Инженерные решения по термометрииСпециальные решения для химической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности

Термометрия Endress+Hauser

Группа компаний Endress+Hauser.Endress+Hauser - глобальный поставщик оборудования и решений для различных отраслей промышленности. Инновационные технологии позволяют нам максимально оптимизировать соотношение цена/качество для продукции и сервисных услуг, что, в свою очередь, повышает конкурентоспособность заказчиков, получающих от нас только качественное, надежное и эффективное оборудование. Благодаря своей развитой сети производственных центров, центров продаж и представительств, компания Endress+Hauser широко представлена на всем мире.Endress+Hauser ориентируется на разработку индивидуальных решений, непрерывное и долгосрочное сотрудничество с нашими заказчиками.

Наши производственные центры, расположенные в городах Нессельванг (Германия) и Пессано (Италия), являются основными научно-исследовательскими и производственными центрами по термометрии компании Endress+Hauser. Здесь мы разрабатываем и производим преобразователи температуры, измерительные вставки, защитные термогильзы, датчики температуры, а также инженерные решения по температуре, о которых и пойдет речь в данной брошюре. В каждом производственном центре имеются собственные аккредитованные лаборатории (DKD, SIT).

Endress+Hauser Wetzer Endress+Hauser Sicestherm

2

Измерение температуры в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.Сегодня уже невозможно представить себе современную жизнь без различных нефтепродуктов. Производственный цикл любого нефтепродукта досточно долог: от добычи, транспортировки до обработки на нефтеперерабатывающих и химических заводах.

Выбор решения по измерению температуры зависит от применяемых технологий на производстве. Производство датчиков температуры для печей и реакторов требует огромного опыта и инновационной технологической базы, позволяющих разрабатывать датчики для безопасного и надежного измерения, соответствующего требованиям процесса.

Содержание Стр.

Термометрия Endress+Hauser ........................................................... 2-3

Управление проектом .......................................................................... 4-5

Измерение температуры в печах ....................................................... 6-7

Измерение температуры в реакторах .............................................. 8-10

Безопасное присоединение к процессу ...............................................11

Интеграция в систему ........................................................................... 12

Преимущества систем fieldbus ............................................................ 13

Сертификация и испытания ............................................................ 14-15

Преобразователи температуры

(встраиваемые, полевые, на DIN-рейку)

Инженерные решения

Стандартныетермометры

Барьеры,

Элементы

питания

Мультифункциональные

дисплеи

Контроллеры

Реги

стра

торы

,Ви

зуал

изат

оры

Помимо высококачественных датчиков температуры стандартного исполнения, компания Endress+Hauser предлагает специальные исполнения датчиков для измерения температуры поверхности змеевика в печах и многозонные термопары для реакторов изомеризации и гидроочистки на НПЗ, реакторов синтеза аммиака и метанола и пр.

Дополняют продуктовую корзину различные преобразовали с поддержкой современной технологии fieldbus.

3

Скоординированное управление процессом в различных отраслях промышленности становится все более важным акпетом эффективного бизнеса.Чтобы соответствовать данным тербованиям, компания Endress+Hauser в течение последних нескольких лет занималась подробным анализом и оптимизацией внутренних процессов в управлении проектами. Проекты с инженерными решениями по термометрии требуют более высокой степени координации между заказчиком и поставщиком по сравнению со стандартной продукцией.Поэтому наши специалисты из проектных отделов всегда готовы оказать поддержку заказчикам по всему миру.

Управление проектом

Инжиниринг(базовый инжиниринг)

Производство

Управление проектом

В целях достижения максимальной эффективности, на самом начальном этапе проекта формируется междисциплинарная команда. Главный инженер проекта обеспечивает ход проекта согласно разработанному плану-графику.

Осуществимость того или иного проекта проверяется в рамках работ по базовому инжинирингу (Basic Engineering), и совместно с заказчиком разрабатывается план-график.

