02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

20
Mereni instrumenti, procedure merenja i metodologija u okviru energetskog audita jednog industrijskog preduzeća Prezentaciju pripremili: mr Mirjana Stamenić, dipl.maš.inž. Nikola Tanasić, dipl.maš.inž. Tomislav Simonović, dipl.maš.inž. Vuk Adžić, maš.inž. Beograd, Novembar 2011.

Transcript of 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Page 1: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Mereni instrumenti, procedure merenja i metodologija u okviru energetskog

audita jednog industrijskog preduzeća

Prezentaciju pripremili:mr Mirjana Stamenić, dipl.maš.inž.Nikola Tanasić, dipl.maš.inž.Tomislav Simonović, dipl.maš.inž.Vuk Adžić, maš.inž.

Beograd, Novembar 2011.

Page 2: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Sadržaj

• Merenja u kotlarnici• Merenja na industrijskim pećima• Merenja u kompresorskoj stanici• Merenja inteziteta osvetljenja

Page 3: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Meranja u kotlarnici

• Merenja na parnom (toplovodnom) kotlu u cilju određivanja stepena korisnosti

• Direktna i indirektna metoda za određivanje stepena korisnosti kotla

• η=Qkor./Qul.

• Qul.=BHd B-potrošnja goriva (kg/s, m3

N/s) Hd-donja toplotna moć goriva (kJ/kg, kJ/m3

N)

• Qkor.=mvcp(Tiz-Tul) – toplovodni kotao mv-maseni protok tople vode (kg/s) cp-specifični toplotni kapacitet vode (kJ/(kgK)) Tiz-temperatura vode na izlazu iz kotla Tul-temperatura vode na ulazu u kotao

Page 4: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

• Qkor.=mp(h”-hnv) – parni kotao mp-maseni protok suvozasićene pare (kg/s) h”-specifična entalpija suvozasićene pare (kJ/kg) hnv - specifična entalpija napojne vode na ulazu u kotao

• Qkor.=Qul.– Qgub.

• Qgub.= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ (Q5) Q1-gubitak toplote sa dimnim gasovima Q2-gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja Q3-gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja Q4-gubitak toplote usled spoljašnjeg rashlađivanja Q5-gubitak toplote usled odmuljivanja i odsoljavanja kotla

Page 5: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Slika 1. Šema kotla sa prikazanim mernim mestima

Vodena para

Dovod goriva

Nivokazno staklo

Automatski ventil zaodsoljavanje

Cevovod sa ventilomza odmuljivanje kotla

M.M.3

M.M.1

M.M.2

M.M.4

M.M.5 M.M.6

Page 6: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Merno mesto

Direktna metoda Indirektna metoda

M.M.1 -Merenje protoka goriva-Merenje temperature goriva

-

M.M.2 -Merenje protoka suvozasićenepare-Merenje pritiska suvozasicene pare

-Merenje pritiska suvozasicene pare

M.M.3 -Merenje protoka dimnih gasova-Merenje temperature dimnih gasova-Merenje sastava dimnih gasova

-Merenje temperature dimnih gasova-Merenje sastava dimnih gasova

M.M.4 -Merenje protoka napojne vode-Merenje temperature napojne vode

-

M.M.5 -Merenje temperature plašta kotla

-Merenje temperature plašta kotla

M.M.6 -Merenje temperature okolnogvazduha

-Merenje temperature okolnog vazduha

Tabela 1. Spisak i opis mernih mesta za određivanje stepena korisnosti parnog kotla

Page 7: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

U odnosu na to koja se fizička svojstva koriste za merenje temperature,uređaji za merenje temperature se dele na:- Ekspanzione termometre,- Termometre sa promenom stanja,- Termometre zasnovane na električnimefektima promene temperature,- Optičke termometre (IC, Pirometri).

Slika 2. Termopar sa zaštitnom čaurom

Slika 3. Koaksijalni termopar

Slika 4. Kontaktni termopar

Merni instrumenti i senzori (Merenje temperature)

Page 8: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Merni instrumenti i senzori (Merenje pritiska)Prema principu na kome je zasnovan način merenja uredjaji za merenje pritiska se dele naosnovne grupe:Hidrostatičke:

U grupu manometara se ubrajaju: U – cev, obrnuta U – cev, U – cev sa jednim zatvorenimkrakom, manometar sa posudom, kosi manometar, nagnuta U – cev, prstenasta vaga, Betzovmanometar.

