Wodór i jego wykrywanie w instalacjach przemysłowych

W Elektrociepłowni Białystok zainstalowane są trzy bloki ciepłownicze oraz turbozespół kondensacyjny o znamionowej mocy elektrycznej czynnej 203 MW. Bloki BC50 nr 1, 2, 3 pracują z generatorami GTH 63 i GTH 70 produkcji firmy Dolmel i są chłodzone wodorem. Wodór ma 14-krotnie większą pojemność cieplną oraz mniejszą lepkość, co ogranicza straty w wentylacji. Niestety, jest też gazem skrajnie łatwopalnym i w szerokim zakresie tworzy z powietrzem mieszaniny wybuchowe oraz pali się niewidocznym płomieniem, a na skutek wypierania tlenu z powietrza może spowodować uduszenie.

Wydostanie się wodoru z zamkniętej instalacji chłodzenia generatora może być spowodowane m.in. rozszczelnieniem łożysk, skutkując wyciekiem wodoru w kierunku instalacji olejowej lub w kierunku szynoprzewodu. Stanowi to ogromne zagrożenie dla ludzi i maszyn pracujących w okolicy. Wodór na blokach energetycznych występuje także w pomieszczeniach akumulatorni. Duża liczba akumulatorów podczas ładowania i rozładowywania wydziela ten gaz, co też stwarza zagrożenie. Systemy detekcji wodoru pozwalają na odpowiednio wczesne wykrycie nieszczelności.

Jak wykrywać wodór?

Stworzony system detekcji wodoru Alpha ΣGas jest autonomiczny i powstał w oparciu o urządzenia polskiej firmy Atest-Gaz. Składają się nań przede wszystkim czujniki gazu i centrala systemowa.

Czujniki monitorują stężenie gazu w otaczającej atmosferze i dostarczają informacje do centrali wodoru. W odróżnieniu od wielu konkurencyjnych systemów, udostępniają informacje w sposób ciągły. Pozwala to obsłudze na bieżące działania i obserwowanie sytuacji w danym obszarze oraz ewentualne podjęcie działań. Innymi zaletami czujników Alpha ΣSmart są: autodiagnostyka czujnika, ochrona sensora przed wysokim stężeniem gazu, nieinwazyjna kalibracja, dwukierunkowa komunikacja cyfrowa RS-485 i lokalna wizualizacja stanu czujnika.

W Elektrociepłowni Białystok zainstalowano 29 czujników Alpha ΣSmart przeznaczonych do pracy w strefach zagrożonych wybuchem. Umieszczone zostały w hali maszynowni, z uwzględnieniem trzech stanowisk ładowania i oczyszczania wodoru, turbozespołów TZ1, TZ2, TZ3 oraz czterech akumulatorni rozdzielni prądu stałego.

Centralka systemowa odpowiada za koordynowanie i integrację wszystkich urządzeń, analizę wskazań poszczególnych czujników, ich wizualizację oraz generowanie odpowiednich sygnałów wyjściowych dla urządzeń sygnalizacyjnych i wykonawczych. Najważniejsze funkcje centralki to: prezentowanie obsłudze zbiorczej syntetycznej informacji o stanie całego systemu, prezentowanie obsłudze informacji o stanie monitorowanej atmosfery, prezentowanie obsłudze informacji o stanie technicznym czujników, odczyt i generowanie sygnałów sterujących do urządzeń współpracujących z centralką, zmiana progów alarmowych, zerowanie czujników oraz procentowe odcięcie zera.

Wykonanie

Wykonany system został wyposażony w cztery centralki sterujące, bliźniacze na każdy z turbozespołów TZ1, TZ2, TZ3 oraz jedną centralkę na akumulatornię rozdzielni 110 kV. Centralki zostały zamontowane w centralnej nastawni blokowej, tak aby obsługa mogła bezpośrednio monitorować zabezpieczone strefy. Układ czujników i sygnalizatorów przeznaczonych do poszczególnych turbozespołów został podzielony na strefy.

