プロセス計装ラインのベスト プラクティス

プロセス測定 – インパルス ラインのベスト プラクティス

Chuck Erml、プロダクト マネージャー

プロセス内の圧力、流量、またはレベルを測定する場合、常に安全性と精度が重視されます。タップからトランスミッタまで、プロセス測定の精度は、プロセス計装測定ループ内の各コンポーネントの適切な機能に依存します。また、エンジニアや技術者は送信機にほとんどの注意を向けることがよくありますが、送信機に提供されるインパルス ライン入力と同程度の精度しかありません。

プロセス計装ラインがいつ正常に機能していないかを知るのは難しいことがよくあります。送信機だけに注意を向けると、インパルス ラインがパフォーマンスの低下の原因である場合、成功の可能性が損なわれます。

最終的な測定の精度を高めるには、全体的な設計やレイアウトに関連するものを含め、プロセス導圧管内で発生する可能性のある問題について教育を受け続けることが必要です。このブログ投稿は、エンジニアと技術者の両方に、プロセス インパルス ラインの成功を管理するための実証済みのベスト プラクティスを提供します。

プロセス測定インパルス ラインの標準図

材料の選択

プロセス計装ラインの基本的なビルディング ブロック (プロセス インターフェイス バルブ (PIV)、インパルス ライン、マニホールド) のそれぞれについて、精度に影響を与える可能性のある材料に関して重要な選択があります。

プロセス媒体、環境条件、およびシステムの圧力/温度によって、合金の選択が決まることがよくあります。ステンレス鋼、または高級金属合金は、腐食に強いため、ほとんどの用途で強く推奨されます。しかし、多くの産業プラントでは、プロセス インターフェイス バルブ、配管、さらには一部のマニホールドにも炭素鋼が使用され続けています。特定の低水分アプリケーションでは、炭素鋼は許容されますが、他のほとんどのアプリケーションではリスクになる可能性があります。一般に炭素鋼に蓄積するスケールは、はがれ、下流に流れ、バルブ シートに留まり、確実な遮断を妨げる可能性があります。その結果、送信機の校正が不正確になったり、送信機の読み取り値が不正確になります。計装ループに炭素鋼コンポーネントを使用する場合、スケーリングがシステム内のバルブの動作に影響を与えないように、非常に綿密な監視が必要になります。スウェージロックの材料科学トレーニングにより、特定の用途に適した耐食性材料を選択する方法を学ぶことができます。

標準化によるメンテナンスの簡素化

目標が設計の標準化である場合、実装可能な確立されたベスト プラクティス構成があります。エンジニアは時間の経過とともに多数の設計バリエーションを開発してきましたが、それらの多くは信頼性と精度にとって理想的ではありません。システムごとにメンテナンスのニーズが異なるため、メンテナンス チームの複雑さが増します。

理想的には、すべてのプロセス測定システムは、ダウンタイム、メンテナンス、および精度に対する予算と許容範囲の確立など、一貫した一連の基準を使用して設計する必要があります。最適な結果には、多くの場合、高度な標準化が含まれます。たとえば、標準化前の精製プラントでは、プロセス計装ラインに 30 の異なる構成が存在する場合があります。標準化後、同じプラントには 6 つのみがあり、それぞれに同じ基本コンポーネント (送信機マウント、マニホールド システム、遮断バルブ) が含まれています。主な違いは、配管の種類とアイソレーション バルブのタイプ (DBB、ゲージ ルートなど) であり、媒体、温度、圧力、およびトランスミッタまたはゲージの位置によって異なります。

標準化により、メンテナンス、設置、トレーニング、診断など、多くのことが簡単になります。信頼性も高まります。さらに、施設は交換部品の在庫を減らすことができるため、諸経費が削減されます。

プロセス インターフェイス バルブ (PIV)

プロセス インターフェイス バルブは、プロセス ラインから離れた最初のバルブです。歴史的に、選択された PIV は、単一のゲート バルブまたはボール バルブでした。両方とも、特に米国では引き続き使用されていますが、ベスト プラクティスは、2 つの分離バルブとその間の 1 つのブリード バルブで構成されるダブル ブロック アンド ブリード (DBB) バルブです。

DBB バルブを採用する主な理由は安全性です。メンテナンスのためにプロセス計装ラインをシャットダウンする必要がある場合は、両方のブロック バルブを閉じて、ブリード バルブを開きます。何らかの理由で最初のブロック バルブが漏れた場合、2 番目のブロック バルブがプロセス計装ライン内の圧力または液体の蓄積を防ぎます。

