CEMS系统安装及维护.docx
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CEMS系统安装及维护
烟气排放连续监测系统（CEMS）
安装与调试
文档编号
版本号
分册名称
第册/共册
总页数
正文
附录
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审批
生效日期
编写：
审核：
批准：
第一章前言
CEMS系统是烟气排放连续监测系统的英文缩写。
烟气排放连续监测系统的操作、维护和维修需要注意和遵照下述关于安全的一般介绍。
违反系统操作维护手册的有关规定，对操作人员或系统造成伤害或损害，制造商将不承担由此带来的任何后果。
系统不要暴露在直接热源辐射之中。
系统不要在易燃易爆和缺乏安全保护的环境条件下使用。
不要擅自对系统进行改动或维修。
系统的运行、维护和维修需要由经过培训合格的专业人员负责进行。
系统出现特殊故障在专业人员无法解决的情况下，请尽快与制造商联系！
第二章开孔要求
2.1一般要求
1.位于固定污染源排放控制设备的下游；
2.不受环境光线和电磁辐射的影响；
3.烟道振幅度尽可能小；
4.安装位置应避免烟气中水滴和水雾的干扰；
5.安装位置不漏风；
6.安装烟气CEMS的工作区域必须提供永久性的电源，以保障烟气CEMS的正常运行；
7.采样或监测平台易于人员到达，有足够的空间，便于日常维护和比对检测；
8.为室外的烟气CEMS装置提供掩蔽所，以便在任何的天气条件下不影响CEMS的运行和人员维护。
安装在高空位置的烟气CEMS要采取措施防止发生雷击事故，做好接地，以保证人身安全和仪器的运行安全。
2.2具体要求
1.应优先选择在垂直管段和烟道负压区域；
2.测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。
对于颗粒物CEMS，应设定在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于2倍烟道直径；对于气态污染物CEMS,应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于2倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于0.5倍直径处。
对矩形烟道，其当量直径D=2AB/（A+B）,式中A,B为边长。
当安装位置不能满足上述要求时，应尽可能选择在气流稳定的断面，但安装位置前直管段的长度必须大于安装位置后直管段的长度。
3.在烟气CEMS监测断面下游应预留残壁方法采样孔，采样孔数目及采样平台等按GB/T16157《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》要求确定，以供参比方法测试使用。
在互不影响测量的前提下，应尽可能靠近。
4.为了便于颗粒物和流速参比方法的校验和比对监测，烟气CEMS不宜安装在烟道内烟气流速小于5m/s的位置。
5.每台固定污染源排放设备应安装一套烟气CEMS,若一个固定污染源排气先通过多个烟道后进入固定污染源的总排气管时，应尽可能将烟气CEMS安装在该固定污染源的总排气管上，但要便于用参比方法校验颗粒物CEMS和烟气流速CMS。
不得只在其中的一个烟道上安装一套烟气CEMS,将测定值的倍数作为整个源的排放结果，但允许在每个烟道上安装相同的烟气CMES，测定值汇总后作为该源的排放结果。
具体安装孔示意图，详见下图1、图2、图3、图4
图2-1
图2-2
图2-3
图2-4
第三章安装前期准备
3.1安装工作表
3.2前期准备
根据现场的实际条件需要客户在设备安装就位前做好一些相应的准备工作：
3.3定位选点
测点选择应符合国家关于《火电厂烟气排放连续监测技术规范》要求；如果是水平烟道，应该在直烟道上，烟尘仪发射端孔和接收端孔对穿，控制器放在发射端旁，不用开孔；
图3-1开孔示意图
3.4测点开孔
采样测点开孔的尺寸是Ø80mm，尤其注意的是烟尘仪的对穿孔的中心偏差不大于1cm；
图3-2设备测点开孔示意图
标定孔的选点参见《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》；
开孔的要求及制作规范与测点开孔相同
3.5固定套管
套管是为了用于设备安装及维护的方便，烟道开孔后应采取适当的防腐防漏处理
图3-3套管固定图
注意：
套管直接焊在钢烟道上或是通过膨胀螺栓固定在混凝土/砖烟道上；
3.6焊接对装法兰
