DOŚWIADCZENIA

 

FIRM

 

CODEL

 

I

 

PENTOL

 

W

 

ZAKRESIE

 

REALIZACJI

 

 

SYSTEMÓW

 

CIĄGŁEGO

 

MONITORINGU

 

EMISJI

 

SPALIN

 

METODĄ

 

„IN

 

SITU” 

Z

 

KOTŁÓW,

 

TURBIN

 

GAZOWYCH,

 

CEMENTOWNI

 

I

 

INNYCH

 

OBIEKTÓW 

 

1.  Wstęp – 20 lat monitoringu emisji Pentol-Codel w Polsce  
 

Pojęcie  „ciągłe  pomiary  emisji”  (potocznie  „monitoring  emisji”)  pojawiło  się  w  świadomości 
operatorów obiektów i instalacji emitujących zanieczyszczenia do atmosfery w Polsce mniej więcej 
20  lat  temu.  Początkowo  systemy  te  były  tworzone  spontanicznie,  bez  powszechnie 
obowiązującego  wymogu  ustawowego.  Obowiązujące  obecnie  Rozporządzenie  Ministra 
Środowiska z 4 listopada 2008 w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości 
emisji oraz  pomiarów  ilości  pobieranej wody  wprowadziło do obowiązkowego  stosowania  normę 
PN-EN 14181 „Emisja ze źródeł stacjonarnych - Zapewnienie jakości automatycznych systemów 
pomiarowych”.  Wymagania  wobec  systemów  monitoringu  emisji,  a  zwłaszcza  procedur 
zapewnienia jakości zostały w ten sposób znacząco zaostrzone i zunifikowane z wymaganiami Unii 
Europejskiej. 

Systemy monitoringu emisji z lat dziewięćdziesiątych  ubiegłego wieku powstawały często na bazie 
istniejących pomiarów procesowych. W ten właśnie sposób trafiły do Polski pierwsze analizatory 
brytyjskiej firmy Codel International – w latach 1991-1995 zainstalowano na czterech obiektach 
w  Polsce  łącznie  13  instalacji  kondycjonowania  spalin  zaprojektowanych  i  wyprodukowanych 
przez  Pentol.  Na  każdej  instalacji  zabudowano  pyłomierze  i  analizatory  SO

2

.  W  EC  Kraków-Łęg, 

gdzie istniały instalacje kondycjonowania spalin na czterech blokach ciepłowniczych, w roku 1993 
uzupełniono  wyżej  wymienione  analizatory  procesowe  o  mierniki  Codela:  CO,  NO

x

  

i  przepływomierze    wraz  z  systemem  transmisji  danych  i  komputerem  emisyjnym  
z  oprogramowaniem  do  prezentacji  danych,  generacji  raportów  oraz  –  co  20  lat  temu  było 
ewenementem - zdalnej diagnostyki sprawowanej z siedziby serwisanta czy producenta, tworząc 
w ten sposób jeden z pierwszych w Polsce kompletnych systemów monitoringu emisji.  

Koncepcja systemu Codela (optyczne analizatory „In situ”, cyfrowa zamiast analogowej transmisja 
danych) nie zmieniła się od początku, natomiast głęboką ewolucję przeszły analizatory gazowe: do 
połowy  lat  dziewięćdziesiątych  stosowano  przyrządy  jednogazowe  z  otwartą  ścieżką  pomiarową 
(modele serii 1000), następnie – wciąż z otwartą ścieżką wielogazowe (model 3000), pod koniec 
ub. wieku zmodernizowano model 3000 stosując rurę kalibracyjną łączącą obie głowice, wreszcie 
kilka lat temu wprowadzono opisany w rozdziale 3.1 model G-CEM4000. Ostatnie 2 wymienione 
modele uzyskały certyfikaty MCERTs. Obecnie, równolegle z modelem G-CEM4000 oferowana jest 
jego „lżejsza” wersja oznaczona symbolem G-CEM40. 

2 

 

W  dziedzinie  systemów  ciągłych  pomiarów  emisji  panuje  duża  konkurencja,  poszczególni 
producenci  oferują  przyrządy  oparte  o  różne  zasady  działania,  natomiast  Codel  jest  zapewne 
jedynym  znanym  w  Polsce  producentem  oferującym  wszystkie  podstawowe  analizatory 
oraz(wspólnie  z  Pentolem)  zintegrowany  z  nimi  system  transmisji  danych,  wizualizacji  i  
raportowania. Jedynym elementem pomiarowym, którego Codel nie produkuje, jest tlenomierz. 
 

2.  Przegląd rozwiązań specyficznych dla systemu Codela 

 

2.1. 

