FI128387B - Soodakattilavuodon toteaminen - Google Patents

Soodakattilavuodon toteaminen Download PDF

Info

Publication number
FI128387B
FI128387B FI20185437A FI20185437A FI128387B FI 128387 B FI128387 B FI 128387B FI 20185437 A FI20185437 A FI 20185437A FI 20185437 A FI20185437 A FI 20185437A FI 128387 B FI128387 B FI 128387B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
boiler
boiler water
tracer
water
indication
Prior art date
Application number
FI20185437A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20185437A1 (fi
Inventor
Timo Karjunen
Original Assignee
Varo Teollisuuspalvelut Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66751847&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI128387(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Varo Teollisuuspalvelut Oy filed Critical Varo Teollisuuspalvelut Oy
Priority to FI20185437A priority Critical patent/FI128387B/fi
Priority to EP19172891.4A priority patent/EP3567313B1/en
Priority to US16/406,457 priority patent/US11181264B2/en
Publication of FI20185437A1 publication Critical patent/FI20185437A1/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI128387B publication Critical patent/FI128387B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/42—Applications, arrangements, or dispositions of alarm or automatic safety devices
    • F22B37/421—Arrangements for detecting leaks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/42—Applications, arrangements, or dispositions of alarm or automatic safety devices
    • F22B37/426—Feed-water supply alarm devices using electric signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/62—Component parts or details of steam boilers specially adapted for steam boilers of forced-flow type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

Menetelmä, järjestelmä ja tietokoneohjelma (93) kattilavuodon toteamiseksi, missä soodakattilan automaatiojärjestelmä (90) vastaanottaa indikaation (11) automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta ja käynnistää (12) automaattisen sekvenssin seuraavin toiminnoin: lopetetaan (13) merkkiaineen annostelu kattilaveteen, lopetetaan (14) kattilaveden ulospuhallusvirtaus, seurataan (15) kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli ja tehdään johtopäätös (16) vuodosta mainitun seurannan perusteella.

