Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Kontinuální analýza plynů s analyzátory ABB

V průmyslových procesech je vždy velmi důležité získat informace o provozních podmínkách měřením, a to např. teplot, tlaků, průtoků, polohy hladiny a rovněž složení nejrůznějších látek. Jde o měření, včetně analytických, naprosto nezbytná pro řízení technologických procesů napříč průmyslovými odvětvími.

 
Analytická měření poskytují důležité údaje o koncentraci nebo složení jak použitých surovin, meziproduktů a výsledných vyrobených produktů, tak i odpadů či exhalátů z výroby. Speciální oblastí je kontinuální analýza plynů, což je spojité měření koncentrací složek v plynné směsi. Může jít o součást výrobního procesu nebo o měření vedlejších plynných produktů, emisí, které je třeba kontrolovat. Důležitá je také z důvodu zabránění vzniku výbušných a zdraví škodlivých plynných směsí ve výrobních prostorech. Sortiment zařízení a nástrojů pro kontinuální analýzu plynů nabízený společností ABB je z celkové nabídky na trhu nejflexibilnější. Umožňuje řešit jak běžné, tak i náročné speciální zákaznické úlohy. Celkem se skládá z produktů těchto čtyř základních kategorií:
  • hlavní řady analyzátorů plynů systémů Advance Optima AO2000 a EasyLine EL3000, umožňujících kontinuálně měřit koncentrace všech běžných provozních plynů,
  • standardizované analyzační systémy ACX a ACF-NT, navržené s využitím techniky Advance Optima, popř. spektroskopické techniky FTIR (Fourier Transform Infrared),
  • potřebné moduly pro úpravy vzorků a vedení plynů včetně odběrových sond a drobných filtrů.
 

Systém Advance Optima AO2000

Systém pro analýzu plynů Advance Optima AO2000 je všeobecně charakterizován údaji uvedenými ve vloženém textu a tvoří jej tyto moduly:
  • analyzační,
  • pneumatické,
  • elektronické,
  • vstupně-výstupní (I/O),
  • řídicí jednotka s displejem.
 
Systém Advance Optima AO2000 je dodáván v různých provedeních (obr. 1). Analyzační moduly mohou být uspořádány různým způsobem v jedné nebo několika skříňkách. Skříň s elektronickými kartami, napájecím zdrojem, displejem a řídicí jednotkou představuje tzv. centrální jednotku. K té jsou interně či externě připojeny jednotlivé analyzační moduly, souhrnně uvedené v tab. 1. Každý jednotlivý modul se skládá ze snímače a z vlastní elektroniky s procesorem a je pomocí systémové sběrnice připojen k centrální jednotce; laserový modul je připojen prostřednictvím Ethernetu. Elektrochemický senzor kyslíku je dostupný jako volitelný prvek. Analyzátor řady AO2000 může být vybaven různými elektronickými moduly I/O. Analogové výstupní moduly mají rozsah 4 až 20 mA s rozlišením 16 bit. Digitální I/O signály mají různé pomocné funkce, např. přepínání rozsahů, zpětné hlášení přepínání rozsahů, indikace poruchového stavu, vyžádání údržby, ovládání vnějšího ventilu, spuštění kalibrace či nastavení nuly, rozsahu nebo mezní hodnoty atd. K dispozici jsou také moduly s rozhraním pro síť Profibus nebo Modbus.
 

Systém EasyLine EL3000

Analyzátor systému EL3000 je zjednodušenou, cenově dostupnější verzí systému AO2000 (obr. 2). Má zjednodušenou společnou elektroniku, displej a také jednodušší ovládání. Může současně měřit i více než pět komponent a je použitelný k měření snadno zápalných plynů. Může být vybaven rozhraními Modbus a Profibus, analytickými moduly podle tab. 1 a modulem elektrochemického senzoru kyslíku. Modul Magnos206 může být použit v kombinaci s moduly Uras26 nebo Limas23. Moduly Magnos27 a Caldos27 mohou být použity v kombinaci s modulem Uras26. Moduly Fidas24 a ZO23 musí být použity samostatně. Modul elektrochemického senzoru kyslíku může být použit v kombinaci s moduly Uras26 nebo Limas23. Pro každou měřenou komponentu mohou existovat dva přepínatelné měřicí rozsahy.
 

Analyzátor EasyLine EL3060

Analyzátor EL3060 je určen k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu podle normy ATEX, kategorie II 2G, zóny 1 a 2. Je vhodný k měření hořlavých i nehořlavých plynů v prostředích, která se příležitostně mohou stát prostředími s nebezpečím výbuchyu (zóna 1).
 
