В нефтехимической промышленности, где производственные условия характеризуются токсичностью, опасностью, воспламеняемостью и взрывоопасностью, обеспечение безопасности производственных процессов имеет первостепенное значение. Сфера автоматизации несет значительную ответственность как за безопасность производства, так и за охрану окружающей среды. В 2019 году национальный APS (Усовершенствованная система управления технологическими процессами) Были выпущены технические требования, устанавливающие строгие стандарты применения технологий автоматизации. Являясь важнейшим компонентом систем автоматизации, технологические измерительные приборы играют ключевую роль в обеспечении безопасности производства и стабильности работы. Однако проблемы, связанные с устаревшими датчиками уровня при производстве полиолефинов, создают потенциальные риски для безопасной и надежной эксплуатации.
I. Технические характеристики сертифицированных технологических приборов
| Серийный номер | Технические характеристики | Конкретное содержание |
|---|---|---|
| 1 | Точные измерения в любых условиях эксплуатации | Основа для полностью автоматической и бесперебойной защиты и регулирования, обеспечивающая точность измерений в любых условиях эксплуатации в конкретных ситуациях. |
| 2 | Не требующий обслуживания | Снижает потребность в техническом обслуживании, позволяет избежать сбоев в системе управления, а также сокращает расходы на техническое обслуживание и снижает потенциальную угрозу безопасности персонала. |
| 3 | Хорошая электромагнитная совместимость | Обеспечивает безопасность. |
| 4 | Низкое энергопотребление | Обеспечивает длительный срок службы электронного блока прибора и повышает частоту обновления данных. |
| 5 | Проектирование конструкций неподвижных элементов | Исключает влияние таких факторов, как состояние среды, что повышает надежность. |
| 6 | Качество измерений и контроля, отвечающее требованиям производственного процесса на месте | Соответствует требованиям к качеству, предъявляемым к производственным процессам на объекте в области измерения и управления. |
| 7 | Гарантия на материалы и прочная конструкция | Обеспечивает надежность прибора. |
| 8 | Широкоприменимые технологии измерения и управления | Может применяться в различных условиях эксплуатации и окружающей среде. |
| 10 | Относительно энергоэффективный режим нанесения (нанесение с полной теплоизоляцией) | Снижает потребление энергии. |
II. Анализ технических недостатков традиционных методов измерения уровня (материального уровня) на установках по производству полиолефинов
(1) Продукты на основе технологии радиолокации (радиолокация с управляемыми волнами)—KACISE
- Принцип измерения: Работает по принципу линейного излучения.
- Технические недостатки: Измерительный тракт подвержен воздействию пара, отложений материала и конденсата. В условиях высокого давления различия в коэффициентах теплового расширения между металлами и изоляционными материалами приводят к проблемам с герметичностью. Утечки по проводящим путям могут нарушить изоляцию, выводя прибор из строя. Эти ограничения препятствуют проведению точных измерений в полных эксплуатационных условиях на нефтехимических производственных объектах, что является основной причиной ограниченного применения данной технологии в отрасли.
(2) Продукты, изготовленные по технологии с использованием вытеснителя (поплавка)—KOBOLD
- Принцип измерения: Измеряет уровень жидкости на основе изменения плавучести поплавка.
- Технические недостатки: Содержит подвижные компоненты, которые склонны к заклиниванию из-за образования нагара, кристаллизации или других факторов, связанных с характером материала. На точность измерений влияют колебания плотности среды, а объем работ по техническому обслуживанию высок. Данная технология не соответствует ряду критериев, предъявляемых к квалифицированным технологическим измерительным приборам, и считается устаревшей, в связи с чем требует срочного вывода из эксплуатации.
(3) Продукты на основе магнитострикционной технологии—ABB
- Принцип измерения: Для измерения уровня используется магнитострикционный эффект.