Description

SOODAKATTILAVUODON TOTEAMINEN
KEKSINNÖN ALA
Keksintö liittyy soodakattilan tiiveyden valvontaan.
KEKSINNÖN TAUSTA
Metsäteollisuuden höyryturbiinivoimalaitosten keskeinen komponentti on soodakattila, jonka tehtävänä on tuottaa höyryä turbiinille. Kattilan lämmönsiirtopinnat koostuvat suurelta osin putkista, joissa virtaa vettä ja/tai höyryä. Mikäli johonkin putkista tulee pieni vuoto, joka havaitaan, on vuodon aiheuttanut vaurio korjattavissa yleensä suhteellisen nopeasti ja vähin kustannuksin. Mikäli vuotoa ei havaita, voi vuoto saada aikaan laajoja vahinkoja, joiden korjaaminen on hankalaa ja aikaa vievää.
Julkaisuissa US 5,320,967 ja US 5,817,927 esitetään menetelmiä soodakattilan putkivuodon havaitsemiseksi tai määrittämiseksi. Myös julkaisussa US 6,076,048 esitetään eräs menetelmä kattilan putkivuodon havainnointiin ja estimointiin.
YHTEENVETO
Laajojen vahinkojen ehkäisemiseksi tulisi kattilan tiiveyden valvonta järjestää niin, että vuoto havaitaan jo, kun se on suhteellisen pieni.
Kattiloiden tiiveyttä voidaan käytännössä valvoa seuraavilla menetelmillä:
- massataseen seuranta;
- kemikaalitaseen seuranta;
- akustisen emission seuranta.
Massataseen seuranta toteutetaan laskemalla kattilaan menevien ja kattilasta poistuvien vesi- ja höyryvirtauksien erotus. Vuodon seurauksena erotus kasvaa normaalia suuremmaksi. Erotukselle voidaan asettaa hälytysraja, jolloin hälytys aktivoituu, kun ero kasvaa hälytysrajaa suuremmaksi. Hälytysrajan suuruuteen vaikuttaa kattilan koko, virtausmittausten tarkkuus ja -mittausten kohinan suodatustapa. Kun kaikkia taseeseen vaikuttavia virtauksia seurataan virtausmittauksilla, jotka ovat kohtalaisen tarkkoja, ja mittausdatan kohina eliminoidaan tehokkaasti, voidaan hälytysraja asettaa niin alhaiseksi, että jo suhteellisen pienet vuodot ovat havaittavissa.
Kemikaalitaseen seuranta toteutetaan käyttämällä merkkiainetta, joka ei kulkeudu ulos kattilasta höyryn mukana, jolloin taseessa on neljä termiä:
- merkkiaineen virtaus kattilaan syöttöveden mukana tarkastelujaksolla;
- merkkiaineen virtaus kattilasta ulos ulospuhalluksen mukana tarkastelujaksolla;
- merkkiaineen virtaus kattilasta ulos kattilan höyrystinosassa olevan vuodon mukana tarkastelujaksolla; ja
- merkkiaineen määrän (= pitoisuuden muutos x kattilan höyrystimen vesimäärä) muutos kattilan höyrystimessä tarkastelujaksolla.
Varustamalla kattila sopivilla mittauksilla voidaan kemikaalitase laatia niin, että ainoa tuntematon taseessa on merkkiaineen vuotovirtaus kattilan höyrystinosasta. Vuotovirtaus voidaan tällöin ratkaista taseesta.
Akustisen emission seurannassa vuoto pyritään havaitsemaan sen aiheuttaman äänen perusteella. Soodakattilalaitoksen ilmatilaa tai kattilan (paine)runkoa voidaan kuunnella soveltuvilla antureilla.
Keksinnön erään ensimmäisen aspektin mukaan toteutetaan menetelmä kattilavuodon toteamiseksi, jossa menetelmässä:
vastaanotetaan kattilan automaatiojärjestelmässä indikaatio automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta;
käynnistetään automaatiojärjestelmässä vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen automaattinen sekvenssi seuraavin toiminnoin:
- lopetetaan merkkiaineen annostelu kattilaveteen siinä tapauksessa, että kattila käsittää merkkiaineen erillisen annostelun;
- lopetetaan kattilaveden ulospuhallusvirtaus;
- seurataan kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli; ja
- tehdään johtopäätös vuodosta mainitun seurannan perusteella.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa automaattinen sekvenssi käsittää merkkiaineen kattilaveteen tapahtuvan annostelun lopettamisen (katkaisemisen). Annostelulla tarkoitetaan tässä erityistä annostelua syöttöveteen.
Keksinnön eräissä vaihtoehtoisissa suoritusmuodoissa merkkiainetta ei sinänsä annostella vaan merkkiainetta on syöttövedessä luonnostaan, jolloin myöskään sen annostelua ei katkaista. Sen sijaan kattilaveden pH:n ja/tai muiden ominaisuuksien säätämiseksi annosteltavan kemikaalin annostelu katkaistaan. Vaihtoehtoisesti kattilaveden pH:n säätämiseksi ja/tai muiden ominaisuuksien säätämiseksi annosteltavan kemikaalin annostelua ei katkaista.
Automaattisella sekvenssillä tarkoitetaan tässä automaattista toimintosarjaa (toimintojen joukkoa), joka suoritetaan ilman käyttäjän väliintuloa tai merkittävästi ilman käyttäjän väliintuloa (ts. ei-manuaalisesti). Kattilavedellä tarkoitetaan kattilaputkissa kiertävää vettä. Kattilavuodolla tarkoitetaan erityisesti vuotoa kattilan höyrystinosassa.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu indikaatio vastaanotetaan automaattisin menetelmin (ts. ilman käyttäjän väliintuloa), esimerkiksi järjestelmän sisältä. Keksinnön eräissä muissa suoritusmuodoissa käyttäjä (operaattori) voi syöttää automaatiojärjestelmään käynnistyskomennon.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa indikaatio automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta (ts. sekvenssin käynnistävä indikaatio) on indikaatio mahdollisesta vuodosta kattilan höyrystinosassa.
20185437 prh 08 -04- 2019
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään syöttövesi-höyryeron kasvua. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään akustisen emission tasossa tapahtuvaa nousua. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin 5 käynnistävänä indikaationa käytetään savukaasupuhaltimien kierrosluvun kasvua.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään tulipesän paineen äkillistä nousua. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään lieriön pinnan äkillistä laskua. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin 10 käynnistävänä indikaationa käytetään jotakin muuta kattilan mittauksissa tapahtuvaa muutosta. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään jotakin edellisten yhdistelmää, joka voi indikoida vuodosta kattilassa.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu sekvenssi käynnistetään automaattisesti (ts. ilman käyttäjän väliintuloa) vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa indikaatio automaattisen sekvenssin 20 käynnistystarpeesta ei ole indikaatio mahdollisesta vuodosta, vaan indikaatio voi olla esim, aikaan liittyvän ehdon toteutuminen. Mainittu automaattinen sekvenssi voidaan käynnistää automaatiojärjestelmässä automaattisesti esimerkiksi määräajoin (esim, kerran viikossa).
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa käyttäjän antama komento toimii automaatiojärjestelmän vastaanottamana indikaationa automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta. Näissä suoritusmuodoissa operaattori voi manuaalisesti antaa käynnistyskomennon esimerkiksi epäillessään, että kattilassa on vuoto. Kun automaatiojärjestelmä vastaanottaa indikaation (käynnistyskomennon), se 30 käynnistää automaattisen sekvenssin.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa:
- palataan merkkiaineen (normaaliin) annosteluun, jos lopetettu, ja
20185437 prh 08 -04- 2019 ulospuhallusvirtaukseen tarkastelujakson päätyttyä.
