Petrokimya endüstrilerinde enstrümantasyon - Instrumentation in petrochemical industries

Enstrümantasyon, proses sütunlarının çalışmasını kontrol eder

Enstrümantasyon , petrol, gaz ve petrokimya endüstrilerinde proses tesisini izlemek ve kontrol etmek için kullanılır. Enstrümantasyon, tesisin, tutarlı kalitede ve gerekli özellikler dahilinde malzemeler üretmek için tanımlanmış parametreler dahilinde çalışmasını sağlar. Ayrıca tesisin güvenli bir şekilde işletilmesini sağlar ve tolerans dışı çalışmayı düzeltmek için hareket eder ve tehlikeli koşulların oluşmasını önlemek için tesisi otomatik olarak kapatır. Enstrümantasyon, sensör elemanları, sinyal vericileri, kontrolörler, göstergeler ve alarmlar, çalıştırılan valfler, mantık devreleri ve operatör arayüzlerinden oluşur.

Ana ekipmanı ve tesisteki sıvı akışını gösteren Proses Akış Diyagramlarında (PFD) temel enstrümantasyonun bir taslağı gösterilmektedir . Borulama ve Enstrümantasyon Diyagramları (P&ID), tesis üzerindeki tüm ekipmanların (kaplar, pompalar, vb.), boruların ve enstrümantasyonun ayrıntılarını sembolik ve şematik bir biçimde sağlar.

enstrümantasyon unsurları

Enstrümantasyon, basınç , sıcaklık , sıvı seviyesi , akış, hız, bileşim, yoğunluk, ağırlık gibi proses parametrelerini ölçmek için algılama cihazlarını içerir ; ve titreşim, konum, güç, akım ve voltaj gibi mekanik ve elektriksel parametreler.

Bir parametrenin ölçülen değeri, yerel olarak ve/veya bir kontrol odasında görüntülenir ve kaydedilir . Ölçülen değişken önceden tanımlanmış sınırları aşarsa, bir alarm işletme personelini olası bir soruna karşı uyarır. Tesisi güvenli bir duruma getirmek için kapatma valflerini ve damperleri kapatmak veya açmak veya pompaları ve kompresörleri tetiklemek (durdurmak) için enstrümantasyon tarafından otomatik yürütme eylemi gerçekleştirilir .
Petrokimya proses tesisinin doğru çalışması, kontrol döngülerinin hareketi ile sağlanır . Bunlar, kaplardaki ve borulardaki sıvının basıncını, sıcaklığını, sıvı seviyesini ve akış hızını otomatik olarak korur ve kontrol eder. Kontrol döngüleri, tesisteki bir parametrenin ölçülen değerini karşılaştırır, örn. önceden belirlenmiş bir ayar noktası ile basınç . Ölçülen değişken ve ayar noktası arasındaki bir fark, ölçülen değişkeni ayar noktasında tutmak için bir kontrol valfinin (nihai eleman) konumunu modüle eden bir sinyal üretir .
Valfler bir elektrik motoru, hidrolik sıvı veya hava ile çalıştırılır. Pnömatik kontrol valfleri için, kontrol sisteminden gelen elektrik sinyalleri, bir akım/pnömatik I/P dönüştürücüde valf aktüatörü için bir hava basıncına dönüştürülür. Pnömatik veya hidrolik basınç valflerinin kaybı üzerine açık (FO) veya kapalı (FC) konumda başarısız olabilir.
Bazı enstrümantasyon kendi kendine çalışır. Örneğin, basınç regülatörleri önceden ayarlanmış sabit bir basıncı korur ve patlama diskleri ve basınç emniyet valfleri önceden ayarlanmış basınçlarda açılır.
Enstrümantasyon, işletme personelinin tesise yerel olarak veya bir kontrol odasından müdahale etmesi için tesisler içerir. Personel valfleri açabilir veya kapatabilir, ayar noktalarını değiştirebilir, pompaları veya kompresörleri başlatabilir ve durdurabilir ve aşırı çalıştırma kapatma işlevlerini (başlatma sırasında olduğu gibi belirli kontrollü durumlarda) yapabilir.

Sıcaklık enstrümantasyonu

Isı eşanjörü enstrümantasyonu

Petrol, gaz ve petrokimya işlemleri belirli sıcaklıklarda gerçekleştirilmektedir.

