毒性、危険性、可燃性、爆発性といった特性を持つ生産環境が特徴である石油化学産業において、安全な操業を確保することは極めて重要です。自動化分野は、生産の安全性と環境保護の両方において重要な責任を担っています。2019年、国家は APS（高度プロセス制御システム） 技術要件が策定され、自動化技術の適用に関する厳格な基準が定められた。自動化システムの重要な構成要素であるプロセス計装技術は、生産の安全性と操業の安定性を維持する上で極めて重要な役割を果たしている。しかし、ポリオレフィン生産における旧式のレベルセンサーには、安全かつ信頼性の高い操業に潜在的なリスクをもたらす問題がある。.
I. 認定プロセス計測機器の技術的特性
| シリアル番号 | 技術的特性 | 具体的な内容 |
|---|---|---|
| 1 | あらゆる作業条件下での正確な測定 | 特定のシナリオにおいて、あらゆる動作条件下でも正確な測定を可能にする、完全自動かつ途切れることのない保護・制御の基盤。. |
| 2 | メンテナンス不要 | メンテナンスの負担を軽減し、制御上の事故を未然に防ぎ、メンテナンスコストと人的安全に対する潜在的な危険を低減します。. |
| 3 | 優れた電磁両立性 | 安全を確保します。. |
| 4 | 低消費電力 | 機器の電子部品の長寿命化を図り、データ更新レートを向上させます。. |
| 5 | 固定構成要素の構造設計 | 媒体の状態などの要因による干渉を回避し、信頼性を高めます。. |
| 6 | 現場のプロセス要件を満たす測定および管理の品質に関する会議 | 測定および制御のための現場生産プロセスの品質要件を満たしています。. |
| 7 | 素材の保証と頑丈な構造 | 装置の信頼性を確保します。. |
| 8 | 幅広い用途に対応する計測・制御技術 | さまざまな作業条件や環境下で使用可能です。. |
| 10 | 比較的エネルギー効率の高い施工方法（完全断熱施工） | エネルギー消費を削減します。. |
II. ポリオレフィンプラントにおける従来のレベル（物質レベル）測定技術の技術的欠陥に関する分析
- 測定原理: 線形放射の原理に基づいて動作する。.
- 技術的な不備: 測定経路は、蒸気、堆積物、結露による干渉を受けやすい。 高圧用途では、金属と絶縁体の熱膨張係数の違いにより、シールに問題が生じます。導電性の漏れが発生すると絶縁性が損なわれ、計器が動作不能になる可能性があります。これらの制約により、石油化学生産現場での正確な全条件測定が妨げられており、これが業界においてこの技術の採用が限定的である根本的な理由となっています。.
(2) ディスプレーサー（フロート）方式の技術製品-KOBOLD
- 測定原理: フロートの浮力の変化に基づいて液面レベルを測定します。.
- 技術的な不備: 付着物の固着、結晶化、その他の材料要因により、可動部品が固着しやすい構造となっている。測定精度は媒体の密度変動の影響を受けやすく、メンテナンスの負担も大きい。この技術は、適正なプロセス計装に求められる基準のいくつかを満たしておらず、時代遅れと見なされ、早急な廃止が求められている。.
(3) 磁歪技術を用いた製品-ABB
- 測定原理: 磁歪効果を利用して液面レベルを測定します。.
- 技術的な不備: 可動部品を備えた技術のあらゆる欠点を引き継いでいるほか、消費電力が大きいこと、損傷を受けやすいこと、防爆認証の偽装が行われていることなどがさらに特徴として挙げられる（プローブには電力が供給され、大電流が流れるため、防爆認証基準に違反している。また、内部回路の設計も本質安全要件を満たしていない）。 これらの問題は、認定されたプロセス計装機器の基準に対する重大な違反にあたります。.
(4) 差圧技術関連製品
- 測定原理: ひずみダイアフラムの変形を検知することで、レベルを測定します。.
- 技術的な不備: 真空圧、媒体の堆積、サンプリングポートの閉塞などの要因の影響を受けます。これらの装置は、頻繁な校正やメンテナンスが必要です。他の技術に基づく専用のレベル測定機器に置き換える傾向が強まっています。.
(5) 原子力（放射線利用）技術製品
- 測定原理: 放射性物質から放出される放射線を利用して、物質のレベルを測定する。.
- 技術的な不備: コストが高く、人の健康への悪影響が懸念されるほか、ガス濃度の変動や放射性物質の崩壊の影響を受けやすい。複雑な測定状況にも対応可能ではあるが、この技術については、より安全で実用的な代替手段の検討が必要である。.
(6) 振動ロッド、回転パドル、および音叉型電子スイッチ技術
- 測定原理: 検知素子の振動や遮蔽によって、液体や物質のレベルを検知します。.
- 技術的な不備: これらの製品は、消費電力が大きく、固着や摩耗が生じやすく、メンテナンスの手間がかかるという特徴があります。.
(7) RFアドミタンス技術関連製品-AMETEK
- 測定原理: 無線周波数アドミタンスに基づいてレベルを検出します。.
- 技術的な不備: 誤検知や測定失敗が頻繁に発生する。温度変動下では測定値のドリフトが顕著である（通常、全温度範囲で約7 pF）。プローブの構造は変形しやすく、被測定物からの衝撃に耐えられない。市場には品質のばらつきが大きい多種多様な製品が流通しており、電磁両立性（EMC）規格を満たしていないものもある。 温度によるドリフトは、測定の失敗やメンテナンスの増加を招くだけでなく、人身事故のリスクをもたらす可能性さえあります。.
III.まとめ
| 技術製品タイプ | 技術的な不具合 |
|---|---|
| レーダー（導波レーダー） | 複数の干渉の影響を受ける。高圧下でのシール不良により、正常に使用できなくなる。. |
| フロートドラム式 | 詰まりやすい。媒体の密度変化の影響を受けやすい。頻繁なメンテナンスが必要である。. |
| 磁歪式 | 消費電力が大きい；脆弱である；防爆認証の偽造。. |
| 差圧式 | 複数の要因の影響を受けるため、入念な調整とメンテナンスが必要となる。. |
| 放射線の種類 | 高価である；人体に有害である；複数の要因の影響を受ける。. |
| 振動ロッド、回転抵抗、音叉式 | 消費電力が大きい。詰まりや破損が起こりやすい。頻繁なメンテナンスが必要である。. |
| 高周波アドミタンス型 | 動作拒否または誤動作、プローブの構造上の問題、電磁両立性要件を満たしていない、頻繁なメンテナンスが必要。. |
要約すると、ポリオレフィン製造における従来のレベルセンサーには多くの欠点があり、認定されたプロセス計器の技術的要件を満たすことは困難である。石油化学製品の生産における安全性と安定性を確保するためには、早急に是正措置を講じるとともに、より信頼性が高く先進的な測定技術の検討を進める必要がある。.