套管外端焊接对装法兰，焊接需密封；烟尘仪的发射端和接收端的对装法兰与其他部件的对装法兰不同，法兰焊好后需要用螺栓固定，所以在焊接法兰时注意对装法兰的方向，保证孔的方向与水平向成45º角，参见图2.6.1，图2.6.2：
图3-4采样器/VPT/湿度仪测点对装法兰焊接方向图
图3-5烟尘仪接收端/发射端测点对装法兰焊接方向图
以上工作如下图
图3-6测点前期准备图
3.7平台搭建
平台紧贴烟道,低于测点约1200mm,宽2000mm，长度见实际位置。
详见上图2-1、图2-2、图2-3、图2-4
3.8遮雨蓬建造
遮雨蓬紧贴烟道,高于测点2000mm,宽2200mm,长度见实际位置。
详见上图2-1、图2-2、图2-3、图2-4
第四章CEMS系统安装概要
一个完整的CEMS系统是由烟尘测量子系统（烟尘仪）、气态污染物监测子系统（采样器、加热线、预处理机柜、分析仪表）、烟气排放参数监测子系统（压力、温度、流量）、系统控制及数据采集处理子系统（PLC及工控机）等组成。
4.1CEMS整体布局图
完整的CEMS系统由以下部分组成，参见附录中附图1。
1.烟尘仪：
用于测量烟尘浓度，包括发射和接收单元、控制单元和吹扫接口等四部分。
2.采样器：
采集样气，包括采样探管、过滤腔体、反吹单元、加热单元。
3.V/P/T：
用于测量烟气流量、烟气压力、烟气温度。
4.湿度仪：
用于测量烟气湿度。
5.机柜:
用于对样气进行预处理，并测量组分。
6.标气瓶：
用于对机柜内多组分分析仪表进行校准。
7.配电箱：
用于分配与控制各独立部件的电源。
8.标定孔：
预留作为系统的比对测量孔。
9.空调：
为机柜提供合适的温度环境。
10.分析小屋：
现场提供合适的小室作为分析小屋。
具体体制作参照附录附图2。
注意：
烟道采样单元在烟道上的安装位置的选择要符合国家有关标准要求。
4.2电源供应与连接
4.2.1电源供应
系统的供电电源必须保证可靠接地并具有接地保护！
为了保证系统的安全和测量的准确，系统总电源需要提供可靠接地的单相交流供电电源。
任何情况下，如果电源不能可靠地接地，或缺乏接地保护，都会对系统运行和操作人员的安全带来隐患甚至造成危险。
分析小屋须做接地桩就近接地，以保障电气安全和人身安全。
在系统运行之前检查确认外部供电电源是否符合系统所需的供电电源要求：
注意：
系统的供电电源：
220VAC/50Hz
系统的供电电源必须保证可靠地接地
供方为供电电源提供合适的配电箱，并配备合适的电源开关和输入输出接线端子，配电箱安装在气体分析小屋内靠近系统机柜附近的位置，以便于电路的连接。
任何情况下，如果电源不能可靠地接地，或缺乏接地保护，都会对系统操作人的安全带来隐患，对系统本身的正常运行造成威胁。
系统进行其它连接之前，需要首先将供电电源连接到配电箱上。
4.2.2电源电路
总电源经由配电箱分配给其它独立部件，注意给独立部件提供牢靠接地线。
电源电路连接参照附录中附图3。
独立部件供电清单如下：
编号
项目
起点终点
电源要求
电缆规格
1
烟气湿度仪电源
湿度仪－配电箱
220VAC/50HZ
RVV3*2.0ｍｍ
2
烟气V/P/T电源
VPT－机柜
24VDC
RVVP8*0.5mm
3
采样器电源
采样器－配电箱
220VAC/50HZ
RVV3*2.0ｍｍ
4
烟尘仪电源
烟尘仪－机柜
24VDC
RVVP4*1.0mm
5、6
空调与照明电源
空调照明－配电箱
220VAC/50HZ
RVV3*2.5ｍｍ
7
系统机柜电源
机柜－配电箱
220VAC/50HZ
RVV3*2.5ｍｍ
8
加热管线电源
机柜－配电箱
220VAC/50HZ
RVV3*2.5ｍｍ
9
工控机电源
工控机－配电箱
220VAC/50HZ
RVV3*2.0ｍｍ
注：
电缆线需敷设在电缆桥架内,两端留出一定的长度供接线用。
4.3反吹气源供应与连接
4.3.1反吹气源供应
注意！
现场必须提供反吹气源，否则系统将不能正常使用。
客户需提供从厂用仪表气母管引一支路气到就地，支路气管内径大于等于25ｍｍ。
就地设备用气再从该支路气管上取气。
压缩空气作为CEMS系统的采样器的反吹气源。
压缩空气要求清洁、无水、无油。
压缩空气的压力保持在0.4-0.6Mpa之间，建议使用0.5MPa
压缩空气的来源于电厂仪用压缩气源
4.3.2仪用压缩气源
电厂使用的仪用压缩空气（需要满足上述要求）。
4.3.3相关气路
气路的连接要满足气密性的要求。
建议选用不锈钢、PTFE等材质合适的气管和专用的气管连接接头。
反吹气分布如参照附录中附图4。
4.3.4反吹气路连接
参见反吹气管一览表
气管号
气管描述
气管规格
1.