Подробный инжиниринг (Detailed Engineering) включает подбор используемых материалов, подготовку чертежей и схем, подбор подходящих компонентов системы.

На сегодняшний день создано множество программных инструментов, с помощью которых появилась возможность рассчитать механические воздействия и оптимизировать предприятие на стадии инжиниринга. Endress+Hauser оказывает поддержку в проектировании, предоставляя чертежи в форматах CAD на каждый прибор, что вносит свой существенный вклад в сокращение времени подготовки проекта. Данные предоставляются в электронном виде в 2х-мерном или 3х-мерном форматах по запросу.

Современные производственные мощности, аккредитованные методы сварки и квалифицированный персонал - все это гарантирует высокое качество выпускаемой продукции. Производственные центры сертифицированы по ISO9000.

Инжиниринговые и сервисные услуги на различных этапах

Инжиниринг(подробный инжиниринг)

4

Проверка монтажа

Управление с помощью портала W@M

Помимо стандартизированных процедур по контролю качества, компания Endress+Hauser предлагает проведение дополнительных испытаний и предоставление соответствующих сертификатов, особенно для применения оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Проверка качества

Приемосдаточные испытания на заводе

Доставка

Приемосдаточные испытания на площадке

заказчика

Испытания (осмотр) могут быть проведены либо непосредственно на производственном центре, либо в одном из пунктов логистической цепочки. Главный инженер проекта проводит осмотр выполненного заказа вместе с заказчиком и документирует результаты в акте заводских испытаний (акте осмотра).

Инженерные решения требуеются также принятия специальных мер по упаковке и транспортировке. За счет применения специальной упаковки, а также благодаря сотрудничеству с надежными партнерами по логистике, обеспечивается уверенность в том, что заказанная измерительная система будет доставлена в целости и сохранности и точно в срок.

В качестве дополнительной опции, компания Endress+Hauser предлагает возможность проведения приемосдаточных испытаний на площадке заказчика.

Рещающим фактором качественной и долгосрочной эксплуатации измерительной системы является точный и корректный монтаж.Endress+Hauser поможет обеспечить должный контроль монтажных работ с помощью квалифицированного сервисного специалиста.

С помощью портала W@M (Web based Asset Management) компания Endress+Hauser предлагает открытую и универсальную информационную платформу. Данный портал оказывает поддержку пользователям в ведении бизнес процессов и контроле за состоянием установленного оборудования на протяжении всего период эксплуатации. При использовании портала W@M информация о монтаже, пусконаладке и техническом обслуживании всегда будет у Вас под рукой.

5

Измерение температуры в печах

В случае, если необходимо измерять температуру стенки реактора или поверхности трубопровода, то в большинстве случаев сенсор, в зависимости от применения, приваривается, ввинчивается или обжимается хомутом.Поскольку термометр не находится в прямом контакте со средой, требования к его исполнению достаточно низкие.Абсолютно противоположная ситуация при измерении температуры в печах вследствие чрезвычайно высоких требований к исполнению датчиков температуры. Печи являются важнейшим элементом на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических

предприятиях, поскольку сырье необходимо нагреть прежде чем оно будет подано в колонну дистилляции или в реактор (см.пример атмосферной дистилляции). Жидкое сырье проходит через змеевик, установленный внутри камеры сгорания печи. Измерения температуры змеевика необходимы не только для контроля подачи топлива, мониторинга температуры нагрева сырья, и как следствие, эффективности процесса, но и для отслеживания закоксовывания его внутренней поверхности и, как следствие, проведения свревременного коксовыжега.

Применение: Атмосферная дистилляция

Дистилляция необходима для разделения сырой нефти на компоненты. Нефть выкачивается из резервуара хранения через сепаратор и нагревается в змеевике печи до температуры 350…400°C. В виде смеси испарений и жидкости, нефть достигает первой дистилляционной коллоны при атмосферном давлении.

Высокие температуры, наличие агрессивных горючих газов и деформация змеевика являются главными причинами жестких требований к датчикам температуры по следующим критериям:Выбор материала.Конструкция.Присоединение датчика к трубе.