Merkkiaineen annosteluun ja ulospuhallusvirtaukseen palaaminen (merkkiaineen annostelun ja ulospuhallusvirtauksen aloittaminen uudelleen) voi kuulua mainitun 5 automaattisen sekvenssin toimintoihin. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa paluu tehdään ennalta määrätyn ajan kuluttua.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineen annostelun lopettamiseksi merkkiaineen annostelupumppu tai -pumput pysäytetään ja/tai annostelulinjan 10 venttiili(t) suljetaan. Toimenpiteet tehdään automaatiojärjestelmän ohjaamina.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa kattilaveden ulospuhallusvirtauksen lopettamiseksi suljetaan ulospuhalluslinjan venttiili(t). Toimenpide tehdään automaatiojärjestelmän ohjaamana.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa seuranta toteutetaan ja johtopäätös tehdään vain yhdellä muuttujalla. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu kattilaveden ominaisuus on merkkiaineen pitoisuus. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu kattilaveden ominaisuus on kattilaveden johtokyky.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu kattilaveden ominaisuus on kattilaveden kationivaihdettu johtokyky. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa automaatiojärjestelmä hälyttää vuodosta, mikäli kattilaveden ominaisuus tarkastelujaksolla käyttäytyy ennalta määrätyn kriteerin mukaisesti. Mikäli mainittu ominaisuus esim, laskee (erityisesti laskee tasaisesti) tarkastelujakson aikana, automaatiojärjestelmä hälyttää vuodosta. Tässä tapauksessa mainittu ennalta määrätty kriteeri on ominaisuuden tietty muutos (lasku, tai erityisesti tasainen lasku) tarkastelujakson aikana.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu ennalta määrätty kriteeri valitaan 30 joukosta, joka käsittää: ominaisuuden muutoksen, ominaisuuden tasaisen muutoksen (jonka esim, täytyy olla ennalta määritettyä raja-arvoa suurempi), ominaisuuden laskun ja ominaisuuden tasaisen laskun (jonka esim, täytyy olla ennalta määritettyä raja-arvoa suurempi).
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa seurataan tarkastelujakson yli useampaa kuin yhtä kattilaveden ominaisuutta (esim, kahta tai kolmea edellä mainituista).
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa kattilaveden mainittua ominaisuutta seurataan mittaamalla ominaisuutta kattilavesiputkesta (esim, lieriöltä tulevasta alaslaskuputkesta), jossa kattilavesi edelleen virtaa, vaikka ulospuhallusvirtaus on lopetettu. Näissä suoritusmuodoissa kattilaveden näytevirtausputkena erityisesti ei käytetä kattilan ulospuhalluslinjaa vaan ohuempaa näytevirtausputkea tai mittausmenetelmästä riippuen näytevirtausputketonta ratkaisua.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineen annostelun lopettamisella ja ulospuhallusvirtauksen lopettamisella muodostetaan merkkiaineen suhteen suljettu kierto. Mainittua kattilaveden ominaisuutta seurataan mittaamalla ominaisuutta kattilavesiputkesta, joka muodostaa osan mainitusta suljetusta kierrosta.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään natriumia.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään fosfaattia.
Merkkiainetta voidaan annostella kattilaveteen (syöttöveteen) yhdisteenä, esim, natriumfosfaatin muodossa, jolloin natriumia, fosfaattia tai molempia voidaan käyttää merkkiaineena. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään natriumia ja se annostellaan natriumin suolaliuoksena. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään natriumia ja se annostellaan lipeän (NaOH) muodossa. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään natriumia ja se annostellaan natriumsulfaatin muodossa. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään fosfaattia ja se annostellaan fosfaattiyhdisteenä, jossa ei ole natriumia. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään muuta kemikaalia. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään kemikaalien joukkoa ja/tai merkkiaine annostellaan eri kemikaalien yhdistelmänä. Keksinnön vielä eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään silikaattia (S1O2), jota on syöttövedessä luonnostaan.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa, automaatiojärjestelmä antaa mainitun ominaisuuden muutoksen perusteella lasketun arvion vuodon koosta. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa, mikäli mainittu kattilaveden ominaisuus muuttuu tai laskee tasaisesti, automaatiojärjestelmä antaa ominaisuuden tasaisen muutoksen tai tasaisen laskun perusteella lasketun arvion vuodon koosta.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa ensin lopetetaan merkkiaineen annosteluja sen jälkeen ulospuhallusvirtaus. Keksinnön eräissä muissa suoritusmuodoissa ensin lopetetaan ulospuhallusvirtaus ja sen jälkeen merkkiaineen annostelu. Keksinnön vielä eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineen annostelu ja ulospuhallusvirtaus lopetetaan samanaikaisesti.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainitun seurannan perusteella paikannetaan kattilavuodon paikka. Esimerkiksi, jos mainittu kattilaveden ominaisuus keksinnön eräissä suoritusmuodoissa muuttuu tai laskee tasaisesti, vuoto on höyrystimessä. Jos taas ominaisuus pysyy samana, höyrystimessä ei ole vuotoa, jolloin jos kattilassa on vuoto, se on tulistimissa tai ekonomaisereissa.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa mainittu ulospuhallusvirtaus suljetaan vasta viiveellä merkkiaineen annostelun lopettamisen jälkeen. Erityisesti, jos merkkiaine esim, nathumfosfaatti, annostellaan syöttövesilinjaan ennen ekonomaisereita, voidaan ulospuhallusvirtaus lopettaa viiveellä. Tällaisessa merkkiaineen annostelun toteutustavassa annostelun katkaisun jälkeenkin kattilan höyrystinosaan virtaa merkkiainepitoista vettä ekonomaisereista. On edullista odottaa, kunnes ekonomaiserit ovat täyttyneet puhtaalla vedellä ja vasta silloin sulkea ulospuhallusvirtaus.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa menetelmä toteutetaan ylätason säätönä.
Keksinnön erään toisen aspektin mukaan toteutetaan järjestelmä kattilavuodon toteamiseksi, joka järjestelmä on konfiguroitu vastaanottamaan indikaation automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta ja käynnistämään vasteena mainitun indikaation vastaanottamiselle automaattisen sekvenssin seuraavin toiminnoin:
- lopetetaan merkkiaineen annostelu kattilaveteen siinä tapauksessa, että kattila käsittää merkkiaineen erillisen annostelun;
- lopetetaan kattilaveden ulospuhallusvirtaus;
- seurataan kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli; ja
- tehdään johtopäätös vuodosta mainitun seurannan perusteella.
Keksinnön erään kolmannen aspektin mukaan toteutetaan tietokoneohjelma, joka käsittää soodakattilan automaatiojärjestelmässä suoritettavissa olevan ohjelmakoodin, joka saa automaatiojärjestelmän suorittamaan seuraavat toimenpiteet:
- vastaanotetaan kattilan automaatiojärjestelmässä indikaatio automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta;
- käynnistetään automaatiojärjestelmässä vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen automaattinen sekvenssi seuraavin toiminnoin:
• lopetetaan merkkiaineen annostelu kattilaveteen siinä tapauksessa, että kattila käsittää merkkiaineen erillisen annostelun;
• lopetetaan kattilaveden ulospuhallusvirtaus;
• seurataan kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli; ja • tehdään johtopäätös vuodosta mainitun seurannan perusteella.
Automaatiojärjestelmä on tietokoneistettu järjestelmä, jolloin tietokoneohjelma voidaan ajaa järjestelmän käsittämässä suorittimessa tai suohtinyksikössä. Tietokoneohjelma sisältää tietokoneessa ajettavissa olevan ohjelmakoodin.
Keksinnön erään neljännen aspektin mukaan toteutetaan tietokoneohjelmatuote, joka käsittää kolmannen aspektin mukaisen tietokoneohjelman.
Keksinnön erään viidennen aspektin mukaan toteutetaan muistiväline käsittäen sille tallennettuna kolmannen aspektin mukaisen tietokoneohjelman tai ohjelmakoodin.