空气过滤单元气管线
反吹气源——空气过滤单元
DN8/6mm
2.
空气过滤单元控制气管线
空气过滤单元——采样器
DN6/4mm
3.
空气过滤单元反吹气管线
空气过滤单元——采样器
DN6/4mm
4.
烟尘发射器反吹管线
反吹气源——烟尘发射器
DN6/4mm
5.
烟尘接收器反吹管线
反吹气源——烟尘接受器
DN6/4mm
6.
反吹气源管
电厂仪表气源母管——就地测点平台
DN30/25mm
4.4信号连接
参照附录中附图5
信号电缆清单
电缆号
信号描述
电缆规格
1.
湿度仪信号
湿度仪——机柜
RVVP2*1.0mm
2.
V/P/T信号
V/P/T——机柜
RVVP3*2*0.5mm
3.
采样器低温报警信号
采样器——机柜
RVVP2*1.0mm
4.
烟尘仪信号
烟尘仪——机柜
RVVP2*1.0mm
5.
烟尘接收单元信号
烟尘仪发射单元——烟尘仪接收单元
８芯网络线
6.
PLC数据传输线
工控机——机柜
PPI专用线
4.5数据采集处理单元（DAS）
系统采用SiemensS7-200系列PLC进行控制，每套控制单元包括1套PLC。
PLC负责数据采集与控制。
工控机主要用于数据采集、界面显示与控制。
如参照附录中附图7。
第五章安装阶段
5.1首次检查事项
首次到现场先检查各个测点（尤其是烟尘仪测点的开孔）开孔是否符合要求（测点开孔图），如不符合要求尽快联系相关的负责人要求他们进行修改并提出修改方案，符合要求继续进行指导安装；
5.2指导安装注意事项
1.动力电缆与信号电缆尽量分开摆放；
2.室外的独立部件要水平安装（防雨罩向上）；
3.加热线应先放直在摆放进线槽（或者指定的安装地点）并且带电源接线端放进机柜里，加热线的摆放尽量避免折弯；
4.加热线与各种电缆尽量分开摆放；
5.系统各个部件需要安全接地，系统所有信号电缆一端的屏蔽层需要接地；
6.系统的反吹气源要求是无水、无油的厂内仪用压缩气，压力要求的范围是：
4～8㎏；
7.在反吹系统没有储气罐的情况是要求提供气源的母气管应是2″（或者大于2″）的不锈钢管（或者镀锌管），如有储气罐对提供气源的母气管就没有这些要求；
8.对于单套完整的CEMS系统电源要求：
220V（常规的情况）50HZ30A；
9.在安装不锈钢卡套时要注意卡套的前后顺序，在软管与不锈钢接头连接时一定要先在软管内安装不锈钢衬管；
5.3电缆清单
序号
部件名称
电缆规格
起端
终端
数量（根）
备注
1
采样器
ZR-KVV3*1．5
采样器
电源箱
1
采样器电源电缆
2
采样器
ZR-KVVP4*1．0
采样器
机柜
1
采样器反吹信号电缆
3
采样器
ZR-KVVP4*1．0
采样器
机柜
1
低温报警信号电缆
4
烟尘仪主机
ZR-KVV3*1．5
烟尘仪主机
电源箱
1
烟尘仪电源电缆
5
烟尘仪主机
ZR-DJYPVP2*2*1．0
烟尘仪主机
机柜
1
烟尘仪模拟量信号电缆
6
烟尘仪主机
ZR-KVVP4*1．0
烟尘仪主机
机柜
1
烟尘仪报警信号电缆
7
烟尘仪发射端
ZR-DJYPVP3*2*1．0
烟尘仪发射端
接收端或主机
1
烟尘仪控制、反馈信号电缆
8
湿度仪
ZR-KVV3*1．5
湿度仪
电源箱
1
湿度仪电源电缆
9
湿度仪
ZR-DJYPVP2*2*1．0
湿度仪
机柜
1
湿度仪信号电缆
10
V/P/T