•••

Камера печи Змеевик Измерение температуры поверхности змеевика

Термопара TSK100

6

МатериалВыбор материала термогильзы существенно влияет на срок службы термометра, и как следствие, надежность измерения. Подходящий материал определяется, как правило, используемым для нагрева горючим и температурой прямого пламени, поэтому крайне важно правильно подобрать сплав термогильзы. Мы рекомендуем использовать материалы Hastelloy® X (2.4665) (до 1200 оС) и INCONEL600 (до 1100 оС). Нержавеющая сталь марок 316 L, 321, 347, а также прочие материалы доступны по запросу.

•

Версия с удлинительной петлей:

Присоединение к трубе:Присоединение кончика термометра к поверхности трубы существенно влияет на точность измерения. Коррозия и воздействие прямого пламени могут существенно повлиять на результат измерения.Необходимо соблюдать все меры предосторожности при монтаже и демонтаже измерительной системы.

•

Также возможен широкий ряд прочих приспособлений и модификаций на заказ.

Термопара с опорной призмой для приваривания к поверхности трубы.

Контактная пластина для сварки с поверхностью трубы

Термопара фиксируется на трубе скобами. Чувствительный элемент находится внутри контактного блока, приваренного к трубе.

КонструкцияПроектируя оптимальное решение по измерению температуры змеевика печи, необходимо принимать во внимание перемещение труб под воздействием высоких температур на некоторое расстояние, которое должно быть скомпенсировано, например, наличием удлинительной петли (см.рис). .

•

Оболочкатермопары

Внешняя стенка печи

Шейка NUN + компрессионный фиттинг

Змеевик

Удлинительное кольцо

Крепежная скоба Контактный блок

При этом монтаж и демонтаж термопары осуществляется изнутри печи особым образом: необходимо ослабить компрессионный фиттинг и выкрутить „шейку-американку“ NUN, после чего демонтировать термопару изнутри печи.

7

Измерение температуры в реакторах

8

Измерение температуры в каталитических реакторах

Каталитические процессы имеют место тогда, когда реакция может протекать только в присутствии катализатора. Они включают синтез аммиака, метанола, а также десульфуризацию газа или нефти. В этих процессах реакция не протекает до тех пор, пока катализатор не вступит в контакт с рабочей средой. Частицы, на которых фиксируются гетерогенные катализаторы, сжимаются так плотно, что образуется сплошной слой катализатора. Поэтому их обычно называют плоскими реакторами. При неравномерном распределении катализатора внутри реактора, иногда может возникать т.н. «канализирование» слоя катализатора Это приводит к неэффективному использованию катализатора и возникновению точек с высокими температурами, называемыми «горячими

пятнами», которые приводят к его повреждению. Поэтому мониторинг температуры в различных слоях катализатора является важной задачей в технологии. С одной сторонынеровные профили концентрации и температуры среды в реакторе могут привести к негативным последствиям рабочего цикла реактора, и как следствие, качества конечного продукта. С другой стороны – к уменьшению срока службы оборудования реактора.

Многоточечные термометры производства Endress+Hauser выполнены в соответствии с требованиями и подходят для применения в плоских реакторах:Многоточечные термометры для реакторов с пучком труб - катализатор находится в тонких параллельных фикстированных трубках (диаметром 1,5 - 6 см)Многоточечные термометры для плоских реакторов с непрерывной реакцией катализатора.Многоточечные термометры для реакторов со слоями катализатора

•

••

Специальные решения по измерению температуры производства Endress+Hauser выполняются индивидуально в соответствии с требованиями по обеспечению максимальной безопасности.

Реакторы с пучком трубРеакторы с пучком труб служат для синтеза или последующей обработки «сырых» химических веществ. Внутри оболочки реактора расположен пучок труб, промываемый теплообменником (кипящие жидкие продукты, напорная вода и др.). Каждая отдельная трубка в пучке заполнена катализатором и поэтому представляет реактор, в котором могут появляться горячие пятна.