Edellä on esitetty keksinnön eri aspektien ja suoritusmuotojen piirteitä. Edellä esitetyt suoritusmuodot esittävät esimerkinomaisia toteutuksia, joita voidaan käyttää keksinnön eri toteutusvaihtoehdoissa. Keksinnön eri suoritusmuotoja kuvataan tai on kuvattu keksinnön jonkin tai joidenkin aspektien yhteydessä. Vastaavat suoritusmuodot ovat kuitenkin sovellettavissa myös muihin aspekteihin ja niihin liittyviin suoritusmuotoihin. Suoritusmuotoja tai niiden piirteitä voidaan käyttää itsenäisesti tai yhdistettyinä toisiin suoritusmuotoihin.
KUVIOIDEN LYHYT ESITTELY
Keksintöä kuvataan nyt esimerkinomaisesti viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:
Kuvio 1 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen menetelmän,
Kuvio 2 esittää soodakattilan osia keksinnön suoritusmuotoihin liittyen,
Kuvio 3 esittää kuvion 2 soodakattilaa täydennettynä automaatiojärjestelmällä keksinnön eräissä suoritusmuodoissa, ja
Kuvio 4 esittää lohkokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista soodakattilan automaatiojärjestelmää.
YKSITYISKOHTAINEN SELITYS
On huomattava, että esitettävät kuviot eivät ole kokonaisuudessaan mittakaavassa ja että niiden tarkoitus on lähinnä vain havainnollistaa keksinnön suoritusmuotoja.
Menetelmässä kattilavuodon toteamiseksi vastaanotetaan kattilan automaatiojärjestelmässä indikaatio automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta ja käynnistetään automaattinen sekvenssi vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen.
Kuvio 1 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen menetelmän. Menetelmän vaiheessa 11 vastaanotetaan soodakattilan automaatiojärjestelmässä indikaatio automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta. Vaiheessa 12 käynnistetään automaatiojärjestelmässä automaattinen sekvenssi vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen. Automaattinen sekvenssi käsittää seuraavat toiminnot:
- lopetetaan merkkiaineen annostelu kattilaveteen (vaihe 13)
- lopetetaan kattilaveden ulospuhallusvirtaus (vaihe 14)
- seurataan kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli (vaihe 15), ja
- tehdään johtopäätös vuodosta mainitun seurannan perusteella (vaihe 16).
Kuvio 2 esittää soodakattilan osia keksinnön suoritusmuotoihin liittyen. Syöttövesipumppu 22 pumppaa syöttövettä syöttövesisäiliöstä 21 syöttövesilinjaa 25 pitkin syöttöveden esilämmittimille eli ekonomaisereille 36, josta syöttövesi kulkee lieriölle 41. Kattilavesi laskee lieriöstä 41 laskuputkia 45 pitkin kattilan alle tai alaosaan, josta vesi nousee tulipesän 80 reunoja pitkin ylöspäin päätyen lopulta jälleen lieriöön. Kattilan keittopinnalle 67 on tyypillisesti eri laskuputki lieriöltä 41 ja paluuputki takaisin lieriöön. Vesihöyry virtaa lieriöstä 41 tulistimille 86 ja sieltä höyrylinjoja pitkin turbiinille (ei esitetty). Syöttöveteen annostellaan kemikaalisäiliöstä 31 kemikaaliliuospumpulla 32 kemikaalin annostelulinjaa 35 pitkin kemikaalia esim, kattilaveden pH:n säätämiseksi.
Kattilan höyrystinosaan kuuluu tulipesä 80, keittopinta 67, lieriö 41 ja laskuputket 45. Höyrystinosasta (esim, lieriöltä 41) lähtee ulospuhalluslinja 55 ulospuhallussäiliölle 51. Ulospuhallusvirtausta säädetään ulospuhalluksen säätöventtiilillä 54.
Ulospuhalluslinjan 55 lisäksi höyrystinosasta lähtee kattilaveden näytelinja 75, josta mitataan kattilaveden ennalta määrättyä ominaisuutta.
Syöttövesilinja 25, kemikaalin annostelulinja 35, ulospuhalluslinja 55 ja höyrylinjat on varustettu virtausmittauksilla (virtausmittareilla). Kuviossa viitenumerolla 23 on merkitty syöttövesilinjan virtausmittaria, viitenumerolla 33 kemikaalin annostelulinjan virtausmittaria, viitenumerolla 53 ulospuhalluslinjan virtausmittaria ja viitenumerolla 63 höyrylinjojen virtausmittareita.
Kattilaveden näytelinjassa 75 on mittalaite 73, jolla mitataan mainittua kattilaveden ominaisuutta.
Vesi voi edellä mainituissa putkissa tai linjoissa virrata joko nesteenä, höyrynä tai vesihöyryseoksena.
Kuvio esittää kuvion 2 soodakattilaa täydennettynä automaatiojärjestelmällä keksinnön eräissä suoritusmuodoissa. Automaatiojärjestelmä 90 on yhteydessä säätö-, mittaus- ja ohjauslaitteisiin, kuten laitteisiin 22-23, 32-33, 53-54, 63 ja 73. Se ohjaa laitteiden toimintaa ja vastaanottaa laitteilta tietoja, kuten mittausdataa ja tilatietoja.
Seuraavassa selostetaan menetelmän toimintaa keksinnön eräissä suoritusmuodoissa.
Massataseen seuranta toteutetaan laskemalla kattilaan menevien ja kattilasta poistuvien vesi- ja höyryvirtauksien erotus. Kun tämä ns. syöttövesi-höyryero kasvaa, se voi olla indikaatio vuodosta kattilan höyrystinosassa. Kun syöttövesihöyryero ylittää hälytysrajan, automaatiojärjestelmä hälyttää syöttövesi-höyryeron kasvusta. Automaatiojärjestelmässä tämä toimii saatuna (vastaanotettuna) indikaationa automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta.
Automaatiojärjestelmässä 90 käynnistyy tällöin automaattinen sekvenssi, jossa:
a) Pumppu 32, joka pumppaa kemikaalia (esim, tässä nathumfosfaattia) syöttöveteen, pysähtyy
b) Jos nathumfosfaattiliuos annostellaan syöttövesilinjaan 25 ennen ekonomaisereita 36, käynnistyy viive, jonka kuluessa ekonomaisereissa 36 oleva natriumfosfaattipitoinen vesi vaihtuu veteen, jossa ei ole nathumfosfaattia. Jos natriumfosfaattiliuos annostellaan suoraan lieriöön 41 tai linjaan lieriön ja ekonomaisereiden 36 välissä, ei viivettä tarvita.
c) Ulospuhalluslinjan venttiili 54 sulkeutuu
d) Ulospuhalluslinjan venttiilin 54 sulkeuduttua aloitetaan kattilaveden fosfaattipitoisuuden tai natriumpitoisuuden (=merkkiaineen) seuranta: mikäli arvo laskee tasaisesti, hälyttää automaatiojärjestelmä 90 vuodosta kattilan höyrystinosassa
e) Automaatiojärjestelmä 90 ilmoittaa fosfaattipitoisuuden tai natriumpitoisuuden laskunopeuden perusteella arvioidun vuodon koon ja päivittää tuloksen aina, kun kattilaveden fosfaatti- tai natriumpitoisuuden mittaus antaa uuden tuloksen.
Syöttövesi-höyryeron kasvun sijasta sekvenssin käynnistävänä indikaationa voidaan käyttää esimerkiksi akustisen emission tasossa tapahtuvaa nousua, savukaasupuhaltimien kierrosluvun kasvua, tulipesän paineen äkillistä nousua, lieriön pinnan äkillistä laskua, tai jotakin muuta kattilan mittauksissa tapahtuvaa muutosta tai niiden yhdistelmää, joka voi indikoida vuodosta kattilassa.
Sekvenssi sekä pysäyttää nathumfosfaatin annostelun kattilaan että katkaisee natriumin ja fosfaatin virtauksen kattilasta ulos.
Ulospuhallus suljetaan viiveellä, kun nathumfosfaatti annostellaan syöttövesilinjaan 25 ennen ekonomaisereita 36, koska tällöin annostelun katkaisun jälkeenkin kattilan höyrystinosaan virtaa natriumfosfaattipitoista vettä ekonomaisereista 36, kunnes ekonomaiserit 36 ovat täyttyneet puhtaalla vedellä. Tarvittavan viiveen pituus riippuu ekonomaisereiden 36 tilavuudesta ja syöttövesivirtauksesta.
Natriumia ja fosfaattia virtaa kattilan höyrystinosasta ulos ulospuhalluksen sulkemisen jälkeen ainoastaan näytelinjaa 75 pitkin kattilaveden näytevirtauksen mukana. Näytevirtaus on tavallisesti noin 1 l/min = 0,06 m3/h. Kattilavuodot alkavat tyypillisesti pienestä säröstä niin, että vuodon koko alkuvaiheessa on 0,2 - 0,4 kg/s eli 0,7 - 1,4 m3/h. Vuodot ovat siis jo heti alkuvaiheessa vähintäänkin kertaluokkaa suurempia kuin näytevirtaus, joten näytevirtauksen vaikutus kattilaveden natrium- ja fosfaattipitoisuuksiin on niin vähäinen, että se voidaan jättää huomiotta.
Kun natriumfosfaatin syöttö on katkaistu ja ulospuhallus suljettu, on kemikaalitaseessa, josta vuoto voidaan laskea, nyt siten ainoastaan kaksi termiä. Ensimmäinen termeistä kuvaa vuodon mukana kattilasta karkaavan natriumin tai fosfaatin määrää, ja toinen kattilaveden natrium- tai fosfaatti-inventaarin muutosta tarkastelujaksolla. Esimerkiksi taseyhtälö fosfaatille voidaan siten esittää muodossa
