L’automazione, le misure e il controllo
nelle centrali termoelettriche a carbone
Il processo del combustibile
Gli strumenti
di controllo
1 Pesatura su nastri trasportatori
MUS/MSI/MMI /MTS
2 Rilevamento di velocità
MFA4
3 Troppo pieno e antingolfamento
CV/CC/MBA
4 Ripartizione automatica del carico DPL
5 Rilevamento passaggio prodotto
Capta
6 Misura e controllo di livello bunker DPL/MUR
7 Controllo livello tramogge
MUC - CV
8 Controllo movimentazione nastri
MFA4
9 Livello max. bunker
MBA - CV - CC
10 Temperature nei bunker
SDC
11 Rottura filtri a manica
Capta
12 Livello ceneri leggere
MBA/CC/MMG/Radar
13 Altezze pile di stoccaggio
MUR
14 Controllo del momento di carico
CMC
15 Comando pompe
MUA
16 Misura livello vasche
MUR
17 Rilevamento livello fanghi
Stratigrafo
19 Misura di portata acqua
VHQ
20 Misura di portata acqua
MTTX
21 Controllo di minimo livello bunker
MW320
La pesatura in continuo MUS, MSI, MLC, MMI, MTS
I sistemi di pesatura MUS, MSI, MCL, MMI, MTS per nastri trasportatori della Terry
Ferraris sono ideali per la pesatura in continuo e sono disponibili anche in
esecuzioni certificate Atex. Secondo il modello, questi sistemi di pesatura sono
costituiti da uno o più ponti di pesatura, ognuno a 2 celle di carico, da un
misuratore di velocità del nastro e da un’elettronica di controllo. La costruzione
modulare e la semplicità del montaggio consente installazioni particolarmente
veloci senza la necessità di modificare la struttura esistente. L’unico accorgimento da adottare in fase di montaggio è l’allineamento e il livellamento dei
rulli del ponte di pesatura con i rulli a monte e a valle di quello di pesatura.
L’elettronica gestisce i dati di peso e velocità e li trasforma in portata istantanea
e portata totalizzata.
Caratteristiche tecniche
Precisione: da ±1% F.S. a ±0,5% o a ± 0,25% secondo modello utilizzato
Larghezza del nastro da 0,5 a 2m
Inclinazione del nastro: fino a ±30° dalla linea orizzontale
Velocità del nastro: secondo installazione e modello utilizzato
Controllo della movimentazione dei nastri MFA 4
Il carbone deve affluire in modo continuo per soddisfare le
richieste del generatore e consentire una regolazione fine
della combustione. Tutto il percorso, dalla banchina ai mulini, avviene su nastro. Tutto il sistema di trasporto deve essere
controllato perché funzioni sempre quando serve.
La Terry Ferraris dispone di strumenti di controllo del movimento che utilizzano sensori non a contatto con le parti in
movimento dei nastri, che, in collegamento con sistemi di
controllo elettronici di ultima generazione sono in grado di
rilevare le variazioni o l’assenza di movimento dovuta, per
esempio, allo slittamento dei nastri trasportatori. I sensori si
installano facilmente, possono essere fissati fino a 10cm dal
pezzo da controllare, resistono senza problemi alla polvere, agli accumuli si materiale e all’umidità, e dato che non
hanno parti in movimento, non necessitano di manutenzione
o di lubrificazione. Il cablaggio è semplice ed economico
perché può utilizzare le stesse canalette utilizzate dai motori
dei nastri.
Controllo dell’altezza delle pile di stoccaggio MUR
L’UltraRanger MUR è un misuratore di livello a ultrasuoni, per solidi e liquidi composto da un trasduttore a ultrasuoni e un’elettronica separata per
l’analisi degli echi riflessi. E’ disponibile in varie
versioni che offrono le stesse prestazioni per l’analisi e l’interpretazione dell’eco riflesso, e differiscono solo per il tipo di segnali in uscita. Può comandare fino a due pompe di sollevamento ed essere
collegato a sistemi di carico e scarico dei serbatoi.
E’ collegabile con un’ampia gamma di trasduttori compensati in temperatura, adatti per impieghi
fino a 150°C e con grado di protezione IP68.
