
Bộ phân tích khí thải EM-5
Trang 42
STT Tên thiết bị, dụng cụ Xuất xứ Ghi chú
Trung Quốc
II Hệ thống nhận, truyền, quản lý dữ liệu
7 Thiết bị nhận, truyền, quản lý dữ
8 Hệ thống máy tính, mạng
Internet/3G…
III Hệ thống phụ trợ
14 Hệ dự phòng: lưu điện UPS, ATS, máy nổ
15 Hệ thống cảnh báo (báo khói, báo cháy…)
16 Hệ thống giám sát hình ảnh trực
tuyến (camera, đầu ghi…)
- Danh mục đặc tính kỹ thuật:
Trang 53
1
Thiết bị Phân tích khí thải:
Sử dụng công nghệ: DOAS UV phân tích khí SO2, NOx, CO: TDLAS Module;
- Đầu ra analog: 5x4-20mA
- Đầu vào analog: 3x4-20mA
- Tuyến tính: ≤±1,5% F.S, Độ lặp: 0,5%
- Độ lệch Zero:≤±2% F.S.7d, Độ lệch Span: ≤±2% F.S.7d,
- Thời gian đáp ứng:≤25s
- Nhiệt độ môi trường: -20 độ ~ +50 độ, bảo vệ: IP 65
- Relay output: 14, output có thể điều chỉnh dễ dàng, DC 30V 2A
- Digital Input: 6, có thể điều chỉnh dễ dàng
- Bộ trao đổi nhiệt thủy tinh chịu được khí axit, làm lạnh khí nhanh để giảm thất thoát SO2
- Hai bơm nhu động để thoát nước ngưng bằng bộ làm mát khí
- Bơm lấy mẫu: Bơm KNF N86KTE
- Bộ lọc chính xác với 0,1um để loại bỏ một ít bụi
- Laser: 650 nm, Có điều khiển từ xa hồng ngoại
- Nhiệt độ khí thải: < 500°C, Nhiệt độ không khí xung quanh: -40 ~ +50 °C
- Đầu ra Analog: 4-20 mA, tối đa 800 Ω,
2 x (4-20) mA, Giao diện Digital: RS 485, 2 relay outputs
- Khối lượng: 2kg, Tiêu thụ: < 3W, Nguồn điện: 24 VDC, bảo vệ: IP66
3
Thiết bị đo Nhiệt độ, Áp suất, Vận tốc khí :
- Dải đo áp suất: -10kPa ~ 10 kPa( có thể tùy chỉnh)
- Dải đo truyền nhiệt độ: 0~600°C (có thể tùy chỉnh)
- Áp suất tĩnh: 0.3MPa~0.8MPa
- Dải đo nhiệt độ khí thải: -40~600°C (có thể tùy chỉnh)
- Nhiệt độ làm việc: -40~90°C
- Nhiệt độ bảo quản: 0~50°C, độ ẩm lưu trữ: 0~85%RH
- Dải đo vận tốc: 0~40 m/s, 0~15 m/s (tùy chọn)
- Độ chính xác: ± 5%
- Nguyên lý: Pitot, Thời gian đáp ứng: 1s
- Tín hiệu ra: 3 x (4-20) mA, 1 x RS232/485
Trang 64
2 Thuyết minh sơ đồ khối hệ thống
Hệ thống quan trắc chất lượng khí thải theo phương án gián tiếp:
- Khí thải từ ống khói được hút về bằng thiết bị GSP-100, dẫn qua đường ống gia nhiệt
về thiết bị phân tích khí thải EM-5 và LGT-510 đặt tại trạm quan trắc Thiết bị phân tích các chỉ tiêu SO2, NOx, CO, O2 dư
- Thiết bị đo Lưu lượng, Nhiệt độ, Áp suất, Bụi được lắp trực tiếp trên thân ống khói
- Giới hạn áp suất của bộ đo chênh áp: 4.0 Mpa
- Vật liệu Pitot: 316 SS, 316L SS
- Độ dài ống Pitot: 500~1700 Mm
4
Đầu hút mẫu:
- Nhiệt độ lấy mẫu: <= 600°C
- Nhiệt độ buồng lấy mẫu: 120±10°C
Trang 75
- Kết quả đo, phân tích được thu thập và hiển thị liên tục trên màn hình Thông qua đường truyền Internet/3G, dữ liệu quan trắc được Datalogger truyền liên tục về máy tính trung tâm của Nhà máy và Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh (tần suất 5 phút/lần)
