Инновационные системы мониторинга процессов в промышленности и экологии уже показали свою эффективность. Однако, многие тонкости этих систем все еще остаются незнакомыми для профессионального круга пользователей. Об этом рассказал руководитель Ассоциации производителей автоматических измерительных систем Михаил Сулима.
АИС - это комплекс подсистем и оборудования, выполняющий непрерывные измерения заданных параметров в автоматическом режиме, без участия человека. То есть, специалист может лишь наблюдать за работой системы, заниматься обслуживанием и т.д.
Возьмем, допустим, автоматический анализ газов в технологических процессах как часть непрерывного мониторинга промышленных выбросов в стационарных источниках. Как известно, лабораторные измерения выполняются при полном или частичном участии человека, например, специалист может вручную собрать пробы сырья и передать в лабораторию. Ошибочно считать, что автоматический анализ полностью заменяет или вытеснит лабораторный, ведь далеко не все компоненты в пробе можно измерить автоматически. В свою очередь лабораторный анализ не ограничивает количество исследуемых компонентов.
Это значит, что автоматические измерительные системы применяются для непрерывного контроля и учёта выбросов, измерения параметров технического процесса для оптимизации и повышения эффективности процессов. Такие измерения занимают от нескольких секунд до нескольких десятков минут. В свою очередь, лабораторные измерения ведутся гораздо дольше - от нескольких часов до суток.
Одна из самых противоречивых задач в проектах АИС - выбор представительной точки для контроля. При этом однозначно, что выбор точек при автоматических измерениях значительно шире, чем при лабораторном анализе, так как пробоотборные устройства АИС и систем контроля выбросов возможно размещать в самых сложнодоступных местах, в отличие от точек отбора проб для лабораторного анализа, к которым нужен постоянный удобный доступ человека. К слову о доступе. Часто в технических заданиях есть требование устанавливать кран для отбора проб для лабораторного анализа непосредственно в аналитическом шкафу АИС. Если такая задача ставится для параллельного исследования проб в лабораториях - это рациональное решение. Но если мы говорим о контроле корректности работы автоматической системы, то пробу для независимого лабораторного анализа в этом случае нужно отбирать только в ходе технологического процесса, а не из автоматической измерительной системы.
Самым распространенным стандартом и рекомендациями по выбору точек для автоматических измерительных систем анализов газов и систем контроля промышленных выбросов является наш ГОСТ Р ИСО 10396-2019 «Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом анализе» и ГОСТ ЕН 15259-2015 «Качество воздуха. Выбросы стационарных источников». В свою очередь следует отметить, что наши ГОСТы — это прямой перевод европейских стандартов: DIN EN 15259-2008-01 и EN 15259-2007E. Аналогичные требования или рекомендации прописаны и в американских стандартах: 40 CFR 60 и 40 CFR 75 A-1 Method 1. В них указано, что для выбора точки контроля необходимо иметь не менее двух гидравлических диаметров прямого участка невозмущенного потока до и не менее 0,5 диаметров после точки отбора. Как мы видим, все эти нормы перекликаются одна с другой, это обусловлено их совместной разработкой таких стран, как США и Германии в 60-х годах. Практика показывает, что для автоматических систем анализа газов и систем контроля выбросов, в местах где технологический процесс уже завершился, таких прямых участков с невозмущенным потоком достаточно, так как в газы в большинстве случаев хорошо перемешиваются, и получаемая при этом неоднородность потока является положительным усредняющим фактором.
Не менее ответственная задача - выполнить отбор пробы из процесса, сохранив её представительность. С такой задачей с лёгкостью справляются специализированные пробоотборные зонды, основной задачей которых является отделение технологического процесса от измерительной системы. Пробоотборные зонды, прежде всего, делают отбор пробы с заданной глубины процесса, первичную фильтрацию и поддержание температуры пробы выше температуры точки росы пробы по воде и кислотам. Дополнительно зонд надёжно герметизирует технологический процесс в месте отбора пробы от окружающей среды. Существует ряд стандартных требований к пробоотборным устройствам, которые известны всем. Но многие проектировщики автоматических измерительных систем забывают о том, что одна из ключевых задач зондов - это подготовка пробы к её последующей транспортировке в аналитический контейнер или шкаф по достаточно протяженным обогреваемым линиям. При неправильной подготовке пробы к транспортировке или полном отсутствии такой подготовки, такая линия может быть с достаточно быстро забита твердыми частицами пылеобразных веществ присутствующими в пробе.
Итак, задачи выбора оптимальной точки контроля, отбора пробы и ее предварительной подготовки к последующей транспортировке в АИС контроля выбросов хорошо изучены и проработаны на практике. Главные критерии для достижения положительного результата – следовать нормативным рекомендациям, выполнять требования инструкций по установке и эксплуатации пробоотборных зондов, консультировать производителей пробоотборных зондов для корректного подбора конфигурации устройств при проектировании АИС.
