ИННОВАцИОННОЕ РЕшЕНИЕ ТЕРмОмЕТРИИ для СНИжЕНИя ИЗдЕРжЕк ПРОИЗВОдСТВА ПРИ ИЗмЕРЕНИИ ТЕмПЕРАТуРы В бОлЬшИх

Инновационное решение термометрии
для снижения издержек производства
при измерении температуры в больших
резервуарах
М. В. Мирошкин – Инженер-технолог ООО НПО «Вакууммаш», e-mail: mmv@vakuummash.ru
В настоящее время сфера применения промышленных датчиков температуры
весьма обширна. Они находят широкое применение в различных отраслях
производства: машиностроении, металлургии, энергетике, химии,
нефтехимии и многих других. С усложнением технологических процессов
растут требования к точности измерения температуры, надежности
и функциональности датчиков. Особенно важным является контроль
температуры, когда качество выпускаемой продукции напрямую зависит
от соблюдения режимов термообработки, или когда производство связано
с использованием взрывчатых или легко воспламеняющихся веществ.
П
ри проектировании технологического оборудования и систем автоматизации производства
разработчик должен учитывать множество факторов связанных с особенностями технологического
процесса, природными условиями, требованиями безопасности и экологичности, экономическими
показателями, наличием и доступностью комплектующих. Зачастую многие, наиболее рациональные
технические решения приходят только вместе с опытом использования оборудования, а так же
появлением новых образцов комплектующих изделий.
Например, на современных предприятиях химической и нефтехимической промышленности имеются
задачи контроля температурного градиента больших объемов жидкости в резервуарах, а также определения
их заполненности. При этом в ходе многолетнего опыта эксплуатации данных резервуаров стало очевидным,
что нежелательна, или крайне невыгодна установка распределенных датчиков температуры на вертикальные
стенки резервуара так как:
• с увеличением числа датчиков в системе растет количество элементов конструкции и их соединений, что
автоматически приводит к снижению надежности всей установки;
• достаточно высока сложность процедур калибровки и вторичной поверки системы датчиков, потому что при этом
требуется остановка производственного процесса, демонтаж всех датчиков с последующим их монтажом после
проверки, что нельзя выполнить в короткие сроки по причине сложности системы;
• цена резервуара и его обслуживания получается неоправданно высокой.
В связи с этим возник вопрос о поиске рационального технического решения, способного значительно
снизить стоимость и сложность технологического оборудования, измеряющих датчиков, а также повысить
функциональность системы, удобство ее обслуживания и эксплуатации.
Таким оптимальным решением стало использование датчиков специальной конструкции – многозонных гибких
термометрических сборок (рис. 1), позволяющих решать задачи по определению температуры в слоях жидкости
или заполненности резервуаров (рис. 2).
Рис. 1. Многозонная
термометрическая сборка
98
|
5/2014 (43)
|
СФЕРА. НЕФТЬ И ГАЗ
Рис. 2. Расположение многозонной сборки в резервуаре
Многозонная гибкая термометрическая сборка
является унитарным датчиком, в котором количество
зон измерения температуры и их расположение по
длине изделия изготавливается в соответствии с
потребностями заказчика. Каждая зона представляет
собой чувствительный элемент, в качестве которого
могут использоваться как термопары, так и датчики
сопротивления. Использование двойных (или
дублирующих) чувствительных элементов повышает
надежность системы, а большое количество точек
измерения позволяет контролировать профиль
температуры по заданному резервуару, с хорошим
разрешением и высокой точностью. Гибкость
многозонной сборки достигается за счет использования
датчиков сопротивления с гибкими удлинительными
проводами в сильфонной арматуре или гибких
кабельных термопар, что при значительной длине сборки
(до 20 метров и более) обеспечивает удобство ее
транспортировки и монтажа.
В состав сборки входят преобразователи
измерительные, которые преобразуют данные,
поступающие с чувствительного элемента в
унифицированный промышленный сигнал (например
4…20 мА) или протокол обмена с контроллером, что
снижает погрешность при передаче данных, а так
же дает возможность использовать данные датчики
в современных автоматизированных системах
управления технологическими процессами.
