PDF《智能传感器帮助化工厂》

INGOLD 过程分析的领导者 尽管化工行业具有着工艺繁多的特点, 但是这些 工艺很少完全相同, 而一些典型操作单元具有许 多共同之处.

其中一点便是均需要进行准确的过 程分析, 从而最大限度提高产品质量与产量以及 降低成本. 尽管 pH、 ORP、 电导率、 溶解氧或浊度 测量似乎是整个工业过程中微不足道的组成部 分, 但是如果对这些参数理解有误、 控制不足, 则 会造成混乱、 停产与巨大开支. 智能传感器帮助化工厂 提高效率 白皮书厂长与工程师如何能够确保测量参数会帮助顺利 并且高效地进行生产以及有效发挥工艺设备的功 能呢? 所幸的是存在着先进的过程分析解决方 案, 这些解决方案不仅在最恶劣的过程条件下具 有准确与可靠的特点, 而且可通过预测需要维护 测量点的时间最大限度减少维护工作量. 本白皮书将围绕当上述部分参数未保持在所需 范围内时化工厂可能出现的问题, 以及尖端过程 分析如何能够帮助避免问题与提高工厂效率进行 解读. 水制备 锅炉管故障依然是工业用蒸汽发生器因事故停电 的最大根源. 在大多数情况下, 积聚在锅炉管上的 沉淀物与污垢下方会产生腐蚀. 锅炉管上的结垢 不仅会造成腐蚀, 而且本身会减少热传递, 从而导

2 梅特勒-托利多 白皮书致产生一定流量所需的总体燃料成本上升. 可通过保 持正确的水质化学参数控制腐蚀与结垢现象. 准确控制反渗透装置进水的 pH 值可防止膜受损. 在 离子交换装置运转期间, 需要通过监测 pH 值确保过 量再生酸或碱不会对锅炉水造成污染. 测量锅炉给 水的 pH 值尽管具有很大难度, 但对于防止腐蚀却不 可或缺. 连续在线测量 pH、 溶解氧与电导率对于控制腐蚀与 结垢以及最大限度提高能源效率至关重要. 主要过程 产品的质量与产率是各个过程中最重要的两个因素. 因此公司要想保持全球竞争力, 必须采用专业手段 对各个过程进行监测与分析. 在各个过程阶段通过 在线分析, 可使质量与产率得到很大程度的提升. 例如, pH 值是包括酯化、 聚合与盐份形成在内的不 同合成过程中关键的工艺参数. 控制 pH 值不仅可减 少化学物质使用量, 而且可提高产品纯度以及节省 大量总体成本. 准确控制 pH 值可确定出晶点并决定 晶形. H2S、 CO2 与NH3 等溶解在工艺用水或废水中的 物质可能具有腐蚀性与危害性. 准确控制汽提塔中 的pH 值可确保这些组份以气态存在, 这样可将其高 效率地从水中除去. 保持洗气塔中洗涤剂的正确浓度是必不可少的. 根 据所使用的洗涤剂种类, 控制 pH 值可非常有效地优 化洗涤塔性能. 冷却水 冷却水系统易受腐蚀、 积垢与生物污染, 杂质的浓度 会随着蒸发而增加. 在冷却水中加入抗腐剂可使 pH 值有效地保持在一定范围内. 在冷却塔中以及循环 系统的不同位置准确控制 pH 值是非常重要的. 此外, 典型污垢杂质易在高 pH 值条件下沉淀, 这是严 格控制 pH 值的另一理由. 在温暖气温条件以及相 对高的氧气浓度条件下时, 生物杂质易于生长. 如 果进行可靠的氧化还原电位 (ORP) 测量, 则可适量 添加诸如氯与次氯酸盐化合物之类的灭菌剂. 石化过程 酸水对于石化工厂设备有害. 金属管、 加热器、 冷却 器与塔体内的大多数腐蚀因它而起, 因此必须加 以处理与中和. 调节 pH 值可用于控制酸水与中和处 理, 此外还可防止管道与设备腐蚀. 然而, 介质中所 存在的石油会损坏 pH 电极, 从而使在线分析产生一 定难度. 先进的过程分析 高质量分析设备通过提供有关工艺参数的一致数据 可帮助厂长最大程度解决上述问题. 使用适当的传 感器与变送器可提供有助于最大限度提高产量的 重要信息, 同时可帮助减轻工艺设备与测量点本身 的维护负担. 梅特勒-托利多在生产高效可靠的分析仪方面世界 闻名. 多种传感器、 变送器与护套可确保存在一种 可解决最苛刻测量难题的解决方案. 但是, 梅特勒-托利多意识到过程准确测量并非化工 行业的唯一需求. 维护测量点所耗费的时间以及因 传感器故障所致的过程中断所浪费的时间, 可使首 先使用分析设备取得的大部分收益付之东流. 化工 行业所需的是一种可预测测量点何时需要维护, 甚 至是传感器何时会发生故障的方法. 而这正是梅特 勒-托利多的开发方向. 智能传感器管理 智能传感器管理 (ISM) 是一种基于采用内嵌数字技 术电极的全新平台. 在传感器的前端, 一个集成芯 片存储所有相关参数以及提高传感器诊断功能的 算法. 电导率电极 InPro