II QUY TRÌNH KHỞI ĐỘNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG
1 Công việc cần làm trước khi vận hành thiết bị
- Kiểm tra toàn bộ thiết bị 1 lượt trước khi tiến hành bật máy (xem tình trạng thiết bị
có gì bất thường không)
- Kiểm tra nguồn điện có được cấp đúng và đầy đủ
- Đảm bảo nguồn điện được nối chính xác theo hướng dẫn và đúng điện áp quy định
- Kiểm tra hệ thống nối đất cho thiết bị
- Kiểm tra nguồn cấp khí nén
2 Chu trình bật máy
a Nhà trạm:
- Kiểm tra sơ bộ phòng điều khiển có gì bất thường không (Mùi, màu sắc lạ…)
- Kiểm tra nguồn điện cấp cho thiết bị
- Kiểm tra sơ bộ thiết bị
- Bật attomat tổng
- Bật điều hòa nhiệt độ đảm bảo cho phòng từ 24oC-27oC
- Kiểm tra khí nén đạt áp suất tiêu chuẩn (6 bar - 8 bar)
- Bật hệ thống máy tính thu thập và truyền dữ liệu
- Bật hệ thống tủ CEMS chờ cho hệ thống ra nhiệt cho ông hút khí mẫu đạt 120oC và
máy bắt đầu hoạt động
- Bật attomat cho các thiết bị đo trong hệ thống tủ trên ông khói (Tủ đo bụi tổng, tủ
đo lưu lượng, nhiệt độ, tủ truyền dẫn)
b Ống khói:
- Kiểm tra thiêt bị đo trên ống khỏi
- Bật attomat cho các thiết bị đo trong hệ thống tủ trên ông khói
Quy trình tắt máy làm ngược lại các bước trên (tắt sau khi lò đốt dừng 30-60 phút) Chú ý:
- Trong quá trình bật máy luôn chú ý đảm bảo khi nén được cấp đầy đủ
- Điều chỉnh đồng hồ đo áp khống chế áp suất vào thiết bị đo ≤ 4 bar
- Tắt máy sau khi lò đốt dừng hoạt động 30 phút
Trang 86
- Luôn duy trì hệ thống khi khi nén làm sạch đầu đo
III QUY TRÌNH KIỂM TRA HỆ THỐNG HẰNG NGÀY
- Kiểm tra điện nguồn cấp cho hệ thống
- Kiểm tra toàn bộ thiết bị quan trắc hoạt động bình thường (Tủ phân tích EM-5, Thiết
bị đo lưu lượng, nhiệt độ PT-500H, Thiết bị đo nồng độ bụi tổng DMS-100)
- Kiểm tra thiết bị phụ trợ (Khi nén, hệ thống khí chuẩn)
- Kiếm tra hệ thống điều hòa nhà trạm
- Kiểm tra hệ thống truyền dẫn
1 Quy trình kiểm tra tủ phân tích CEMS
- Kiểm tra nhiệt độ của đầu hút mẫu khí và ống dẫn khí mẫu khi hoạt động luôn ở mức 120°C
- Kiểm tra nhiệt độ bộ ngưng tụ luôn hoạt động ở nhiệt độ 4°C
- Kiểm tra hoạt động của các bơm hút mẫu
- Kiểm tra bộ lọc khí, ống dẫn khí, đánh giá mức độ nhiễm bẩn và khả năng cần thay thế sớm
- Kiểm tra đầu kết nối các ống khí vào thiết bị phân tích, đảm bảo chắc chắn, không
rò rỉ
- Kiểm tra hoạt động của các bơm nhu động
- Kiểm tra chỉ số lưu lượng kế trên thiết bị phân tích EM-5, đảm bảo lưu lượng dao động từ 1,5 – 2 lít/phút
- Kiểm tra xem đèn báo lỗi ERROR ALARM trên bảng điều khiển có sáng hay không Nếu có, xem chi tiết lỗi trên máy EM-5 bằng cách ấn “MENU” “VIEW”
“ALARM VIEW”
