instrumentacija procesa prečišćavanja otpadnih voda, mr vesna pešić
TRANSCRIPT
Univerzitet u Novom SaduPrirodnomatematički fakultet
Departman za hemiju, biohemiju i zaštitu životne sredineUd ž j đ j š i ži di N i S d“Udruženje za unapređenje zaštite životne sredine „Novi Sad“
INSTRUMENTACIJA PROCESA PREČIŠĆAVANJA PROCESA PREČIŠĆAVANJA
OTPADNIH VODA
mr Vesna Pešić
Novi Sad 25. septembar, 2014.
Primena senzoraPrimena senzora
• Senzor je uređaj koji meri procesnu promenljivu (npr., protok) i konvertuje informacije o promenljivoj u formu koju operateri mogu da koriste. Konverzija je u obliku signala koji omogućava ekonomski prenos signala od senzora do drugog uređaja. Senzori prate tri kategorije parametara: status, fizičke, i analitičke.
• Elementi završne kontrole Element završne kontrole je električni elektronski• Elementi završne kontrole. Element završne kontrole je električni, elektronski, pneumatski, hidraulični ili uređaj ili oprema prilagođen da se postigne željeno merenje promenljive. Senzor obezbeđuje ulaz za kontrolu, dok element završne kontrole prihvata rezultate kojima se sprovodi kontrolna akcija. U tretmanu otpadnih voda u postrojenjima, završni kontrolni element je obično ventil ili pumpa.
• Instrumentacija kontrolne table. Instrumentacija kontrolne table uključuje širok spektar uređaja koji obezbeđuju operaterima informacije procesa i tačke kontrolespektar uređaja koji obezbeđuju operaterima informacije procesa i tačke kontrole (npr. indikatori, indikatorske lampe, rekorderi, prekidači itd.)
• Mikroprocesori i računari se sada najčešće koriste u mnogim aplikacijama, uključujući individualne instrumente i čitavi digitalni sistem kontrole.j j g
• Kontrolni sistemi se sastoje od pojedinačnih električnih, elektronskih i pneumatskih komponenti povezanih u hijerarhiji mreže.
Primena senzoraPrimena senzora
• Opseg. Merenje opsega instrumenta se zasniva više na tekućim, nego budućim zahtevima. Izbor opsega se zasniva na oograničenjima instrumenta (tj. maksimalna očekivana merenja podeljena sa minimumima očekivanih merenja).
• Tačnost i ponovljivost. Tačnost pokazuje koliko je instrument blizak pravoj vrednosti promenljive koja se meri. Greška instrumenta predstavlja razliku između čitanja instrumenta i prave vrednosti. Ponovljivost pokazuje bli k i đ i ih j i d i ibliskost između niza uzastopnih output merenja za iste vrednosti inputa pod identičnim uslovima rada i pri istom pristupu, za pun opseg.
• Instalacija. Preporuke proizvođača prilikom instaliranja instrumenta, i i d j ili bl i đ črazmotriti sva odstupanja ili probleme sa proizvođačem.
• Životna sredina. Operateri treba da minimiziraju ili eliminišu prašinu, vlagu, ekstremne temperature i korozivne gasove.
Tehnike prenosa signala Tehnike prenosa signala
• Za maksimalnu upotrebu i efikasnost, signali generisani od strane raznih senzora i instrumenata se prenose od senzora do prijemnika na drugoj lokaciji. Senzorski izlaz se prenosi na kontrolni panel ili računarski sistem, koji omogućava operatorima da pregledaju mnoge procesne varijable istovremeno.
• Tri komponente prenosnog sistema signala su:
‐ Predajnik (pretvara mehanički ili električni signal iz senzora uPredajnik (pretvara mehanički ili električni signal iz senzora u oblik koji prenosni medijum može da koristi),
‐ Prijemnik (pretvara signal u oblik koji ponovo prijemni sistem može da koristi),
‐ prenosni medijum (veza između predajnika i prijemnika). Prenosni medijum sadrži signal i prenosi ga na prijemnikPrenosni medijum sadrži signal i prenosi ga na prijemnik.