Pomiary gazowe „In situ” kontra ekstrakcyjne 

Codel  jest  jednym  z  pionierów  metody  „In  situ”,  uzasadniając  swoją  preferencję  praktyczną 
bezobsługowością  analizatorów  (dzięki  rezygnacji  z  systemu  transportu  i  przygotowania  próbki)  
i  związanymi  z  tym  stosunkowo  niskimi  kosztami  eksploatacji.  Pomocniczymi  zaletami  jest 
możliwość  rzeczywistego  pomiaru  zawartości  pary  wodnej  w  spalinach  oraz  brak  zagrożenia 
zafałszowaniem wskazań w przypadku, gdy część mierzonych gazów może zostać rozpuszczona w 
eliminowanym z próbki kondensacie. Codel w odróżnieniu do większości producentów gazowych 
analizatorów  „in  situ”  opanował  pomiar  stężeń  wszystkich  gazów  metodą  absorpcji  w 
podczerwieni  (NDIR).  Alternatywą  jest  stosowanie  dwóch  analizatorów  –  jednego  mierzącego 
niektóre gazy w podczerwieni, a pozostałe w ultrafiolecie. 

Pierwsze analizatory Codela miały otwartą ścieżkę pomiarową, co skutkowało dwiema genialnymi 
zaletami: uśrednianiem wzdłuż całej ścieżki pomiarowej oraz całkowitą odpornością na wszystkie 
agresywne składniki spalin, ale uniemożliwiały wiarygodną kalibrację podczas pracy źródła emisji. 
Obecnie stosowane  rozwiązanie  (sonda  pomiarowa  z  filtrami dyfuzyjnymi w strudze  spalin) daje 
możliwość  kalibracji  w  każdym  stanie  obiektu,  wymaga  za  to  doprowadzenia  powietrza  AKPiA 
stosowanego do osłony optyki i kalibracji. Ponieważ strefa pomiarowa w sondzie ma długość do 
1m,  można  mówić  o  efekcie  uśredniania  w  poprzek  strugi  spalin,  pamiętając,  że  w  metodzie 
ekstrakcyjnej praktycznie punktowy pobór próbki nie zapewnia żadnego uśredniania.  

Analizatory  „In  situ”  znajdują  przede  wszystkim  zastosowanie  w  pomiarach  spalin  za  wszelkimi 
typami  kotłów  energetycznych  (z  wyjątkiem  wyposażonych  w  mokre  instalacje  odsiarczania),  za 
piecami  obrotowymi  i  innymi  obiektami  w  cementowniach  (również  spalających  „paliwa 
alternatywne”  czyli  po  prostu  odpady)  oraz  za  różnymi  instalacjami  przemysłowymi  (np.  za 
spiekalniami rud w hutach). 

Metoda  „In  situ”  przy  wszystkich  swoich  zaletach  ma  również  ograniczenia:  nie  nadaje  się  do 
pomiarów  w  strudze  spalin  o  temperaturze  powyżej  ok.  400 C  oraz  o  temperaturze  poniżej 
wodnego  punktu  rosy  (powstające  w  takich  warunkach  lepkie,  często  agresywne  chemicznie 
substancje mogą zakleić filtry w sondzie).  

W  nielicznych  przypadkach,  gdy  warunki  procesowe  definitywnie  uniemożliwiają  pomiar  metodą 
„in situ”, stosuje się metodę ekstrakcyjną. Większość analizatorów ekstrakcyjnych kondycjonuje 
próbkę  osuszając  ją,  najczęściej  metodą  wychłodzenia  do  temperatury  nieznacznie  ponad  0 C 

Pentol  oferuje  takie  systemy  oparte  o  komponenty  wiodących  producentów  -  analizatory  
japońskiej firmy  Fuji  Electric  oraz drogę  gazową  austriackiej firmy  JCT.  Więcej  informacji na  ten 
temat  w  publikacji  Pentolu  „Koncepcja  Systemu  Ciągłego  Monitoringu  Emisji  z  ekstrakcyjnymi 
analizatorami gazowymi”, dostępnej na stronie internetowej Pentolu. 

 Codel produkuje również analizator ekstrakcyjny, ale jest to przyrząd z tzw. gorącą próbką – jest 
ona  jedynie  odfiltrowana,  a  na  całej  długości  transportu  oraz  w  samej  strefie  pomiarowej 
utrzymywana  jest  temperatura  ok.  150 C,  co  powoduje  zachowanie  wszystkich  składników 
gazowych  (w  tym  pary  wodnej)  w  stanie  identycznym  jak  w  strudze  spalin.  Tylko  analizator  z 
gorącą  próbką może  mierzyć  silnie  rozpuszczalne w  wodzie  gazy  jak  HCl.  Rozwiązanie  to  jest  w 
praktyce stosowane najczęściej do analizy spalin z turbin gazowych. Specyfiką tego typu obiektów 

3 

 

są niskie stężenia mierzonych gazów (np. NO

x

 rzędu 20ppm), konieczność  niezależnego pomiaru 

NO i NO

2

 oraz (w przypadku turbin nie wyposażonych w kotły odzysknicowe) wysoka temperatura 

spalin (rzędu 550 C).  
 

2.2. 

Metoda absorpcyjna pomiaru pyłu kontra metoda rozproszeniowa 

Większość pyłomierzy optycznych stosowanych w monitoringu emisji działa na zasadzie pomiaru 
pochłaniania (ekstynkcji) światła widzialnego. Alternatywnymi rozwiązaniami są analizatory oparte 
na pomiarze rozproszenia światła: „do tyłu” (back-scatter) lub „do przodu” (front-scatter). 