ZR-KVV3*1．5
V/P/T
电源箱
1
V/P/T电源电缆
11
V/P/T
ZR-DJYPVP3*2*1．0
V/P/T
机柜
1
V/P/T信号电缆
12
加热线
ZR-KVV3*4．0
加热线
电源箱
1
加热线电源电缆
13
机柜
ZR-KVV3*2．5
机柜
电源箱
1
机柜电源电缆
注：
1.电源电缆一般是防阻燃电缆，信号电缆一般是计算机通讯专用电缆；
2.采样器的“采样器反吹信号电缆”、“低温报警信号电缆”是根据其性能而做取舍；
3.烟尘仪的“烟尘仪控制、反馈信号电缆”是根据其厂家、型号而定的起、始端在安装的时候要根据说明书的要求去做；“烟尘仪报警信号电缆”是根据起性能和设计要求而做取舍；
4.“V/P/T”是指“流速、压力、温度”有的厂家是一体的，而有的厂家是分为几个相互独立的部件分别测量这三组参数，在放电缆、接线时一定要注意其接线方式是：
DC24V单线制、DC24V双线制、AC220V；
5.接线时一定要要求现场施工人员严格根据厂家所提供的现场接线图进行接线并把相应的图纸提供给现场相关的施工人员。
第六章部件安装
6.1采样器的安装
6.1.1定位安装
由于本系统采用抽取采样法对气体进行分析，所以采样器的安装直接影响测量结果。
如果采样器安装存在泄漏的情况，所测烟气中组分的含量会因空气漏入而有偏差。
安装步骤：
1.开孔、焊接钢管
在烟道（或烟囱）的测点位置开直径为80mm的孔，开孔的位置接出一段不锈钢套管，不锈钢套管要伸出保温层100mm。
如图附图8：
2.焊接对装法兰
将对装法兰焊在不锈钢管的另一端，在焊接时须注意对装法兰的螺栓固定孔对角连线与水平方向成45º角。
如图附图8：
3.固定采样器
安装采样器时，须先将1.5米标准采样探管接到采样器前端，采样器安装法兰的固定孔与对装法兰相对应。
将采样器的安装法兰通过螺栓固定在对装法兰上，如附图9。
固定时须注意检查在安装法兰和对装法兰之间必须有密封垫片，防止采样器出现泄漏影响烟气分析的真实值。
6.1.2电路连接
参照附录中附图10
6.1.3反吹空气过滤单元的安装
将空气过滤单元在现场找到合适的位置垂直固定。
参照附录中附图11。
将压缩空气可靠紧密地连接到空气过滤单元的气体入口。
请使用符合要求的气管进行气路的连接。
6.2加热管线的安装
6.2.1管线敷设
由于加热管线温度较高，所以加热管线必须单独桥架敷设，不可放置在水中，敷设经过处须有良好的排水能力。
加热管线折弯处须有较大的弧度，弧度半径至少达到30公分。
在拉线的时候注意不可以用力拉扯，拐弯时应保留一定的弧度。
将加热管线放置在单独桥架内，从采样器处一直放到预处理机柜处，两端应留有合适的安装余量。
有电缆线的一端连接机柜，无电缆线的一端连接采样器。
6.2.2电路及气路连接
1.取出加热管线中的实心塑料棒；
2.将加热管线中的样气管（PTFE管）截至合适的长度（建议长度10-15cm，视实际情况而定），在气管中插入不锈钢衬管；
3.将保温护套套在采样气管外面。
加热管线是将采来的烟气输送到远离采样点的预处理机柜进行分析。
加热管线两端连接采样器和系统机柜内的冷凝器。
安装步骤如下：
（1）当采样器安装完成后，从采样点的位置将加热管线将加热线的末端连接到采样器的采样气输出接口,然后延伸至机柜。
（2）引入机柜后将加热线的首端穿过机柜的输入口，然后连接到气体冷凝器的输入口;同时，将加热线上的电源电缆和信号电缆连接到机柜的接线端子上。