Petrokimya endüstrisinde akışkanların sıcaklığının ölçümü, sıcaklık elemanları (TE) ile yapılır. Bunlar Termokupl veya Platin Direnç Sıcaklık Dedektörleri (RTD'ler) olabilir. İkincisi, iyi sıcaklık tepkileri için kullanılır. Eşanjörün performansını izlemek için ısı eşanjörlerinin giriş ve çıkış akışlarında yerel sıcaklık göstergeleri (TI) bulunur .

Endüstriyel uygulamalarda gaz veya sıvı akışkanlar ısıtılabilir veya soğutulabilir. Bu görev, bir ısı eşanjöründe üstlenilir , burada akışkan, su, glikol, kızgın yağ veya başka bir işlem akışkanı (ısıtma veya soğutma ortamı) gibi ikinci bir akışkan ile ısı transferi yoluyla ısıtılır veya soğutulur. Sıcaklık kontrolü, birinci akışkanın istenen sıcaklığını korumak için kullanılır. Isı eşanjöründen çıkışındaki birinci akışkanda bir sıcaklık sensörü vericisi (TT) bulunur. Ölçülen bu sıcaklık, istenen ayar noktası sıcaklığı ile karşılaştırıldığı sıcaklık kontrolörüne (TIC) beslenir. Ölçülen değişken ve ayar noktası arasındaki farkla ilgili olan kontrolörün çıkışı, ısıtma veya soğutma ortamının akışını ayarlamak için ikinci akışkandaki bir kontrol vanasına (TCV) beslenir. Bir akışkanın soğutulması durumunda, akışkanın sıcaklığı yükselirse, sıcaklık kontrolörü TCV'yi açarak soğutma ortamının akışını arttırarak ısı transferini arttırır ve birinci akışkanın sıcaklığını düşürür. Tersine, sıcaklık düşerse, kontrolör TCV'yi kapatacak şekilde hareket eder, bu da ilk akışkanın sıcaklığını artırarak ısı transferini azaltır. Birinci akışkanın sıcaklığının düştüğü ısıtma ortamı durumunda, kontrolör, ısıtma ortamının akışını artırmak ve böylece birinci akışkanın sıcaklığını yükseltmek için TCV'yi açmak üzere hareket edecektir. Kontrolör (TIC), işletme personelini olası bir sorun hakkında uyarmak için yüksek (TAH) ve düşük sıcaklık (TAL) alarmları da üretebilir.

Fin fanlı soğutucular, gazları ve sıvıları soğutmak için hava kullanır. Akışkan sıcaklığı, soğutucu üzerindeki damperlerin açılması veya kapanması veya fanın hızının veya fan kanatlarının eğim açısının ayarlanması ve böylece hava akışının arttırılması veya azaltılması yoluyla kontrol edilir (TIC).
Sıcaklık izleme ve kontrol enstrümantasyonu, istenen bir termal çıktıyı korumak için yakıt akış valfini (FCV) ayarlamak için ateşlenen ısıtıcılarda ve fırınlarda kullanılır. Atık ısı geri kazanım üniteleri (WHRU), bir sıvıyı (ısıtma ortamı) ısıtmak için bir gaz türbininden gelen sıcak egzoz gazlarının akışından ısı çıkarmak için kullanılır . Enstrümantasyon , egzoz gazı akışındaki damperleri kapatarak veya açarak ısıtma ortamının istenen sıcaklığını korumak için kontrolörler içerir .
Düşük sıcaklık alarmları (TSL), soğuk sıvıların soğuk servis için uygun olmayan borulara yönlendirilebileceği durumlarda kullanılır. Enstrümantasyon, bir ilk alarmı (TAL) ve ardından bir kapatma valfini (XV) kapatmak için bir kapatma eylemini (TSLL) içerebilir.
Sıcaklık sensörleri (TE), belki de bir alevi sürdürmek için yetersiz gaz akış hızı nedeniyle, tesis alevlenmelerinin kasıtsız olarak söndürüldüğünü (BAL) belirtmek için kullanılır.

Basınç enstrümantasyonu

Bir proses kabındaki basınç enstrümantasyonunun şeması

Petrol, gaz ve petrokimya prosesleri belirli çalışma basınçlarında gerçekleştirilir.