Zaletą metody ekstynkcyjnej jest pomiar na całej szerokości (średnicy) kanału spalin lub komina, 
a więc odpowiedni dobór osi pomiaru może pozwolić na wiarygodne uśrednienie pomiaru nawet 
dla  rozwarstwionej  strugi  pyłu,  natomiast  ograniczeniem  tej  metody  jest  pomiar  bardzo  niskich 
stężeń  zwłaszcza  na  krótkiej  ścieżce  pomiarowej.  Metody  rozproszeniowe  pozwalają  mierzyć 
bardzo niskie stężenia, ale strefa pomiarowa jest zazwyczaj ograniczona do kilkudziesięciu cm w 
głąb kanału czy komina. Codel oferuje pomiar pyłu jedynie w technice ekstynkcyjnej, umożliwiając 
jednakże pomiar typowych stężeń pyłu za filtrami workowymi (rzędu kilku-kilkunastu mg/m

3

).  

Przyjęta technika pomiarowa w połączeniu z cyfrową transmisją danych pomiarowych umożliwia 
wiarygodny pomiar w bardzo szerokim zakresie stężeń (typowo od kilku mg/m

3

 do kilku g/m

3

) bez 

konieczności jakichkolwiek zmian ustawień w przyrządzie. 
 

2.5 

Pyłomierze jednoprzebiegowe kontra dwuprzebiegowe 

Większość pyłomierzy ekstrakcyjnych składa się z głowicy nadawczo-odbiorczej i zlokalizowanego 
po  przeciwnej  stronie  ścieżki  optycznej  lustra.  Rozwiązanie  to  ma  szereg  zalet,  np.  dzięki 
podwójnej  ścieżce  optycznej  może  rozszerzyć  zakres  pomiarów  w  kierunku  małych  wartości 
stężeń,  jest  jednak  obarczona  wadą,  jaką  jest  brak  możliwości  rzeczywistej  kompensacji 
zanieczyszczeń  lustra.  Codel  zastosował  w  modelu  D-CEM2100  rozwiązanie  alternatywne:  dwie 
głowice  nadawczo-odbiorcze  zamieniające  się  funkcjami  kilkadziesiąt  razy  na  sekundę.  To 
rozwiązanie (opisane w rozdziale 3.2) pozwala na rzeczywistą kompensację zanieczyszczeń optyki 
z obu stron, a poza tym pozwala na wykrycie niewłaściwego osiowania. 

 

2.3. 

Przepływomierze  korelacyjne  z  detektorami  podczerwieni  kontra 

ultradźwiękowe 

Miarodajny  pomiar  prędkości  (przepływu)  spalin  w  warunkach  zanieczyszczonych  spalin  jest 
najczęściej  realizowany  metodami  nieinwazyjnymi.  Powszechnie  stosowana  jest  metoda 
ultradźwiękowa, polegająca na zastosowaniu dwóch głowic nadawczo-odbiorczych umieszczonych 
po  przeciwnych  stronach  kanału  spalin  lub  komina,  a  oś  głowic  pochylona  jest  pod  kątem 
najczęściej  45°.  Metoda  ultradźwiękowa  sprawdza  się  przede  wszystkim  dla  laminarnej  strugi 
spalin,  co  stawia  wysokie  wymagania  co  do  lokalizacji  analizatora.  Ponadto,  montaż  przyrządu 
ultradźwiękowego na kominie jest utrudniony (wymaga dodatkowego podestu). 

Codel  stosuje  unikalną  metodę  korelacji  sygnałów  z  głowic  odbierających  naturalne 
promieniowanie  podczerwone  emitowane  przez  przepływające  spaliny.  Opis  tego  ciekawego 
przyrządu  zawarto  w  rozdziale  3.3.  Miernik  wiarygodnie  pracuje  również  w  umiarkowanie 
turbulentnej strudze spalin, a zawartość pyłu czy pary wodnej poprawia jakość wskazań.  

Przepływomierz  optyczny  wymaga  (dokładnie  tak  jak  wszystkie  inne  przepływomierze) 
minimalnego  prostego  odcinka,  a  ograniczeniem  zastosowania  są:  bardzo  niska  temperatura  
i  prędkość  spalin.  Miernik  Codela  V-CEM5100  uzyskał  certyfikat  TÜV  dla  zakresu  prędkości  
3-50m/s. 

 

4 

 

2.4. 