Merenje protokaMerenje protoka
• Otvoreni kanali ‐ brana ili žleb mere protok tečnosti u potvorenim kanalima ili delimično ispunjenim cevima pod atmosferskim pritiskom ‐ promene u protoku proizvode merljivu promenu u nivou tečnosti u blizini uređaja ili umerljivu promenu u nivou tečnosti u blizini uređaja ili u samom uređaju
Merenje protokaMerenje protoka
• Zatvorene cevi ‐ kada su cevi pune priZatvorene cevi kada su cevi pune, pri merenju protoka u zatvorenim cevima, površina poprečnog preseka semože preciznopovršina poprečnog preseka semože precizno odrediti
Merenje protokaMerenje protoka
• Prenosivi ultrazvučni merač ‐merenje protokaPrenosivi ultrazvučni merač merenje protoka za otvorene kanale, delimično pune i pune cevi raznih oblika i dimenzijacevi, raznih oblika i dimenzija.
Merenje pritiskaMerenje pritiska
• (i) praćenje opreme za pumpanje;(i) praćenje opreme za pumpanje;
• (ii) regulisanje pritiska u različitim vrstama procesa pod pritiskom; iprocesa pod pritiskom; i
• (iii) održavanje odgovarajućeg pritiska u i i d i j i i isistemima za podmazivanja i zaptivnim sistemima.
Merenje nivoaMerenje nivoa
• Merenje nivoa se prvenstveno koristi za kontrolu pumpe da se održi nivo u vlažnim bunarima, tankovima i komorama za šljunak. Merenje nivoa se takođe koristi sa drugim uređajima za merenje protoka na otvorenomtakođe koristi sa drugim uređajima za merenje protoka na otvorenom kanalu. Tri glavne metode određivanja nivoa su fizička merenja površine tečnosti odozgo (plovci i ultrazvučni uređaji), merenje glavnog pritiska odozdo i električne metode.
Merenje temperatureMerenje temperature
• u anaerobnim digestorima, isparivačima hlora, spalionicama, i zaštitnoj i M i đ ji klj č j čopremi. Merni uređaji za temperaturu uključuju tečne termometre,
bimetalne termometre, pritisak prilikom širenja tečnosti ili gasa u sijalici, termistore, rezistentne temperaturne detektore, infracrvene detektore i trake sa kristalnim prozorimatrake sa kristalnim prozorima.
• Za kontinualno merenje, operateri treba da periodično kalibrišuinstrumente koristeći standardne temperature merenja uređaja sa visokom preciznošćuvisokom preciznošću.
Merenje maseMerenje mase
• Merenje mase daje tačne podatke o upotrebiMerenje mase daje tačne podatke o upotrebi hemikalija ili koncentracijama čvrste materije pre redukcije ili odlaganja o troškovimapre redukcije ili odlaganja, o troškovima obezvodnjavanja i prevoza.
• Nekoliko mehaničkih i elektronskih metoda za• Nekoliko mehaničkih i elektronskih metoda za merenje težine koje su se dobro pokazale su: automatska elektronska vaga ćelije saautomatska elektronska vaga, ćelije sa hidrauličnim opterećenjem i merač opterećenjaopterećenja.