L’UltraRanger MUR è programmabile via tastiera
posta sul frontalino o via PC. Il SW della Terry Ferraris che gestisce il funzionamento dello strumento è particolarmente semplice da utilizzare, ma è
anche la soluzione più avanzata al mondo per la
gestione degli strumenti di misura a ultrasuoni. Su
richiesta è disponibile una esecuzione con GSM.
In un impianto con trasporto di materiale solido, quale può essere una centrale a carbone, ci sono punti
di stoccaggio a cielo aperto, dove viene accumulato
il carbone.
Gli stoccaggi possono essere principali, quando forniscono l’alimentazione primaria ai nastri trasportatori o di emergenza, quando devono supplire a brevi
periodi di manutenzione o al guasto di alimentatori
del percorso automatico.
Il livello del prodotto, non contenuto in recipienti, ma
posto in pile, può essere tenuto sotto controllo con
strumenti di misura che inviano i dati di livello a un
PLC che centralizza le informazioni ed effettua i prelievi o gli scarichi di materiale.
Trasduttore UTF15 schiumato
Rilevamento antingolfamento CV, MBA, CC
Nelle zone dove la polvere di carbone viene trasportata pneumaticamente in
presenza di umidità o di eccesso di materiale si verificano inpaccamenti o
intasamenti. Le sonde CV a lamina vibrante a contatto con il materiale cambiano
la frequenza della vibrazione e attivano un allarme. Adatte per qualsiasi tipo
di silos e tramoggia, come controllo di minimo o massimo livello. Funzionano
con qualsiasi tipo di prodotto polvirulento con capacità elettrica variabile e sono
disponibili indiverse esecuzioni Atex.
La sonda CV è dotata di circuito in sicurezza di minimo se viene a mancare il
materiale o manca tensione, il relè si diseccita. Se la sonda deve invece funzionare con circuito in sicurezza di massimo livello basta cambiare la posizione
del deviatore sul circuito stampato, da FSL a FSH, in modo che il relè si disecciti
quando c’è il materiale o manca tensione. In alternativa ai controllidi livello a vibrazione per queste installazioni si possono utilizzare controlli di livello a paletta
rotante tipo MBA oppure capacitivi della serie CC.
Sicurezza di minimo livello
Sicurezza di massimo livello
Rilevamento movimentazione e ripartizione automatica
del carico e misura di livello nei bunker DPL, Trasduttori
Nelle centrali a carbone c’è la necessità di distribuire il carbone all’interno di sili o bunker e / o di disporlo su pile di stoccaggi. L’automazione di questa
attività viene effettuata con la rilevazione del livello
in ogni silo attraverso l’utilizzo di un trasduttore a
ultrasuoni applicato sul dislocatore che rileva la distanza del prodotto dal carro ponte oppure dal tetto
del bunker al limite inferiore / superiore voluto dello
stesso. Correlando i segnali su un PLC si può fare
in modo che il carbone sia scaricato dove il livello
è più basso e muovendo avanti e indietro il carro
ponte si possono caricare i sili alla loro massima
capacità di carico
Il DPL è un misuratore di livello a ultrasuoni composto da un’elettronica di controllo collegata con uno o due trasduttori. E’ stato
sviluppato per rispondere alle necessità di controllo e di automazione degli impianti. E’ uno strumento versatile, facile da programmare e che non richiede manutenzione. Si installa facilmente: basta posizionare il trasduttore sopra il massimo livello che
i prodotti possono raggiungere in verticale, fare i collegamenti
e orientare la sonda in modo da avere il miglior eco riflesso.
Viene utilizzato come misura di livello nei serbatoi e può essere
collegato a sistemi di carico e scarico dei serbatoi per avere
un rigoroso controllo dei prelievi. Si adatta alle esigenze più
diverse e non richiede l’intervento di uno specialista per l’installazione e la programmazione. E’ programmabile via tastiera
o via PC con software dedicato. Il trasduttore certificato Atex
è idoneo per essere impiegato su solidi o polveri infiammabili,
come è il carbone. Non richiede alcun tipo di manutenzione,
poiché i sensori misurano senza contatto e non hanno parti in
movimento soggette a usura e garantisce grande affidabilità nel
tempo, come dimostrano le installazioni fatte più di 35 anni fa e
ancora funzionanti.