CpO4 v vuoto t = (CpO4, to - CpO4, tl) ’ mkattilavesi (1) missä
Cpo4 = kattilaveden fosfaattipitoisuuden keskiarvo tarkastelujaksolla (mg/kg tai g/t) v vuoto = vuotovirtauksen keskiarvo tarkastelujaksolla (kg/s tai t/h) t = tarkastelujakson pituus (s tai h)
Cpo4, to = kattilaveden fosfaattipitoisuuden arvo tarkastelujakson alussa (mg/kg tai g/t)
Cpo4,ti = kattilaveden fosfaattipitoisuuden arvo tarkastelujakson lopussa (mg/kg tai g/t) rrikattiiavesi = kattilan höyrystinosan vesimassa (kg tai t).
Yhtälöstä (1) voidaan ratkaista vuotovirtaus
V vuoto- ((CpO4, tO - CpO4, tl) ' mkattilavesi)/(CpO4 ’ t)
Edellä mainitussa yhtälössä on esitetty vuotovirtaus kahden suureen perusteella eli kattilaveden fosfaattipitoisuuden ja kattilan höyrystinosan vesimassan perusteella.
Fosfaattipitoisuutta katti lavedessä voidaan seurata jatkuvatoimisen fosfaattianalysaattorin (mittalaite 73, kuviot 2 ja 3) avulla.
Kattilan höyrystinosan vesimassa voidaan puolestaan arvioida kattilan höyrystimen vesitilavuuden ja kattilan tyypin perusteella. Esimerkiksi luonnonkierrolla toimivissa lieriökattiloissa noin puolet vesitilavuudesta on vettä ja puolet höyryä, joten ensimmäisenä approksimaationa voidaan olettaa, että höyrystimessä olevan veden massa vastaa puolta höyrystimen tilavuudesta. Tätä arviota voidaan tarkentaa testaamalla, miten nopeasti kattilavesi laimenee, kun nathumfosfaatin annostelu on katkaistu ja höyrystimestä lasketaan vettä ulos ulospuhalluksen kautta. Ulospuhallusvirtaus on siinä tapauksessa yhtälön (1) kattilavuoto, ja sen suuruus tunnetaan, kun ulospuhallusvirtaus mitataan ulospuhalluslinjan 55 virtausmittarilla 53. Yhtälöstä (1) voidaan silloin ratkaista kattilan vesimäärä. Tätä vesimäärää voidaan sitten käyttää jatkossa kyseessä olevan kattilan kattilakohtaisena vakiona.
Keksinnön eräiden suoritusmuotojen mukaista menetelmää havainnollistetaan seuraavan esimerkin avulla.
Kattilaan, jonka höyrystimen vesimassa on 100 000 kg, tulee vuoto, jonka suuruus on 1 kg/s. Kattilan automaatiojärjestelmä 90 seuraa jatkuvasti virtausmittauksista laskettua syöttövesi-höyryeroa niin, että eron kasvusta saadaan hälytys, kun ero ylittää 0,5 kg/s. Koska vuoto on hälytysrajaa suurempi, saadaan nyt vuodosta hälytys. Kattilahenkilökunta (tai operaattori) saa siten ensimmäisen indikaation vuodosta kattilasta, mutta indikaatio ei kerro missä osassa kattilaa mahdollinen vuoto on. Vuodon todentamiseksi käynnistyy automaattinen sekvenssi, joka pysäyttää nathumfosfaatin annostelun ja sulkee ulospuhalluslinjan venttiilin. Jos vuoto on tulistimissa 86 tai ekonomaisereissa 36, ei kattilan höyrystinosan natrium- ja fosfaattimäähssä tapahdu tämän jälkeen merkittävää muutosta, koska nathumfosfaattia ei tule kattilaan eikä natriumia tai fosfaattia myöskään poistu kattilasta merkittäviä määriä (kyseessä olevien aineiden kulkeutuminen höyryyn on hyvin vähäistä). Kyseessä olevien aineiden pitoisuudet kattilavedessä eivät siten muutu. Jos taas höyrystinosassa on vuoto, alkavat kyseessä olevien aineiden pitoisuudet laskea tasaisesti.
Esimerkkitilanteessa fosfaattipitoisuus laskee arvosta 3 mg/kg arvoon 2,2 mg/kg kuuden tunnin aikana ja höyrystimen vesimassa on 100 000 kg. Automaatiojärjestelmä 90 arvioi vuodon koon siten seuraavasti v vuoto= ((3 mg/kg - 2,2 mg/kg) 100 000 kg)/(2,6 mg/kg 6 3600 s) v vuoto = 1,07 kg/s.
Tulos vastaa hyvin syöttövesi-höyryeroa ko. tapauksessa.
Automaatiojärjestelmä 90 on tällöin antanut operaattorille kaksi toisiaan tukevaa, mutta toisistaan täysin riippumatonta indikaatiota vuodosta kattilassa. Menetelmää voidaan hyödyntää ilman vuodon koon laskentaakin, koska kattilaveden laimeneminen ulospuhallus suljettuna ja kemikaaliannostelu katkaistuna on selvä indikaatio vuodosta kattilan höyrystinosassa. Jo tämä indikaatio yksinäänkin, ilman esim, syöttövesi-höyryeron kasvua, on selvä merkki siitä, että kattilan höyrystinosasta karkaa vettä joko vuotavien venttiilien tai putkistossa olevan vuodon kautta, ja sellaisenaan riittävä kimmoke jatkotoimenpiteille kattilan turvallisen käytön turvaamiseksi.
Edellä kuvattua menetelmää kattilavuodon toteamiseksi (tai kattilan tiiveyden valvomiseksi) voidaan käyttää kaikissa kattiloissa, joissa kattilaveteen voidaan annostella kemikaaleja, jotka eivät kulkeudu höyryyn. Ulospuhallus tulisi olla järjestetty niin, että kattilan höyrystimen näytteenotto ei tapahdu ulospuhalluslinjasta, koska sekvenssin aikaan ei tällöin saada kattilavedestä näytettä merkkiaineen pitoisuuden analysointia varten. Tavallisimmin kattilavesinäytelinja on yhdistetty esim, lieriökattiloissa johonkin laskuputkista, joita pitkin kattilavesi laskeutuu lieriöstä tulipesän pohjan alapuolella oleviin jakotukkeihin. Näytelinjan muutos laskuputkeen ulospuhalluslinjasta on suhteellisen pieni muutos, joten niissäkin kattiloissa, joissa näyte kerätään ulospuhalluslinjasta, tarvittavat muutokset edellä kuvatun menetelmän käyttämiseksi ovat tehtävissä helposti.
Edellä on mainittu, että merkkiaineina voidaan käyttää esim, fosfaattia tai natriumia. Nämä ovat tarkoitukseen sopivia, koska jatkuvatoimisia analysaattoreita, joilla voidaan seurata kattilaveden fosfaatti- ja natriumpitoisuuksia, on kaupallisesti saatavilla useilta eri toimittajilta. Lisäksi esimerkiksi useimmissa lieriökattiloissa kattilaveden pH:ta säädetään natriumfosfaatilla tai lipeällä, joten kattilavedessä on suhteellisen runsaasti sekä natriumia että fosfaattia, joten niitä ei tarvitse annostella yksinomaan kattilan tiiveyden valvonnan mahdollistamiseksi.
Menetelmää voidaan soveltaa käyttäen jotakin muutakin merkkiainetta, kunhan saatavilla on jatkuvatoiminen analysaattori, jolla kyseessä olevan aineen pitoisuus kattilavedessä on mitattavissa, ja merkkiaineella ei ole mitään negatiivisia vaikutuksia kattilan vesikemiaan tai veden laatuun.
Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa merkkiaineena käytetään ainetta, jota on syöttövedessä luonnostaan. Koska esim, silikaattia (S1O2) on tyypillisesti syöttövedessä luonnostaan, sitä ei tarvitse erikseen annostella annostelulinjalla. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa silikaatin pitoisuutta kattilavedessä seurataan jatkuvatoimisella analysaattorilla, joka on sijoitettu esimerkiksi edellä mainittuun näytelinjaan 75 (kuviot 2 ja 3). Esitetyssä menetelmässä annostelulinjan 35 kautta tapahtuvaa kattilakemikaalien annostelua ei tarvitse katkaista, vaan riittää, että suljetaan ulospuhallusvirtaus. Koska kattilaveteen tulee silikaattia jatkuvasti, ulospuhallusvirtauksen sulkeminen johtaa tilanteeseen, jossa silikaattipitoisuus kattilavedessä kasvaa, jos kattila on tiivis (ts. kattilassa ei ole vuotoa). Johtopäätös vuodosta tehdään tässäkin suoritusmuodossa kattilaveden ominaisuuden seurannan perusteella (tässä: silikaattipitoisuuden seurannan perusteella). Jos silikaattipitoisuus kasvaa seurantajakson aikana odotetusti, on tämä indikaatio siitä, että kattilassa ei ole vuotoa. Jos taas silikaattipitoisuus ei kasva odotetusti, on tämä indikaatio siitä, että kattilassa on vuoto.
Kattiloissa, joissa kattilaveden pH:ta ei säädetä natriumfosfaatilla, voidaan menetelmää hyödyntää annostelemalla kattilaveteen lipeää tai jotakin natriumin suolaa, kuten nathumsulfaattia, lyhyen aikaa sekvenssin alussa. Sekvenssiin lisätään tällöin vaihe, jossa lipeää tai natriumsulfaattia annostellaan heti sekvenssin alussa kattilaveteen annos. Kun annos on annosteltu, annostelu lopetetaan ja ulospuhallus suljetaan. Tästä eteenpäin sekvenssi etenee normaaliin tapaan. Järjestely edellyttää erillistä annostelupumppua ja säiliötä kyseessä olevalle merkkiaineelle.
