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 fi ltri 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 certifi cate 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 modifi care la struttura esistente. L’unico accorgi-mento 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 utilizzatoLarghezza del nastro da 0,5 a 2mInclinazione del nastro: fi no a ±30° dalla linea orizzontaleVelocità del nastro: secondo installazione e modello utilizzato

Controllo della movimentazione dei nastri MFA 4Il carbone deve affl uire in modo continuo per soddisfare le richieste del generatore e consentire una regolazione fi ne della combustione. Tutto il percorso, dalla banchina ai muli-ni, 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 movi-mento 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 fi ssati fi no a 10cm dal pezzo da controllare, resistono senza problemi alla polve-re, agli accumuli si materiale e all’umidità, e dato che non hanno parti in movimento, non necessitano di manutenzione o di lubrifi cazione. Il cablaggio è semplice ed economico perché può utilizzare le stesse canalette utilizzate dai motori dei nastri.

In un impianto con trasporto di materiale solido, qua-le 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 for-niscono l’alimentazione primaria ai nastri trasporta-tori 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 pre-lievi o gli scarichi di materiale.

L’UltraRanger MUR è un misuratore di livello a ul-trasuoni, per solidi e liquidi composto da un tra-sduttore a ultrasuoni e un’elettronica separata per l’analisi degli echi riflessi. E’ disponibile in varie versioni che offrono le stesse prestazioni per l’ana-lisi e l’interpretazione dell’eco riflesso, e differisco-no solo per il tipo di segnali in uscita. Può coman-dare fino a due pompe di sollevamento ed essere collegato a sistemi di carico e scarico dei serbatoi. E’ collegabile con un’ampia gamma di trasdutto-ri 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 Fer-raris che gestisce il funzionamento dello strumen-to 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.

Controllo dell’altezza delle pile di stoccaggio MUR

Trasduttore UTF15 schiumato

Nelle zone dove la polvere di carbone viene trasportata pneumaticamente in presenza di umidità o di eccesso di materiale si verifi cano 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 funzio-nare 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 vi-brazione per queste installazioni si possono utilizzare controlli di livello a paletta rotante tipo MBA oppure capacitivi della serie CC.

Rilevamento antingolfamento CV, MBA, CC

Sicurezza di minimo livello

Sicurezza di massimo livello

Rilevamento movimentazione e ripartizione automatica del carico e misura di livello nei bunker DPL, TrasduttoriNelle centrali a carbone c’è la necessità di distribui-re il carbone all’interno di sili o bunker e / o di di-sporlo 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 di-stanza 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’elet-tronica di controllo collegata con uno o due trasduttori. E’ stato sviluppato per rispondere alle necessità di controllo e di automa-zione degli impianti. E’ uno strumento versatile, facile da pro-grammare e che non richiede manutenzione. Si installa facilmen-te: 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 rifl esso. 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’instal-lazione e la programmazione. E’ programmabile via tastiera o via PC con software dedicato. Il trasduttore certifi cato Atex è idoneo per essere impiegato su solidi o polveri infi ammabili, 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 affi dabilità nel tempo, come dimostrano le installazioni fatte più di 35 anni fa e ancora funzionanti.

Per poter essere utilizzato il carbone deve essere frantumato diverse volte fi no a diventare polvere. I frantoi sono alimentati da nastri trasportatori che scaricano il carbone in tramogge di convogliamen-to 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 del-l’affl usso di materiale sul nastro trasportatore

Misura di livello e controllo tramogge MUR

Rilevamento di passaggio e minimo livello MW320

Durante il trasporto il carbone attraversa condotti di scarico: è fondamentale tenere sotto controllo il corretto fl usso 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 certifi cato 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 evitar-ne 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’estre-mità di un’asta: quando la rotazione della paletta si interrompe a causa della presenza di materiale si attiva un relè che interrompe l’affl usso 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 insta-bilità 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.