Fizičkohemijski analizatoriFizičko hemijski analizatori
• Fizički i hemijski analizatori mere fizičke i hemijske osobine toka procesa (npr., uliv u postrojenje, procesne muljeve, procesne gasove i hemijska jedinjenja). S obzirom na sve veće regulatorne zahteve za postizanje visoke efikasnosti tretmana, fizičko‐hemijski analizatori igraju sve veću ulogu u
k f čk h k l f č (operacijama postrojenja. Neki fizičko‐hemijski analizatori su specifični (tj., oni mere jedan hemijski jon), dok drugi mere grupu hemikalija, neku vrstu supstance ili efekat:
ifič i h ij ki j i i ki ik ij k k id• specifični hemijski joni ‐ rastvoreni kiseonik, pH, amonijak, oksido‐redukcioni potencijal (ORP);
• grupa hemikalija ‐ ukupni rezidualni hlor i azotni oksidi (najčešće poznat k NO )kao NOx);
• tipovi supstanci ‐ ukupne suspendovane materije i suspendovane materije;
• Efekat ‐ biohemijska i hemijska potrošnja kiseonika.
Koncentracija čvrste materijeKoncentracija čvrste materije
• Nefelometar ‐ svetlosni snop se usmerava u tečnost koja sadrži suspendovane čestice, koje će raspršiti deo svetlosti. Nefelometar pomaže posmatraču da izmeri količinu svetlosti koja se raspršuje sa čestica. Količina rasute svetlosti okvirno odgovara količini čvrste materije, veličini č b čk ščestica i osobinama optičke površine.
• Turbidimetar ‐ Izjednačavanje koncentracija čvrstih materija sa zamućenosti izazvanom prisustvom suspendovanih materija. Zamućenost j ičk bi k d k j k j d l ije optička osobina uzorka vode koja uzrokuje da se svetlost raspe i apsorbuje pre nego da se emituje u pravim linijama preko uzorka.
• Ultrazvučni merači ‐ slabljenje mehaničkih vibracija zbog prisustva čvrste supstance.
• Senzori merenja sloja mulja ‐ fiksirani na određenoj dubini kako bi pokazali prisustvo ili odsustvo sloja mulja.
Koncepti kontroleKoncepti kontrole
• Kontrola promenljive procesa ne bi bila potrebna da su p j p pprocesi uvek stabilni (tj. rade bez promene). Međutim, uslovi procesa u postrojenjima za prečišćavanje se uvek menjaju na osnovu protoka i snage otpadnih voda koje se tretiraju Oveosnovu protoka i snage otpadnih voda koje se tretiraju. Ove promene stvaraju odstupanja od idealnih korekcija procesa ili radnih tačaka, što dovodi do neefikasnosti procesa, uključujući i prevelik i premali tretman otpadnih voda i uklanjanje čvrste supstance.
• Manuelna kontrola. Operater vrši manuelnu kontrolu. Ova vrsta kontrole pse takođe naziva i open‐loop control, jer ne postoji direktan spoj između željene vrednosti procesa promenljive, trenutne vrednosti promenljive procesa i akcije kontrolisane promenljive, osim ukoliko operater u fabrici stalno posmatra i menja manipulisanu promenljivu.
Koncepti kontroleKoncepti kontrole
• Povratna kontrola. Ako operater kontinuirano prati proces, on pruža povratnu informaciju (povratnu kontrolu). Povratnom kontrolom se računaju moguće greške, procesne smetnje i procesni ulazi. Jedina mana za upravljanje povratnom kontrolom je vremenska razlika između procesa
l đ d k l đprilagođavanja i dokaza tog prilagođavanja.
• Kontrola unapred. Kontrola unapred koristi informacije o ulasku u proces za sprečavanje procesnih grešaka.
• Napredna kontrola. Kompjuteri, mikroprocesori i drugi programirajući uređaji omogućavaju jedinstvenu kontrolu koncepta koja bi se primenila na specifičan proces ili grupu procesa. Napredna kontrola se najbolje i j j d k i iš k l l j di i ili dprimenjuje gde se koriste višestruke, paralelne jedinice za tretman ili gde
se promene uslova procesa ne mogu predvideti promenom ulaza ili izlaza jednog procesa.
Automatski kontroloriAutomatski kontrolori
• Automatski kontrolori su prethodno pripremljeni uređaji koji ne samo da prihvataju ulazne signale senzora i operatera već i izlazne izračunate kontrolne signale do konačnih kontrolnih elementa u cilju održavanja ulaza operatera ili na drugi način izračunate radne tačke.