Kun annosteltava aine on lipeää, voidaan samaa annostelupumppua ja -säiliötä käyttää myös tilanteissa, joissa kattilaveden pH:ta tulee nostaa.
Merkkiaineen pitoisuuden mittaus voidaan korvata johtokyvyn tai kationivaihdetun johtokyvyn mittauksella tietyin rajoituksin, jotka liittyvät merkkiaineiden pitoisuuksiin ja veden laatuun.
Kattiloissa, joissa natriumfosfaattia voidaan käyttää niin, että sekä natriumin että fosfaatin pitoisuudet kattilavedessä ovat korkeita (esim. 10 mg/l tai enemmän) ja veden laatu on hyvä niin, että vedessä ei ole muita johtokykyä nostavia epäpuhtauksia, riippuu kattilaveden johtokyky tällöin lähes suoraan näiden kemikaalien pitoisuuksista kattilavedessä. Syöttöveteen annosteltavien kemikaalien vaikutus kattilaveden johtokykyyn on tällöin niin vähäinen, että se voidaan jättää huomiotta. Yhtälö vuodon koolle voidaan tällöin esittää muodossa vvuoto = (Qohtokykyto-johtokykyti) mkattiiavesi)/Oohtokykyto-ti t) missä johtokyky to = kattilaveden johtokyky tarkastelujakson alussa (hetkellä to) johtokyky ti = kattilaveden johtokyky tarkastelujakson lopussa (hetkellä tp johtokyky to-ti = kattilaveden johtokyvyn keskiarvo jaksolla to - ti.
Ero johtokyvyn muutoksen ja natrium- tai fosfaattipitoisuuden muutoksen perusteella lasketuissa vuotovirtauksissa on ko. tapauksissa noin 5-10 %, eli merkityksetön vuodon todentamisen ja paikannuksen kannalta.
Kattiloissa, joissa kattilaveden pH säädetään natriumfosfaatilla, voidaan kattilaveden johtokyvyn perusteella tapahtuvaa kattilan tiiveyden valvontaa tehostaa varustamalla kattilaveden johtokykymittaus kationivaihtimella. Kationivaihdin suodattaa vedestä pois mm. kationiset syöttövesikemikaalit, joten niiden aiheuttama virhe vuodon koon arviointiin pienenee verrattuna suoran johtokyvyn avulla tapahtuvaan määritykseen.
Kuvio 4 esittää lohkokaaviona esimerkin automaatiojärjestelmästä 90, joka sopii keksinnön eräiden suoritusmuotojen toteuttamiseen.
Järjestelmä 90 käsittää ainakin yhden prosessorin 91 järjestelmän toiminnan ohjaamiseksi ja ainakin yhden muistin 92, joka käsittää tietokoneohjelman/ohjelmiston 93. Tietokoneohjelmisto 93 sisältää ohjeita tai ohjelmakoodin prosessorille 91 järjestelmän 90 ohjaamiseksi. Ohjelmisto 90 voi tyypillisesti käsittää käyttöjärjestelmän ja eri sovelluksia.
Mainittu ainakin yksi prosessori 91 voi olla esimerkiksi tietokoneen suoritin (central processing unit, CPU), mikroprosessori, digitaalinen signaaliprosessori (digital signal processor, DSP) tai vastaava. Kuviossa 4 on esitetty yksi prosessori, mutta automaatiojärjestelmissä voi tyypillisesti olla useita prosessoreita.
Mainittu ainakin yksi muisti 92 voi käsittää esimerkiksi lukumuistin (read-only memory, ROM), ohjelmoitavan lukumuistin (programmable read-only memory, PROM), EPROM-muistin (erasable programmable read-only memory), EEPROMmuistin (electronically erasable programmable read-only memory), RAM-muistin (random-access memory), flash-muistin, optisen tai magneettisen muistin ja/tai vastaavia. Järjestelmässä 90 voi olla useita muisteja. Muisti voi olla osa järjestelmää 90 tai se voi olla erillinen, järjestelmään 90 liitettävissä oleva moduuli. Muisti voi olla tarkoitettu ainoastaan tietojen tallentamiseen tai sitä voidaan käyttää myös tiedonkäsittelyyn.
Järjestelmä 90 sisältää tiedonsiirtoyksikön 95. Tiedonsiirtoyksikkö 95 tarjoaa järjestelmän sisäiseen kommunikointiin rajapinnan soveltuvaa protokollaa käyttäen. Erityisesti keksinnön eräissä suoritusmuodoissa tiedonsiirtoyksikön kautta kommunikoidaan kattilalaitteiden kanssa. Sen kautta lähetetään komentoja laitteille (esim, mittalaitteille, venttiileille ja pumpuille) ja vastaanotetaan tietoja mainituilta laitteilta.
Syötteiden vastaanottamiseksi käyttäjältä (kattilahenkilökunta/operaattori) ja tulosteiden antamiseksi käyttäjälle järjestelmä 90 käsittää käyttäjärajapinnan 96, joka voi käsittää esimerkiksi näytön ja näppäimistön (ei esitetty kuviossa).
Kuviossa 4 esitettyjen elementtien lisäksi järjestelmä 90 voi käsittää muitakin elementtejä. Myös mainitut mittalaitteet, venttiilit ja pumput voidaan keksinnön joissakin suoritusmuodoissa käsittää järjestelmän osiksi.
Kattilan massatase voidaan esittää muodossa (ks. kuviot 2 ja 3)
F1 = F3 + F4 + Fv missä
F1 = syöttöveden virtaus
F3 = ulospuhallusvirtaus
F4 = höyryvirtaus turbiinille, ja
Fv = vuotovirtaus.
Kaikki suureet ovat riittävän pitkän aika-askeleen yli, jolloin muutokset lieriön pinnassa voidaan jättää huomiotta (taseessa voi olla myös muita termejä, esim, höyryvirtaus nuohoimille (taseen oikealla puolella) ja syöttövesivirtaus höyryn lämpötilan säätöön (taseen vasemmalla puolella), jos höyryn lämpötila säädetään syöttövedellä ja ko. virtaus otetaan syöttövesilinjasta ennen syöttöveden virtausmittausta, mutta näitä ei ole tässä otettu huomioon).
Kemikaalitase voidaan esittää muodossa (kaikki suureet keskiarvoja aika-askeleen t aikana, merkkiaineena fosfaatti) fosfaatti sisään = F2 annosteluliuoksen fosfaattipitoisuus t fosfaatti ulos = (F3 + Fv) kattilaveden fosfaattipitoisuus t fosfaatti-inventaarin muutos = fosfaatti sisään - fosfaatti ulos ja toisaalta fosfaatti-inventaarin muutos = kattilaveden fosfaattipitoisuuden muutos aikaaskeleen t aikana kattilaveden massa (kg)
Keksinnön joissakin suoritusmuodoissa massa- ja kemikaalitaseiden seuranta on tavallaan yhdistetty. Ja se tehdään yksinkertaisella, helpolla ja toimintavarmalla tavalla.
Rajoittamatta suojapiiriä ja vaatimusten tulkintaa seuraavassa luetellaan yhden tai useamman esitetyn suoritusmuodon joitakin teknisiä vaikutuksia. Yksi tekninen vaikutus on se, että vuoto voidaan paikantaa höyrystimeen tai tulistimiin/ekonomaisereihin pelkästään yhden kattilaveden natrium- tai fosfaattipitoisuutta seuraavan analysaattorin tai kattilaveden johtokyvyn tai kationivaihdetun johtokyvyn avulla. Toisin sanoen vuoto voidaan todeta ja/tai paikantaa seuraamalla vain yhtä muuttujaa. Koska tarvittavia mittauksia on ainoastaan yksi, on menetelmä toimintavarma ja luotettava. Toinen tekninen vaikutus on se, että höyrystinvuodon koko saadaan selville pelkästään yhden mittaussuureen (muuttujan) avulla. Koska laskennassa tarvittavia suureita on minimaalisesti, on myös laskentaan liittyvä virhe minimaalinen, eli laskenta toimii tarkasti. Kolmas tekninen vaikutus koskien suoritusmuotoja, jotka perustuvat johtokyvyn mittaamiseen, on se, että mittaus on yksinkertainen, huoltovapaa, luotettava ja halpa verrattuna esim, natrium- tai fosfaattianalysaattoreiden avulla tehtäviin pitoisuusmittauksiin.
Edellä esitetty selitys tarjoaa ei-rajoittavia esimerkkejä keksinnön joistakin suoritusmuodoista. Alan ammattimiehelle on selvää, että piirteitä, jotka on esitetty vain jonkin tai joidenkin suoritusmuotojen yhteydessä, voidaan käyttää myös muissa suoritusmuodoissa. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei rajoitu esitettyihin yksityiskohtiin, vaan keksintö voidaan toteuttaa myös muilla ekvivalenteilla tavoilla. Tässä dokumentissa termit käsittää ja sisältää ovat avoimia ilmaisuja eikä niitä ole tarkoitettu rajoittaviksi.
Esitettyjen suoritusmuotojen joitakin piirteitä voidaan hyödyntää ilman muiden piirteiden käyttöä. Edellä esitettyä selitystä täytyy pitää sellaisenaan vain keksinnön periaatteita kuvaavana selostuksena eikä keksintöä rajoittavana. Keksinnön suojapiiriä rajoittavat täten vain oheistetut patenttivaatimukset.

