2,10,30

ZAPISZ SIĘ DO NEWSLETTERA SERWISU AUTOMATYKAONLINE.PL I POBIERZ DARMOWY NUMER "AUTOMATYKI"!

okładka Automatyka

*Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych przez Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, z siedzibą w Warszawie przy ul. Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa, w celach marketingowych, w tym marketingu bezpośredniego. Oświadczam, że zostałem poinformowany/a o prawie do wglądu, modyfikacji oraz usuwania moich danych osobowych.

*Wyrażam zgodę na przesyłanie mi informacji handlowej (w tym informacji handlowej partnerów portalu AutomatykaOnline.pl) za pomocą środków komunikacji elektronicznej w rozumieniu ustawy z dnia 18 lipca 2002 r. o świadczeniu usług drogą elektroniczną (Dz.U. 2002 nr 144, poz. 1204).

*Wyrażam zgodę na używanie przez Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, z siedzibą w Warszawie przy ul. Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa, telekomunikacyjnych urządzeń końcowych, których jestem użytkownikiem, dla celów marketingu bezpośredniego zgodnie z art. 172 ustawy z dnia 16 lipca 2004 r. Prawo telekomunikacyjne (Dz.U. 2004 nr 171 poz. 1800).

*Akceptuję regulamin portalu AutomatykaOnline.pl oraz politykę prywatności serwisu.




ZAMKNIJ OKNO

Dziękujemy!

Prawie gotowe ... Musimy potwierdzić Twój adres email. Aby zakończyć proces subskrypcji, należy kliknąć link w mailu, który właśnie wysłaliśmy do Ciebie.

Po akceptacji zapisu na newsletter zostanie przesłany do Ciebie numer promocyjny miesięcznika Automatyka.

ZAMKNIJ OKNO

Dziękujemy za próbę ponownego zapisu na nasz newsletter.

Twój mail już jest w naszej bazie!

W przypadku pytań, prosimy o kontakt:
redakcja@automatykaonline.pl

ZAMKNIJ OKNO

W celu zapewnienia najwyższej jakości usług strona używa plików cookies. Szczegóły w polityce prywatności serwisu. Zamknij

POL ENG
a a a
Search
  • Login
  • Sign up
Site map Site map
AutomatykaOnline.pl
  • Home page
  • News
  • Interviews
  • Application
  • Articles
  • Events
  • Companies
  • Products
Search
Automatyka 12/2022

Automation12/2022

In this issue:
  • Interview with Paweł Hoerner de Roithberger and Paweł Reszel, National Instruments
  • Cybersecurity of industrial control systems
  • Signaling columns
  • Magazine
  • Subscription
  • Contact
  • Advertisement
Articles
  • Building Automation
  • Safety
  • Druk 3D
  • Electrics
  • Energy
  • Energia
  • Communication
  • Computers and HMI
  • Building Automation
  • Assembly and Conveyance
  • Software
  • Pneumatics
  • Measurements
  • Prawo i normy
  • Przemysł 4.0
  • Robotics
  • Control
  • Visions Systems
  • Drives
  • Technika łożyskowa
  • Technologia obróbki
  • Services
  • Others
Expand all
  • Home page
  • Articles
  • Measurements

Elastyczni kontrolerzy. Radialny system pomiaru temperatury

Robert Torgerson, Kai Grabenauer, Wojciech Jakubowski (WIKA Polska) print

Thursday August 11 2016
Elastyczni kontrolerzy. Radialny system pomiaru temperatury
Tweet

Środowisko rafinerii stanowi ogromne wyzwanie dla przyrządów pomiarowych. Problemy wynikają nie tylko z trudnych warunków, w których sprzęt jest użytkowany, ale również ze stale rosnących wymagań w zakresie bezpieczeństwa, opłacalności i jakości produktów. Elastyczna termopara wielopunktowa jest odpowiedzią na ten trend i staje się standardem dla różnorodnych pomiarów temperatury w rafineriach.

Po upływie dekady od kryzysu naftowego, w połowie lat 80., przemysł petrochemiczny znalazł się pod silnym naciskiem ekonomicznym. Operatorzy rafinerii mieli trudności z uzyskaniem optymalnej wydajności swoich instalacji. Wielu z nich podjęło uzasadnioną decyzję ulepszenia reaktorów za pomocą nowej generacji wysokoaktywnych katalizatorów. Katalizatory te zapewniają lepszą selektywność i prędkość przetwarzania, co zwiększa produktywność i rentowność. Jednak z drugiej strony stanowią źródło pewnych problemów dla operatorów rafinerii. W instalacjach do hydrokrakingu wysokoaktywne katalizatory mogą zwiększyć prędkość reakcji, a negatywną konsekwencją procesów egzotermicznych jest zjawisko zwane najczęściej niestabilnością cieplną. Niestabilność cieplna wykryta zbyt późno jest niebezpieczna, ponieważ nagły wzrost temperatury, który przekroczy limity metalurgiczne ścianek reaktora, może spowodować ich uszkodzenie i katastrofalną w skutkach utratę szczelności.