Transmisja cyfrowa danych kontra analogowa 

Gdy 20 lat temu Codel wdrożył koncepcję generowania danych pomiarowych w postaci cyfrowej 
oraz  szeregowej  transmisji  danych  z  analizatorów  do  jednostki  centralnej  i  komputera  był 
niewątpliwie pionierem w tej dziedzinie. Większe zdziwienie musi budzić fakt, że również w chwili 
obecnej znaczna część systemów monitoringu emisji wciąż opiera transmisję danych na wyjściach 
analogowych wprowadzonych do koncentratora, a stamtąd do komputera emisyjnego. Wieloletnie 
doświadczenie  potwierdza  niewątpliwie  zalety  takiego  rozwiązania.  Najważniejsze  z  nich  to: 
oszczędność  na  okablowaniu  (praktycznie  dowolna  ilość  pomiarów  nawet  z  wielu  przekrojów 
pomiarowych  transmitowana  jest  wspólnym  czterożyłowym  kablem),  brak  konieczności 
przestawiania zakresu nawet przy dużych zmianach wartości mierzonych, możliwość buforowania 
danych w analizatorach w przypadku przerw w transmisji, wreszcie – dwukierunkowa transmisja 
danych  pozwala  na  zdalny  dostęp  do  diagnostyki  i  konfiguracji  wszystkich  podstawowych 
elementów  systemu  nie  tylko  z  poziomu  komputera  emisyjnego,  ale  poprzez  Internet,  modem 
GSM  lub  sieć  telefoniczną  z  siedziby  serwisu  lub  producenta.  Takie  rozwiązanie  w  sposób 
znaczący podnosi niezawodność systemu, pozwala również na jego eksploatację na obiektach nie 
zatrudniających kwalifikowanych automatyków. 
 

3.  Opis analizatorów Systemu Ciągłego Monitoringu Emisji Codela 

 

3.1. 

Analizator gazowy Codel G-CEM4000/G-CEM40  

Model G-CEM4000 może mierzyć stężenie do siedmiu gazów spośród CO, NO, NO

2

, SO

2

, HCl, CH

4

  

i  H

2

O.  Jest  to  miernik  optyczny  „in  situ”,  zachowujący  wszystkie  opisane  w  rozdziałach  2.1-2.3 

zalety  tej  technologii.  Pomiar  dokonywany  jest  wewnątrz  sondy  zamontowanej  wewnątrz  kanału 
spalin lub komina – miernik (rysunek 1) ma  jedną głowicę (pokazaną na rysunku 2) pełniącą rolę 
nadajnika  i  odbiornika  promieniowania  podczerwonego.  Element  pomiarowy  –  sonda 
prześwietlana promieniowaniem podczerwonym ma długość zależnie od wersji 0,6 lub 1m.  
 

. 

 

Rysunek 1. Schemat analizatora wielogazowego Codel typ G-CEM4000 

Wzdłuż  części  pomiarowej  sondy  zabudowane  są  filtry  dyfuzyjne,  zapewniające  swobodny 
przepływ gazów i nie przepuszczające do wewnątrz sondy pyłów ani kropel cieczy. Na końcu sondy 
znajduje  się  lustro  pokryte  rodem  (metal  szlachetny  z  grupy  kobaltowców,  bardzo  odporny  na 
działanie  czynników  chemicznych),  co  zapewnia  trwale  wysoki  współczynnik  odbicia  również  dla 

5 

 

promieniowania podczerwonego. Łączna długość sondy (część pomiarowa i część nośna) wynosi 
w zależności od wersji od 1,0 do 1,8m. 

Zasada  pomiaru  oparta  jest  na  niedyspersyjnym  pochłanianiu  promieniowania  podczerwonego 
(NDIR).  Wykorzystuje  się  zjawisko  pochłaniania  promieniowania  podczerwonego  przez  gazy 
heteroatomowe  (jak  np.  CO  lub  NO)  –  dla  każdego  gazu  da  się  określić  indywidualne 
częstotliwości promieniowania podczerwonego silnie pochłaniane przez dany gaz. 

Analizator  zawiera  zintegrowane  mierniki  temperatury  i  ciśnienia  bezwzględnego,  co  upraszcza 
połączenia między elementami systemu. Zachowanie stabilnej temperatury wewnątrz głowicy jest 
krytyczne  dla  dokładności  i  powtarzalności  wskazań  analizatora.  Aby  sprostać  temu  wymaganiu  
w  najtrudniejszych  i  szybko  zmieniających  się  warunkach  atmosferycznych  (np.  na  kominach), 
Codel opracował aktywną osłonę pogodową z elementem Peltiera.

 

Rysunek 2. Głowica analizatora G-CEM4000 zabudowana na kominie 

Sterownik  lokalny  wspólny  dla  grupy  pomiarowej  pełni  funkcję  zasilacza,  buforu  danych 
pomiarowych oraz realizuje funkcję normalizacji. Parametrami normalizującymi są: temperatura, 
ciśnienie,  wilgotność  i  zawartość  O

2

.  Pierwsze  trzy  parametry  mierzone  są  w  mierniku 

wielogazowym, O

2

 za pomocą tlenomierza zewnętrznego. Wartości stężeń mogą być alternatywnie 

przedstawione  w  postaci  mg/m

3

  lub  mg/Nm

3

,  w  przeliczeniu  na  stałą  zawartość  O

2

  i/lub  na 

spaliny suche. Zastosowany procesor umożliwia swobodny wybór czasu uśredniania w zakresie od 
10s do 30 dni. 

