في صناعة البتروكيماويات، حيث تتسم بيئات الإنتاج بالسمية والمخاطر والقابلية للاشتعال والانفجار، يكتسي ضمان سلامة العمليات أهمية قصوى. ويتحمل مجال الأتمتة مسؤولية كبيرة عن كل من سلامة الإنتاج وحماية البيئة. في عام 2019، قامت الجهة الوطنية APS (نظام التحكم المتقدم في العمليات) صدرت المتطلبات الفنية التي تحدد معايير صارمة لتطبيق تقنيات الأتمتة. وباعتبارها عنصراً أساسياً في أنظمة الأتمتة، تلعب تكنولوجيا أجهزة القياس والرقابة دوراً محورياً في الحفاظ على سلامة الإنتاج واستقرار العمليات. ومع ذلك، فإن المشكلات المتعلقة بأجهزة استشعار المستوى القديمة المستخدمة في إنتاج البولي أوليفين تشكل مخاطر محتملة على سلامة وموثوقية التشغيل.

أولاً: الخصائص الفنية لأجهزة القياس الصناعية المؤهلة

الرقم التسلسليالخصائص الفنيةمحتوى محدد
1قياس دقيق في جميع ظروف العملأساس توفير الحماية والتنظيم التلقائيين تمامًا ودون انقطاع، مما يتيح إجراء قياسات دقيقة في أي ظروف عمل ضمن سيناريوهات محددة.
2لا يحتاج إلى صيانةيقلل من متطلبات الصيانة، ويمنع وقوع حوادث في أنظمة التحكم، ويخفض تكاليف الصيانة والمخاطر المحتملة على سلامة الأفراد.
3توافق كهرومغناطيسي جيديضمن السلامة.
4استهلاك منخفض للطاقةيضمن عمرًا تشغيليًّا طويلًا للحجرة الإلكترونية للجهاز ويحسن معدل تحديث البيانات.
5التصميم الهيكلي للمكونات غير المتحركةيتجنب التداخل الناجم عن عوامل مثل حالة الوسط، مما يعزز الموثوقية.
6جودة القياس والتحكم التي تلبي متطلبات العمليات في الموقعيستوفي متطلبات الجودة الخاصة بعمليات الإنتاج في الموقع فيما يتعلق بالقياس والتحكم.
7ضمان جودة المواد وبنية متينةيضمن موثوقية الجهاز.
8تقنية القياس والتحكم ذات التطبيقات الواسعةيمكن استخدامه في ظل ظروف وبيئات عمل متنوعة.
10وضع تطبيق يتميز بكفاءة نسبية في استهلاك الطاقة (تطبيق العزل الحراري الكامل)يقلل من استهلاك الطاقة.

ثانياً: تحليل أوجه القصور الفنية في تقنيات القياس التقليدية (على مستوى المواد) في وحدات البولي أوليفين

(1) منتجات تكنولوجيا الرادار (رادار الموجات الموجهة)—KACISE

  • مبدأ القياس: يعمل وفقًا لمبدأ الانبعاث الخطي.
  • أوجه القصور الفنية: مسار القياس معرض للتأثر بالتداخل الناتج عن البخار، وتراكم المواد، والتكثف. في التطبيقات عالية الضغط، تؤدي الاختلافات في معاملات التمدد الحراري بين المعادن والمواد العازلة إلى مشكلات في الإحكام. ويمكن أن تؤدي التسربات الموصلة إلى إضعاف العزل، مما يجعل الجهاز غير قابل للتشغيل. وتمنع هذه القيود إجراء قياسات دقيقة في جميع الظروف في مواقع الإنتاج البتروكيماوي، وهو السبب الأساسي وراء محدودية اعتماد هذه التكنولوجيا في الصناعة.

(2) منتجات تعتمد على تقنية النوع المزاح (العائم)—كوبولد

  • مبدأ القياس: يقيس مستوى السائل بناءً على التغيرات في قوة الطفو التي يتعرض لها العوامة.
  • أوجه القصور الفنية: تحتوي على مكونات متحركة معرضة للالتصاق بسبب تكوّن القشور أو التبلور أو عوامل أخرى متعلقة بالمواد. تتأثر دقة القياس بالتغيرات في كثافة الوسط، كما أن عبء الصيانة مرتفع. تتعارض هذه التقنية مع العديد من معايير أجهزة القياس الصناعية المؤهلة، وتُعتبر تقنية عفا عليها الزمن وتحتاج إلى التخلص منها بشكل عاجل.

(3) منتجات التكنولوجيا المغناطيسية الانكماشية—ABB

  • مبدأ القياس: يستخدم التأثير المغناطيسي الانضغاطي لقياس المستوى.
  • أوجه القصور الفنية: ترث جميع عيوب التقنيات التي تحتوي على أجزاء متحركة، وتتميز أيضًا باستهلاكها العالي للطاقة، وقابليتها للتلف، وشهادات مقاومة الانفجار المزورة (حيث يتم تزويد المجسات بالطاقة وتمر عبرها تيارات عالية، مما يخالف معايير شهادات مقاومة الانفجار؛ كما أن تصميم الدوائر الداخلية لا يفي بمتطلبات السلامة الذاتية). تمثل هذه المشكلات انتهاكات خطيرة لمعايير أجهزة القياس الصناعية المؤهلة.

