Üç Kat Yedekli Akış Ölçümü: 1 Orifis Plakası, 3 DP Transmitter — ABB ve Bently Nevada Uygulaması

Güvenlik Kritik Hatlarda Neden Tek Bir Verici Asla Yeterli Değildir

Bir gaz kompresörü deşarj hattında tek bir diferansiyel basınç vericisi yaklaşık 1.200 $ tutarındadır. Yanlış yüksek akış sinyalinden kaynaklanan bir kompresör durması, saatte 85.000 $ üretim kaybına neden olur. Tek bir DP vericisi, ölçümünün yanlış olup olmadığını size söyleyemez — sadece bir sayı raporlar. Tıkalı bir impuls hattı, arızalı bir diyafram veya bir yazılım hatasının çıktıyı bozup bozmadığını bilemezsiniz. SIL dereceli döngüler ve kritik proses akışları için, aynı orifis plakası diferansiyelini ölçen üç vericiye ihtiyacınız vardır. Üç sinyal, 2-üçte-2 (2oo3) veya 3-üçte-1 (1oo3) oy çokluğu mantığının hatalı bir vericiyi tespit edip süreci durdurmadan izole etmesini sağlar. Bu tasarım ayrıca IEC 61511 gereksinimlerini SIL 2 seviyesinde Güvenlik Enstrümantasyon Fonksiyonları için karşılar.

ABB 266 serisi vericiler yüksek hassasiyetli ölçüm görevini üstlenir. Bently Nevada, geleneksel olarak türbomakinalarda titreşim izleme ile tanınır, aynı zamanda şaft titreşim verisi ve proses akış verisinin aynı kontrol sistemine beslendiği kompresör ve türbin hatları için uygun proses vericileri üretir. Her iki markanın bir orifis plakasında birleştirilmesi tanısal derinliği maksimize eder.

Mekanik Tasarım — Orifis Plakası ve Impuls Hatları

ISO 5167-2 standardına uygun konsantrik kare kenarlı orifis plakası kullanın. En iyi hassasiyet için 0,3 ile 0,75 arasında bir beta oranı (d/D) seçin. 150 mm boru çapında 0,6 beta oranında, tam akışta maksimum diferansiyel basınç 250 mbar’a ulaşır. Üç vericinin tamamı aynı yukarı ve aşağı basınç taplarından beslenir. Flanşlı taplar veya D ve D/2 tapları kullanın — 50 mm altı boru çaplarında köşe tapları kabul edilebilir.

1. Orifis flanş montajını, girdide 20× boru çapı uzunluğunda düz boru uzunluğu sağlayarak girdap oluşumunu önleyin. Çıkışta ise sonraki bağlantıdan önce minimum 5× boru çapı düz boru uzunluğu bırakın.
2. Aynı tap çiftinden her vericiye üç bağımsız impuls boru seti (12 mm dış çaplı paslanmaz çelik) yönlendirin. Vericiden önce ortak bir manifold paylaşmayın; ortak manifoldlar tek nokta arızalarını yayar.
3. Tüm sıvı servis impuls hatlarını en az 1:12 eğimle aşağıya doğru eğimlendirin ki tahliye sağlansın. Gaz servisinde ise kondensatın boruya geri akması için yukarı eğim verin. Yanlış eğim sıvı veya gaz ceplerini hapseder ve sıfır kaymasını 15 mbar’a kadar artırır.
4. Her vericide bireysel 3-valfli manifoldlar kurun. Bu, bir vericinin kalibrasyon için eşitlenip izole edilmesini sağlarken diğer iki vericinin hizmette kalmasına olanak tanır.

Verici Konfigürasyonu — ABB 266DSH ve Bently Nevada DP

ABB 266DSH bu uygulama için 0–250 mbar diferansiyel basınç aralığını kapsar. Sönümlemeyi 0,5 saniye olarak ayarlayın — kontrol için yeterince hızlı, impuls hattı gürültüsünü reddedecek kadar yavaş. Çıkışı 4-20 mA döngüsünde HART protokolü ile iletecek şekilde yapılandırın. ABB HART Device Type Manager (DTM) ile FieldCare’de URL = 4 mA @ 0 mbar, URV = 20 mA @ 250 mbar olarak ayarlayın. DCS bu hesaplamayı yapmıyorsa, karekök çıkarımı için vericide proses sıvısı yoğunluğunu ayarlayın.

Bently Nevada proses vericileri aynı 4-20 mA HART arayüzünü kullanır. Üç vericinin her birine benzersiz bir HART adresi atayın (nokta-noktaya mod için adres 0). Adres çakışmaları içeren uzun çoklu HART döngüleri yaygın saha hatasıdır — devreye almadan önce her zaman bir HART iletişim cihazı ile adres benzersizliğini doğrulayın.

1. Her vericiyi özel bir DCS analog giriş kartına bağlayın. SIL dereceli döngüler için üç verici sinyalini tek bir HART çoklayıcı üzerinden çoklamayın — kart seviyesi izolasyon zorunludur.
2. DCS’yi (örneğin Emerson DeltaV veya ABB System 800xA) her üç ham 4-20 mA sinyal için bağımsız olarak karekök çıkarımı ve AB ölçeklendirmesi uygulayacak şekilde yapılandırın. Çıkış birimi: standart metreküp/saat (Sm³/h).
3. Her AI kart giriş aralığını 3,8–20,5 mA olarak ayarlayın; açık döngü (3,8 mA altı) ve doygun yüksek (20,5 mA üstü) arızalarını tespit etmek için. Her iki durum da verici arıza alarmlarını hemen tetikler.

