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Prozessinstrumentierungsleitung Bewährte Praktiken

Prozessmessung– Impulsleitung Bewährte Praktiken Prozessmessung– Impulsleitung bewährte Praktiken

9. Juli 2019 | Chuck Erml, Product Manager

Bei der Messung des Drucks, des Durchflusses oder des Niveaus in Ihrem Prozess liegt der Fokus immer auf Sicherheit und Genauigkeit. Von der Entnahmestelle bis hin zum Transmitter hängt die Prozessmessungsgenauigkeit von der richtigen Funktion jedes Bauteils in der Prozessinstrumentierungs-Messschleife ab. Von der Entnahmestelle bis hin zum Transmitter hängt die Prozessmessgenauigkeit von der richtigen Funktion jedes Bauteils in der Prozessinstrumentierungs-Messschleife ab. Ingenieure und Techniker schenken Transmittern die meiste Aufmerksamkeit, aber ein Transmitter ist nur so genau wie die Impulsleitungseingänge in den Transmitter. Ingenieure und Techniker richten Ihr Hauptaugenmerk auf die Transmittern, aber diese sind nur so genau wie die Impulsleitungseingänge in den Transmitter. 

Außerdem ist es schwierig zu erkennen, wenn eine Instrumentierungsleitung nicht richtig funktioniert. Wenn Sie sich lediglich auf den Transmitter konzentrieren, hängt Ihr Erfolg davon ab, ob die Impulsleitung richtig funktioniert. Bei einer ausschließlichen Konzentration auf den Transmitter, wird jeder mögliche Erfolg durch eine schlecht funktionierende Impulsleitung in Frage gestellt. 

Sie müssen sich aller möglichen Probleme einer Prozessimpulsleitung bewusst sein, einschließlich derer, die sich auf das Konzept und die Gestaltung beziehen, damit die endgültig Messung genau ist. Es geht darum alle möglichen Schwierigkeiten bei Prozessimpulsleitungen für die Genauigkeit der Abschlussmessung zu berücksichtigen - auch diejenigen hinsichtlich der gesamten Anwendungsplanung. In diesem Blog können Ingenieure und Techniker mehr über bewährte Praktiken erfahren, um den Erfolg ihrer Prozessimpulsleitungen zu steuern.

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Ein Standard-Diagramm einer Prozessmessungs-Impulsleitung


Werkstoffauswahl

Für jedes grundlegende Bauteil einer Prozessinstrumentierungsleitung – Prozesskopplungsventil, Impulsleitungen und Ventilblöcke – müssen wichtige Entscheidungen bezüglich der Werkstoffe getroffen werden, die sich auf die Genauigkeit auswirken können. 

Prozessmedien, Umweltbedingungen und Systemdruck/-temperatur bestimmen oftmals die Auswahl der Legierung.   Edelstahl, oder eine Legierung mit einem höheren Metallanteil, sind in den meisten Fällen aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit zu bevorzugen. Zahlreiche industrielle Anlagen nutzen allerdings weiterhin Kohlenstoffstahl bei Prozesskopplungsventilen, Rohren und sogar bei einigen Ventilblöcken. Kohlenstoffstahl ist bei bestimmten Anwendungen mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt akzeptabel, aber für die meisten anderen Anwendungen bedeutet dieser Werkstoff ein Risiko. Die oft auf Kohlenstoffstahl entstehenden korrosionsbedingten Ablagerungen können sich lösen, Downstream im Ventilsitz festsetzen und ein sicheres Absperren verhindern. Dies führt zu einer ungenauen Transmitterkalibrierung oder einem ungenauem Transmitterergebnis. Bei einem Einsatz von Kohlenstoffstahlbauteilen in der Instrumentierungsschleife müssen diese genauestens überwacht  werden, um sicherzustellen, dass der Betrieb der nachgestellten Ventile nicht durch Korrosion beeinträchtigt wird. Mit Schulung Werkstoffwissenschaften von Swagelok lernen Sie, den richtigen korrosionsbeständigen Werkstoff für Ihre jeweilige Anwendung auszuwählen. 

Einfachere Instandhaltung durch Standardisierung 

Wenn Sie Ihr Anwendungsdesign standardisieren möchten, existieren bewährte Musterkonfigurationen, die sich implementieren lassen. Ingenieure haben über die Jahre eine Vielzahl an Konfigurationen entwickelt, von denen viele nicht besonders zuverlässig und genau sind. Jedes System hat andere Anforderungen hinsichtlich der Wartung was die Komplexität für Instandhaltungsteams erhöht.

