Многозонные термоизмерительные датчики с камерой безопасности, как оптимальное решение на НПЗ для контроля и измерения температуры в резервуарах и реакторах в нескольких точках
На сегодняшний день в мире насчитывается более семисот нефтеперерабатывающих заводов, приблизительно четыре десятка из них находится на территории Российской Федерации.
У каждого из предприятий существуют определенные требования и стандарты для измерения температуры протекающих технологических процессов, для мониторинга безопасности и управления химическими реакциями. При этом точный контроль температуры играет ключевую роль в соблюдении всех параметров с целью получения качественного и чистого искомого продукта. Иногда ошибки в несколько градусов могут привести к необратимым процессам при протекании химических реакций, и, в конченом счете, к значительным финансовым потерям.
Отметим, что на всех установленных средствах измерения температуры необходимо использовать только проверенные материалы, проводить дополнительные испытания и осуществлять проверку соблюдения всех норм на каждом этапе производства, чтобы все температурные датчики представляли собой надежную систему, которая обеспечивает стабильную работу при измерении параметров протекающих процессов на термометрируемых объектах. Именно такой системе НПО «Вакууммаш» уделяет наибольшее внимание.
В целом, на нефтеперерабатывающих заводах термометрируемые объекты делятся на реакторы, резервуары и трубопроводы, а основные группы температурных измерений в них связаны с определением параметров технологических процессов, либо с контролем их безопасности.
Рассмотрим датчики, являющиеся надежными и удобными для указанных условий эксплуатации.
Измерение температуры трубопроводов осуществляется с помощью традиционных термоэлектрических преобразователей или резистивных термопреобразователей, установленных в защитные гильзы на термометрируемом объекте. Для решения этой задачи, на нашем производстве выпускаются такие позиции как ТХАв/ТХКв-2088-021, ТХАв/ТХКв-2088-031 или ТСМв/ТСПв-1088-021, ТСМв/ТСПв-1088-031, а также модели для взрывоопасных зон ТХА/ТХК-106Ex, ТХА/ТХК-108Ex, ТСМ/ТСП-106Ex, ТСМ/ТСП-108Ex в комплекте с защитными гильзами типа ГЗ-РТ, ГЗ-РЦ и фланцевыми гильзами ГЗ-ФТ, ГЗ-ФЦ.
Не менее распространены и датчики с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА такие, как УТС/УТП-106, УТС/УТП-108, которые позволяют преобразовать сопротивление резистивных термопреобразователей и термоэлектродвижущую силу термоэлектрических преобразователей в унифицированный выходной сигнал постоянного тока пропорциональный измеряемой температуре, в результате чего становится возможным использовать более дешевые удлинительные провода взамен компенсационным.
Для измерения температуры резервуаров и реакторов используют как простые датчики температуры совместно с защитными гильзами, речь о которых шла выше, так и многозонные датчики температуры кабельного типа 301МЗ и 1388МЗ, предназначенные для измерения температуры вдоль оси реакторов каталитического синтеза нефтепродуктов и различных резервуаров. Они состоят из нескольких термопреобразователей различной монтажной длины и могут размещаться в термокарманах или разводиться по зонам измерения. Число зон измерения в них равно числу термопреобразователей. Именно такие многозонные датчики температуры, определяющие температурный градиент по слоям резервуара или реактора, в настоящее время и представляют наибольший интерес для НПЗ.
При этом в целях максимизации производительности установок требуется точное определение температуры в слое катализатора. Понимание происходящего процесса в реальном времени, позволяет определять происходящие отклонения параметров, что, в свою очередь, гарантирует рентабельное и безопасное функционирование реакторов и колон. Для решения данной задачи НПО «Вакууммаш» разработало многозонные датчики температуры с камерой безопасности (рис. 1), которые нашли свое применение во многих отраслях производства. Они могут быть изготовлены для реакторов любых типов и используются в химических и нефтехимических реакторах, колоннах и резервуарах, при процессах изомеризации, алкилирования, гидроочистке, гидрокрекинге, каталитическом крекинге и каталитическом риформинге.
Рис. 1. Общий вид многозонного термоизмерительного датчика температуры с камерой безопасности производства НПО «Вакууммаш»
Несомненно, для максимальной производительности важно, чтобы все реакции в колоннах и реакторах протекали в управляемом и равномерном режиме, поэтому увеличение количества чувствительных элементов в термометрируемом слое, за счет использования указанных установок, позволяет точно определить радиальное распределение температурного градиента и изменение температуры в слоях катализатора и, как следствие, существенно увеличить производительность реактора.
Многозонные датчики температуры НПО «Вакууммаш» с камерой безопасности включают несколько основных элементов, таких как температурный датчик, узел крепления, камера безопасности, коммутационная коробка. Рассмотрим их подробнее.
Температурный датчик состоит из первичного чувствительного элемента – термоэлектрического преобразователя, выполненного из гибкого термопарного кабеля в одинарной или двойной оболочке типа ТХА (К), ТХК (L), ТНН (N), ТЖК (J) или резистивного термопреобразователя, представляющего собой гибкий кабель в металлической оболочке (рис. 2).