Claims (19)

  1. PATENTTIVAATIMUKSET
    1. Menetelmä kattilavuodon toteamiseksi, jossa menetelmässä:
    vastaanotetaan kattilan automaatiojärjestelmässä (90) indikaatio (11) automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta, tunnettu siitä, että käynnistetään (12) automaatiojärjestelmässä (90) vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen automaattinen sekvenssi seuraavin toiminnoin:
    - lopetetaan (13) merkkiaineen annostelu kattilaveteen siinä tapauksessa, että kattila käsittää merkkiaineen erillisen annostelun;
    - lopetetaan (14) kattilaveden ulospuhallusvirtaus;
    - seurataan (15) kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli; ja
    - tehdään johtopäätös (16) vuodosta mainitun seurannan perusteella.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu indikaatio vastaanotetaan (11) automaattisin menetelmin.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään syöttövesi-höyryeron kasvua.
  4. 4. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa sekvenssin käynnistävänä indikaationa käytetään yhtä seuraavista: akustisen emission tasossa tapahtuvaa nousua, savukaasupuhaltimien kierrosluvun kasvua, tulipesän (80) paineen äkillistä nousua, lieriön (41) pinnan äkillistä laskua, tai jotakin niiden yhdistelmää.
  5. 5. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa mainittu sekvenssi käynnistetään automaattisesti vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen.
  6. 6. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa menetelmässä:
    palataan merkkiaineen annosteluun, jos lopetettu, ja ulospuhallusvirtaukseen tarkastelujakson päätyttyä.
  7. 7. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa seuranta toteutetaan ja johtopäätös tehdään vain yhdellä muuttujalla.
  8. 8. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa mainittu kattilaveden ominaisuus on merkkiaineen pitoisuus.
  9. 9. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, jossa mainittu kattilaveden ominaisuus on kattilaveden johtokyky tai kattilaveden kationivaihdettu johtokyky.
  10. 10. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa kattilaveden mainittua ominaisuutta seurataan mittaamalla ominaisuutta kattilavesiputkesta (45), jossa kattilavesi edelleen virtaa, vaikka ulospuhallusvirtaus on lopetettu.
  11. 11. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa annostelun lopettamisella ja ulospuhallusvirtauksen lopettamisella muodostetaan merkkiaineen suhteen suljettu kierto ja mainittua kattilaveden ominaisuutta seurataan mittaamalla ominaisuutta kattilavesiputkesta (45), joka muodostaa osan mainitusta suljetusta kierrosta.
  12. 12. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa automaatiojärjestelmä (90) hälyttää vuodosta, mikäli kattilaveden ominaisuus tarkastelujaksolla käyttäytyy ennalta määrätyn kriteerin mukaisesti.
  13. 13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, jossa mainittu kriteeri valitaan joukosta, joka käsittää: ominaisuuden muutoksen, ominaisuuden tasaisen muutoksen, ominaisuuden laskun ja ominaisuuden tasaisen laskun.
  14. 14. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa merkkiaineena käytetään yhtä tai useampaa seuraavista: natrium, fosfaatti, ja silikaatti.
  15. 15. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa automaatiojärjestelmä (90) antaa mainitun ominaisuuden muutoksen perusteella lasketun arvion vuodon koosta.
  16. 16. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa mainitun seurannan perusteella paikannetaan kattilavuodon paikka.
  17. 17. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa mainittu ulospuhallusvirtaus suljetaan vasta viiveellä merkkiaineen annostelun lopettamisen jälkeen.
  18. 18. Järjestelmä (90) kattilavuodon toteamiseksi, joka järjestelmä (90) on konfiguroitu vastaanottamaan indikaation (11) automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta ja on tunnettu siitä, että se on konfiguroitu käynnistämään (12) vasteena mainitun indikaation vastaanottamiselle automaattisen sekvenssin seuraavin toiminnoin:
    - lopetetaan (13) merkkiaineen annostelu kattilaveteen siinä tapauksessa, että kattila käsittää merkkiaineen erillisen annostelun;
    - lopetetaan (14) kattilaveden ulospuhallusvirtaus;
    - seurataan (15) kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli; ja
    - tehdään johtopäätös (16) vuodosta mainitun seurannan perusteella.
  19. 19. Tietokoneohjelma (93), joka käsittää soodakattilan automaatiojärjestelmässä (90) suoritettavissa olevan ohjelmakoodin, joka saa automaatiojärjestelmän (90) suorittamaan seuraavat toimenpiteet:
    - vastaanotetaan kattilan automaatiojärjestelmässä (90) indikaatio (11) automaattisen sekvenssin käynnistystarpeesta;
    - käynnistetään (12) automaatiojärjestelmässä (90) vasteena mainitun indikaation vastaanottamiseen automaattinen sekvenssi seuraavin toiminnoin:
    lopetetaan (13) merkkiaineen annostelu kattilaveteen siinä tapauksessa, että kattila käsittää merkkiaineen erillisen annostelun;
    • lopetetaan (14) kattilaveden ulospuhallusvirtaus;
    • seurataan (15) kattilaveden ominaisuutta tarkastelujakson yli; ja
    5 · tehdään johtopäätös (16) vuodosta mainitun seurannan perusteella.
FI20185437A 2018-05-11 2018-05-11 Soodakattilavuodon toteaminen FI128387B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185437A FI128387B (fi) 2018-05-11 2018-05-11 Soodakattilavuodon toteaminen
EP19172891.4A EP3567313B1 (en) 2018-05-11 2019-05-07 Detection of leakage in recovery boiler
US16/406,457 US11181264B2 (en) 2018-05-11 2019-05-08 Detection of leakage in recovery boiler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185437A FI128387B (fi) 2018-05-11 2018-05-11 Soodakattilavuodon toteaminen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20185437A1 FI20185437A1 (fi) 2019-11-12
FI128387B true FI128387B (fi) 2020-04-15