Idealerweise sollten alle Prozessmessungssysteme nach einheitlichen Kriterien konzipiert werden, einschließlich der Festlegung des Budgets sowie Zuschlägen für Ausfallzeiten, Wartung und Genauigkeit. Das optimale Ergebnis beinhaltet  oft ein hohes Maß an Standardisierung. So kann beispielsweise eine Raffinerie vor einer Standardisierung bis zu 30 unterschiedliche Konfigurationen für Prozessleitungen aufweisen Nach der Standardisierung hat dieselbe Anlage vielleicht  nur noch sechs unterschiedliche  Konfigurationen, die alle dieselben Komponenten enthalten: eine Transmitterhalterung, ein Ventilblocksystem und Absperrventile. Die wichtigsten Unterschiede sind wahrscheinlich die Rohrleitungen und die Absperrventile  (DBBs, Manometerabsperrventil etc.), die wiederum von Medium, Temperatur, Druck und der Position des Transmitters oder Manomerters abhängen.

Mit der Standardisierung werden viele Dinge einfacher, einschließlich Wartung, Installation, Training und Fehlerdiagnose. Dies bedeutet auch eine höhere Zuverlässigkeit. Darüberhinaus müssen weniger Ersatzteile lagerhaltig sein; dies senkt die Gemeinkosten. 

Prozesskopplungsventil (PIV)

Das Prozesskopplungsventil ist das erste Ventil nach der Prozessleitung. In der Vergangenheit wurde dafür bevorzugt ein einzelnes Absperrventil oder ein Kugelhahn verwendet. Beides wird heute weiterhin verwendet, insbesondere in den USA, aber die beste Methode ist die Verwendung eines Doppelabsperr- und Entlüftungsventile (DBB-Ventile), bestehend aus zwei Absperrventilen mit einem Entlüftungsventil dazwischen.

Die Sicherheit ist der Hauptgrund für die Verwendung eines DBB-Ventils Wenn Sie die Prozessinstrumentierungsleitung zur Wartung absperren müssen, schließen Sie beide Absperrventile und öffnen das Entlüftungsventil. Wird das erste Absperrventil aus irgendeinem Grund undicht, verhindert das zweite Absperrventil Druckaufbau oder Flüssigkeitsansammlungen in der Prozessleitung. 

Eine Doppel-Absperr-und Entlüftungskonfiguration kann aus drei separaten Ventilen zusammengebaut werden oder als eine einzelnen, in sich geschlossene Einheit gekauft werden. Hierdruch lassen sich Größe und Gewicht reduzieren. Die innovative in sich geschlossene DBB-Ausführung ist für alle Fluide geeignet - besonders aber für Fluide mit einer höheren Viskosität bei der Verwendung von Kugelhähnen.  

Impulsleitungen

Impulsleitungen verbinden das Prozesskopplungsventil (PIV) mit dem Ventilblock und dem Transmitter. Wie alle Komponenten der Prozessinstrumentierung, dienen auch sie dazu, die exakten Prozessbedingungen an den Transmitter zu übermitteln. Das Verlegen von Impulsleitungen verfolgt drei wesentliche Ziele:

  • Verhindern von Korrosion, Ablagerungen oder Verstopfungen
  • Reduzieren von Leckagepunkten
  • Halten Sie die Temperatur in einem bestimmten Bereich oder gewährleisten Sie Frostschutz.

Die ersten beiden Ziele lassen sich am besten mit der Verwendung von Rohrverbindungen aus einer geeigneten Legierung, wie beispielsweise Edelstahl, erreichen. Kohlenstoffstahl und Gewindeverbindungen eignen sich hierfür nicht. Edelstahlrohre lassen sich biegen und formen, wodurch weniger mechanische Verbindungen erforderlich sind. Wenn mechanische Anschlüsse erforderlich sind, sitzen Rohrverschraubungen mit zwei Klemmringen auch bei Temperaturschwankungen oder Vibration sicher - im Gegensatz zu üblichen kegeligen Gewindefittings.