Strefa 1:

obejmuje turbozespoły wraz z gospodarką olejową. W strefie tej zamontowano po pięć czujek wodoru, rozmieszczonych odpowiednio: z przodu i z tyłu generatora, pod generatorem, nad wyprowadzeniem mocy z generatora oraz nad zbiornikiem olejowym ZQ.

Strefa 2:

obejmuje stanowiska wodorowe. Na stanowiskach zamontowano dwa czujniki wodoru, sygnalizator optyczno-akustyczny w wykonaniu Ex oraz miejscowy włącznik wentylacji, także w wykonaniu Ex. Stanowisko oczyszczania i uzupełniania wodoru zostało zmodernizowane i wyposażone w system okapturzeń, co w połączeniu z wentylatorem przeciwwybuchowym zapobiega gromadzeniu się niebezpiecznych gazów w okolicy. Zamontowane w okapie detektory kontrolują poziom stężenia wodoru. W razie przekroczenia progu bezpieczeństwa, uruchamiana jest wentylacja i sygnalizacja optyczno-akustyczna na stanowisku oraz w centralnej nastawni blokowej. Daje to obsłudze informacje o wysokości stężenia w danym miejscu. W akumulatorniach RPS zainstalowano wentylację nawiewno-wywiewną, detektory wodoru oraz sygnalizatory optyczno-akustyczne. Wentylacja akumulatorni jest uruchamiana miejscowo lub może pracować w trybie automatycznym. Po przekroczeniu dopuszczalnego stężenia zostanie załączona z centrali detekcji wodoru.

Strefa 3:

obejmuje akumulatornie RPS. W akumulatorniach zainstalowano wentylację nawiewno-wywiewną, po dwa detektory wodoru oraz sygnalizatory optyczno-akustyczne przed wejściem do akumulatorni. Wentylacja akumulatorni sprzężona jest z systemem detekcji wodoru i uruchamiana z centrali detekcji wodoru po przekroczeniu dopuszczalnego stanu stężenia w pomieszczeniu. Wentylacja może być uruchamiana także miejscowo – poprzez włącznik umieszczony przed wejściem do pomieszczeń akumulatorni. Czujniki wodoru w akumulatorniach zostały zainstalowane na trasie przepływu powietrza, w najwyższym możliwym punkcie pomieszczenia.

Testy instalacji

Zainstalowany w Elektrociepłowni Białystok system detekcji wodoru obejmuje 29 czujników detekcji wodoru Alpha ΣSmart. Po zakończeniu prac dokonano indywidualnego sprawdzenia każdego z nich poprzez podanie przez głowicę gazu wzorcowego. Przeprowadzone próby funkcjonalne na poszczególnych czujnikach jednoznacznie pokazały, że system prawidłowo wystawiał sygnały wyjściowe do sygnalizatorów optyczno-akustycznych oraz wentylatorów dachowych. Dzięki dobrej współpracy wszystkich uczestników biorących udział w modernizacji oraz sprawnej koordynacji przedsięwzięcia przez specjalistów Elektrociepłowni Białystok powstał zaawansowany technologicznie produkt spełniający wysokie wymagania inwestora.

Automatyka-Pomiary-Sterowanie oferuje kompleksowe usługi z dziedziny automatyki przemysłowej i branży elektrycznej, począwszy od projektu, poprzez produkt, po wdrożenie i serwis. Świadczy również usługi pomiarowe i prowadzi bezpośrednią sprzedaż urządzeń automatyki przemysłowej. APS zaliczana jest do grupy najbardziej prężnych przedsiębiorstw tej branży na terenie Polski. Powstała w 1994 r. w wyniku restrukturyzacji Elektrociepłowni Białystok, która do dziś jest jednym z głównych klientów firmy. APS od szeregu lat wdraża tam nowoczesne systemy automatyki przemysłowej i prowadzi kompleksową eksploatację układów automatyki.

Źródło: Automatyka-Pomiary-Sterowanie