Basınç, basınç kontrolörlerine (PIC) basınç (PT) sinyalleri gönderen basınç sensörleri (PE) tarafından ölçülür . Basınçlı kaplar ve tanklar, yerel basınç göstergeleri (PI) ile donatılmıştır.
Petrokimya endüstrisinde basınç, bir kabın üst gaz boşluğunda sabit bir basınç muhafaza edilerek kontrol edilir. Bir basınç kontrolörü (PIC), gazı işlemin bir sonraki aşamasına ileten bir basınç kontrol valfi (PCV) üzerindeki ayarı ayarlar. Kapta yükselen bir basınç, daha fazla gazı ileri beslemek için PCV'nin açılmasına neden olur. Basınç yükselmeye devam ederse, bazı kontrolörler, fazla gazı alev sistemine besleyen ikinci bir PCV'yi açmak için harekete geçer. Basınç vericisi, basınç ayarlanan yüksek ve düşük limitleri aşarsa uyarı alarmları (PAL ve PAH) sağlayacak şekilde yapılandırılmıştır. Bu limitler aşılırsa (PALL ve PAHH), geminin giriş valflerinin kapatılmasını içeren sistemin otomatik kapanması başlatılır. Kapatmayı başlatan basınç sensörü (PT), ortak mod arızalarını azaltmak ve kapatma işlevinin daha fazla güvenilirliğini sağlamak için basınç kontrol döngüsüyle ilişkili PT'den ayrı bir cihaz döngüsüdür.
Hidrosiklonların çalışması , giriş ile yağ ve su çıkışları arasında sabit diferansiyel basınçları koruyan basınç enstrümantasyonuyla kontrol edilir.
Turbo genişleticiler , genişletici giriş kanatlarının açısını kontrol ederek giriş basıncını (PIC) sabit bir değerde tutarak kontrol edilir. Bölünmüş aralıklı bir basınç kontrolörü ayrıca turbo genişletici boyunca bir Joule-Thomson valfini modüle edebilir .
Battaniyeli tanklardaki basınç, kendinden tahrikli basınç kontrol valfleri (PCV'ler) tarafından korunur. Sıvı tanktan çekilirken gaz boşluğundaki basınç düşer. Battaniye gaz besleme valfi, basıncı korumak için açılır. Tank sıvı ile dolduğunda basınç yükselir ve gazı atmosfere veya bir havalandırma sistemine boşaltmak için bir havalandırma gazı valfi açılır.
Kopma (patlama) diskleri (PSE) ve basınç tahliye veya basınç emniyet valfleri (PSV) önemli basınç kontrol cihazlarıdır. Her ikisi de kendinden tahriklidir ve petrokimya tesisinde temel bir güvenlik işlevi sağlamak için önceden ayarlanmış bir basınçta açılacak şekilde tasarlanmıştır.

Akış enstrümantasyonu

Bir akış kontrol enstrümantasyon döngüsünün şeması

Bir petrokimya tesisinin verimi, akış enstrümantasyonu ile ölçülür ve kontrol edilir.

Akış ölçüm cihazları cihazları (FE), girdap , pozitif yer değiştirme (PD), diferansiyel basınç (DP), koriolis , ultrasonik ve rotametreleri içerir .
Akış kompresör tahliyesinde makine içinden akışı (FT) ölçülmesi ve ana işletici (hızını (FIC / SiC) kontrol edilmesi suretiyle kontrol edilir elektrik motoru veya gaz türbini kompresörü tahrik edilir). Dalgalanma önleyici kontrol, kompresörden minimum sıvı akışı sağlar. Kompresörden akan akışkanın basma ve basma basınçları (PT) ve sıcaklıkları (TT) ile basmadaki akış (FT) ölçülür. Dalgalanma önleyici kontrolör (FIC), soğutulmuş gazı kompresör son soğutucusunun aşağı akışından kompresörün emişine geri dönüştüren bir kontrol valfini (FCV) modüle eder . Düşük akış alarmları (FAL), işletme personeline bir uyarı göstergesi sağlar.
Büyük proses pompaları minimum akış koruması ile sağlanır. Bu, pompa tahliyesindeki akışın (FT) ölçümünü içerir, bu ölçüm, ayar noktası pompa boyunca gereken minimum akış olan bir akış kontrolörüne (FIC) bir girdidir. Akış minimum akış değerine düştüğünde, kontrolör akışkanı tahliyeden pompanın emişine geri dönüştürmek için bir akış kontrol valfi (FCV) açar.
Akış ölçümü (FIQ), giden bir boru hattı veya bir tanker yükleme istasyonu gibi sıvıların gözetimli aktarımının gerçekleştiği durumlarda gereklidir. Akışın doğru ölçümü esastır ve sıvı yoğunluğu gibi parametreler ölçülür.
Hava girişini ve potansiyel olarak patlayıcı karışımların oluşumunu önlemek için parlama ve havalandırma sistemleri temizlenir. Tahliye gazının akış hızı, rotametre (FIC) veya sabit orifis plakası (FO) ile ayarlanır. Düşük akış alarmı (FAL), çalışan personeli tahliye akışının önemli ölçüde azaldığı konusunda uyarır.
Boru hatları , her iki uçtaki sıvı akış hızı ölçülerek izlenir, bir tutarsızlık (FDA) boru hattında bir sızıntı olduğunu gösterebilir.

