독성, 위험성, 인화성 및 폭발성 등의 특성이 있는 생산 환경인 석유화학 산업에서는 안전한 운영을 보장하는 것이 무엇보다 중요합니다. 자동화 분야는 생산 안전과 환경 보호 모두에 있어 중대한 책임을 지고 있습니다. 2019년, 국가는 APS (고급 공정 제어 시스템) 자동화 기술 적용에 대한 엄격한 기준을 제시하는 기술 사양이 발표되었습니다. 자동화 시스템의 핵심 구성 요소인 공정 계측 기술은 생산 안전과 운영 안정성을 유지하는 데 중추적인 역할을 합니다. 그러나 폴리올레핀 생산 과정에서 사용되는 구형 레벨 센서 관련 문제들은 안전하고 신뢰할 수 있는 운영에 잠재적인 위험 요인으로 작용하고 있습니다.
I. 인증된 공정 계측기의 기술적 특성
| 일련번호 | 기술적 특성 | 구체적인 내용 |
|---|---|---|
| 1 | 모든 작업 조건에서 정확한 측정 | 특정 시나리오에서 어떤 작동 조건에서도 정확한 측정이 가능하도록 하는, 완전 자동화되고 중단 없는 보호 및 제어의 기반. |
| 2 | 유지보수가 필요 없음 | 유지보수 필요성을 줄이고, 제어 사고를 방지하며, 유지보수 비용과 인명 안전에 대한 잠재적 위험을 낮춥니다. |
| 3 | 우수한 전자기 호환성 | 안전을 보장합니다. |
| 4 | 저전력 소비 | 기기의 전자 부품 수명을 보장하고 데이터 갱신 속도를 향상시킵니다. |
| 5 | 고정식 구성요소의 구조 설계 | 매체 상태와 같은 요인에 의한 간섭을 방지하여 신뢰성을 높입니다. |
| 6 | 현장 공정 요건을 충족하는 계측 및 제어 품질 회의 | 측정 및 제어를 위한 현장 생산 공정의 품질 요건을 충족합니다. |
| 7 | 소재 보증 및 견고한 구조 | 기기의 신뢰성을 보장합니다. |
| 8 | 폭넓게 적용 가능한 계측 및 제어 기술 | 다양한 작업 조건 및 환경에서 적용할 수 있습니다. |
| 10 | 상대적으로 에너지 효율이 높은 시공 방식 (완전 단열 시공) | 에너지 소비를 줄여줍니다. |
II. 폴리올레핀 설비의 기존 수준(재료 수준) 측정 기술에 대한 기술적 결함 분석
- 측정 원리: 선형 방출 원리에 따라 작동합니다.
- 기술적 결함: 측정 경로는 증기, 이물질 축적 및 응결로 인한 간섭에 취약합니다. 고압 환경에서는 금속과 절연체 간의 열팽창 계수 차이로 인해 밀봉 문제가 발생합니다. 전도성 누설은 절연 기능을 저해하여 계측기를 작동 불능 상태로 만들 수 있습니다. 이러한 한계로 인해 석유화학 생산 현장에서 정확한 전체 조건 측정이 불가능하며, 이것이 바로 업계에서 이 기술의 도입이 제한적인 근본적인 이유입니다.
- 측정 원리: 플로트의 부력 변화를 바탕으로 액체 수위를 측정합니다.
- 기술적 결함: 껍질 형성, 결정화 또는 기타 재료 관련 요인으로 인해 고착되기 쉬운 가동 부품이 포함되어 있습니다. 측정 정확도는 매체의 밀도 변동에 영향을 받으며, 유지보수 업무 부담이 큽니다. 이 기술은 적격 공정 계측 기기에 대한 여러 기준을 충족하지 못하며, 구식 기술로 간주되어 시급히 폐지되어야 합니다.
(3) 자화변형 기술 제품—ABB
- 측정 원리: 자화수축 현상을 이용하여 수위를 측정합니다.