Sestava analyzátoru EL3060 může zahrnovat moduly Uras26, Magnos206, Caldos27 a Caldos25 spolu s řídicí jednotkou EL3060-CU. Samotný přístroj se skládá z řídicí jednotky a z jednoho nebo dvou analyzačních modulů. Moduly Magnos206, Caldos27 a Caldos25 jsou instalovány v jedné skříni spolu s řídicí jednotkou. Modul Uras26 je instalován v oddělené skříni a je spojen s řídicí jednotkou napájecím a datovým kabelem.
 

Systém ACX

Standardní analyzační systém ACX je určen ke sledování emisí a k použití v cementárnách a k provozním měřením. Hlavní oblastí jeho použití je:
  • provozní řízení rotačních pecí v cementárnách,
  • provozní řízení rotačních pecí s mokrým procesem,
  • sledování CO a emisí v cementárnách,
  • sledování zásobníků a mlýnic uhlí v cementárnách,
  • provozní měření netoxických a nehořlavých plynů.
 
Systém ACX může obsahovat tyto analyzační moduly (funkce viz tab. 1):
  • Uras26 a uv fotometr Limas11,
  • Magnos206 nebo Magnos27 nebo elektrochemický senzor koncentrace kyslíku,
  • Multi-Fid14.
Tab. 1. Analyzační moduly pro systémy Advance Optima AO2000/EasyLine EL3000
Označení Použití v systému Funkce
AO2000 EL3000
Uras26 infračervený analyzační modul
Limas11 ir a uv fotometrické moduly
Limas23
Magnos206 paramagnetické analyzační moduly pro kyslík
Magnos27
ZO23 modul pro měření kyslíku na bázi oxidu zirkonia
Caldos25 analyzační moduly pracující na bázi tepelné vodivosti
Caldos27
Fidas24  • plamenoionizační detektor
 
Multi-Fid14  •  –
Multi-Fid 14 NMHC  •  –
LS25  •  – modul laserového analyzátoru
 
Podle použité konfigurace může měřit koncentrace CO, NO, SO2, CO2, O2 a těkavých organických složek (VOC).
 

Systém ACF-NT na principu FTIR

Se zdokonalováním péče o životního prostředí roste potřeba měřit stále menší koncentrace znečišťujících látek. Požadavky v tomto ohledu splňuje spektroskopická technika FTIR, v jejímž vývoji a vyžití v průmyslové praxi je společnost ABB je světovým lídrem.
 
Systém ACF-NT je cenově nenáročný, velmi perspektivní systém, ve němž je výstupní signál z infračerveného spektroskopu matematicky zpracováván technikou Fourierovy transformace, což má oproti klasické infračervené spektroskopii značné přednosti. Používán je především k analýze složení kouřových plynů.
 
Systém ACF-NT je schopen zjišťovat přítomnost a měřit koncentraci celkem až dvanácti komponent, např. HCl, HF, H2O, CO, SO2, NOx, NH3, N2O, O2, organického uhlíku (TOC), nemetanových uhlovodíků (NMCH) a dalších plynů. Pracuje extraktivní metodou, která je velmi přesná, stabilní a spolehlivá. Vzorek je nasáván injektorem poháněným stlačeným vzduchem, a tudíž neobsahujícím pohyblivé mechanické součástky. Vedle analogového výstupu signálu mohou být instalována také rozhraní Modbus, Profibus nebo Ethernet.
 
Další informace o analyzátorech značky ABB lze nalézt na www.abb.cz/mar.
 
 
 
Základní charakteristika systému Advance Optima AO2000:
  • centrální jednotka obsluhující různé moduly,
  • společné řízení a jednotný způsob zapojení do jedné či několika modulárních skříní,
  • analyzační moduly s různými měřicími principy pro provozní měření emisí,
  • několikanásobný systém pro až čtyři analyzační moduly a šest měřených složek ve směsi,
  • automatická kalibrace s použitím vzduchu nebo vestavěných integrovaných kyvet, tj. bez potřeby externí dodávky kalibračních plynů,
  • bezpečnostní uspořádání pro měření hořlavých plynů v zóně 2, měření korozivních a toxických plynů,
  • číslicové a analogové zobrazování naměřených hodnot na velkém grafickém displeji,
  • snadno použitelné uživatelské menu,
  • srozumitelná textová hlášení v otevřené řeči,
  • široké možnosti spojení a komunikace s nadřazeným systémem,
  • integrované pneumatické moduly,
  • umístění do 19" rámu nebo možnost montáže na stěnu,
  • autodiagnostika s hlášením potřeby údržby.
 
Obr. 1. Analyzátor Advance Optima AO 2000 v provedeních AO2020 a AO2040
Obr. 2. Analyzátor EasyLine EL3000 v provedeních EL3020 a EL3040
Obr. 3. Analyzátor ACF-NT, využívající princip FTIR