7250 数字 pH 电极 InPro 3250i

3 梅特勒-托利多 通过将这些数据直接发送至 PROFIBUS? 或FOUNDATION fieldbus? 网络, 可实现对过程控制系统上的测量点进 行全面预防性维护. 这不仅可在出现测量问题时简化 诊断操作, 而且可提供有关进行后续必要校准或调节 的时间以及传感器剩余使用寿命的信息. 可随时随地 进行校准与维护操作. 由此, 可减少过程意外停机时 间, 从而提高效率以及更有效地使用资源. iSense? ― 资产管理软件 梅特勒-托利多的iSense软件采用ISM技术开发而成, 可有助于调试期间快速简单配置 ISM 传感器, 并且通 过提供对诊断信息、 日常校准与文档自动化的访问 功能实现预防性维护. ISM 技术的重要特点为: 增强的诊断功能 ? 通过及早识别传感器的维护需求提供真正意义上 的预防性维护功能, 从而减少停机时间以及最大 限度降低工厂运营成本. ? 参比系统在 pH 监测过程中至关重要, ISM 具有可 监测其行为的内置结构. 即插即测 ? 在启动阶段可将状态信息从传感器自动传送至变 送器, 从而取消高难度的配置过程. 传感器耗损度监测与使用寿命指示器 ? 溶液接地的 ISM 电极结合变送器可提供一种独特 的使用寿命指示器, 该指示器采用用于动态与预 防性维护信息的专属智能算法. ? 最大限度减少因传感器故障引起的意外过程中断 次数. 离线校准资产管理 ? ISM 采用 iSense 软件可对工厂内所有已安装的传感 器进行校准与维护协议管理. ? 通过广泛的诊断功能与关键性能指示监测功能, 以及方便的输出功能, 可对已安装的传感器进行独 特的维护管理. ? 即使是未经过培训的人员也可在实验室环境中对 传感器进行预先校准. 常规功能 ? 重要的电极信息存储在电极内部. ? 传感器提供可靠的数字输出信号. 白皮书访问以获取更多信息 Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker

15 CH-8902 Urdorf Switzerland www.mt.com/pro ISM 技术对于先前所述过程的具体帮助有多大? ISM 用于水制备 梅特勒-托利多 ISM 解决方案中包括 M700 等高性能变 送器以及 InPro

3250 i、 InPro

7000 与7001 等耐用型电 极. 电导率电极与溶氧电极 InPro

6900 i 可实现低成本 预防性维护. ISM 用于主要过程 采用 ISM 技术的电极可提供高度可靠并且长期耐用 的pH 解决方案, 这些解决方案经过优化量身定制, 可满足几乎所有的苛刻过程应用. 数字 pH 传感器可 完全消除进水、 泄漏与腐蚀问题, 不仅存储校准数 据, 而且存储可用作预防性维护依据的其他重要运 行值. ISM 用于冷却水 采用 ISM 技术, 可对水质的化学参数进行持续监测 并与正常条件进行比较. 具有铂金溶液接地的 InPro

3250 i/3250 SG 电极可用于 pH 与ORP 测量应用. ISM 不 仅可发现潜在的损坏可能, 而且可采取适当的纠正 措施. 冷却水系统中的测量点总数可能会相当繁 多;

ISM 可大幅减少维护工作量与成本. ISM 用于石化过程 ISM 解决方案包括一种双参数测量系 统―与电导率结合的 pH 测量, 这可确 保在不损坏 pH 电极的情况下在线控制 酸水. InPro

7250 电导率电极用于验证 白皮书水或石油是否正在通过管道. 当电导率很低时, 表明 存在石油, 在这种情况下必须缩回 pH 电极 (可使用 梅特勒-托利多伸缩式护套自动完成) , 确保其不受 损坏. InPro 4260i ISM pH 电极具有预先校准与在线诊 断功能, 可便于维护. M700 变送器接受电导率与 pH 信号. 通过使用受电导率电极保护的 pH 电极进行在线测 量, 可在 pH 出现突变时自动作出及时反应, 从而使 ISM 成为了 一种功能强大的预防性维护平台. 结束语 对于过程分析测量而言, 化工业经常是一个具有挑 战性的环境. 但是, 要想最大限度地提高工厂效率, 就必须扫清这些障碍. 梅特勒-托利多提供多种传感 器、 变送器与护套, 无论过程条件有多恶劣, 这些装 置均适用于在线测量. 此外, 梅特勒-托利多的 ISM 专 有技术可为实现预防性维护提供极为有用的信息. ISM 是一种真正的一体化平台, 可提 高生产效率、 减少停产次数、 降低 运营成本以及提高赢利收益. 这是 向实现工厂效率最大化目标迈出的 重要一步. 多参数变送器 M700 用于 ISM 传感器的 iSense Asset Suite 软件 ........