Seviye enstrümantasyonu

Bir proses kabındaki seviye enstrümantasyonunun şeması

Seviye ölçüm petrokimya endüstrisinde basınçlı kaplar ve tanklarda sıvıların fark basınç seviyesi metre, radar, magnetostrictive, nükleonik, manyetik şamandıra ve pnömatik gaz verici araçlarının tarafından yürütülmektedir.

Seviye enstrümantasyonu, kap veya tank içindeki bir gaz/sıvı veya sıvı/sıvı arayüzünün konumunu ölçerek sıvıların yüksekliğini belirler. Bu tür arayüzler, petrol/gaz, yağ/su, kondens/su, glikol/yoğuşma vb. içerir. Yerel gösterge (LI), sıvı seviyesini doğrudan tanka/tank'a bağlı dikey bir cam tüp aracılığıyla gösteren gözetleme camlarını içerir.
Faz arayüzleri, ölçülen değeri istenen ayar noktasıyla karşılaştıran bir seviye kontrolörüne (LIC) bir sinyal ileten seviye vericileri (LT) tarafından sabit bir seviyede tutulur. Fark, kaptan sıvı çıkışındaki bir seviye kontrol valfine (LCV) bir sinyal olarak gönderilir. Seviye yükseldikçe kontrolör, seviyeyi düşürmek için sıvıyı çekmek için valfi açar. Benzer şekilde, seviyeler düştükçe kontrolör, sıvı çıkışını azaltmak için LCV'yi kapatmak üzere hareket eder.
Bazı gemiler, pompalanana kadar sıvıyı depolar. Kontrolör (LIC), pompayı belirli bir bant içinde başlatmak ve durdurmak için hareket eder. Örneğin, seviye 0,6m'ye yükseldiğinde pompayı çalıştırın, seviye 0,4m'ye düştüğünde pompayı durdurun.
Yüksek ve düşük seviyeli alarmlar (LAH ve LAL), önceden tanımlanmış limitlerin dışında olan çalışan personeli ısıtır. Daha fazla sapma (LAHH ve LALL), ya kaba girişteki ya da sıvı çıkış hatlarındaki acil durum kapatma valflerini (ESDV) kapatmak için bir kapatma başlatır. Yüksek ve alçak basınç enstrümantasyonunda olduğu gibi, kapatma işlevi, ortak mod arızasını önlemek için bağımsız bir ölçüm döngüsü içerir. Kaptaki sıvı seviyesi kaybı, yüksek basınçlı gazın sıvı çıkış hattından aşağı akış kabına aktığı yerde gaz üflemesine neden olabilir. Mansap gemisinin yapısal bütünlüğü tehlikeye girebilir. Ayrıca kaptaki yüksek sıvı seviyesi, sıvının gaz çıkışına taşınmasına neden olabilir, gaz kompresörleri gibi aşağı akış ekipmanlarına zarar verebilir.
Bir havşa tamburundaki yüksek sıvı seviyesi, havşaya istenmeyen sıvı taşınmasına yol açabilir. Flare tamburundaki yüksek yüksek sıvı seviyesi (LSHH), tesisin kapanmasını başlatır.
Önemli sayıda teknolojiyle ilgili sorunlardan biri, bunların bir nozul aracılığıyla kurulması ve ürünlere maruz kalmasıdır. Bu, özellikle zaten gerilimi azaltılmış gemilere yeni ekipman takarken, aleti gereken yere yerleştirmek mümkün olmayacağından, çeşitli problemler yaratabilir. Ayrıca, ölçüm elemanı kap içindeki içeriğe maruz kaldığından, alete saldırabilir veya aleti kaplayarak hizmet vermemesine neden olabilir. Seviye ölçümü için en güvenilir yöntemlerden biri , geminin dışına monte edildiğinden ve normalde toplu seviye ölçümü için bir nozul gerektirmediğinden bir Nükleer gösterge kullanmaktır . Ölçüm elemanı prosesin dışına kurulur ve herhangi bir kapatma işlemine gerek kalmadan normal işletimde muhafaza edilebilir. Kapatma yalnızca doğru bir kalibrasyon için gereklidir.