• Upotreba kontrolora je danas, pre svega, elektronska, mada se i pneumatski i mehanički kontrolori još uvek uspešno koriste, u zavisnosti od primene.
• Danas se koriste:
‐ on‐off kontrola,
‐ proporcionalna kontrola, p p ,
‐ resetovanje kontrolne akcije i
‐ three‐mode kontrola.
Bezbednost i zaštita postrojenja i bljosoblja
Ovakvi sistemi su često obezbeđeni za zaštitu osoblja, strukture i opremeobjekta.
• Sistemi za detekciju požara se koriste da upozore kadrove od požara zapotrebe evakuacije, obaveste lokalne agencije odgovorne za požare, i dadetektuju vatru.
• Kartice za pristup sistemima se koriste da dozvole pristup položaju, daograniče pristup fabričkim područjima, za evidenciju kadrova, i zabezbednost u vanrednim situacijama.
• Zatvoreni kružni videonadzor može da se koristi za praćenje javnihpovršina koje okružuju postrojenja i pomažu u zaštiti od neovlašćenogpristupa područjima u okviru postrojenja.
• Komunikacioni sistemi se koriste da upozore osoblje u hitnim slučajevima, da se obezbedi komunikacija između osoblja na gradilištu, i da bi se pomoglo pri pronalaženju osoblja putem oglašavanja i odgovora.
Zaštita osobljaZaštita osoblja
• Specijalizovani gasni detektori jesu suštinska komponenta savremenog programa zaštite kadrova. Oni obezbeđuju rano upozorenje o opasnim uslovima. Ovi sistemi mogu automatski aktivirati opremu za ventilaciju i druge alarmne sisteme. Opasni atmosferski uslovi se obično nalaze u k l k d h d k kl čkolektorima otpadnih voda i postrojenja za tretman koji uključuju nedostatak kiseonika; eksplozivne gasove; toksične gasove (vodonik‐sulfid, hlor, sumpor‐dioksid i ugljen‐monoksid).
Si i š i blj k i i i i i lik ij• Sistemi zaštite osoblja su pakovani i za prenosive i stacionarne aplikacije. Prenosive aplikacije obuhvataju ograničen prostor (šahtove i vlažne bunare) za inspekciju i održavanje. Stacionarne aplikacije obuhvataju strukturu opreme ispod zemlje podizanje stanice) ili bilo koji ograničenstrukturu opreme ispod zemlje podizanje stanice) ili bilo koji ograničen prostor gde se mogu javiti gasovi iz otpadnih voda ili muljeva (peščana komora, odvodnjavanje).
Održavanje instrumenataOdržavanje instrumenata
‐ evidentiranje (zapis o performansama instrumenta i popravkama, čime se pravilno procenjuje efektivnost instrumenta i utvrđuje da li instrument ispunjava ciljeve koji opravdavaju kupovinu i instalaciju),
‐ održavanje (preventivni zahtevi održavanja se najbolje ispunjavajuodržavanje (preventivni zahtevi održavanja se najbolje ispunjavaju kombinovanjem preporuke proizvođača opreme sa iskustvom i znanjem koje se stiče tokom vremena. Održavanje je podeljeno u četiri oblasti: odgovornost provere čišćenje detaljan pregled ičetiri oblasti: odgovornost provere, čišćenje, detaljan pregled i kalibracija),
‐ obuka osoblja (operateri moraju biti obučeni za rad na instrumentu k ji ć d t k ij k ) O blj t b d b d b čkoji omogućava detekciju kvarova). Osoblje treba da bude obučeno da koristi specijalizovanu opremu potrebnu za održavanje instrumenata. Obuka može da uključuje kratke kurseve, seminare ili f l č č lformalne časove sprovedene od proizvođača instrumenta ili konsultanata.