Oy Çokluğu Mantığı — DCS’de 2oo3 Sinyal Seçimi

3 sinyalden 2’sinin oy çokluğu, üç akış sinyalinin medyanını seçer. Üçü ±%5 sapma bandı içinde uyumluysa, medyan proses değeri olur. Bir verici medyandan %5’ten fazla saparsa, mantık bunu şüpheli olarak işaretler, uyarı üretir ve kalan iki vericinin medyanını kullanmaya devam eder. İkinci bir vericide arıza güvenlik aksiyonu — durdurma veya geçersiz kılma — tetikler çünkü sadece bir güvenilir sinyal kalmıştır.

• Sapma bandını DCS fonksiyon bloğunda mühendislik birimi değeri olarak yapılandırın (örneğin, 250 Sm³/h aralıkta 12,5 Sm³/h).
• Okuma yüzdesi bandından kaçının; sıfıra yakın akışta daralır ve düşük yük dönemlerinde yanlış sapmalara neden olur.

1. DCS’nin yerleşik MED3 veya eşdeğer fonksiyon bloğunu kullanarak 2oo3 medyan seçiciyi oluşturun. Üç AB ölçekli akış sinyalini bloğun girişlerine bağlayın.
2. Her giriş için medyan çıkışa karşı üç sapma karşılaştırıcısı ekleyin. Sapma limiti = 12,5 Sm³/h (250 Sm³/h aralığın %5’i) olarak ayarlayın.
3. Sapma alarm bitlerini yüksek öncelikli olarak alarm yönetim sistemine yönlendirin. Alarmları şu şekilde etiketleyin: FT-101A SAPMA, FT-101B SAPMA, FT-101C SAPMA.
4. Devreye alma sırasında mantığı test edin; bir verici kanalına 4 mA enjekte edin ve medyanın diğer iki vericinin ortalamasını seçtiğini ve sapma alarmı ürettiğini doğrulayın.

Proses Durdurmadan Bakım ve Kalibrasyon

Her vericideki 3-valfli manifold, hizmette kalırken kalibrasyona izin verir. Bir verici bir seferde hizmet dışına çıkar — manifold eşitlenir, yüksek ve düşük basınç portları izole edilir, hassas ölü ağırlık test cihazı veya referans basınç kaynağı bağlanır. Aralıkta %0, 25, 50, 75 ve 100 uygulanır. ABB 266DSH doğruluk spesifikasyonu ±%0,04 okuma — herhangi bir nokta ±%0,1’den fazla saparsa kalibrasyonu doğrulayın. Her kalibrasyonda kontrol edilecek HART tanı değişkenleri: sensör sıcaklığı (–40 ile 85 °C arasında kalmalı), sensör kapasitansı (5 pF’den fazla sapma diyafram hasarını gösterir) ve döngü akımı (kablo direnci hatalarını tespit etmek için DCS okuması ile karşılaştırın).

Tıkalı impuls hatları açık hava tesislerinde en yaygın arıza modudur. Sıvı servisinde impuls hatlarını üç ayda bir kontrol edin ve temizleyin. Üç verici ölçümü arasındaki farkı tanısal olarak kullanın: bir verici 15–30 mbar düşük okurken diğer ikisi uyumluysa, o vericinin yüksek basınç portunda kısmi impuls hattı tıkanıklığı vardır. Vericiyi hizmete almadan önce impuls hattını değiştirin veya temizleyin.

Mühendislik Önerileri

Herhangi bir orifis akış döngüsünde SIL dereceli güvenlik fonksiyonuna veya kompresör anti-surge kontrol döngüsüne besleme yapan üçlü yedekli DP vericileri belirtin. Birincil ölçüm kanalı için ABB 266DSH kullanın — ±%0,04 doğruluğu ve HART tanı özellikleri gaz servisinde kanıtlanmıştır. Yedek kanallar için iki Bently Nevada DP vericisi ekleyin, özellikle vericiler türbin koruma sistemi ile aynı rafa yerleştirildiğinde ve veri entegrasyonu mimariyi basitleştirdiğinde. Impuls hatlarını orifis taplarından her vericiye bağımsız olarak yönlendirin. Yedekli setteki iki verici arasında boru paylaşmayın. DCS 2oo3 medyan bloğunu sabit bir AB sapma bandı ile yapılandırın, yüzde bandı ile değil. Impuls hattı kontrollerini üç ayda bir, bireysel verici kalibrasyonlarını yılda bir planlayın. Üç verici yatırımı tek vericiye göre projeye yaklaşık 2.400 $ ek maliyet getirir ancak yanlış duruşlardan kaynaklanan saatte 85.000 $’lık riski önler. Kompresör hatlarında akış ölçümü için ayrıca sıvı faz akışlarında çapraz kontrol cihazı olarak ABB FSM4000 elektromanyetik debimetreyi değerlendirin.