Analiz cihazı enstrümantasyonu

Petrol, gaz ve petrokimya endüstrilerinde çok çeşitli analiz cihazları kullanılmaktadır.

Kromatografi - ürün veya reaktanların kalitesini ölçmek için
Yoğunluk (yağ) – sıvıların gözetimli ölçümü için
Dehidrasyon veya çiğ noktası kontrol tesisinin verimliliğini kontrol etmek için çiğ noktası (su çiğ noktası ve hidrokarbon çiğ noktası)
Elektriksel iletkenlik – içme suyu ters ozmoz tesisinin etkinliğini ölçmek için
Su içinde yağ – suyun çevreye boşaltılmasından önce
Reaktanların ve ürünlerin pH'ı
Sülfür içeriği – gaz tatlandırma tesisinin verimliliğini kontrol etmek için

Çoğu araç sürekli çalışır ve bir veri ve eğilim günlüğü sağlar. Bazı analizör cihazları, bir ölçüm kritik bir seviyeye ulaştığında alarm verecek (AAH) yapılandırılmıştır.

Diğer enstrümantasyon

İşletim personeline makineyle ilgili olası mekanik sorunlar hakkında bir uyarı (VA) vermek için ana pompalar ve kompresörler titreşim sensörleri (VT) ile donatılmıştır.
Kopma diskleri (PSE) ve basınç emniyet valfleri (PSV) kendiliğinden harekete geçer ve patladıklarını veya kalktıklarını hemen göstermezler. Basınç alarmları (PXA) veya hareket alarmları (PZA) gibi enstrümantasyon, çalıştıklarını belirtmek için takılabilir.
Korozyon kuponları ve korozyon probları, borularda akan sıvıların korozyon oranlarının yerel bir göstergesini sağlar.
Boru hattı pik fırlatıcıları ve alıcıları, bir pikin fırlatıldığını veya geldiğini belirtmek için bir pik sinyal verici (XI) ile sağlanır.
Paketlenmiş ekipman parçaları ( kompresörler , dizel motorlar , elektrik jeneratörleri, vb.) yerel satıcı tarafından sağlanan enstrümantasyonla donatılmıştır. Ekipman arızalandığında, kontrol odasına çok değişkenli bir sinyal (UA) gönderilir.
Yangın ve gaz algılama sistemi gaz, duman veya yangın varlığını tespit etmek için, yerel sensör içerir. Bunlar, kontrol odasında alarmları başlatır. Birden fazla sensörün aynı anda algılanması, kapalı alanlarda yangın suyu pompalarını başlatmak ve yangın damperlerini kapatmak için eylemi başlatır.
Petrokimya tesisi birkaç seviyede kapatmaya sahip olabilir. Ünite kapatması (USD), tesisin geri kalanı çalışır durumda kalacak şekilde sınırlı bir ünitenin kapatılmasını gerektirir. Üretimin durdurulması (PSD), tüm proses tesisinin kapatılmasını gerektirir. Acil kapatma (ESD), tesisin tamamen kapatılmasını gerektirir.
Daha eski tesiste, pnömatik (3 – 15 psia) son eleman aktüatörlerini çalıştıran yerel kontrol döngüleri olabilir. Sensörler ayrıca elektrik sinyallerini (4 – 20mA) iletebilir. Pnömatik ve elektrik sinyalleri arasındaki dönüşüm, P/I ve I/P dönüştürücüler tarafından gerçekleştirilir. Modern tesisin kontrolü, Fieldbus dijital protokollerini kullanan Dağıtılmış Kontrol Sistemlerine dayanmaktadır .

Languages

In other projects