사례 연구: 고급 코리올리스 측정기를 갖춘 화학 공장 안전 시스템

BASF 공장은 동반 가스 관리 및 현장 검증을 통해 가동 시간을 늘립니다. 2021년 1월부터 InTech Focus.

글로벌 화학 기업 BASF는 텍사스 프리포트 공장의 안전 계측 시스템(SIS)의 중심으로 새로운 코리올리스 계측기 기술을 선택했습니다. 뛰어난 가격 대비 성능, 더 작은 설치 공간, 동반 가스 관리 기능 및 현장 검증 기능을 갖춘 새로운 유량계 기술은 신뢰성을 향상시키고 중요한 공정 시스템의 가동 중지 시간을 줄입니다.

BASF의 프리포트 공장은 다량의 액체를 흡수하고 유지하는 초흡수성 폴리머(SAP)를 제조합니다. 물을 흡수하는 폴리머는 기저귀, 마스킹 테이프, 인공 눈부터 온찜질 및 냉찜질 팩, 움직이지 않는 물침대, 심지어 자라는 물 장난감에 이르기까지 수천 가지 용도로 사용됩니다. BASF의 계측 및 전기 수석 엔지니어인 Daniel Siddiqui에 따르면 CPN, 유틸리티 및 인프라의 경우 공장 운영자는 중요한 프로세스 시스템에 사용되는 엔지니어링된 하드웨어 및 소프트웨어 제어 세트인 SIS용 유량계 장비를 교체해야 했습니다. 기존의 질량 측정기 장비는 수명이 다해 BASF는 이를 새로운 기술로 교체하기를 원했습니다. "BASF의 표준은 제조업체의 권장 사항에 따라 수명이 다한 SIS 장비를 교체하도록 요구하고 있습니다"라고 Siddiqui는 말했습니다. "장비가 사양보다 큰 편차를 보여서 재보정하기보다는 교체하기로 결정했습니다." 공장의 SIS는 시스템 성능과 안전 오류 확률을 측정하는 SIL(안전 무결성 수준) 3을 충족해야 했습니다. IEC 61508 기능 안전 표준에 정의된 계측 기능입니다. 다른 항목 중에서 SIL 3은 비정상적인 조건에 대한 오버라이드 기능이 있는 SIS 안전 계측기를 요구합니다. 운영자에게 유량 편차를 알리고 안전 경보를 발동하려면 중복 유량계 기기가 필요합니다. 편차가 5%를 초과할 때마다 SIS는 생산 라인을 중단합니다. 운영자는 생산 라인을 중단시키는 간헐적이거나 잘못된 경보 작동을 최소화하려면 올바른 장비를 선택하는 것이 중요하다는 것을 알고 있었습니다. 생산 손실 및 자재 낭비로 인한 경제적 부담 외에도, 일반적으로 차단을 위해 속도를 낮추는 대신 최대 부하 상태에서 조기에 중지하면 심각한 장비 마모 및 손상이 발생할 수 있습니다." 다른 공급업체로부터 계량기 교체에 대해 받은 견적이 예산을 초과했습니다. ; 우리 공정의 특성상 이국적인 재료를 사용해야 했습니다. KROHNE에 연락했고 우리가 받은 견적은 다른 공급업체에 비해 상당한 비용 효율성을 나타냈습니다." BASF는 독일 중앙 연구소에서 KROHNE 측정기를 테스트하고 SIS 서비스용으로 승인했습니다. 다양한 옵션을 검토한 후 BASF는 필요한 중복성을 생성하기 위해 2개의 KROHNE OPTIMASS 6400 Coriolis 트윈 벤트 튜브 질량 유량계를 직렬로 갖춘 설계를 선택했습니다. 유량계는 DN 08에서 250까지의 크기로 제공되며 스테인리스강으로 제작할 수 있습니다. 316L, Hastelloy® C22 및 이중 강철 UNS S31803. BASF 설치에는 2개의 2인치 미터가 포함됩니다. 외부 계기는 316 스테인리스 스틸로 제작되었으며 내부 계기는 Hastelloy로 구성되었습니다. NAMUR(User Association of Automation Technology in Process Industries)을 준수하며 표준 설치 길이를 사용할 수 있습니다. OPTIMASS 6400은 최대 400°C(752°F)의 고온과 –200°C(–328°F)의 극저온 응용 분야에서 작동합니다. 또한 최대 200bar(2900psi)의 압력도 처리합니다. 이 제품은 빠르고 완벽한 디지털 신호 처리는 물론 향상된 진단 및 상태 표시를 제공하는 새로운 MFC 400 신호 변환기를 갖추고 있습니다.