Рис. 2. Возможная схема расположения чувствительных элементов в реакторе или колонне
Коммутационная коробка, предназначена для размещения вторичных приборов или клеммных колодок, а также для подключения удлинительных или компенсационных кабелей. В ней могут быть размещены преобразователи измерительные с аналоговой обработкой сигнала 4-20 мА – ПИ С-42, ПИ С-42 Exi для резистивных термопреобразователей или модели ПИ Т-42, Пи Т-42 Exi (рис. 3) для термоэлектрических термопреобразователей, а также с цифровой – ПИ ТЦУ-42, ПИ ТЦ-42, ПИ СЦУ-42 (рис. 4).
Рис. 3. Преобразователи измерительные с аналоговой обработкой сигнала 4-20 мА – ПИ Т-42 / Рис. 4. Преобразователи измерительные с цифровой обработкой сигнала 4-20 мА – ПИ СЦУ-42
Возможно использование и измерительных преобразователей с протоколами HART, Modbus RTU, Profibus PA, Foundation Fieldbus H1. Коммутационные коробки чаще всего бывают взрывозащищенного исполнения с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь Exi», либо «взрывонепроницаемая оболочка Exd».
Многие датчики мы комплектуем дополнительной камерой безопасности, являющейся узлом обнаружения утечек. Такая камера изготавливается цельноточенной и является дополнительной зоной безопасности. Это предотвращает распространение термометрируемой среды из протекающего процесса в окружающую среду в случае непредвиденной разгерметизации сварных швов, возникновения микротрещин в них или на материале фланца. Камера безопасности также используется для обнаружения и индикации наличия утечек. Она оснащается манометром или датчиком давления с аналоговым выходом.
В комплекте с многозонным датчиком температуры и камерой безопасности можно применять многоканальный электронный регистратор – измеритель для локальной визуализации параметров протекающего процесса на технологическом участке.
Так, например, многоканальный электронный регистратор – измеритель Д-ИТ-12АТ08 от НПО «Вакууммаш» в комплекте с указанными выше нормирующими преобразователями, является оптимальным решением для визуализации технологического процесса на технологическом участке и передачи параметров в систему АСУ ТП.
Преимущества использования многоканального электронного регистратора – измерителя Д-ИТ-12АТ08 являются:
- регистрация и архивирование параметров процесса в реальном масштабе времени;
- выведение архива на сервер или на USB флэш-накопитель;
- индикация параметров в удобном для процесса отображении: в виде гистограммы, графика или цифровой форме;
- исполнение большое количество каналов измерения;
- интегрирование в систему по шине RS-485, протокол Modbus RTU.
Применение многозонных датчиков температуры с камерой безопасности имеет ряд преимуществ:
- уменьшение количества сварных соединений в теле реактора за счет использования многозонных датчиков, которые позволяют минимизировать количество вводных штуцеров и фланцев;
- упрощение процедур калибровки;
- увеличение точности измерения;
- уменьшение стоимости оборудования, в сравнении с использованием индивидуальных датчиков на каждый слой резервуара, а в следствии и уменьшение количества обслуживающих площадок, что сокращает затраты на металлоконструкции и стоимость их монтажа.
Таким образом, учитывая потребность нефтеперерабатывающих предприятий одновременно осуществлять контроль и измерять температуру в резервуарах и реакторах в нескольких точках, применение многозонных датчиков с камерой безопасности стало важным направлением в производственной деятельности НПО «Вакууммаш».
На предприятии постоянно проводятся необходимые организационные и технические мероприятия (в том числе испытательные работы) с целью совершенствования выпускаемых изделий, увеличения ресурса их работы и гарантийного срока эксплуатации.
Уже сейчас на некоторые изделия мы имеем назначенный межповерочный интервал 3 года. А к концу 2015 г. планируем получить на значительную часть выпускаемых изделий разрешения проводить МПИ раз в 4 и 5 лет. Необходимые документы для этого находятся в стадии разработки и оформления.
Огромное внимание НПО «Вакууммаш» уделяет и процессу внедрения разрабатываемых установок на производство заказчика и в этом плане у нас накоплен большой опыт конструкторской и производственной деятельности от выезда специалистов на объект, согласования чертежей до ввода изделия в эксплуатацию. При этом, в рамках сотрудничества, взаимодействие со своими заказчиками НПО «Вакууммаш» осуществляет поэтапно в последовательности от проектной идеи до стабильного, экономически оптимизированного серийного производства, что включает в себя:
- предварительное знакомство с проблемой или задачей.
- выезд технических специалистов на производственную площадку компании – заказчика с целью осмотра и детального изучения технических условий применения установок.
- изготовление опытных образцов.
- тестирование в производственных условиях.
В зависимости от полученных результатов и соответствия их нуждам заказчика, продукция запускается в серийное производство, либо дополнительно уточняются технические параметры изделий с целью изготовления новых опытных образцов и получения результата, наиболее удовлетворяющего потребностям производства.
Весь этот цикл мы стараемся пройти в максимально короткие сроки в зависимости от сложности задачи.
В качестве перспективы развития данного направления следует отметить возможность разработки и использования многозонных датчиков, состоящих из термопарного кабеля в металлической оболочке с несколькими чувствительными элементами в одном кабеле. При применении такого кабеля возможно измерение радиальной температуры в нескольких точках и на нескольких слоях в реакторе, что существенно уменьшает количество штуцеров в теле реактора. И именно такие конструкторские разработки ведутся на нашем предприятии.
- 426057, Ижевск,
- проезд Дерябина, д. 2/52
- ☎ +7 (3412) 91-86-50
- help@vakuummash.ru
- vakuummash.ru