ダブル ブロック アンド ブリード構成は、3 つの個別のバルブから製造および組み立てることができます。または、サイズと重量を削減する単一の自己完結型ユニットとして購入することもできます。革新的な自己完結型の DBB 設計は、すべての液体に適していますが、特にボール バルブを使用する場合の粘度が高い液体に適しています。

衝動線

インパルス ラインは、PIV バルブをマニホールドとトランスミッタに接続します。それらの目的は、すべてのプロセス計装コンポーネントと同様に、正確なプロセス条件をトランスミッタに伝達することです。導圧管を配置するときは、次の 3 つの主な目的が重要になります。

• 腐食、スケーリング、目詰まりを防ぐ
• リークポイントを減らす
• 特定の範囲内の温度を維持するか、凍結防止を提供する

最初の 2 つの目的は、炭素鋼パイプやネジ接続ではなく、ステンレス鋼などの適切な合金で作られたチューブとチューブ継手を使用することによって最もよく達成されます。ステンレス鋼のチューブは曲げたり成形したりできるため、機械的接続の数を減らすことができます。接続が必要な場合、2 フェルールのメカニカル グリップ タイプのチューブ継手は、従来のテーパー パイプねじ付き継手とは異なり、熱サイクルや振動によって元に戻ることはありません。

第 3 の目的 - 温度を特定の範囲内に維持する - は、導圧管を加熱することによって達成されます。フィールド トレーシングによって手動でインパルス ラインを絶縁するか、すでに絶縁されてポリマー ジャケットに包まれたチューブを購入することができます。事前に絶縁された束ねられたチューブは、コイル状の長さにすぐに取り付けることができます。事前に絶縁されたチューブ バンドルでは、バンドルを接合または切断する際に断熱材を密閉するための製造元の指示に従うことが重要です。

マニホールド

マニホールドは、本体が単一の金属ブロック (通常はステンレス鋼) から機械加工された一連のバルブで構成されています。マニホールドは伝送器に取り付けられ、重要な機能を果たし、校正や伝送器のサービスのために隔離することができます。

マニホールドでは、品質と信頼性が特に重要です。校正中または通常の操作中は、マニホールド内の少なくとも 1 つのバルブがシャットオフ位置にあります。シャットオフが完了していない場合、トランスミッタからの読み取り値が不正確になる可能性があります。

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クローズ カップル マニホールド – オプション

プロセス計装ラインを詳細に確認したので、設計をさらに簡素化するオプションを見てみましょう。アプリケーションで使用できる場合、これはエレガントでシンプルなソリューションです。

インパルスラインは、目詰まり、漏れ箇所、温度制御、腐食などの課題により、設置と維持に費用がかかる可能性があります。 「クローズカップル」と呼ばれるオプションは、インパルスラインを排除します。プロセス インターフェイス バルブとマニホールドが 1 つのユニットになり、変換器が直接取り付けられます。したがって、アセンブリ全体がプロセス ラインに接続されます。多くのエンジニアがこのソリューションを気に入っていますが、密接なカップルのインストールには制限があります。

制限の 1 つは温度です。インパルス ラインを使用した従来のセットアップの理由は、トランスミッタをプロセス ラインの高温から保護するためです。プロセス ラインが熱すぎると、伝送器は、密結合の設置で数インチ離れただけで動作できない場合があります。

2 つ目の制限はアクセスです。校正のために変換器に到達する必要がある場合は、変換器にアクセスできる必要があるため、空中 50 フィートのプロセス位置に接近したカップルを取り付けることは現実的ではありません。

最後の障害は初期費用です。密接な結合には先行投資が必要ですが、長期的にはソリューション全体のコストが低くなる可能性があります。このショートカットを使用する機会があれば、使用することをお勧めします。

結論

正確な測定を重視し、プレミアム伝送器に投資する場合、プロセス計装ラインにも同じレベルの注意が必要です。プロセス測定の精度は、設置方法や保守方法など、プロセス測定ライン コンポーネントの品質に依存するのと同様に、変換器にも依存します。信頼性の高いシステム コンポーネントとともに、計測器の接続とプロセス導圧管の詳細のコア セットで施設を標準化すると、測定の信頼性と精度が向上します。より正確な測定は、時間、効率、およびプラントの収益性の面で歓迎すべき利益をもたらします。