Zastosowanie  sondy  pomiarowej  zamontowanej  wewnątrz  kanału  spalin  umożliwia  dokonanie 
kalibracji  zera  i  zakresu.  Wykorzystywany  do  tego  celu  jest  dołączony  do  analizatora  moduł 
kalibracji. Zero kalibruje się poprzez podanie do wnętrza sondy gazu zerowego (powietrze AKPiA 
lub  azot),  który  usuwa  spaliny  ze  strefy  pomiarowej  i  umożliwia  stworzenie  rzeczywistych 
warunków  zerowych.  Po  przedmuchaniu  wnętrza  sondy  oraz  uzyskaniu  stabilnych  wskazań 
rozpoczyna  się  cykl  kalibracyjny.  Kalibracja  zera  może  być  dokonywana  automatycznie  
w  zadanych  odstępach  czasu  bądź  inicjowana  ręcznie  z  poziomu  analizatora  lub  komputera. 
Producent  zaleca  automatyczną  kalibrację  zera  raz  na  dobę.  Ponieważ  krzywa  pochłaniania 
promieniowania  podczerwonego  jest  jednoznacznie  określona  prawami  fizyki,  ewentualny  błąd 

6 

 

wskazań  analizatora  może  być  skutkiem  jedynie  pełzania  zera.  Regularna  kalibracja  zera 
gwarantuje, więc długotrwałą poprawność wskazań. 

Kalibracja  zakresu  dokonywana  jest,  podobnie  jak  kalibracja  zera,  w  warunkach  rzeczywistych. 
Dla  uzyskania  maksymalnej  miarodajności  kalibracji  punktu  pracy,  gaz  wzorcowy  będący 
mieszaniną  gazów  wzorcowych  o  uzgodnionych  stężeniach  z  nośnikiem  w  postaci  azotu  jest 
podawany  do  tej  samej  przestrzeni,  w  której  odbywa  się  pomiar,  tzn.  do  wnętrza  sondy 
pomiarowej. Kalibracja zakresu wykonywana jest po każdym przeglądzie serwisowym i w dowolnej 
chwili według potrzeb użytkownika.  

W  ostatnich  latach  Codel  wdrożył  model  analizatora  wielogazowego  G-CEM40,  który  zachowuje 
zasadę  działania,  podstawy  konstrukcji  i  parametry  jakościowe  poprzedniego  modelu  jest  jego 
alternatywą, szczególnie przydatną do zastosowań procesowych. Miernik może mierzyć do pięciu 
gazów  (zamiast  siedmiu)  z  tej  samej  palety  co  G-CEM4000.  Istnieje  również  uproszczona, 
jednogazowa  wersja  analizatora  przeznaczona  do  pomiaru  CO.  Sonda  z  filtrami  dyfuzyjnymi 
doskonale  sprawdza  się  w  warunkach  wysokiego  zapylenia  rzędu  kilkudziesięciu  g/m

3

,  dzięki 

czemu  analizatory  znajdują  zastosowanie  w  systemach  zabezpieczeń  odpylacza  przed 
niekontrolowanym wzrostem stężenia tlenku węgla. 

 

3.2. 

Pyłomierz optyczny Codel D-CEM2100 

Miernik  (pokazany  na  rysunku  3)  mierzy  ekstynkcję,  a  po  wprowadzeniu  charakterystyki 
kalibracyjnej  z  pomiarów  równoległych  –  stężenie  pyłu.  Jego  konstrukcja  umożliwia  kontrolę 
wskazań w zerze i punkcie pracy bez przerywania procesu technologicznego. Układ kompensacji 
zanieczyszczeń powierzchni optycznych zapewnia precyzyjny pomiar również dla niskich poziomów 
zapylenia. 

 

 

Rysunek  3.   Układ pyłomierza Codel D-CEM 2100 

Miernik  składa  się  z  dwóch  identycznych  zamontowanych  naprzeciw  siebie  zespołów  nadajnik-
odbiornik i procesora. Każda z głowic składa się ze źródła światła (diody LED), detektora, układu 
optycznego  z  ruchomym  lustrem  kalibracyjnym  zamontowanym  w  zaworze  kulowym  oraz 
niezbędnego dla sterowania i pomiaru układu elektronicznego. Głowice pracują na przemian jako 

7 

 

nadajnik  i  odbiornik,  zamieniając  się  rolami  37,5  razu  na  sekundę.  Przyrząd  oferuje  możliwość 
odczytu  wartości  pomiaru  w  postaci  zaczernienia  (w  procentach  lub  jednostkach  Ringelmana), 
ekstynkcji,  bądź  po  wprowadzeniu  współczynnika  proporcjonalności  -  stężenia  pyłu,  mierzonego  
w  miligramach  na  rzeczywisty  lub  normalny  metr  sześcienny.  Zasady  normalizacji  i  uśredniania 
sygnałów pomiarowych są analogiczne jak dla analizatorów gazowych. 

Analizator  występuje  w  dwóch  odmianach:  jako  element  Systemu  Ciągłego  Monitoringu  emisji 
bądź jako przyrząd samodzielny – w tym ostatnim przypadku miernik posiada własny wyświetlacz 
z klawiaturą. 

 
3.3. 

Przepływomierz spalin Codel V-CEM5100 

Do pomiaru przepływu spalin firma CODEL stosuje niewymagającą kontaktu ze spalinami metodę 
korelacji  poprzecznej.  Normalnie  metoda  ta  wymaga  wprowadzenia  do  medium  śladowej  ilości 
znacznika  chemicznego,  barwiącego  lub  promieniotwórczego.  Prędkość  przepływu  mierzonego 
gazu jest określona w funkcji czasu przepływu znacznika między punktami pomiarowymi o znanej 
odległości.  W  przypadku  jednakże  gazu  zanieczyszczonego  pyłem  i/lub  zawierającego  parę 
wodną,  zamiast  sztucznie  wprowadzanego  znacznika,  wykorzystuje  się  występujące  naturalnie 
szybkozmienne zaburzenia promieniowania podczerwonego emitowanego przez strugę spalin. 