Das dritte Ziel – das Beibehalten eines bestimmten Temperaturbereichs – wird durch Beheizen der Impulsleitungen erreicht. Sie können Ihre Impulsleitungen entweder manuell vor Ort isolieren oder Rohre verwenden, die bereits vorisoliert sind und über eine Polymer-Ummantelung verfügen. Vorisolierte Rohrbündel sind installationsfertig bereits auf Spulen erhältlich. Bei vorisolierten Rohrbündeln sollten Sie unbedingt die Herstellervorgaben zur Abdichtung der Isolierung beim Spleißen oder Schneiden des Bündels beachten.

Ventilblock

Der Verteiler consists of a set of valves whose bodies are machined from a single block of metal, usually stainless steel. The manifold mounts to the transmitter anbesteht aus einem Satz von Ventilen. Deren Körper sind aus einem einzigen Metallblock, meist aus Edelstahl gefertigt. Der Ventilblock wird an Transmitters montiert und erfüllt eine wichtige Funktion für die Isolierung zur Kalibrierung oder Wartung des Transmitters.

Qualität und Zuverlässigkeit spielen bei einem Ventilblock eine besonders große Rolle. Während der Kalibrierung oder des normalen Betriebs ist mindestens eines der Ventile im Ventilblock abgesperrt. Erfolgt keine vollständige Absperrung, kommt es zu einem ungenauen Messwert vom Transmitter.

Benötigen Sie Unterstützung bei der Identifizierung von Problemen innerhalb Ihrer Prozessinstrumentierungsleitung? Unsere erfahrenen Swagelok Techniker besuchen Ihre Anlage, evaluieren Ihre Systeme und zeigen Ihnen Maßnahmen, mit denen Sie Ihre Prozesse verbessern können.

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Ventilblock in Blockbauweise – Eine Option

Wir haben uns bereits die Prozessinstrumentierungsleitung im Detail angesehen. Sehen wir uns jetzt eine weitere Option zur Vereinfachung der Konstruktion an. Erlaubt Ihre Applikation diese Lösung, stellt dies eine sehr unkomplizierte Lösung dar.

Die Installation und Wartung von Impulsleitungen kann kostspielig sein. Herausforderungen hierbei können Verstopfungen, Leckagestellen, Temperatursteuerung und Korrosion sein. Durch die Blockbauweise (enge Verbindungen) lassen sich die Impulsleitungen eliminieren. Das Prozesskopplungsventil und der Ventilblock werden zu einer Einheit und der Transmitter wird direkt daran befestigt. Dann wird das gesamte Bauteil an der Prozessleitung befestigt. Diese Lösung ist unter Ingenieuren zwar beliebt, dennoch stoßen auch Installationen in Blockbauweise an ihre Grenzen.

Eine Einschränkung ist die Temperatur. Der Grund für die Verwendung von traditionellen Anlagen mit Impulsleitungen ist der Schutz des Transmitters vor der hohen Temperatur der Prozessleitung. Wird die Prozessleitung zu heiß ist, ist der Transmitter nicht in der Lage dazu, wenige Zentimenter von der engen Verbindung entfernt betrieben zu werden.

Eine weitere Einschränkung ist der Zugang. Wenn Sie den Transmitter zur Kalibrierung erreichen müssen, müssen Sie entsprechenden Zugriff haben. Die Montage einer engen Verbindung an einer Prozessstelle in 15 m Höhe nicht ist daher nicht umsetzbar .

Das letzte Hindernis sind die Anschaffungskosten. Enge Verbindungen erfordern anfängliche Investitionen. Auf langfristige Sicht gesehen kann diese Lösung allerdings insgesamt kostengünstiger sein. Wenn Sie die Möglichkeit haben, diese Lösung einzusetzen, sollten Sie diese ergreifen. 

Fazit

Wenn Ihnen genaue Messungen wichtig sind und Sie in einen hochwertigen Transmitter investieren, sollten Sie Ihren Prozessinstrumentierungsleitungen dieselbe Aufmerksamkeit geben. Die Prozessmessgenauigkeit ist ebenso abhängig von der Transmittergenauigkeit, wie von der Qualität der  Komponenten der Prozessmessleitung, einschließlich deren Montage und Wartung. Die Standardisierung Ihrer Anlage auf einige Hauptmerkmale Ihrer Instrumentenschleifen und Prozess-Impulsleitungsdetails, gemeinsam mit hochwertigen Systembauteilen erhöhen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Messungen. Präzise Messungen zahlen sich im Hinblick auf Zeitersparnis, mehr Effizienz und eine höhere Profitabilität der Anlage aus.

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