Передовой опыт: линии контрольно-измерительных приборов (КИП)

Технологические измерения — передовой опыт для импульсных линий

При измерении давления, расхода или уровня в производственном процессе самое главное — всегда соблюдать безопасность и точность. Начиная от крана и заканчивая датчиком, точность измерения зависит от правильной работы каждого компонента в рамках измерительного цикла технологического контрольно-измерительного оборудования. И хотя инженеры и механики часто уделяют основное внимание датчику, точность его показаний напрямую зависит от данных, получаемых им от соответствующей импульсной линии. 

Не всегда можно понять, что линия технологического КИП работает неправильно. Если смотреть исключительно на датчик, то в случае, когда причиной низкого качества работы является импульсная линия, это становится трудно заметить. 

Для обеспечения точности окончательных измерений необходимо знать о проблемах, которые могут возникнуть в импульсных линиях, в том числе вызванных конструкцией и схемой системы в целом. Данная статья знакомит инженеров и механиков с проверенными передовыми методами обеспечения надежности работы импульсных линий.

Стандартная схема технологической импульсной линии

Подбор материалов

При выборе материала для каждой из основных составляющих технологической линии КИП — клапанов перехода от технологической линии, импульсных линий и клапанных блоков — есть критически важные требования, которые могут повлиять на точность измерений. 

Технологическая среда, условия окружающей среды и давление/температура системы часто предопределяют применяемые сплавы.   В большинстве систем предпочтение отдается нержавеющей стали или сплавам с высоким ее содержанием, потому что она устойчива к коррозии. Однако многие промышленные предприятия продолжают использовать углеродистую сталь для изготовления клапанов перехода от технологической линии, трубопроводов и даже для некоторых клапанных блоков. Применение углеродистой стали допускается в ряде систем, работающих в условиях низкой влажности, но в большинстве остальных случаев это рискованно. Частицы ржавчины, которые обычно появляются на углеродистой стали, могут оторваться, уйти вниз с потоком, попасть в седло клапана и помешать надежному отсечению. Это приводит к неточной калибровке или неточным показаниям датчика. Если вы используете в контуре КИП компоненты из углеродистой стали, их необходимо тщательно контролировать, чтобы исключить влияние ржавчины на работу клапанов. Вы можете узнать, как правильно выбрать коррозионностойкий материал конкретно для вашей системы в учебном курсе по материаловедению компании Swagelok.  

Упрощение технического обслуживания за счет унификации 

Если ваша цель — унификация проектов, мы можем предложить для реализации проверенные конфигурации на основе передового опыта. За прошедшее время инженеры разработали множество вариантов исполнения, но тем не менее многие из них далеки от идеала в отношении надежности и точности. Каждая система имеет различные потребности с точки зрения обслуживания, что осложняет работу эксплуатационно-ремонтного персонала.

В идеале все технологические измерительные системы должны разрабатываться с использованием неизменного набора критериев, включая установление бюджетов и норм времени простоев, технического обслуживания и точности. Оптимальный результат часто подразумевает высокую степень унификации. Например, до внедрения унификации нефтеперерабатывающий завод может иметь 30 различных конфигураций линий технологического контрольно-измерительного оборудования. После внедрения унификации на том же заводе может остаться только шесть конфигураций, и каждая из них будет состоять из одних и тех же основных компонентов: крепления датчика, системы клапанных блоков и запорных клапанов. Основные отличия будут заключаться в трубопроводах и типе запорных клапанов (DBB, манометрический клапан/ клапан у основания измерительного трубопровода и т. д.), что, в свою очередь, зависит от среды, температуры, давления и местоположения датчика или манометра.

Благодаря унификации многое становится проще, включая техническое обслуживание, монтаж, обучение и диагностику. Также повышается надежность. Дополнительным преимуществом является уменьшение запасов ЗИП, что позволяет снизить накладные расходы. 

Клапан перехода от технологической линии

Клапан перехода от технологической линии — это первый клапан после технологической линии. Как правило, в качестве клапана перехода от технологической линии устанавливают одну клиновую задвижку или шаровой кран. Хотя в настоящее время эти два типа клапанов все еще используются, особенно в США, в данной позиции лучше всего показали себя клапанные блоки двойного отсечения со сбросом (Double-Block-and-Bleed, DBB), которые состоят из двух запорных клапанов и одного расположенного между ними клапана сброса.

Основной причиной использования клапана DBB является безопасность. Если вам нужно отсечь технологическую линию контрольно-измерительного оборудования для проведения технического обслуживания, вы закроете оба запорных клапана и откроете клапан сброса. Если по какой-либо причине первый запорный клапан протекает, второй запорный клапан предотвратит нарастание давления или накопление жидкости в технологической линии контрольно-измерительного оборудования. 