参照附录中附图12。
注意：
敷设前不要装错加热线的两端，接好气管后要用保温管将两端可靠的进行保温。
6.3机柜的安装
6.3.1定位安装
参照附录中附图13
6.3.2气路连接
参照附录中附图14
6.3.3电路连接
1.系统的所有电路连接均通过接线端子进行。
参见附录“电路接线图”；
2.电缆通过机柜的电源接口输入/输出；
3.电路的连接需要由有关的专业人员负责进行；
4.通电前请仔细检查电路连接的安全性；
5.输出信号连接前请观察安全指示；
6.信号负载为250VAC/1A。
注意：
输出信号的连接需要专业人员负责操作！
6.4烟尘仪的安装
6.4.1定位安装
烟尘仪用于测量烟气中尘的含量，光源发射端和接收端分别在烟道或烟囱的两侧，发射端发射的光通过烟气，到达对面的接收端。
由接收端检测光强，并转换成电信号输出。
参照附录中附图15。
安装步骤如下：
1.开孔、焊接钢管
在烟道（或烟囱）的测点位置开孔，发射端与反射端开孔必须在同一轴线上，法兰焊接同轴误差<2°，为了便于烟尘仪的螺栓固定安装，需要在开孔的位置焊接出一段不锈钢管，不锈钢管要伸出保温层100mm。
参照附录中附图16。
2.b）焊接对装法兰
将对装法兰焊在不锈钢管的另一端，在焊接时须注意对装法兰的固定孔连线与水平方向成45º角。
参照附录中附图17。
6.4.2吹扫气源
将烟尘仪的吹扫气接口用外径6mm的不锈钢管或无氧铜管连接到仪表气的供气源，可以用针阀调节流量。
烟尘仪发射端和接收端前面都有镜片，很容易沾到烟尘。
一旦沾到烟尘，测量的结果会出现很大偏差。
为了防止烟尘仪中的镜片沾到烟尘，系统提供吹扫气源（仪表气）对烟尘仪进行吹扫。
烟尘仪发射与接收单元都需接反吹气，压力经调节能保护镜头即可,参照附录中附图18。
6.4.3电路连接
参照附录中附图19
6.5V/P/T的安装
6.5.1机械安装
烟气流量、压力、温度测量装置（V/P/T）用于对烟气排放参数即烟气压力、烟气温度、烟气流量的连续监测。
安装步骤：
1.开孔、焊接钢管
在烟道（或烟囱）的测点位置开直径为80mm的孔，从开孔的位置焊接出一段不锈钢套管，不锈钢套管要伸出保温层100mm。
参照附录中附图8。
2.焊接对装法兰
将对装法兰焊在不锈钢管的另一端，在焊接时须注意对装法兰的固定孔连线与水平方向成45º角。
参照附录中附图8。
3.固定V/P/T
VPT安装法兰的固定孔与对装法兰相对应。
连接时将VPT的安装法兰通过螺栓固定在对装法兰上。
固定时须注意检查在安装法兰和对装法兰之间必须有密封垫片，防止VPT出现泄漏。
6.5.2电路连接
参照附录中附图20
6.6湿度仪的安装
6.6.1定位安装
湿度仪用于对烟气中的水分进行监测。
安装步骤如下：
1.开孔、焊接钢管
在烟道（或烟囱）的测点位置开直径为80mm的孔，从开孔的位置焊接出一段不锈钢套管，不锈钢套管要伸出保温层100mm。
参照附录中附图8。
2.焊接对装法兰
将对装法兰焊在不锈钢管的另一端，在焊接时须注意对装法兰的固定孔连线与水平方向成45º角。
参照附录中附图8。
3.固定湿度仪
湿度仪安装法兰的固定孔与对装法兰相对应。
连接时将湿度仪的安装法兰通过螺栓固定在对装法兰。
固定时须注意检查在安装法兰和对装法兰之间必须有密封垫片，防止湿度仪出现泄漏。
6.6.2电路连接