Miernik  V-CEM5100  (Rysunek  4)  składa  się  z  dwóch  głowic  odbiorczych  mierzących  natężenie 
naturalnego  promieniowania  podczerwonego  przepływającego  gazu  oraz  procesora.  Głowice 
rozmieszczone  są  wzdłuż  osi  przepływu  spalin  w  odległości  0,6  do  1m.  Przyrząd  może  mierzyć 
prędkości spalin w zakresie od ok. 2 do 50m w temperaturze powyżej ok. 70 C. W sprzyjających 
warunkach możliwe jest dokonywanie pomiarów w niższych temperaturach, nawet do 50 C. 

 

 

Rysunek  4.  Sposób montażu przepływomierza Codel V-CEM 5100 

Również przepływomierz oferowany jest w dwóch wersjach – do współpracy z Systemem Ciągłego 
monitoringu emisji bądź do pracy samodzielnej. 

8 

 

4.  System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych 
4.1. 

Konfiguracja systemu 

System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych składa się ze sterowników lokalnych (SCU)  
w  każdej  grupie  analizatorów,  czterożyłowej  szeregowej  magistrali  danych  oraz  elementów 
wspólnych dla całego systemu: sterownika centralnego (CDC) niezbędnego w przypadku więcej niż 
jednej  grupy  przyrządów  i  komputera  emisyjnego  z  zainstalowanym  oprogramowaniem.  Na 
rysunku 5 przedstawiono przykładową konfigurację systemu z jedną grupą analizatorów. Łącznie 
do jednej jednostki centralnej można podłączyć ich 12. 

 

Rysunek 5. Przykładowa konfiguracja systemu ciągłych pomiarów emisji dla jednej grupy 
analizatorów 

 

Konfiguracja systemu zapewnia dwukierunkową łączność zarówno z analizatorów do komputera 
(odczyt  wartości  mierzonych,  diagnostyki,  parametrów  pracy  przyrządów)  jak  i  z  komputera  do 
analizatorów (kalibracja analizatorów, konfiguracja elementów systemu).  

4.2         Pakiet oprogramowania PCEM 

System  informatyczny  pracujący  w  ramach  Systemu  Ciągłego  Monitoringu  emisji  (AMS) 
zapewnia prawidłową wymianę informacji pomiędzy poszczególnymi elementami systemu, 
a  ponadto  umożliwia  komunikowanie  się  systemu  z  komputerami  Użytkownika  poprzez 
zakładową  sieć  komputerową.  Dane  gromadzone  są  w  bazie  danych  MS  SQL 

9 

 

zainstalowanej na serwerze. Dane te są dostępne dla uprawnionych użytkowników na ich 
komputerach podpiętych do wspólnej sieci. 
Architekturę systemu PCEM przedstawia rysunek 6. System jest uniwersalny – może być 
stosowany  zarówno  do  współpracy  z  różnymi  generacjami  analizatorów  Codela 
(oznaczonymi  na  rysunku  23  symbolami  3000,  4000  i  40)  jak  też  analizatorami 
ekstrakcyjnymi dowolnego producenta (poprzez panel operatorski HMI).l  

 

Rys. 6.  Architektura systemu PCEM 

10 

 

W  skład  opracowanego  przez  Pentol  pakietu  oprogramowania  PCEM  wchodzą 
następujące programy: 

  PCEMComm – program komunikacyjny 
  PCEMData – program konwertujący dane 
  PCEMView –program do wizualizacji danych pomiarowych 
  PCEMReport – program do generowania raportów rozliczeniowych  

4.2.1  Dane pomiarowe i dane diagnostyczne 

Wizualizacja  danych  pomiarowych  odbywa  się  z  wykorzystaniem  programu  „PCMView” 
wchodzącego  w  skład  pakietu  oprogramowania  Systemu  Ciągłego  Monitoringu  Emisji 
„PCEM”, rysunek 7 poniżej przedstawia okno programu dla „danych bieżących”: 

 

Rys. 7 Przykładowe okno wizualizacji danych bieżących 
W  oknie  tym  przedstawiane  są  dane  pomiarowe,  jako  dane  bieżące  oraz  wszystkie 
parametry istotne dla odczytywanych wyników, a więc:  

  parametry normalizacji, 
  jednostki pomiarowe 
  wartości aktualnych wyników dla  wybranej średniej 1minuta, 60 minut 24h, 48h 

oraz aktualnej średniej miesięcznej 

  wartości prognozowane dla średnich 24h, 48h oraz średniej miesięcznej  
  zakresy pomiarowe poszczególnych torów pomiarowych 
  zadane poziomy alarmowe. Wartości alarmowe mogą być ustawione w odniesieniu 

do wartości dopuszczalnych (ELV). W przypadku różnych wartości dopuszczalnych 
dla  podłączonych  kotłów  wartości  ELV  dla  wspólnego  kolektora  są  dynamicznie 