Misura di livello e controllo tramogge MUR
Per poter essere utilizzato il carbone deve essere
frantumato diverse volte fino a diventare polvere.
I frantoi sono alimentati da nastri trasportatori che
scaricano il carbone in tramogge di convogliamento alle macine. Il livello delle tramogge deve essere
mantenuto all’interno di un intervallo di valori che
ne consenta il funzionamento ideale. Il controllo di
livello MUR della Terry Ferraris è lo strumento ideale
per la gestione ottimale delle tramogge perchè può
essere programmato in loco con la tastiera posta sul
frontalino e può essere gestito in remoto attraverso
l’uscita RS 485. Il controllo di livello può essere
impiegato anche per controllare la continuità dell’afflusso di materiale sul nastro trasportatore
Rilevamento di passaggio e minimo livello MW320
Durante il trasporto il carbone attraversa condotti di scarico: è fondamentale tenere
sotto controllo il corretto flusso del carbone perché questo non deve mai interrompersi.
La Terry Ferraris propone uno strumento a microonde che si applica all’esterno del
serbatoio o della condotta da monitorare. Lo strumento è composto da un trasmettitore,
un ricevitore e un’elettronica di controllo, il tutto certificato Atex, come richiede questo
tipo di installazione. Il trasmettitore emette un segnale che in assenza del carbone
viene rilevato dal ricevitore sul lato opposto, mentre in presenza di carbone il segnale
viene intercettato e l’elettronica di comando ne comunica la presenza a mezzo di un
contatto a secco di un relé SPTD. Il dispositivo, su richiesta, può essere fornito con un
contatto pulito di autodiagnostica.
Controllo del livello massimo nei bunker CC, MBA
Il carbone viene accumulato in sili o bunker che mantengono costante la riserva di
combustibile a disposizione dei bruciatori.
E’ importante mantenere sotto controllo sia il livello massimo del prodotto, per evitarne fuoriuscite indesiderate, sia il suo livello minimo. A questo scopo possono essere
utilizzati interruttori di livello capacitivi, a vibrazione, a ultrasuoni, a paletta rotante.
Quest’ultimo strumento ha un motore elettrico che fa girare una paletta posta all’estremità di un’asta: quando la rotazione della paletta si interrompe a causa della presenza
di materiale si attiva un relè che interrompe l’afflusso del materiale. L’installazione è
semplicissima e ancor più il suo principio di funzionamento.
L’intervento della soglia di livello non è però istantaneo, può essere ritardato secondo
modello ad esempio fra o 0 e 10 sec.; questo per evitare false commutazioni ed instabilità del controllo. Il ritardo viene inserito da una circuiteria elettronica che può essere
montata sia nella testina di cablaggio della sonda che a retroquadro in zona remota.
La stessa sonda trova un valido impiego anche come rilevatore di ingolfamento.
Alto livello
Medio livello
Basso livello
CC
MBA
Protezione delle turbine e dei filtri a manica. Capta
Il Capta è un rilevatore di onde acustiche ad alta frequenza ricevute e ritrasmesse dai metalli. CAPTA è composto da un’unità di controllo e da un sensore acustico e si utilizza per per tutte le situazioni in cui il rumore che cambia indica un
funzionamento diverso dell’impianto. La teoria dell’utilizzo delle onde acustiche
ad alta frequenza è nata per avere un indicatore di buon funzionamento di motori di grandi dimensioni o di turbine dove le velocità di rotazione sono costanti.
Il perfezionamento del sistema ha consentito di individuare situazioni in cui non
ci sono ancora problemi di funzionamento ma ci sono anomalie legate ad attriti
o a squilibrii. Il Capta si utilizza anche per il controllo di trasporti pneumatici,
sistemi di carico a vibrazione, sistemi di portata a gravità, protezione dell’impianto contro perdite di carico (fornaci, mulini), arresto carico, rottura filtri a
maniche, usura, cuscinetti ecc.