Один термометр с минимально допустимым диаметром и как можно большим количеством точек замера по всей его длине должен быть помещен внутри этих трубок. Для соответствия этим требованиям используются многоточечные термопары.

Обычно они представлены в двух исполнениях:

Исполнение №1: Многоточечная термопара с общей оболочкой. Внутри металлической оболочки в сверхчистом порошке оксида магния погружен несущий общий кабель, на котором на протяжении всей длины закрепляются чувствительные элементы термопар, образуя многоточечную термопарную конструкцию.

Исполнение №2: Многоточечная термопара с индивидуальными оболочками. Несколько термопар (с минеральной изоляцией) помещены в единую металлическую несущую оболочку (см. рис.).

Оба исполнения многозонных термопар имеют ряд неоспоримых преимуществ:Большое количество измерительных точек с одновременно малым диаметром защитной оболочки (от 3х мм.).Возможно исполнение длиной более 20 000 мм.Высокая точность измерения и долговременная стабильность измерительных точек благодаря изоляции сверхчистым порошком оксида магния.Широкий выбор материалов защитной оболочки (SS316, SS304,Inconel 600).В ряде исполнений оболочки чувствительных элементов являются сгибаемыми, что позволяет существенно сэкономить на транспортировке вследствие уменьшения габаритов груза.

•

••

•

•

Минусовый провод термопары

Среднийплюсовый провод термопары

Стенка

Конструкция: Датчик OMP (optimized multipoint)

Первая конструкция является более прочной вследствие большего диаметра проводов термопары, вторая позволяет разместить большее количество точек измерения при том же диаметре несущей оболочки.

“Горячи спай” проводов термопары

Оболочка из нержавеющей стали

9

Измерения температуры в реакторах

Прямые многозонные термопары.Прямые многозонные термопары используются для измерения температуры профилей в реакторах. Такие термометры состоят из термогильзы с присоединением к процессу, ряда чувствительных элементов (в основном, термопар) и корпуса со встроенными преобразователями или клеммным блоком. Мы также предлагаем исполнение со сменными индивидуальными термопарами, что позволяет

производить “горячий” монтаж/демонтаж отдельных чувствительных элементов.Для того, чтобы обеспечить быстрое время отклика термометра, чувствительные элементы находятся в контакте с термогильзой, хорошо проводящей температуру среды.

Система Octoplus позволяет проводить 3х-мерные измерения температуры в реакторе. Сгибаемые трубки, содержащие термопарные чувствительные элементы, распределяются внутри реактора таким образом, чтобы проводить измерения в нужных точках. Весомым преимуществом является сменность чувствительных элементов, которая возможна благодаря наличию специальной камеры безопасности и присоединению чувствительных элементов посредством компрессионного фиттинга. Поскольку чувствительные элементы являются сгибаемыми, их удобно заказывать в качестве запчасти и производить «горячую» замену без остановки реактора.

Обе системы индивидуально спроектированы для конкретных измерительных задач. Давление, температура и рабочая среда имеют значение при выборе материала и конструкции термометра. Каждая многоточечная термопара оптимизируется индивидуально под конкретную задачу, и такие особенности, как удобство монтажа, заполнение и опорожнение реактора также принимаются во внимание на этапе проектирования термопары.

Корпус со встроенным преобразователем или клеммным блоком (EEx d).

Газонепронизацемые соединения для сменных термопар.

Высокое быстродействие за счет контакта датчика с термогильзой.

Пример: Многозонный датчик температуры с тремя измерительными точками.

10

Присоединение к процессу и камера безопасности

Для того, чтобы обеспечить необходимые требования по безопасности, Endress+Hauser использует специальную камеру безопасности на многозонных термометрах. Она доступна, в том числе на системах Octoplus, и представляет собой вторичный барьер безопасности, который защищает от возможных утечек среды во внешнее пространство через поврежденную термогильзу. Камера безопасности оснащена датчиком давления, который передает сигнал тревоги при возникновении утечки в термогильзе.