- 기술적 결함: 움직이는 부품이 있는 기술의 모든 단점을 그대로 물려받았을 뿐만 아니라, 높은 전력 소비, 손상 취약성, 위조된 방폭 인증 등의 특징을 추가로 가지고 있습니다(프로브에 전원이 공급되어 고전류를 흐르게 하는데, 이는 방폭 인증 기준을 위반하는 것이며, 내부 회로 설계 또한 본질 안전 요건을 충족하지 못합니다). 이러한 문제들은 적격 공정 계측 기기에 대한 표준을 심각하게 위반하는 것입니다.
(4) 차압 기술 관련 제품
- 측정 원리: 변형 다이어프램의 변형을 감지하여 레벨을 측정합니다.
- 기술적 결함: 진공 압력, 매체 축적, 시료 채취구 막힘 등의 요인의 영향을 받습니다. 이러한 장치는 빈번한 교정과 유지보수가 필요합니다. 다른 기술을 기반으로 한 전용 수위 측정 기기로 이를 대체하는 추세가 점차 확산되고 있습니다.
(5) 핵(방사선 기반) 기술 제품
- 측정 원리: 방사성 물질이 방출하는 방사선을 이용하여 물질의 잔량을 측정합니다.
- 기술적 결함: 높은 비용, 인체 건강에 미칠 수 있는 잠재적 유해성, 그리고 가스 농도 변화 및 방사성 원료의 붕괴에 대한 민감성. 이 기술은 복잡한 측정 상황을 처리할 수 있지만, 더 안전하고 실용적인 대안을 모색할 필요가 있다.
(6) 진동봉, 회전 패들 및 음차형 전자 스위치 기술
- 측정 원리: 감지 소자의 진동 또는 막힘 현상을 통해 액체나 물질의 수위를 감지합니다.
- 기술적 결함: 이러한 제품들은 전력 소비량이 많고, 고착이나 마모가 발생하기 쉬우며, 유지보수 요구 사항이 많은 것이 특징입니다.
(7) RF 어드미턴스 기술 제품—AMETEK
- 측정 원리: 무선 주파수 전도도를 기반으로 수위를 감지합니다.
- 기술적 결함: 오탐 및 오작동이 빈번하며, 온도 변동 시 측정값의 편차가 상당합니다(전체 온도 범위에서 일반적으로 약 7 pF 정도). 프로브 구조는 변형되기 쉬우며 재료와의 충돌을 견디지 못합니다. 시장에는 품질이 제각각인 다양한 제품이 유통되고 있으며, 일부 제품은 전자기 호환성(EMC) 기준을 충족하지 못합니다. 온도에 의한 드리프트는 측정 오류를 유발하고, 유지보수 부담을 증가시키며, 심지어 인명 피해의 위험을 초래할 수도 있습니다.
III. 요약
| 기술 제품 유형 | 기술적 결함 |
|---|---|
| 레이더 (유도파 레이더) | 여러 가지 간섭이 발생하며, 고압 상태에서 밀봉 문제가 발생하여 정상적으로 사용할 수 없습니다. |
| 플로트 드럼 방식 | 막힘 현상이 자주 발생하며, 매체 밀도의 변화에 영향을 받고, 빈번한 유지보수가 필요합니다. |
| 자화변형식 | 전력 소모가 많음; 내구성이 취약함; 위조된 방폭 인증서. |
| 차압식 | 여러 요인의 영향을 받으며, 정밀하고 빈번한 보정과 유지보수가 필요합니다. |
| 방사선 유형 | 비싸다; 인체에 해롭다; 여러 요인의 영향을 받는다. |
| 진동봉, 회전 저항, 음차형 | 전력 소모가 많으며, 걸림이나 파손이 자주 발생하고, 유지보수가 많이 필요합니다. |
| 고주파 어드미턴스 방식 | 작동 거부 또는 오작동; 프로브 구조상의 문제; 전자기 호환성 요건 미충족; 빈번한 유지보수가 필요함. |
요약하자면, 폴리올레핀 생산 과정에서 사용되는 구형 레벨 센서에는 수많은 결함이 있으며, 인증된 공정 계측기의 기술적 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 석유화학 생산의 안전성과 안정성을 보장하기 위해서는 가능한 한 조속히 개선 조치를 취하고, 보다 신뢰할 수 있으며 첨단적인 측정 기술을 모색할 필요가 있습니다.