MBACC

Medio livello

Basso livello

Alto livello

Protezione delle turbine e dei fi ltri a manica. Capta

Il Capta è un rilevatore di onde acustiche ad alta frequenza ricevute e ritrasmes-se dai metalli. CAPTA è composto da un’unità di controllo e da un sensore acu-stico 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 mo-tori 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’im-pianto contro perdite di carico (fornaci, mulini), arresto carico, rottura fi ltri 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 superfi cie me-tallica. Il sensore tiene sotto controllo le emissioni acustiche e si tara sulle emis-sioni acustiche relative al normale funzionamento dell’impianto. Ogni variazio-ne delle emissioni acustiche rispetto al funzionamento normale viene rilevata e classifi cata: in questo modo attraverso l’elettronica si possono impostare i valori di emissione relativi a portata normale, alta, bassa o assenza di fl usso. 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 amplifi cato 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 manuten-zione della turbina, per il controllo dell’usura dei cuscinetti, per il controllo dei fi ltri a manica e per il controllo del fl ussso del carbo-ne in uscita dai frantoi verso i mulini.

le ceneri prodotte nella combustione e contenute nei fumi, vengono rimosse dall’impianto a mezzo fi ltri elettrostatici. Queste ceneri, dette appunto leggere, in quanto volatili, vanno ad accumularsi sul fondo dei pre-cipitatori. Per tenere sotto controllo questo accumulo, nell’intento di mantenere l’effi cienza del sistema di ab-battimento, 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 va-riare dei fl uidi 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 ten-sione, provocando la commutazione dei relè di uscita. Esistono ben 9 tipi di sonde con la possibilità di va-riarne le dimensioni di immersione; questo garantisce la possibilità di applicare questo strumento anche nei casi più diffi coltosi o con prodotti con caratteristiche tra le più diverse fi no 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.

Controllo di livello delle ceneri leggere CC, MBA, MW320, MMG

I trasduttori a ultrasuoni UTF della Terry Ferraris sono progettati per rispondere alle esigenze di precisione e affi dabilità 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 am-bienti con temperature comprese tra i - 40 e 90°C e può essere col-locato fi no a 3000m di distanza dall’elettronica senza compromettere l’affi dabilità delle misure. Secondo le necessità dell’installazione tutti i trasduttori possono essere forniti, su richiesta, con certifi cazione Atex per varie classi di rischio, comprese quelle a sicurezza intrinseca.

Misura e controllo di livello MURMUR 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 rifl essi. 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 posso-no 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 es-sere effettuata, in funzione del modello, con il SW standard in dotazione dello

strumento, o con il programmatore pal-mare attraverso la porta RJ11 (RS232) o con la tastiera installata sul fron-talino. Su richiesta è fornibile un SW dedicato che con-sente di effettuare la programmazio-ne, la diagnostica e l’analisi dell’eco e la registrazione dei dati via connettore seriale o USB.

Sonde UTF

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 fan-ghi 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, ap-parirà 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’altez-za 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 fi no a un massimo di 4 vasche contemporaneamente utilizzando quattro trasduttori. Lo Stratigrafo è dotato di un sistema effi cace per il controllo degli eventuali guasti o funzionamenti anomali. Lo Stratigrafo riduce i tempi di pompaggio dei fanghi, elimina le misurazioni manuali, con-trolla automaticamente le vasche di sedimentazione e gli ispessitori. I trasdut-tori possono essere montati fi no a 500 metri dall’elettronica.Per garantire la massima precisione della lettura del segnale il trasduttore deve avere sempre la superfi cie 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 turbineIl 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 fun-zione 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 rifl essi, li depura da disturbi dovuti a schiume o solidi in superfi cie 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’af-fl usso sia continuo e che la quantità utilizzata sia rilevata, quantifi cata e memorizzata. Per queste misure si possono utilizzare i sistemi di misura a tempo di transito, perché sono affi dabili, 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 fi ssa 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 possi-bile del fl usso all’interno della condotta. Il principio di funzionamento si basa sulla propagazione del suono nei liquidi. Le onde sonore, infatti, si propaga-no in un fl uido a una velocità costante che è caratteristica del fl uido.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 fl usso (con la corrente) arriverà prima dell’onda che si muove controcorrente. I misu-ratori 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 cor-rente, posizionati all’esterno della condotta. Basandosi sul tempo di transito delle due onde sonore lo strumento calcola la velocità media del fl usso. 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

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