Камера безопасности с приварными термогильзами (не сменными).

Размещение снаружи реактора Камера безопасности; термопары проходят сквозь компрессионные фиттинги и могут быть заменены во время остановки процесса.

11

Интеграция в систему

Производительность технологического процесса, надежность и безопасность завода являются основными требованиями в нефтехмической отрасли промышленности. Главным образом это относится к возможности получения дополнительной информации об измерительной точке и проводения дополнительной диагностики современных преобразователей температуры.Диагностика включает в себя стандартизированные функции мониторинга и оповещения в случае каких-либо отклонений, например, разомкнутая цепь или нарушение электромонтажа. Также на ранней стадии распознается и коррозионный износ контактов и кабелей датчиков. Максимальная функциональная безопасность обеспечивается за счет функции создания резервной копии данных, которая автоматически переключается на датчик, подключенный ко второму каналу, в случае поломки или неисправной работы первого датчика.

Интеграция в систему посредством преобразователей может быть выполнена по токовому сигналу 4…20мА или с помощью цифровых технологий fieldbus. Компания Endress+Hauser предлагает полный ассортимент преобразователей температуры, поддерживающих все наиболее современные технологии передачи данных.

Множество различных сертификатов на применение во взрывоопасных зонах, в том числе за счет взрывонепроницаемой оболочки и искробезопасной цепи, значительно расширяют область применений. Приборы с поддержкой протокола HART® , созданные в строгом соответствии со стандартом IEC61508, на сегодняшний день являются образцом безопасности и надежности за счет функций самодиагностики электроники и инновационных технологий подключения.

Полевые

TMT142 TMT162 TMT162 TMT162 TMT125

на DIN-рейку

TMT122 TMT125

Встраиваемые

TMT182 TMT84 TMT85

1-канальный универсальный

2-канальныйуниверсальный

2-канальныйуниверсальный

2-канальныйуниверсальный

8-канальныйуниверсальный

12

Преимущества систем Fieldbus

Помимо одноканальных преобразователей с поддержкой fieldbus, для многоточечного измерения температуры мы предлагаем применяться также и многоканальные преобраз-ователи с поддержкой цифрового протокола FOUNDATION™ Fieldbus. Данные преобразователи обладают всеми качествами одноканальных преобразователей, но позволят Вам сэкономить за счет подключения до 8 входных сигналов.

Endress+Hauser берется за проекты всех требуемых компонентов системы - от измерительной точки до шкафов управления.

В тесном сотрудничестве с университетами и НИИ, компания Endress+Hauser непрерывно развивает технологии передачи данных. За счет этого наши преобразователи температуры поддерживают все современные цифровые протоколы - FOUNDATION Field-bus™, PROFIBUS® и HART® - согласно новейшим стандартам автоматизации процессов. Стандарты Fieldbus, интеграция и испытание систем проверяется сертифицированными лабораториями fieldbus.

Решение о выборе подходящей системы принимается исходя из применения значений температуры. Важно различать между тремя основными направлениями применения: - Только мониторинг значений измерения - Мониторинг и контроль значений для поддержания рабочих условий - Мониторинг и контроль значений для обеспечения безопасности

Мониторинг значений измерения.Данное направления имеет минимальные требования по быстродействию и производительности. Поэтому, в этому случае, разумнее минимизировать затраты на интеграцию в систему. Для этих целей рекомендуется использовать современные преобразователи с поддержкой технологий цифровой передачи данных fieldbus. Использование цифровых протоколов позволяет снизить затраты на проводку и повышает качество процесса за счет предоставления дополнительной информации.

Мониторинг и контроль значений для поддержания рабочих условий.В данном направлении приборы используемые контрольно-измерительные приборы должны соответствовать требованиям по рабочим условиям и уровню безопасности процесса. Для данного направления также применимы преобразователи с поддержкой цифровых технологий передачи данных. Высокое быстродействие и производительность отвечсают всем требованиям для контроля значений температуры.

