Advanced leak detection system for recovery boilers

Abstract

The master’s thesis was done to find out if by combining different methods, the accuracy and reliability of a leak detection system can be improved enough reduce the need for unnecessary operator presence in the boiler room during possibly hazardous conditions. The feasibility of using certain accelerometer sensors as acoustic monitoring equipment was empirically tested. This thesis focuses mostly on analyzing water-steam differential (mass balance), boiler water phosphate content (chemical balance), acoustic emission and operation parameters as leak signals. By studying the current state of leak detection technology and performing field tests and simulations, a proposal for an advanced leak detection system was formed. This system would consist of a multi-layer alarm logic, multiple leak signals and calculations all working to provide the operator with relevant and accurate leak alarms with location and size. With the proposed system structure, most small and large leaks can be detected, located and confirmed from the safety of the control room.

Diplomityön tavoitteena oli selvittää, voiko eri tiiveydenvalvontamenetelmiä yhdistelemällä nostaa tiiveydenvalvontajärjestelmän luotettavuuden ja tarkkuuden sellaiselle tasolle, että prosessinhoitajien ei tarvitse oleskella kattilahuoneessa mahdollisen vuodon aikana vahvistaakseen vuodon. Työssä tarkastellaan pääasiassa massataseeseen, kemialliseen taseeseen, akustiseen emissioon ja käyttöparametreihin perustuvia tiiveydenvalvontamenetelmiä. Tiiveydenvalvontamenetelmien nykytilaa tutkittiin kirjallisuuslähteistä ja olemassa olevaa järjestelmää kehitettiin simulaatio- ja kenttäkokeiden perusteella. Myös erään kiihtyvyysanturin käyttökelpoisuus akustisen emission kuunteluun selvitettiin. Työn tuloksena koostettiin esimerkki kehittyneestä tiiveydenvalvontajärjestelmä, joka koostuu monitasoisesta hälytyslogiikasta, useista vuotosignaaleista ja laskennoista, joiden perusteella operaattorille välitetään ajankohtaista ja tarkkaa tietoa mahdollisten vuotojen sijainnista ja koosta. Tällä järjestelmällä useimmat suuret sekä pienet vuodot pystytään havaitsemaan, paikallistamaan ja vahvistamaan turvallisesti valvomosta käsin.