- Технические недостатки: Наследует все недостатки технологий с движущимися частями, а также отличается высоким энергопотреблением, уязвимостью к повреждениям и поддельными сертификатами взрывозащиты (датчики находятся под напряжением и проводят сильный ток, что нарушает стандарты сертификации взрывозащиты; конструкция внутренней схемы также не соответствует требованиям искробезопасности). Данные проблемы представляют собой серьезные нарушения стандартов, предъявляемых к квалифицированным технологическим измерительным приборам.
(4) Продукция в области технологий измерения перепада давления
- Принцип измерения: Измеряет уровень путем регистрации деформации тензодиафрагмы.
- Технические недостатки: На их работу влияют такие факторы, как вакуумное давление, отложения рабочей среды и засорение отводов для отбора проб. Эти устройства требуют частой калибровки и технического обслуживания. Наблюдается растущая тенденция к их замене на специализированные приборы для измерения уровня, основанные на других технологиях.
(5) Продукты ядерных (радиационных) технологий
- Принцип измерения: Использует излучение, испускаемое радиоактивными материалами, для измерения уровня материала.
- Технические недостатки: Высокая стоимость, потенциальный вред для здоровья человека, а также чувствительность к колебаниям концентрации газа и распаду радиоактивных источников. Несмотря на то что эта технология позволяет решать сложные задачи измерения, целесообразно изучить более безопасные и практичные альтернативы.
(6) Технологии электронных переключателей вибрационного стержневого, ротационного лопастного и камертонного типов
- Принцип измерения: Определяет уровень жидкости или материала по вибрации или препятствию, возникающему в чувствительном элементе.
- Технические недостатки: Эти изделия отличаются высоким энергопотреблением, склонностью к заклиниванию или износу, а также высокими требованиями к техническому обслуживанию.
(7) Продукты компании RF Admittance Technology—AMETEK
- Принцип измерения: Определяет уровень на основе радиочастотного коэффициента пропускания.
- Технические недостатки: Частые ложные срабатывания и сбои; при колебаниях температуры наблюдается значительный дрейф измерений (как правило, около 7 пФ в полном диапазоне температур). Конструкция датчика подвержена деформации и не выдерживает ударов о материалы. На рынке представлен широкий ассортимент продукции различного качества, причем некоторые изделия не соответствуют стандартам электромагнитной совместимости (ЭМС). Дрейф, вызванный температурой, может привести к сбоям в измерениях, увеличить затраты на техническое обслуживание и даже создать риск получения травм.
III. Заключение
| Технический тип продукта | Технические неисправности |
|---|---|
| Радар (радар с управляемой волной) | Подвержен многочисленным помехам; проблемы с герметичностью при высоком давлении приводят к невозможности нормального использования. |
| Тип с плавающим барабаном | Склонен к заклиниванию; чувствителен к изменениям плотности среды; требует интенсивного технического обслуживания. |
| Магнитострикционный тип | Высокое энергопотребление; уязвимость; поддельные сертификаты взрывозащиты. |
| Тип с дифференциальным давлением | На него влияют многочисленные факторы; требует тщательной калибровки и технического обслуживания. |
| Тип излучения | Дорого; вредно для организма человека; зависит от множества факторов. |
| Вибрационный стержень, сопротивление вращению, камертонный тип | Высокое энергопотребление; подвержен заклиниванию и повреждениям; требует интенсивного технического обслуживания. |
| Тип радиочастотного адмитанса | Отказ в работе или неисправность; проблемы с конструкцией зонда; несоответствие требованиям электромагнитной совместимости; требует значительных затрат на техническое обслуживание. |
Подводя итог, можно сказать, что устаревшие датчики уровня, используемые в производстве полиолефинов, имеют множество недостатков и не способны удовлетворить техническим требованиям, предъявляемым к сертифицированным технологическим приборам. Необходимо как можно скорее провести соответствующие меры по устранению этих недостатков и изучить более надежные и передовые технологии измерения для обеспечения безопасности и стабильности нефтехимического производства.