(4) منتجات تكنولوجيا الضغط التفاضلي

  • مبدأ القياس: يقيس المستوى من خلال رصد تشوه غشاء الإجهاد.
  • أوجه القصور الفنية: تتأثر هذه الأجهزة بعوامل مثل ضغط التفريغ، وتراكم الوسائط، وانسداد منافذ أخذ العينات. وتتطلب هذه الأجهزة معايرة وصيانة متكررتين. وهناك اتجاه متزايد لاستبدالها بأجهزة متخصصة لقياس المستوى تعتمد على تقنيات أخرى.

(5) المنتجات التكنولوجية النووية (القائمة على الإشعاع)

  • مبدأ القياس: يستخدم الإشعاع المنبعث من المواد المشعة لقياس مستوى المادة.
  • أوجه القصور الفنية: التكلفة المرتفعة، والأضرار المحتملة على صحة الإنسان، والحساسية تجاه التغيرات في تركيز الغازات وتحلل المصادر المشعة. وعلى الرغم من قدرة هذه التكنولوجيا على التعامل مع سيناريوهات القياس المعقدة، فإنها تستدعي البحث عن بدائل أكثر أمانًا وعملية.

(6) تقنيات المفاتيح الإلكترونية من نوع القضيب الاهتزازي، والمجداف الدوار، والشوكة الرنانة

  • مبدأ القياس: يكتشف مستوى السائل أو المادة من خلال الاهتزاز أو انسداد عنصر الاستشعار.
  • أوجه القصور الفنية: تتميز هذه المنتجات باستهلاكها الكبير للطاقة، وقابليتها للتصاق أو التآكل، ومتطلباتها العالية من الصيانة.

(7) منتجات تكنولوجيا المقاومة الترددية (RF Admittance)—AMETEK

  • مبدأ القياس: يكتشف المستوى استنادًا إلى السعة الترددية اللاسلكية.
  • أوجه القصور الفنية: تكرار حالات الإيجابية الكاذبة والأعطال؛ ويكون الانحراف في القياس كبيرًا في ظل تقلبات درجة الحرارة (عادةً حوالي 7 pF على مدى نطاق درجات الحرارة الكامل). كما أن هيكل المجس عرضة للتشوه ولا يمكنه تحمل الصدمات الناتجة عن المواد. ويضم السوق مجموعة واسعة من المنتجات ذات الجودة المتفاوتة، وبعضها لا يفي بمعايير التوافق الكهرومغناطيسي (EMC). يمكن أن يتسبب الانحراف الناتج عن درجة الحرارة في فشل القياس، ويؤدي إلى زيادة أعمال الصيانة، بل ويشكل مخاطر للإصابة الشخصية.
تقنية المقاومة الترددية (البولي أوليفين)

ثالثاً: ملخص

نوع المنتج التقنيالعيوب الفنية
الرادار (رادار الموجات الموجهة)تتعرض لمصادر تداخل متعددة؛ وتؤدي مشاكل الإحكام تحت الضغط العالي إلى تعذر استخدامها بشكل طبيعي.
نوع الأسطوانة العائمةعرضة للتعطل؛ تتأثر بالتغيرات في كثافة الوسط؛ تتطلب صيانة مكثفة.
النوع المغناطيسي الانكماشياستهلاك عالٍ للطاقة؛ عرضة للتلف؛ شهادات مقاومة للانفجار مزورة.
نوع الضغط التفاضلييتأثر بعدة عوامل؛ ويتطلب معايرة وصيانة مكثفة.
نوع الإشعاعباهظة الثمن؛ ضارة بجسم الإنسان؛ تتأثر بعدة عوامل.
قضيب الاهتزاز، مقاومة الدوران، من نوع الشوكة الرنانةاستهلاك كبير للطاقة؛ عرضة للتعطل والتلف؛ تتطلب صيانة مكثفة.
نوع المقاومة الترددية الراديويةرفض التشغيل أو التشغيل الخاطئ؛ مشكلات في هيكل المجس؛ عدم استيفاء متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي؛ يتطلب صيانة مكثفة.

باختصار، تنطوي المشكلات المتعلقة بأجهزة استشعار المستوى القديمة المستخدمة في إنتاج البولي أوليفين على عيوب عديدة، كما يصعب عليها تلبية المتطلبات الفنية لأجهزة القياس المؤهلة المستخدمة في العمليات. ومن الضروري إجراء التصحيحات في أسرع وقت ممكن، واستكشاف تقنيات قياس أكثر موثوقية وتطوراً لضمان سلامة واستقرار الإنتاج البتروكيماوي.