Конфигурацию из двух запорных и сбросного клапана можно изготовить и собрать из трех отдельных клапанов или приобрести в виде самостоятельного блока, который будет меньше по размеру и массе. Инновационная самостоятельная конструкция DBB подходит для любых сред, но особенно эффективна для сред с высокой вязкостью при использовании шаровых кранов.

Импульсные линии

Импульсные линии соединяют клапан перехода от технологической линии с клапанным блоком и датчиком. Их назначение, как и у всех компонентов КИП, — передавать на датчик точные данные об условиях в технологической линии. При разводке импульсных линий следует решить три основные задачи:

• предотвращение образования частиц коррозии и последующего засорения;
• сокращение числа потенциальных мест утечки;
• поддержание температуры в определенном диапазоне или обеспечение защиты от замерзания.

Оптимальное решение первых двух задач — применение трубок и фитингов из подходящего сплава, например из нержавеющей стали вместо трубок и резьбовых соединений из углеродистой стали. Трубопровод из нержавеющей стали можно гнуть и формовать, что позволяет уменьшить число механических соединений. Когда необходимы разъемные соединения, применяются фитинги с двумя обжимными кольцами для механического обхвата, которые, в отличие от традиционных фитингов с конической трубной резьбой, не развинчиваются под действием вибрации или циклических изменений температуры.

Третья задача — поддержание температуры в определенном диапазоне — решается подогревом импульсных линий. Выполнить изоляцию импульсных линий можно вручную с помощью системы электрообогрева либо приобрести трубки с изоляцией в полимерной оболочке. Для установки в змеевиках подходят изолированные пучки трубок. В случае применения изолированных пучков трубок важно следовать указаниям изготовителя при запечатывании изоляции либо сращивании или резке пучка.

Клапанный блок

Типовой клапанный блок состоит из комплекта клапанов, корпуса которых изготовлены из единого литого блока металла, обычно нержавеющей стали. Клапанный блок устанавливается на датчик и выполняет важнейшую роль: отсечение во время калибровки или обслуживания датчика.

Для клапанного блока особенно важны качество и надежность. Во время проведения калибровки или в процессе штатной эксплуатации как минимум один из клапанов в блоке находится в отсекающем положении. Если отсечение выполнено не полностью, показания датчика могут быть неточными.\sp

Вашей организации нужна помощь в выявлении проблемы в технологической линии КИП? Опытные инженеры компании Swagelok приедут на ваше предприятие, оценят систему и предложат усовершенствования.

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ НА ОЦЕНКУ ЖИДКОСТНОЙ ИЛИ ГАЗОВОЙ СИСТЕМЫ

Клапанный блок с системой безмуфтового монтажа — Опция

Теперь, когда мы подробно изучили линию контрольно-измерительного оборудования, давайте рассмотрим вариант дальнейшего упрощения конструкции. Если ваша система позволит реализовать данное решение, вы увидите, насколько оно изящное и простое.

Из-за таких проблем, как засоры, утечки, необходимость поддержания температуры и коррозия, монтаж и обслуживание импульсных линий могут оказаться дорогими. Опция безмуфтового монтажа позволяет отказаться от импульсных линий вообще. Клапан перехода от технологической линии и клапанный блок становятся единым узлом, на который напрямую устанавливается датчик. Таким образом, вся сборка целиком подсоединяется к технологической линии. Многим инженерам нравится это решение, однако и безмуфтовый монтаж имеет свои ограничения.

Одним из таких ограничений является температура. Причина применения традиционного варианта с импульсными линиями заключается в возможности защиты датчика от высокой температуры в технологической линии. Если линия слишком горячая, возможно установленный безмуфтовым способом всего в нескольких сантиметрах от нее датчик не будет работать.

Второе ограничение — возможность доступа. Если датчик нужно калибровать, то он должен быть доступен, поэтому устанавливать его безмуфтовым способом на трубопроводе на высоте 15 метров нецелесообразно.

И последнее ограничение — начальная стоимость. Безмуфтовый монтаж требует вложений в начале, но в долгосрочной перспективе решение может оказаться более экономичным. Если у вас есть возможность применить такой способ рационализации, мы рекомендуем это сделать. 

Заключение

Если для вас важна точность измерений и вы установили дорогой датчик, нужно помнить, что технологические линии КИП требуют такого же внимания. Точность технологических измерений в равной мере зависит и от датчика, и от качества компонентов технологической измерительной линии, включая качество их монтажа и обслуживания. Унификация основного состава измерительного оборудования и элементов технологических импульсных линий на вашем предприятии наряду с применением в системах надежных компонентов повысит достоверность и точность ваших измерений. Более точные измерения принесут желанные дивиденды в части времени, эффективности и рентабельности производства.

Оставьте заявку на оценку трубопроводной системы