Przed prostymi termometrami wielopunktowymi z gniazdem rurowym, które były powszechnie używane w zastosowaniach przemysłowych 30 lat temu, stanęło wyzwanie monitorowania temperatury w reaktorach. Niestety, ich konwencjonalna budowa nie do końca nadawała się do sprawdzania temperatury w reaktorach wyposażonych w katalizatory nowej generacji. Powodem niedostosowania były trzy główne problemy:

  • Czas reakcji: Gniazdo rurowe było przeznaczone do stosowania w warunkach wysokiego ciśnienia w instalacjach do hydrokrakingu i hydrorafinacji. Jednocześnie gruba metalowa ścianka rurki spowalniała czas reakcji termometru, co oznaczało, że jego reakcja na niestabilność termiczną reaktora była zbyt powolna.
  • Kanałowanie: To negatywne zjawisko zostało zaobserwowane wzdłuż gniazd rurowych, które były zwykle montowane pionowo. Medium procesowe przepływało przez reaktor szybciej, niż przez kanał, przez co katalizator nie miał wystarczająco dużo czasu na przetworzenie produktu.
  • Ograniczona możliwość rozmieszczenia punktów: Punkty detekcji były nieodpowiednio rozłożone – wyłącznie na liniowej geometrii gniazda rurowego, przez co znaczna część reaktora pozostawała bez możliwości pomiaru temperatury. Ryzyko braku wykrycia punktów o podwyższonej temperaturze prowadziło do zmniejszenia żywotności katalizatorów i/lub niestabilności cieplnej.
Promieniowy rozkład punktów detekcji wewnątrz reaktora

Układy z elastyczną termoparą

W odpowiedzi na te wymagania firma Gayesco (obecnie spółka Grupy WIKA) postanowiła opracować układy z elastyczną termoparą. Do dziś są one używane pod nazwą Flex-R, choć od tamtego czasu przeszły metamorfozę, dostosowując się do zmieniających się wymagań przemysłu petrochemicznego. Termopary Flex-R występują w różnorodnych zastosowaniach w reaktorach z pojedynczym złożem oraz wieloma złożami.

Opracowanie ich zasady działania było owocem bliskiej współpracy inżynierów procesowych, użytkowników i licencjodawców. Przykładowo specjalnie zaprojektowany kabel płaszczowy o izolacji mineralnej odznaczał się ogromną wytrzymałością i w związku z tym nie tylko wyparł gniazdo rurowe, ale też pozwolił na dowolną konfigurację punktów detekcji. W wyniku tej pracy powstał radialny system do pomiaru temperatury z bardzo szybkim czasem reakcji wynoszącym około 4–8 s (a nie 3 min, jak w przypadku konwencjonalnych gniazd rurowych). Dzięki temu operatorzy zyskali czas umożliwiający reagowanie na potencjalną niestabilność termiczną i pozwalający na podjęcie właściwych środków zaradczych. System ten pozwolił również na większe zagęszczenie punktów, co wcześniej nie było możliwe.

Termopary Flex-R z czułymi końcówkami są montowane w reaktorach za pomocą specjalnych systemów mocowania, co marginalnie wpływa na bieg procesu.

Termopary Flex-R są montowane do reaktora kołnierzowo lub, w przypadku braku wystarczającego miejsca, mocowane na złącze śrubowe wysokiego ciśnienia (gwint radialny). Po zainstalowaniu stają się integralną częścią reaktora i narzędziem wspierającym operatorów rafinerii w staraniach zmierzających do redukcji kosztów. Na przykład, gdy katalizator jest usuwany podczas wymiany, układ pomiarowy wciąż pozostaje wewnątrz zbiornika. Technicy serwisowi mogą kalibrować termoparę na miejscu lub naprawiać MI kabel, jeżeli płaszcz uległ uszkodzeniu przy usuwaniu katalizatora.

W ciągu kolejnych lat obok Flex-R na rynku pojawiło się więcej elastycznych termometrów wielopunktowych. Inni producenci próbowali naśladować funkcjonalność systemu opracowanego przez Gayesco, jednak większość z tych urządzeń miała geometrię liniową z wieloma punktami detekcji w pojedynczym płaszczu. Nadawały się jedynie, jako tanie rozwiązania, do rejestracji liniowych gradientów temperatury.

Ponadto, ze względu na skomplikowaną budowę wewnętrzną z wieloma punktami detekcji w jednym płaszczu, nie miały one żadnych zabezpieczeń, a ich naprawa na miejscu była niemożliwa. Jeżeli płaszcz zewnętrzny uległ uszkodzeniu, operator tracił wszystkie punkty detekcji jednocześnie.