11 

 

wyliczane  na  podstawie  stanu  pracy  poszczególnych  kotłów.  Jeżeli  wartości 
dopuszczalne  są  zależne  od  ilości  spalanej  biomasy  to  program  wylicza  je 
automatycznie i odpowiednio aktualizuje wartości alarmowe 

  status ważności danych (dane ważne, kalibracja) 
  status obiektu  

Aby  program  PCEM  mógł  poprawnie  prezentować  otrzymywane  dane  z  analizatorów 
konieczna  jest  praca  w  tle  programów  komunikacyjnego  i  konwertującego.  Wyłączenie 
programów  komunikacyjnych  powoduje  przerwanie  transmisji  danych  pomiędzy 
serwerem,  a  analizatorami.  Dane  historyczne  zapisane  w  bazie  danych  MS  SQL  na 
twardym dysku komputera systemu monitoringu prezentowane są z wykorzystaniem opcji 
„Wykres” (Rysunek 8).  
Program umożliwia odtworzenie przebiegu każdej zarejestrowanej wielkości pomiarowej, 
w  dowolnym  przedziale  czasowym  w  okresie  objętym  rejestracją.  Oprócz  odwzorowania 
graficznego  w  postaci  wykresu  można  za  pomocą  kursora  wyświetlać  kolejne  wartości 
średnie  analizowanego  przedziału  czasowego  zaznaczając  w  „Źródle  danych”  „Wartość 
kursora”  odczytując  je,  co  1  minutę  lub  co  10  minut.  Dane  historyczne  mogą  być 
prezentowane  w  dowolnych  dostępnych  w  systemie  jednostkach  i  średnich  czasowych. 
Możliwe  też  jest  wycięcie  z  wykresu  określonego  przedziału  czasowego  i  obliczenie 
średniej dla tego przedziału.  

 

Rys. 8. Przykładowe okno wizualizacji wykres trendu 

Dla  operatorów  procesu  zaprojektowano  osobny  program  ‘PCEMmonitor’  służący  do 
wizualizacji  bieżących  wartości  niezbędnych  z  punktu  widzenia  prowadzenia  procesu  
i podejmowania optymalnych decyzji. Przykładowe okno przedstawia rysunek 9.   
Z punktu widzenia obsługi przyrządów bardzo pomocną funkcją programu jest możliwość 
edytowania na ekranie komputera danych diagnostycznych dla każdego podłączonego do 
systemu  przyrządu  w  celu  analizy  poprawności  pracy  przyrządów  w  czasie.  Dane  te 

12 

 

pozwalają  na  precyzyjne  określenie  poprawności  działania  przyrządów,  a  w  przypadku 
usterki na zlokalizowanie usterki. Dane te są zapisywane  w pamięci  komputera, co daje 
możliwość pełnej analizy serwisowej urządzeń monitoringu. Podłączenie do internetu lub 
modemu  pozwoli  na  zdalne  sprawdzanie  poprawności  działania  pracy  analizatorów  lub 
lokalizacji usterek. Można będzie z siedziby serwisu Pentol-Enviro Polska lub producenta 
aparatury  mieć  wgląd  do  danych  diagnostycznych,  co  pozwoli  na  prowadzenie  działań 
profilaktycznych i osiągnięcie prawie stuprocentowej dyspozycyjności systemu. 

 

Rys. 9 Przykładowe okno wizualizacji dla operatorów procesu 
 

 

Rys. 10 Przykładowe okno diagnostyki 

13 

 

4.2.2  PCEM Report – generowanie raportów rozliczeniowych 

W  skład  pakietu  oprogramowania  wchodzi  program  PCEMReport  do  generowania 
raportów  emisji  i  raportów  przekroczeń  generowanych  w  wybranych  przez  użytkownika 
interwałach  czasowych  doby,  tygodnia,  miesiąca,  kwartału,  pół  roku,  roku  lub 
zadeklarowanego przez Użytkownika interwału czasowego.    
Zawartość  programu  PCEMReport  jak  również  sposób  generowania  raportów  i  ich 
zawartość  opierają  się  na  interpretacji  obowiązujących  aktów  prawnych,  a  w  przypadku 
ich zmiany Pentol niezwłocznie oferuje aktualizację oprogramowania. 

4.3  Wymiana danych między system monitoringu emisji a systemem zewnętrznym 

DCS/SCADA 

System  PCEM  ofertuje  kilka  możliwości  transmisji  danych  do  systemów  zewnętrznych. 
Wszystkie  dane  zarówno  bezpośrednio  zmierzone  jak  i  sprowadzone  do  warunków 
normalnych  odpowiadające  wymaganym  poziomom  uśredniania  w  tym  również  dane 
uwzględniające funkcje korekcyjne wyznaczone zgodnie z procedura QAL 2 normy PN-EN 
14181  będą  dostępne  w  komputerze  emisyjnym  systemu  monitoringu.  Uzupełnieniem 
tych informacji będą dane dotyczące alarmów np. związane z uszkodzeniem analizatora, 
zanikiem zasilania, uruchomieniem procedury kalibracyjnej 
Założono  następujące  sposoby  wymiany  danych  z  systemem  informatycznym 
Użytkownika: 

  Dane  pomiarowe  będą  dostępne  w  systemie  SCADA  z  wykorzystaniem  łącza 

komunikacyjnego  Ethernet  z  protokołem  Modbus  TCP/IP  lub  dodatkowego  portu 
RS485  w  Komputerze  Emisyjnym;  jest  to  alternatywne  rozwiązanie  analogowej 
transmisji danych 4-20mA. 