参照附录中附图21。
备注：
1.烟气湿度仪安装前应先对通电加热，当通电一个小时以后，测出的数值才是准确的数值。
2.上一步完成后，再将烟气湿度仪放入烟道中进行测量。
第七章调试阶段
7.1检查及注意事项
注：
系统开机调试前电源箱内所有的空气开关都应该处在断开状态！
1.检查系统室外的各个部件安装是否符合要求（指导安装时所要求现场施工人员所注意的事项详见上文“第四章安装阶段-在指导安装注意事项”）；
2.检查现场所有接线并一一校对现场所有的接线（校对时要拆掉接线再进行校对然后再还原）；
3.检查系统绝缘电阻（正常的系统绝缘电阻值≥20MΩ）；
4.检查系统的接地电阻（正常的接地电阻值≤4Ω）；
5.检查采样器的加热电阻（Firo,ESP2150EH/2C/BF型采样器正常加热电阻值约为80Ω）；
6.检查加热线的加热电阻（50m加热线正常的加热电阻值约为10Ω）；
7.检查总电源（具体情况事实根据每套系统技术协议而定，一般是220VAC）；
8.检查零线、火线与地之间的电压；
9.检查采样器的加热设定温度（一般设定的加热温度约为130±10℃）；
10.检查就地接线端子与DCS或者其它需要就地CEMS系统提供信号的接线（凡是就地CEMS系统提供的有源信号对方必须是无源信号而凡是就地CEMS系统提供的无源信号对方必须是有源信号）；
11.八数据采集系统的各种数据线（如：
PLC、仪表的数据通讯线）在系统没有带电的情况下先与电脑连接；
注：
系统启动之前请按照以下清单进行检查确认：
序号
部件名称
检查内容
检查方法
备注
1
样气采样器
1）安装固定：
位置正确，安装牢固。
2）供电电源：
符合技术要求。
3）反吹气源：
符合技术要求。
1）目测
2）仪表测量
3）目测
反吹气源的压力在0.３—0.８MPa，反吹气源要求清洁、干燥、无油。
2
储气罐
1）安装固定：
位置正确，安装牢固。
2）反吹气源：
符合技术要求。
1）目测
2）目测
反吹气源的压力在0.３—0.８MPa，反吹气源要求清洁、干燥、无油。
3
加热采样线
1）安装固定：
位置正确，安装牢固。
2）供电电源：
符合技术要求。
3）气路连接：
连接可靠。
1）目测
2）仪表测量
3）目测
4
烟尘仪
1）安装固定：
位置正确，安装牢固。
2）供电电源：
符合技术要求。
3）吹扫风机：
位置正确，安装牢固，气路电路连接正确。
1）目测
2）仪表测量
3）目测
5
流量仪
1）安装固定：
位置正确，安装牢固。
2）供电电源：
符合技术要求
1）目测
2）仪表测量
6
系统机柜
1）安装固定：
位置正确，安装牢固。
2）供电电源：
符合技术要求。
3）加热采样线：
加热采样线连接到位。
4）标准气体：
连接到位，气阀开启。
5）电路连接：
符合技术要求。
6）气体排空：
符合排放要求。
7）冷凝水排放：
符合排放要求。
1）目测
2）仪表测量
3）目测
4）目测
5）目测
6）目测
7）目测
1）气体排空管线需要保持气流通畅，尽量排放到室外。
2）冷凝水的排放要避免背压以防冷凝水倒灌，同时要防止排凝管在冬季低温时出现结冰。
7
标准气体
1）气瓶检查：
标识齐全，符合国家有关标准。
2）气体检查：
压力、浓度、保质期符合技术要求。
3）调压
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