Montaż termopar w reaktorze

Szeroki zakres zastosowań

Stabilność pracy systemu Flex-R najlepiej ilustruje pierwszy wielopunktowy termometr z tej serii, który został zamontowany przez Gayesco w reaktorze w rafinerii Shell w Woodriver (Illinois) w 1988 r. 260 punktów detekcji, umieszczonych na kilku poziomach złoża katalizatora, działa od 26 lat bez żadnych problemów i bez nawet jednej usterki, mimo że katalizator był usuwany wielokrotnie.

Korzyścią z radialnego pomiaru temperatury w reaktorze jest nie tylko możliwość wykrycia skoków temperatury, co było pierwotnym celem nowego systemu pomiarowego. Te same przyrządy dostarczają również dane na temat nieprawidłowego rozłożenia katalizatora wewnątrz zbiornika i pomagają w przewidywaniu jego żywotności. Elastycznych termometrów wielopunktowych można też użyć do oceny wydajności w górnej części złoża.

Szybko okazało się, że wielopunktowe rozwiązania opracowane przez Gayesco mają ogromną liczbę potencjalnych zastosowań w rafineriach. Mogą one zostać użyte m.in. do monitorowania katalizatora w procesach styrenowych i kolumnach destylacyjnych, do kontroli regeneracji katalizatora w urządzeniach do reformingu (FCR) lub do pomiaru temperatury w diplegach i cyklonach podczas fluidalnego krakingu katalitycznego (FCC).

Wprowadzone kilka lat temu przepisy znacznie zwiększyły wymagania dotyczące poziomu emisji, co wywarło ogromny wpływ na jakość i czystość paliwa, zwłaszcza zawartość siarki. W odpowiedzi nastąpił geometryczny wzrost liczby elastycznych termometrów wielopunktowych stosowanych w urządzeniach do hydrokrakingu i hydrorafinacji. Niestety, duże zagęszczenie punktów pomiarowych w reaktorach miało negatywny wpływ na natężenie przepływu i rozkład medium procesowego, a więc również na jakość produkowanego paliwa. W odpowiedzi na te problemy firma Gayesco opracowała specjalne niewielkie elementy mocujące dla swoich termopar, aby zredukować negatywne konsekwencje dla procesów reakcji do minimum.

Oprócz systemu wsporników istotna jest też wiedza praktyczna firmy na temat optymalnego utrzymania termopar w reaktorze. Wysiłki inżynierów w działach badań i rozwoju, zmierzające do ciągłego usprawniania termometrów wielopunktowych, nie ustają. Najnowocześniejsze termometry wielopunktowe wykorzystują główne oraz pomocnicze układy bezpieczeństwa. Są wyposażone w podwójną komorę uszczelniającą, która opcjonalnie może być monitorowana – na wypadek rozszczelnienia pierwszej strefy.

Standardem systemu Flex-R firmy Gayesco są także dodatkowe urządzenia uszczelniające dla przejść pomiędzy termoparami. Ponieważ rozmiar termopary może być różny w zależności od zastosowania, nadal istotny problem stanowi wytrzymałość. Dlatego Gayesco stawia na specjalnie zaprojektowane MI kable do termopar, a nie standardowe rozwiązania alternatywne. Bezpieczeństwo procesu jest dla firmy najważniejsze. 

WIKA POLSKA spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp.k.

ul. Łęgska 29/35, 87-800 Włocławek
tel. 54 230 11 00, fax 54 230 11 01 
e-mail: info@wikapolska.pl
www.wikapolska.pl

source: Automatyka 3/2016

Related articles

  • Roboty chwytają palety w cyfrowej technologii czujników 3D
  • Magnetyczny system pomiarowy z radiową transmisją danych MPI-R10-RF
  • Nowoczesne pomiary poziomu z dostępem zdalnym w chmurze
  • Pomiary przemysłowe
  • VEGAPULS 6X. Prosta formuła radaru dla optymalizacji procesów

Newsletter

Stay up to date with current information.

Comau videos YouTube

Show more videos
Inżynier wie

Events

Show more events
11 Feb Conference

Niezawodność i Utrzymanie Ruchu w zakładach produkcyjnych w Czeladzi

Czeladź 11 February 2023
23 Feb Conference

Efektywność energetyczna w przemyśle w Czeladzi

Czeladź 23 February 2023
15 Mar Conference

Niezawodność i Utrzymanie Ruchu w zakładach produkcyjnych w Starachowicach

Starachowice 15 March 2023
15 Mar Training

Bezpieczeństwo układów sterowania maszyn wg EN ISO 13849

Wrocław 15–16 March 2023
  • facebook
  • Tweeter
  • google+
  • RSS AutomatykaOnline
  • About Us
  • Sales and customer service
  • Privacy Policy
  • Presentation
  • Terms of Use
  • Contact Us
  • Contact form
  • Media cooperation
  • Portal Editorial
  • Automatyka Editorial
  • Advertising
  • Advertising contact
  • Advertising in "Automatyka"
  • Newsletter
AutomatykaOnline.pl

© 2014 by Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP. All rights reserved.
created by: TOMP