Il funzionamento del CAPTA è basato sulla tecnologia delle emissioni acustiche:
il sensore rileva le onde acustiche ad alta frequenza generate dalla frizione e
dall’impatto di solidi, granulati, polveri sulle pareti di una di una superficie metallica. Il sensore tiene sotto controllo le emissioni acustiche e si tara sulle emissioni acustiche relative al normale funzionamento dell’impianto. Ogni variazione delle emissioni acustiche rispetto al funzionamento normale viene rilevata e
classificata: in questo modo attraverso l’elettronica si possono impostare i valori
di emissione relativi a portata normale, alta, bassa o assenza di flusso. Alle alte
frequenze, le emissioni acustiche generate dalle macchine o dal processo non
sono alterate da impianti vicini: il sensore pertanto è immune sia ai rumori di
fondo, sia ai rumori in bassa frequenza derivanti da vibrazioni meccaniche. I
segnali spuri sono automaticamente azzerati. Il trasduttore rileva le vibrazioni
associate alla propagazione delle onde e le converte in un segnale elettrico. Il
segnale è amplificato ed elaborato e fornisce dati sul livello delle onde acustiche
nonché, se richiesto, un’indicazione visiva e un contatto di allarme attraverso
una opportuna centralina di alimentazione e conversione segnali captati.
Capta si utilizza per il monitoraggio predittivo per la manutenzione della turbina, per il controllo dell’usura dei cuscinetti, per il
controllo dei filtri a manica e per il controllo del flussso del carbone in uscita dai frantoi verso i mulini.
Controllo di livello delle ceneri leggere CC, MBA, MW320, MMG
le ceneri prodotte nella combustione e contenute nei
fumi, vengono rimosse dall’impianto a mezzo filtri
elettrostatici. Queste ceneri, dette appunto leggere, in
quanto volatili, vanno ad accumularsi sul fondo dei precipitatori. Per tenere sotto controllo questo accumulo,
nell’intento di mantenere l’efficienza del sistema di abbattimento, la Terry Ferraris propone diverse soluzioni
come ad esempio una soglia on-off di livello basata
sul principio capacitivo. Il sistema è costituito da una
sonda compatta con l’elettronica contenuta nella testa
della sonda. Il principio di funzionamento consiste nel
misurare lo capacità elettrica all’interno del serbatoio
o del silo. La capacità viene misurata tra lo sonda e
le pareti del serbatoio. In caso di pareti in resina o
altro materiale isolante si prevede un controelettrodo.
Il valore della capacità elettrica misurata varia al variare dei fluidi che si vengono a trovare tra i due punti
di misura (sonda-parete). La frapposizione delle ceneri
tra gli elettrodi provocherà una netta variazione del
valore misurato della capacità e di conseguenza una
variazione di segnale elettrico.
Questa misura viene convertita in un segnale in tensione, provocando la commutazione dei relè di uscita.
Esistono ben 9 tipi di sonde con la possibilità di variarne le dimensioni di immersione; questo garantisce
la possibilità di applicare questo strumento anche nei
casi più difficoltosi o con prodotti con caratteristiche tra
le più diverse fino alla temperatura massima di
600°C. In alternativa possono esssere utilizzati anche i
controlli di livello a paletta rotante (MBA) piuttosto che
a microonde a fune, ad asta oppure con antenna a
tromboncino ecc.
Misura e controllo di livello MUR
Sonde UTF
I trasduttori a ultrasuoni UTF della Terry Ferraris sono progettati per
rispondere alle esigenze di precisione e affidabilità necessarie per tutti
i processi di misura e controllo di livello di solidi e liquidi presenti in
un impianto. Il trasduttore UTF si basa su un elemento ceramico PTZ,
compensato in temperatura ed è adatto per la misura di livello di solidi
e liquidi con campi di misura compresi tra 3 e 40m, e funziona in ambienti con temperature comprese tra i - 40 e 90°C e può essere collocato fino a 3000m di distanza dall’elettronica senza compromettere
l’affidabilità delle misure. Secondo le necessità dell’installazione tutti
i trasduttori possono essere forniti, su richiesta, con certificazione Atex
per varie classi di rischio, comprese quelle a sicurezza intrinseca.