- Kiểm tra giá trị của các thông số trên màn hình hiển thị
2 Quy trình kiểm tra hệ thống truyền, nhận dữ liệu
a Datalogger
Kiểm tra bộ truyền nhận dữ liệu
- Các giắc cắm kết nối tín hiệu điện không bị lỏng lẻo, rời ra
- Các đèn tín hiệu GSM, Data (nếu dùng 3G-Mobile Internet), R/W, PWR sáng bình thường
Khi đèn ERR sáng đỏ, cần kiểm tra lại các kết nối mạng Internet/3G, thẻ nhớ (rút ra cắm lại)
Trang 9- Khi có thay đổi về đường truyền Internet (nhà cung cấp dịch vụ, thay đổi lớp mạng LAN, modem…) cần thông báo với nhà cung cấp để được hỗ trợ cấu hình lại thiết
bị truyền thông
3 Quy trình kiểm tra các hệ thống phụ trợ
a Kiểm tra hệ dự phòng
Kiểm tra hệ dự phòng UPS, ATS
- Đảm bảo UPS luôn trong trạng thái tốt
- Thử nghiệm ngắt nguồn điện để kiểm tra khả năng duy trì điện áp của UPS Khi đó
tín hiệu thông báo chuyển từ LINE (dùng điện lưới) sang BYPASS (chế độ ắc-quy)
b Hệ thống báo cháy, báo khói
Kiểm tra hệ thống cảnh báo:
- Kiểm tra cảnh báo trên hộp điều khiển
- Khi xảy ra sự cố (cháy), thiết bị xuất hiện biểu tượng báo cháy cùng với chuông cảnh báo
- Sau khi khắc phục sự cố, thực hiện nhấn nút ENTER và xoay chìa khóa về phía biểu tượng mở khóa để tắt chế độ báo cháy
c Hệ thống camera giám sát
Kiểm tra hệ thống giám sát hình ảnh trực tuyến:
Trang 108
- Đảm bảo hình ảnh truyền về máy tính phòng điều khiển liên tục
- Kiểm tra đường truyền Internet khi xảy ra gián đoạn hình ảnh về máy tính phòng
điều khiển (ping địa chỉ IP của camera)
IV KIỂM TRA ĐỊNH KỲ HỆ THỐNG
1 Kiểm tra bằng khí chuẩn
Có 2 phương pháp kiểm tra bằng khí chuẩn: Kiểm tra toàn dòng và kiểm tra độ chính xác của thiết bị phân tích
Tần suất kiểm tra bằng khí chuẩn quy định theo Thông tư 10/2021-BTNMT tối thiểu là
2 tuần/lần
- Kiểm tra bằng khí chuẩn (Kiểm tra toàn dòng)
+ Nối ống dẫn khí bình khí chuẩn với ống dẫn khí chuẩn trong dây gia nhiệt (Đảm bảo nối chắc chắn không bị hở)
+ Mở van áp suất của bình khí chuẩn, điều van điều áp sao cho lưu lượng khí chuẩn khoảng 2 lít/phút
+ Trên bảng điều khiển, vặn núm xoay từ chế độ MEAS (đo) sang F.S.Cal (Hiệu chuẩn toàn dòng)
+ Bấm phím SPAN trên bàn điều khiển Chọn khí cần hiệu chuẩn sau đó nhập dải đo tương đương với dải đo ghi trên vỏ bình khí chuẩn Bấm OK
Trang 119
+ Kiểm tra kết quả đo của khí trên màn hình hiển thị đạt giá trị của bình khí tiêu chuẩn (sai số 5%) Việc kiểm tra này thực hiện trong 5 phút
+ Xoay van F.S.Cal về vị trí ban đầu (hướng 9h)
+ Tháo kết nối bình khí chuẩn với ống dẫn khí mẫu Kết thúc quy trình kiểm tra
- Kiểm tra độ chính xác của thiết bị phân tích EM-5 bằng khí chuẩn
+ Vặn núm xoay tù chế độ MEAS (đo) sang chế độ CAL (hiệu chuẩn)
+ Nối bình khí chuẩn vào đầu ống “STD gas in” (đầu vào khí chuẩn) trên bảng điều khiển,