Mehaničke:U grupu mehaničkih manometara ubrajaju se: manometri sa oprugom, sa membranom (naprincipu elastične deformacije), sa cevnom oprugom, manometri sa klipom.

Električne (elektronske) manometre:Za industrijsku primenu, naročito u procesnoj tehnici, potrebno je da se merni signali samerača pritiska koriste u procesu automatskog vodjenja procesa i računarske obradepodataka, tako što se pomoću različitih pretvarača – senzora vrši pretvaranje u električnesignale. Merni pretvarači senzori elektronskih manometara su: induktivni, kapacitivni,piezoelektrični i dr.

Slika 5. Mehanički manometri Slika 6. Električni manometar

Page 9: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Metode za merenje protoka se dele na:- Gravimetrijske i volumetrijske,- Metode oređivanja polja brzina po poprečnom preseku (Pito-Prantlova sonda,Darsijeva sonda),- Metode bazirane na merenju promene statičkog pritiska u cevovodu (Merneblende, mlaznice, Venturi cevi),- Metode zasnovane na ravnoteži sila koje deluju na lebdeće telo postavljeno ustrujnom toku (Rotametri),- Turbinski merači- Elektromagnetni merači- Maseni merači (Koriolis)- Vrtložni merači (Vortex)- Ultrazvučni merači- Temperaturski

Tabela 2. Oblast primene merača protoka

Merni instrumenti i senzori (Merenje protoka)

Page 10: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Merenje sastava dimnih gasova je bitno iz dva razloga: 1. Definisanje kvaliteta i potpunosti procesa sagorevanja (održavanje koeficijenta viška vazduha na optimalnoj vrednosti), 2. Određivanje emisije zagađujućih komponenata u okolinu.1. Komponente bitne za procene efikasnosti sagorevanja: O2, CO2, CO i CmHn;

2. Komponente bitne za kontrolu emisije: SO2, NO, NO2, NOx, CO, HCl i HF.

Senzor Princip

Elektrolitski(elektrohemijski)

Međudelovanje energije hemijske reakcije i električne energije

Optički Primena optičkih svojstavaKalorimetrijski Toplota oslobođena u reakcijama ispitivanog gasa

Fotometrički Apsorpcija UV i IC zračenja (NDIR, NDUV)Paramagnetski Paramagnetna svojstva kiseonika

Hemiluminiscentni Hemijske reakcije sa pojavom luminiscencijeJonizacija plamena Pojava jonizacije plamena i merenja nastale el. energije (FID)

Tabela 3. Princip rada senzora

Merni instrumenti i senzori (Merenje sastava dimnih gasova)

Page 11: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Slika 7. Elektrohemijski senzor

Tabela 4. Primena različitih metoda za analizu gasova

Slika 8. Merni uređaji(gasni analizatori)

Merna metoda SO2 CO CO2 NOx H2S O2 CxHy

Fotometrija (IC) x x x x

Fotometrija (UV) x xParamagnetizam xHemiluminiscencija x x x

Kalorimetrija x xJonizacija plamena xElektrohemijska metoda x x x x x x x

Page 12: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Slika 9. Uzorkovanje dimnih gasovana dimnom kanalu parnog kotla

Slika 10. Merenje sastava dimnih gasova

Udeo CО2 u dimnim gasovima % 9,6Udeo CО u dimnim gasovima ppm 1,1

Udeo О2 u dimnim gasovima % 4,4Udeo SO2 u dimnim gasovima ppm 0

Udeo NOx u dimnim gasovima ppm 77

Temperatura dimnih gasova °C 206

Tabela 5. Prosečne izmerene vrednosti

22776 MWh

15146 MWh

2391 MWh

454 MWh

Sopstvena potrošnjakotla (10,5%)

2505 MWh

Gubitak sa dimnimgasovima (11%)

1139 MWh

Odsoljavanje iodmuljivanje (5%)

1139 MWhGubitak u razvodupare (5%)

Gubitak kroz plastkotla (2%)

Energija uneta u kotaosagorevanjem prirodnog gasa

Korisna energija (66,5%)

2254 MWhSanitarna topla voda (14,9%)

1832 MWhGrejanje (12,1%)

11060 MWhTehnološki potrošači (73%)

Slika 11. Toplotni bilans parno-kondenzacionog sistema

Primer merenja na parnom kotlu

Page 13: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

• Stepen korisnosti peći η=Qkor./Qul.