MUR è un misuratore di livello a ultrasuoni, per solidi e liquidi composto da un
trasduttore a ultrasuoni e un’elettronica separata per l’analisi degli echi riflessi.
E’ disponibile in varie versioni che offrono le stesse prestazioni e differiscono
solo per il tipo di segnali in uscita. MUR è programmabile via tastiera posta
sul frontalino o via PC. Il SW della Terry Ferraris che gestisce il funzionamento
dello strumento è particolarmente semplice da utilizzare. Le elettroniche possono essere dotate di uscite RS 485 che le rendono ideali per l’automazione di
processi. L’MUR è fornito di 2 relé di allarme con contatti di scambio liberi da
tensione liberamente programmabili. Tutti gli apparecchi hanno 3 pressacavi
stagni IP67e due Led che indicano il funzionamento; possono essere forniti
con o senza la tastiera e il display sul frontalino. La programmazione può essere effettuata, in funzione del modello, con il SW standard in dotazione dello
strumento, o con il
programmatore palmare attraverso la
porta RJ11 (RS232)
o con la tastiera
installata sul frontalino. Su richiesta
è fornibile un SW
dedicato che consente di effettuare
la programmazione, la diagnostica
e l’analisi dell’eco e
la registrazione dei
dati via connettore
seriale o USB.
Rilevamento del livello di fanghi e ghiaia: Stratigrafo
La quantità delle ceneri che entrano nell’impianto dipendono da molti fattori
e quindi non sono costanti. Per automatizzare i processi di prelievo dei fanghi la Terry Ferraris offre lo Sratigrafo, che è costituito da 2 elementi: un
trasduttore e un’elettronica di controllo. L’elettronica rielabora gli echi
riflessi da ogni cambio di densità nel mezzo di propagazione, ne stabilisce
l’esatta posizione e la converte in un segnale 4 ÷ 20mA o digitale. In questo
modo il processore crea un profilo completo della vasca. Il profilo viene
determinato su base media, cosicché un riflesso accidentale, dovuto a detriti
o al passaggio di uno skimmer, non dà luogo a false letture. Una volta che
il SW dello strumento ha identificato l’altezza dello strato scelto (così come
programmata dall’operatore durante la taratura dello strumento) sul display
appare l’altezza del sedimento rispetto al fondo della vasca o la sua distanza
dal trasduttore. Il display grafico è aggiornato per mostrare l’intero profilo
della vasca: un picco dell’eco riflesso indica l’altezza degli strati a densità
diversa. La misura di ogni picco è funzione della densità relativa degli strati:
lo strato leggero in sospensione, al di sopra dello strato più consistente, apparirà nel profilo come un picco più corto e più largo. La programmazione
dello Stratigrafo viene effettuata via tastiera. Il display mostra normalmente
il grafico ottenuto dal continuo aggiornamento dei segnali di ritorno, e
mostra un profilo della vasca con l’intensità dell’eco di ritorno alle diverse
altezze. Con l’esperienza, l’operatore è in grado di vedere non solo l’altezza dei diversi strati, ma può anche farsi un’idea precisa della velocità con
cui i solidi si depositano e di come si distribuiscono all’interno della vasca
soprattutto utilizzando il display grafico. L’elettronica, secondo il modello è
in grado di controllare fino a un massimo di 4 vasche contemporaneamente
utilizzando quattro trasduttori. Lo Stratigrafo è dotato di un sistema efficace
per il controllo degli eventuali guasti o funzionamenti anomali. Lo Stratigrafo
riduce i tempi di pompaggio dei fanghi, elimina le misurazioni manuali, controlla automaticamente le vasche di sedimentazione e gli ispessitori. I trasduttori possono essere montati fino a 500 metri dall’elettronica.Per garantire la
massima precisione della lettura del segnale il trasduttore deve avere sempre
la superficie irraggiante pulita. Il trasduttore dello stratigrafo è dotato di una
spazzola rotante che impedisce la formazione di accumuli di materiale sulla
faccia irraggiante del trasduttore.
Raffreddamento delle turbine
Il raffreddamento delle Turbine si ottiene con l’utilizzo di grandi quantità d’acqua ed è indispencabile controllare i consumi.