Family

ID=66751847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185437A FI128387B (fi) 2018-05-11 2018-05-11 Soodakattilavuodon toteaminen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11181264B2 (fi)
EP (1) EP3567313B1 (fi)
FI (1) FI128387B (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111157680B (zh) * 2019-12-31 2021-10-26 北京辰安科技股份有限公司 室内挥发性物质的泄漏溯源方法及装置
EP4102141A1 (en) 2021-06-11 2022-12-14 BDR Thermea Group B.V. Safety mechanism
AU2021463660A1 (en) * 2021-09-09 2024-04-04 Sumitomo SHI FW Energia Oy A method for determining a tube leakage in a water-steam circuit of a combustion boiler system, and a combustion boiler

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2852459A (en) * 1945-06-08 1958-09-16 Robert R Williamson Apparatus for detecting and locating presence of fluids
NL124297C (fi) * 1959-07-24
US3161464A (en) * 1960-03-25 1964-12-15 Svenska Flaektfabriken Ab Method in soda recovery boiler plants for re-feeding dust discharged from an electrostatic precipitator
CH445218A (de) * 1965-10-05 1967-10-15 Sulzer Ag Verfahren zur Ortung eines Lecks in einem Wärmeübertrager sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
GB1472445A (en) * 1973-08-23 1977-05-04 Electricite De France Leak detection in heat-exchangers
US4199975A (en) * 1976-04-12 1980-04-29 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for locating a defective tube of a liquid metal-to-water tube type heat exchanger
FR2409503A1 (fr) * 1977-11-22 1979-06-15 Electricite De France Procede et dispositif de reperage d'un tube defectueux, notamment parmi le faisceau des tubes d'un generateur de vapeur
US4316420A (en) * 1978-11-06 1982-02-23 Combustion Engineering, Inc. Furnace heat absorption control
US4226113A (en) * 1979-04-11 1980-10-07 Electric Power Research Institute, Inc. Leak detecting arrangement especially suitable for a steam condenser and method
JPS5612530A (en) * 1979-07-12 1981-02-06 Hitachi Ltd Detecting system for sodium leakage
US4524607A (en) * 1982-04-05 1985-06-25 Science Applications International Corporation System and method for locating leaking tubes
US4462319A (en) * 1982-10-27 1984-07-31 Detector Electronics Corp. Method and apparatus for safely controlling explosions in black liquor recovery boilers
US5022265A (en) * 1987-03-31 1991-06-11 Finn-Aqua Method and apparatus for leak testing fluid conducting freeze-drying apparatus
US5041386A (en) * 1988-12-19 1991-08-20 Nalco Chemical Company Concentration cycles, percent life holding time and continuous treatment concentration monitoring in boiler systems by inert tracers
US5006311A (en) * 1990-03-23 1991-04-09 Nalco Chemical Company Monitoring performance of a treating agent added to a body of water
US5363693A (en) * 1992-08-19 1994-11-15 Union Camp Corporation Recovery boiler leak detection system and method
US5304800A (en) * 1992-11-10 1994-04-19 Nalco Chemical Company Leak detection and responsive treatment in industrial water processes
US5320967A (en) * 1993-04-20 1994-06-14 Nalco Chemical Company Boiler system leak detection
FI98382B (fi) * 1993-07-23 1997-02-28 Tampella Power Oy Menetelmä sulfaattiselluloosaprosessin klooritasapainon säätämiseksi
US5663489A (en) * 1994-11-14 1997-09-02 Betzdearborn Inc. Methods and apparatus for monitoring water process equipment
US5817927A (en) 1997-04-11 1998-10-06 Betzdearborn Inc. Method and apparatus for monitoring water process equipment
JP3373771B2 (ja) * 1997-10-08 2003-02-04 株式会社東芝 排熱回収ボイラ
US6484108B1 (en) * 1997-09-26 2002-11-19 Ge Betz, Inc. Method for predicting recovery boiler leak detection system performance
US6076048A (en) 1997-09-26 2000-06-13 Betzdearborn, Inc. System and method for least squares filtering based leak flow estimation/detection using exponentially shaped leak profiles
US7039555B2 (en) * 1998-03-24 2006-05-02 Exergetic Systems Llc Method for detecting heat exchanger tube failures and their location when using input/loss performance monitoring of a recovery boiler
US6170319B1 (en) * 1998-03-31 2001-01-09 Betzdearborn Inc. Methods and apparatus for monitoring water process equipment
GB9929062D0 (en) * 1999-12-08 2000-02-02 Werner Thomas Heat exchangers
JP2001336705A (ja) * 2000-05-29 2001-12-07 Toshiba Corp 排熱回収ボイラ
US7197914B2 (en) * 2003-10-06 2007-04-03 Vista Engineering Technologies Method and apparatus for detecting and locating leak holes in a pipeline using tracers
FI122652B (fi) * 2005-06-02 2012-05-15 Metso Power Oy Sovitelma soodakattilassa
FR2909764B1 (fr) * 2006-12-12 2009-04-03 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de detection et/ou de quantification de fuites d'eau.
US8607718B2 (en) * 2007-03-28 2013-12-17 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Recovery boiler combustion air system with intermediate air ports vertically aligned with multiple levels of tertiary air ports
US7886580B2 (en) * 2007-12-06 2011-02-15 Apv North America, Inc. Heat exchanger leak testing method and apparatus
FI127390B (fi) * 2015-09-14 2018-04-30 Andritz Oy Soodakattilan lämmöntalteenottopintojen järjestely
FI128782B (fi) * 2016-01-28 2020-12-15 Andritz Oy Talteenottokattilan lämmöntalteenottopintojen järjestely
FI128373B (fi) * 2017-06-20 2020-04-15 Valmet Automation Oy Menetelmä soodakattilan ohjaamiseksi
US11008704B2 (en) * 2017-08-01 2021-05-18 Fuel Tech, Inc. Deposit control for a black liquor recovery boiler

Also Published As

Publication number Publication date
EP3567313A1 (en) 2019-11-13
US11181264B2 (en) 2021-11-23
FI20185437A1 (fi) 2019-11-12
US20190346131A1 (en) 2019-11-14
EP3567313B1 (en) 2021-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI128387B (fi) Soodakattilavuodon toteaminen
JP6972041B2 (ja) 使用済み燃料プールからの液体漏れの監視システム
JPH02248834A (ja) 流体導管系の漏れモニター方法及び装置
FI109617B (fi) Soodakattilan vuodonilmaisujärjestelmä ja -menetelmä
JPH02247534A (ja) 導管系の漏れモニター方法及び装置
CN208297506U (zh) 一种油液中水分在线监测***
AU2017349190A1 (en) System and method to determine a flow rate of a washing liquid at an exhaust gas inlet of an exhaust gas cleaning system of a marine vessel
CN107858467B (zh) 一种高炉冷却水检漏方法及***
RU2589726C2 (ru) Система мониторинга протечек бассейна выдержки атомной электростанции
CN205351285U (zh) 废热锅炉在线检漏装置、在线检漏***及废热锅炉***
RU2417357C1 (ru) Устройство контроля герметичности
CN203657883U (zh) 汽包水位测量装置及汽包
SA112340090B1 (ar) نظام وطريقة لتعزيز الحد من معدل التآكل في معدات معالجة لاستخدام مستشعر تليسكوبي/ دوار
KR900005660B1 (ko) 증기 트랩으로 부터의 증기 누출량 측정장치
JPH0337680B2 (fi)
KR100566211B1 (ko) 건식 가스미터의 기차검사장치
WO1999050634A1 (en) Methods and apparatus for monitoring water process equipment
CN209784299U (zh) 一种用于油气水多相流混输的缓蚀剂在线评价装置
CN101324457A (zh) 蒸汽微小流量智能检测方法
JP2003236732A (ja) 集中潤滑装置の油漏れ検出装置
JPS6260016B2 (fi)
RU82915U1 (ru) Система обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности в помещениях аэс (варианты)
RU158231U1 (ru) Устройство для контроля и регулирования уровня в паровом теплообменнике
JP2010255530A (ja) 液体流量計測装置
JP3301652B2 (ja) 自動水量計測装置および自動水量計測システム

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128387

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MD Opposition filed

Opponent name: ANDRITZ OY

FG Patent granted

Ref document number: 128387

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

Effective date: 20200415