+ Điều chỉnh lưu lượng khí vào bằng van điều áp trên bình khí chuẩn và núm van
“STD gas adjusting” trên bảng điều khiển sao cho lưu lượng kế trên bảng điều khiển và lưu lượng kế trên máy phân tích EM-5 đạt khoảng 1,5 – 2 lít/phút
+ Bấm phím SPAN trên bàn điều khiển Chọn khí cần hiệu chuẩn sau đó nhập dải đo tương đương với dải đo ghi trên vỏ bình khí chuẩn Bấm OK
+ Kiểm tra kết quả đo của khí trên màn hình hiển thị đạt giá trị của bình khí tiêu chuẩn (sai số 5%) Việc kiểm tra này thực hiện trong 5 phút
+ Khóa van bình khí chuẩn trước, đợi lưu lượng kế trên bảng điều khiển và máy phân tích EM-5 về 0 thì rút bình khí chuẩn,
+ Vặn lại núm xoay từ chế độ CAL sang MEAS
2 Kiểm tra thiết bị trên ống khói
Các thiết bị trên ống khói được vận hành tự động, tuy nhiên vẫn cần kiểm tra định kỳ
thiết bị trên ống khói 1 tuần/lần
a Đầu lấy mẫu
+ Kiểm tra giắc nối của các ống dẫn khí, đảm bảo chắc chắn, không rò rỉ
+ Kiểm tra bộ lọc gốm trong đầu lấy mẫu, vệ sinh nếu thấy bộ lọc đã bẩn hoặc thay thế trong trường hợp cần thiết
b Thiết bị đo lưu lượng PT-500H
+ Kiểm tra giắc nối của các ống dẫn khí, đảm bảo chắc chắn, không rò rỉ
+ Kiểm tra bộ lọc khí nén bên hông thiết bị
c Thiết bị đo bụi DMS-100
+ Kiểm tra lưu lượng của khí nén làm sạch thiết bị đo lưu lượng thông qua lưu lượng
kế (lắp đặt trong tủ điện nhỏ), đảm bảo lưu lượng khí nén khoảng 500 lít/giờ
Trang 1210
+ Kiểm tra thông số trên màn hình của thiết bị đo bụi, nếu thông số hiển thị quá cao (hoặc quá thấp) một cách bất thường, tiến hành vệ sinh mặt kính thiết bị bằng cách tháo nắp hiệu chuẩn, lau mặt kính bằng khăn mềm
Lưu lượng kế Lỗ hiệu chuẩn
d Tủ phân phối điện: Kiểm tra aptomat, dây điện, dây tín hiệu,…
V QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ
1 Thiết phân tích EM-5
Thực hiện việc hiệu chuẩn thiết bị trong trường hợp kiểm tra với bình khí chuẩn cho kết quả sai khác lớn
(1) Cài đặt hiệu chuẩn (Calibration Setting)
Trên giao diện chính, bấm phím để vào
menu hệ thống, sau đó chọn <Calibration
Setting> Nhấn phím Enter để vào giao diện
<Calibration Setting>
Trang 1311
Cài đặt hiệu chuẩn span
① Trên giao diện <Calibration setting>, chọn
<Span clibration setting>, rồi nhấn phím
ENTER
② Vào giao diện <Span clibration setting> để
đặt thời gian làm sạch trước và sau khi hiệu
chuẩn span (Thời gian mặc định là 180 giây
Người dùng có thể thực hiện cài đặt theo điều
kiện thực tế Tối đa là 300 giây)
③ Chọn <SO2/NO/O2>, nhấn phím <OK> và
thực hiện nhập nồng độ khí chuẩn theo bình
khí chuẩn tương ứng
Cài đặt Zeroing
①Trên giao diện <Calibration setting>, chọn
<Zeroing setting>, sau đó nhấn phím ENTER