La misura di portata in canali aperti o condotte parzialmente piene si ottiene facilmente nel caso di canali dove i liquidi scorrono a velocità costante, o Il
con calcoli più complessi dove i liquidi scorrono a velocità variabile. Dove la dimensione o la forma del canale necessitano di maggiore cura si rende
necessario determinare, oltre all’altezza del liquido e la relativa area bagnata, la velocità media del liquido; per questi casi si utlizzano i sistemi ad area
variabile altrimenti detti VHQ.
Misure di portata a velocità costante Dato un canale dove il liquido scorra a velocità costante (Venturi, Parshall o stramazzo), la portata è funzione dell’area della sezione del canale, cioé dell’altezza del livello del liquido, che è il solo parametro variabile. Lo strumento più adatto per la misura
dell’altezza è uno strumento che utilizza la tecnologia a ultrasuoni e che si compone di un trasduttore da posizionare sulla verticale del liquido da misurare
e da un’elettronica che analizza i segnali riflessi, li depura da disturbi dovuti a schiume o solidi in superficie e li traduce in misura di portata nell’unità
ingegneristica richiesta.
Misure di portata a velocità variabile: per i canali di piccole dimensioni la portata può essere espressa con la seguente equazione: Q = V • A
dove V = velocità media del liquido nel canale, A = area della sezione del canale che dipende dalla forma del canale e dall’altezza del livello. In questo
caso la velocità del liquido si misura con strumenti a ultrasuoni basati sull’effetto Doppler, mentre l’altezza si misura o con uno trasduttore a ultrasuoni
posto sulla verticale del liquido da misurare o con un sensore di pressione a celle di carico da posizionare sul fondo del canale o della condotta gestiti da
un’elettronica AquaRanger 5 VHQ. Per i canali di grandi dimensioni si utilizzano i sistemi a corde foniche MPCF 200.
Misura di portata in condotte. MTT, MPCF200, MD40, UTG
Per il raffreddamento dell’impianto l’acqua è essenziale: occorre che l’afflusso sia continuo e che la quantità utilizzata sia rilevata, quantificata e
memorizzata. Per queste misure si possono utilizzare i sistemi di misura a
tempo di transito, perché sono affidabili, si montano all’esterno dei tubi da
controllare e non occorre fermare l’impianto. Per il controllo di condotte di
grandi dimensioni dove occorre una maggiore precisione delle misure si
utilizzano i sistemi di misura a corde foniche MPCF.
Gli strumenti della serie MTT della Terry Ferraris sono la risposta ideale per
i problemi di misura della portata in condotte per liquidi puliti, omogenei,
senza solidi in sospensione o bolle di gas. Questi strumenti, in versione fissa
o portatile si installano molto facilmente all’esterno delle condotte e hanno un
sistema di taratura pilotato dal SW Ultrascan, che consente all’operatore di
posizionare i trasduttori alla distanza ideale per avere la miglior lettura possibile del flusso all’interno della condotta. Il principio di funzionamento si basa
sulla propagazione del suono nei liquidi. Le onde sonore, infatti, si propagano in un fluido a una velocità costante che è caratteristica del fluido.
In un liquido in movimento la velocità della propagazione del suono è uguale
alla somma della velocità del suono, caratteristica del liquido, e della velocità
del liquido. Un’onda sonora che si propaga nella stessa direzione del flusso
(con la corrente) arriverà prima dell’onda che si muove controcorrente. I misuratori di portata della serie MTT misurano la differenza del tempo impiegato
dalle onde sonore a viaggiare tra i trasduttori a monte e a valle della corrente, posizionati all’esterno della condotta. Basandosi sul tempo di transito
delle due onde sonore lo strumento calcola la velocità media del flusso. Per
le condotte di grandi dimensioni, dove è richiesta maggiore precisione, per
la misura di portata si utilizzano i sistemi a corde foniche MPCF: in pratica
invece di 2 trasduttori (1 corda fonica) si utilizzano 2 o 4 corde foniche. In
caso di liquidi con presenza di slidi sospesi o bolle d’aria bisogna utilizzare
le elettroniche e i sensori a effetto doppler
®
9160.TERR
IT - 17998
ATEX notified
Cesi 03 Atex 119 Q
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