• Qul.=BHd B-potrošnja goriva (kg/s, m3

N/s) Hd-donja toplotna moć goriva (kJ/kg, kJ/m3

N)

• Qkor.=Qul.– Qgub.

• Qgub.= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 Q1-gubitak toplote sa dimnim gasovima Q2-gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja Q3-gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti

sagorevanja Q4-gubitak toplote usled spoljašnjeg rashlađivanja Q5-gubitak toplote sa proizvodima Q6-gubitak toplote sa vazduhom za hlađenje proizvoda

Meranja na industrijskim pećima

Page 14: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Slika 12. Šema tunelske peći (425 kW) sa pozicijom mernih mesta

M.M.1 M.M.2 M.M.3Kiseonik O2 % 14,97 11,69 13,69Ugljen-dioksid CO2 % 3,42 5,27 4,14Ugljen-monoksid CO ppm 3 17 7Azotni oksidi NOx ppm 11 20 12Sumpor-dioksid SO2 ppm 0 0 0Temperatura dimnih gasova

tdg0C 180,3 270,8 230,9

Koeficijent viška vazduha λ - 3,23 2,13 2,68Gubitak toplote sa dimnim gasovima

q1 % 26,9 27,7 29,5

Gubitak top. sa vazd. M.M.4 M.M.5 M.M.6 M.M.7 M.M.8Temperatura vazduha tv

0C 25 145 150 120 57Gubitak toplote q6 % 0 11,3 11,8 8,9 3

Tabela 6. Gubici toplote na tunelskoj peći

Gubitak top. krozplašt

Površina (m2) Konvekcija(kW)

Zračenje(kW)

Ukupno (kW)

Bočne strane peći 126 6,1 8 14,1Plafon peći 69 3,5 4,5 8Ukupno 195 9,6 12,5 22,1

Gubici toplote

28 %

35 %

5 %

Primer merenja na tunelskoj peći

Page 15: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Uobičajena merenja u kompresorskoj stanici u okviru sprovođenja energetskog audita obuhvataju:

• Merenje pritiska na glavnom granskom vodu komprimovanog vazduha na izlazu iz kompresorske stanice

• Merenje jačine struje koju kompresori povlače iz električne mrežePotrebni merni instrumenti: električni senzor (davač) pritiska, amper klješta, data loger.

Meranja u kompresorskoj stanici

Page 16: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Primer merenja u kompresorskoj stanici

Slika 14. Pozicija davača pritiska

Slika 13. Dijagram snage elektro motora kompresora Atlas Copco GA 1110

Slika 15. Dijagram potrošnje električne energije i pritiska komprimovanog vazduha

Page 17: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Slika 16. Smensko opterećenje kompresora tokom radne nedelje

Slika 17. Časovni gubici komprimovanog vazduhau distributivnoj mreži

Page 18: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Meranje intenziteta osvetljenja

Zahtevi u pogledu jačine (intenziteta) osvetljenja:• Do 200 lx - javne garaže, pomoćni prostori, radionice,

hodnici, skladišta, industrijske hale• Do 500 lx - standardne kancelarije, prodajni prostori,

radionice, industrijske hale• Do 750 lx - standardne kancelarije sa jačim

osvetljenjem, obrada podataka, projektni biroi, laboratorije, čitaonice

Uređaj za merenje jačine (intenziteta)osvetljenja se naziva luksmetar.

Page 19: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti
Page 20: 02_NTanasic EA Training Merni Instrumenti

Hvala na pažnji!

kontakt: [email protected]