Мониторинг и контроль значений для обеспечения безопасности.Зачастую для контроля “горячих точек” внутри реактора устанавливают многоточечные датчики температуры. В данном направлении надежность и производительность являются критическими критериями для интеграции в систему.

13

модем

Высокоскоростная сеть Ethernet

Полевой контроллер

TMT125

. .

Сертификация и испытания

Акт технического осмотра 10204 - 3.1 Акт технического осмотра по стандарту EN10204 3.1 для смачиваемых частей выдается независимой от производителя организацией и подтвердается независимым от производителя экспертом. Испытания материалов и другие виды контроля качества проводятся под контролем независимого эксперта, и результаты испытаний заносятся в сертификат.

NACE Стнадарт NACE MR0175 требуется для материалов, контактирующих с высокосернистым газом.Новые материалы попадают в список допустимых данным стандартом только по прохождения специальных испытаний. Список обновляется ежегодно.

Определение согласно нормам PID. Если многоточесный термометр оборудован камерой безопасности (как описано на стр.11), данная камера представляет собой оборудование для создания герметичной среды. Это предусмотрено для того, чтобы в случае поломки (напр., разрушения термогильзы) данное оборудование заполнялось рабочим давлением. В зависимости от типа измерияемой среды, объема камеры и рабочего давления, требуется соответствующий документ, подтверждающий соответствие нормам PID.

PMI (Positive Material Identification)Данный метод неразрущающей идентифиакции материала и проверки сварных соединений часто используется в процедурах сдачи-приемки.

Проверка рентгеном (неразрушающее испытание)Можно обнаружить вкрапления, износ и т.д. как на самом материале, так и на сварных швах.Могут быть также определено точное положение сварных компонентов.

Рабочие условия технологических процессов в нефтехимической отрасли промышленности требуют максимальной степени качества. Так как измерение температуры играет решающую роль в обеспечении безопасности, отдельные компоненты измеритальной точки должны быть должным образом исследованы компанией Endress+Hauser в собственных испытательных центрах. Качество материалов исполнения, обработки и другие важные характеристики систем измерения температуры подтвердаются соответствующими свидетельствами и сертификатами.

Отклонения от заявленных характеристик компонентов, в виде проблем с материалами исполнения или непрочности, негерметичности соединений, может привести к повреждению измерительной точки. Примерами могут быть трещины, щели, полости или некорректный состав. Для проверки на наличие подобных проблем подходят методы неразрушающих испытаний. На качество испытуюмых компонентов такие испытания влияния не оказывают.

14

Цветная дефектоскопияКрасно-белый методПодходит для исследования поверхности металла или поверхности сварных швов. Например, таким методом можно обнаружить трещины. Применяется для проверки сварных швов из нержавеющей стали, аустентичных метериалов и металлических сплавов.

Проверка герметичности гелиемПроверка герметичности термогильз, сварных швов, присоединений к процессу. В зависимости от конструкции и размера термометра, его можно загерметизировать гелием снаружи или изнутри.

Испытание гидростатическим давлением внутреннее/внешнееПрименение внутреннего и внешнего испытания гидростатическим давлением позволяет проверить прочность и герметичность термогильз и присоединений к процессу.

КалибровкаНаши собственные аккредитованные калибровочные лаборатории для калибровки термометров сопротивления и термопар по стандартам ISO/IEC 17025, DKD и SIT, сертификаты которых имеют международное признание..

15

РФ

ООО “Эндресс+Хаузер” Москва, Варшавское шоссе, 35, стр.1БЦ “Ривер Плаза”, 5 этаж

Тел. (+7 495) 7832850Факс (+7 495) 7832855http://www.ru.endress.cominfo@ru.endress.com

12.06/I.I.

CP003R/09/ru/04.10Original in KKW/INDD CS2