② Vào giao diện <Zerroing setting> để đặt
thời gian làm sạch trước và sau (Mặc định là
180 giây Người dùng có thể thực hiện cài đặt
theo các điều kiện thực tế Tối đa là 300 giây)
③ Đặt loại khí cho zeroing
Có ba loại zeroing: “Nitrogen”, “Nitrogen 2”, và “không khí”
“Nitrogen” chỉ ra rằng khí nitơ được sử dụng cho zeroing Tại thời điểm này, máy phân tích thực hiện zeroing cho tất cả các thành phần
“Nitrogen 2” là dự trữ, không sử dụng
“Không khí” được chỉ ra rằng không khí được sử dụng cho zeroing Lúc này, máy phân tích thực hiện zeroing cho SO2 và NO, cũng như hiệu chuẩn span cho O2
Cài đặt thời gian hiệu chuẩn tự động
① Trên giao diện < Calibration setting>, chọn
<Automatic calibration period setting>, sau đó
ENTER
Trang 1412
nhấn phím ENTER
② Tại giao diện <Automatic calibration
period setting> (dữ liệu được hiển thị trong
hình bên phải là cài đặt mặc định) và thực
hiện zeroing và cài đặt cho thời gian hiệu
(2) Cài đặt hiệu chuẩn Zeroing thủ công
① Trên giao diện chính, nhấn phím ZERO
② Tại giao diện <Zeroing> Máy phân tích
chuyển sang trạng thái zeroing
③ Tự động mở rơle "thanh lọc đường dẫn
khí", rơle "hiệu chuẩn", chuyển sang mạch khí
hiệu chuẩn và van bi bắt đầu quay
④ Sau khi ổn định nồng độ đo, nhấp vào phím
<OK> để thực hiện zeroing
⑤ Sau khi hoàn thành zeroing, nhấn phím
<ESC> hoặc nhấp vào <Hủy>, rồi quay lại giao
diện chính
(3) Hiệu chuẩn Span
Trang 1513
① Trên giao diện chính, nhấn nút SPAN
② Tại giao diện <Manual Span Calibration>
(lấy hiệu chuẩn span SO2 làm ví dụ), chọn
<SO2>, sau đó nhấn phím ENTER
③ Tại giao diện <Span Calibration> Máy
phân tích chuyển sang trạng thái hiệu chuẩn
④ Xylanh khí tiêu chuẩn SO2 được nối với
ống flo của van điện từ hiệu chuẩn trong tủ
chiết Mở van khử của xi lanh khí tiêu chuẩn và
truyền khí tiêu chuẩn SO2 đến buồng khí
⑤ Sau khi giá trị nồng độ ổn định, ấn <OK> để tiến hành hiệu chuẩn Span SO2
⑥Sau khi hoàn thành hiệu chuẩn, nhấn phím <ESC> hoặc nhấp vào <Hủy>, rồi thoát
(4) Cài đặt hiệu chuẩn Zeroing tự động
①Khi chu kỳ cài đặt zeroing tự động đến, hệ
thống sẽ bắt đầu cài đặt zeroing tự động
②Sau khi vào trạng thái zeroing tự động, van
bi hai chiều được chuyển sang trạng thái tắt
máy, và van điện từ hiệu chuẩn được mở;
Không khí Ambient air bắt đầu thay thế khí
mẫu trong phòng khí đốt (thời gian thay thế là
giá trị cài đặt của thời gian trước khi thanh
lọc)
③Thời gian trước khi thanh lọc đã kết thúc
Hệ thống nhấp nháy và tính giá trị điểm không
Sau khi lấy mẫu van bi được chuyển sang
trạng thái mở, có thể, máy bơm lấy mẫu khởi
động;
④ Khí gas tại chỗ của người khác, bắt đầu
thay thế không khí trong phòng khí đốt (thời
gian thay thế được đặt theo giá trị của thời