Применение многозонных датчиков позволяет
решить описанные выше проблемы:
• используется один многозонный датчик для
измерения температуры, вместо множества
дискретных, и как следствие снижается количество
вводных штуцеров, фланцев, а, следовательно,
повышается надежности всей конструкции;
• при вертикальном размещения многозонного датчика
в резервуаре, используется только одно монтажное
отверстие;
• ввод сборки в эксплуатацию осуществляется на
уровне «Рlug&Рlay»;
• в связи с уменьшением количества вводных датчиков
уменьшается сложность процедур калибровки
и вторичной поверки, а в случае применения
дублирующей многозонной гибкой термометрической
сборки, со смещением даты ввода в эксплуатацию,
становится возможной горячая калибровка без
демонтажа;
• с экономической точки зрения применение унитарных
многозонных гибких термометрических сборок
позволяет уменьшить стоимость оборудования,
в сравнение с использованием индивидуальных
датчиков на каждый слой резервуара. Уменьшается
количество зон и площадок обслуживания, что
сокращает затраты на металлоконструкции и
стоимость их монтажа. Таким образом, экономия
средств позволяет диверсифицировать часть
финансовых ресурсов на увеличение надежности
системы путем резервирования и дублирования
элементов системы.
Доступность и простота решения, с применением
многозонных гибких термометрических сборок, позволяет
применять его не только на крупных предприятиях, но и
на малых. Отсюда вытекает концепция использования
данных систем контроля и управления по принципу
«сложные системы доступны всем».
В качестве примера применения данной концепции
можно привести комплект: многозонная гибкая
термометрическая сборка для измерения температуры
и многоканальный электронный регистраторизмеритель параметров. Так, регистратор-измеритель
типа Д-ИТ-12УН08, представляет собой экономичную
модель, с ценой позволяющей закладывать прибор
в проекты с ограниченным бюджетом. Но при этом,
его технические характеристики помогают получить
полноценную систему с высокой точностью и
возможностью дальнейшего усовершенствования.
Основными преимуществами использования
электронных регистраторов-измерителей в данном
комплекте являются:
• большое количество каналов измерения
(до 12 измерительных каналов ТС/ТП);
• выбор индикации параметров в наиболее удобном,
для процесса, отображении: цифровая, графическая,
гистограммы;
• регистрация и архивирование параметров в реальном
масштабе времени;
• интегрирование в систему по шине RS-485, протокол
MODBUS;
• сброс архива на USB Flash-карту или на сервер
системы.
Области успешного применения интегральных
многозонных датчиков в комплекте с электронным
регистратором-измерителем параметров могут
представлять следующие отрасли производства и
промышленности:
• контроль температуры горючих жидкостей в
хранилищах;
• производство дистиллятов нефти;
• добыча полезных ископаемых (контроль градиента
температур под буровой платформой);
• производство электроэнергии (ТЭЦ);
• производство дистиллятов алкоголя;
• производство биогаза;
• производство рыбы и морепродуктов (температурный
градиент в зоне откорма молодняка);
• производство и хранение кормов КРС;
• контроль уровня промерзания пожарных водоемов;
• контроль состояния вечной мерзлоты
на инфраструктурных объектах.
Таким образом, производители комплектующего
оборудования, а в частности датчиков температуры,
проводят постоянную работу по совершенствованию
старых, разработке и освоению новых видов продукции,
а также стремятся тесно взаимодействовать с
заказчиками и разработчиками технологического
оборудования, поскольку это решает большинство
технических вопросов еще на стадии проектирования,
дает возможность создавать датчики температуры
наиболее соответствующие требованиям заказчика и
позволяющие ему экономить значительные денежные и
временные ресурсы. 
ООО НПО «Вакууммаш»
426057, РФ, УР, г. Ижевск,
проезд Дерябина, 2/52
тел. (3412) 609-802, 609-803
e-mail: info@vakuummash.ru
www.vakuummash.ru
СФЕРАНЕФТЕГАЗ.РФ
|
99