  Na wybranych istniejących stacjach roboczych Użytkownika zostanie zainstalowany 

pakiet  oprogramowania  PCEM.  Umożliwi  to  dostęp  specjalistów  Użytkownika  do 
danych  pomiarowych  i  diagnostycznych  oraz  umożliwi  generację  raportów. 
Rozwiązanie takie jest niezależne od dostępu do danych zgromadzonych w DCS. 

  Informacje  niezbędne  do  identyfikacji  stanu  pracy  poszczególnych  kotłów  lub 

innych  urządzeń  objętyuch  monitoringiem    będą  wydane  przez  użytkownika  w 
formie  sygnału  Modbus  TCP/IP  lub  jako  wyjścia  analogowe.  Sygnały  analogowe 
zostaną wprowadzone do dostarczonych przez Pentol modułów wejść analogowych 
z  wyjściem  Ethernet  i  wprowadzone  do  sieci.  Zadaniem  oprogramowania  PCEM 
będzie odczytywanie tych sygnałów i wprowadzenie do bazy danych systemu. 

4.4   Baza danych  

Pakiet  oprogramowania  PCEM  jest  oparty  o  współpracę  z  bazą  danych  Microsoft  SQL 
Serwer 2012. Jest to nowoczesna relacyjna baza danych spełniająca wszystkie aktualne 
standardy  informatyczne.  Serwer  bazy  będzie  zainstalowany  na  komputerze  emisyjnym. 
Dane pomiarowe oraz wszystkie istotne ustawienia będą zapisane w tej bazie. Baza ta ma 
cały  szereg  możliwości  pobierania  danych  (sporządzania  kwerend  w  języku  SQL), 
eksportowania  wybranych  danych  oraz  rozbudowany  system  administrowania.  Na 
komputerze  emisyjnym  będzie  zainstalowane  oprogramowanie  narzędziowe  ‘SQL  Server 

14 

 

Management Studio’, które daje Użytkownikowi bogaty zestaw narzędzi służący zarówno 
do administrowania bazą jak i zapewniający bezpieczny dostęp do danych.   

4.5  Bezpieczeństwo danych  

System  transmisji,  rejestracji  i  przetwarzania  danych  został  zaprojektowany  z  myślą  
o zapewnieniu maksymalnego bezpieczeństwa danych, rozumianego, jako: 

  Zapis  danych  pomiarowych,  konfiguracyjnych  i  diagnostycznych  w  sposób 

minimalizujący ryzyko utraty danych; 

  Zabezpieczenie  zarejestrowanych  danych  przed  skasowaniem,  zniekształceniem 

lub sfałszowaniem. 

Powyższe cele zrealizowano w sposób następujący: 

  Zastosowano lokalne koncentratory  zapisujące dane pomiarowe za ostatnie kilka 

miesięcy w swojej pamięci (niezależnie od zapisu w komputerze). 

  Zastosowano macierz dyskową RAID1 (100% redundancji zasobów dyskowych).  
  Zastosowana  baza  danych  MS  SQL  wyposażona  jest  w  wbudowany  mechanizm 

automatycznego 

tworzenia 

kopii 

bezpieczeństwa 

według 

ustalonego 

harmonogramu. Kopia bezpieczeństwa powinna być objęta zakładowym systemem 
przechowywania kopii bezpieczeństwa; 

  Dostęp  do  ważniejszych  funkcji  komputera  chroniony  jest  wielopoziomowym 

systemem indywidualnych haseł oraz systemem uwierzytelnienia. 

  Mierniki  na  obiekcie  w  przypadku  zaniku  napięcia  i  jego  ponownego  podania 

automatycznie kontynuują pracę w dotychczasowej konfiguracji. 

  W  czasie  zapisywania  danych  na  dysku,  każdy  rekord  danych  ma  przypisaną 

specjalnie  wyliczaną  sumę  kontrolną.  Na  wykresach  danych  historycznych 
widoczny  jest  specjalny  pasek  ‘Ważność  danych’,  który  pozwala  w  łatwy  sposób 
rozpoznać każdą ewentualną ingerencję w dane.  

 

 

 

 

 

 

 

OD 1 SIERPNIA 2013 R. ZMIANA ADRESU ZARZĄDU!

 

PENTOL – ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.

  

ZARZĄD I CENTRUM SERWISOWE 

Os. Piastów 21B, 31-624 Kraków 

Tel. 22 642 92 14 

(zarząd)

, 12 686 36 86 

(serwis)

, fax 12 686 11 01 

    www.pentol.pl    

e-mail:

 pentol@pentol.pl, krakow@pentol.pl 

 

Numer Certyfikatu 6460-001