옵션을 검토한 공장 운영자는 OPTIMASS 6400의 가격 대비 성능 신뢰성이 다른 모든 옵션보다 우수하다고 판단했습니다. 작업자가 프로세스 모니터링 매개변수에 대한 편차나 다른 문제를 나타내는 판독값을 얻은 경우 계기는 문제를 사전에 식별하는 동시에 비정상적인 조건에서도 안정적으로 작동하는 데 도움이 됩니다. OPTIMASS 6400은 구매 가격 이점 외에도 고유한 기능을 통해 추가적인 가치를 더합니다. KROHNE의 동반 가스 관리(EGM) 시스템과 같은 강력한 기술 기능을 갖추고 있습니다. 혼입된 가스는 액체의 질량 유량 측정 감도를 방해하여 정확도를 감소시키거나 심지어 측정을 완전히 중단시킬 수도 있습니다. 새로운 코리올리스 질량 유량계 기술은 높은 가스 함량으로 안정적이고 중단 없는 측정을 보장합니다. OPTIMASS 6400은 다양한 측정 조합을 사용하여 2상 흐름을 감지함으로써 공정 내 가스 기포에 대한 신뢰성 있는 표시를 제공합니다. 라인의 가스 또는 공기 함량이 0%에서 100% 사이인 값으로 질량 유량 및 밀도 측정을 지속적으로 유지하고 항상 실시간 측정 값을 제공합니다. 동시에 NAMUR NE 107 요구 사항에 따라 2단계 상태를 보고하고 사전 구성된 경보를 출력할 수 있습니다. 선택한 계량기의 물리적 공간이 작다는 것도 또 다른 이점이며 설치가 더 쉬워졌습니다. 예를 들어, KROHNE 장치는 배관을 크게 수정하지 않고도 기존 공간에 맞지만, 다른 공급업체의 계량기는 배관을 크게 수정해야 했습니다. OPTIMASS 6400을 사용하면 독점 격리 시스템을 통해 계량기를 플랜지에 밀착 연결하거나 장착할 수 있습니다. 독특한 설계 덕분에 유량계를 플랜지 간 장착 시 튜브 진동이 성능에 영향을 주지 않습니다. 유량계를 통과하는 흐름이 파이프를 움직여 유체가 소용돌이치게 하고, 이로 인해 파이프 입구와 출구 사이에 기계적 왜곡이 발생합니다. 발진기 상류의 센서는 배출구 이전에 이 진동을 포착합니다. 다른 설계를 사용하면 튜브 진동이 배관을 통해 이동하여 계기가 밀접하게 결합된 경우 오류가 발생합니다. 또한 동일한 압력 강하의 경우 BASF는 다른 옵션에 비해 계기를 통한 압력 강하가 더 낮기 때문에 더 작은 직경을 선택할 수 있습니다. 이는 고객에게 실질적인 비용 이점을 제공했습니다. BASF가 지적한 또 다른 이점은 예비 부품 재고를 최적화하여 수령한 모든 계량기에 필요한 동반 가스 기능이 있는지 확인하는 것입니다. BASF의 Daniel Siddiqui는 "KROHNE으로부터 훌륭한 지원을 받았으며 계측기 2개를 확보할 수 있었고 이를 통해 승인된 예산 범위 내에서 유지할 수 있었습니다."라고 BASF의 Daniel Siddiqui는 설명합니다. 현장 검증은 교정 요구 사항으로 인한 가동 중지 시간을 줄여줍니다. 안전 계측기 계측기는 정기적으로 검증해야 하며, 운영자는 검증 테스트 간격을 설정해야 합니다. BASF는 OPTICHECK 현장 검증 도구를 사용하여 장비의 독립적 검증을 위한 제3자 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 회사는 유량계가 공장 교정의 ±1% 내에서 작동하는지 확인하기 위해 유량계가 작동하는 동안 도구를 온라인으로 연결합니다. 기준선은 공장에서 얻은 과거 수리 데이터이거나 전체 검증을 수행한 후의 현장 테스트 결과일 수 있습니다. OPTICHECK에는 안전 루프의 검증 테스트 문서화에 대한 자세한 보고서도 있습니다. 현장 검증을 통해 작업자는 계측기를 라인에서 꺼내서 포장하고 사전 정의된 간격으로 교정을 위해 보내지 않고도 계측기를 더 오랫동안 작동할 수 있습니다. 교정 후 다시 서비스에 설치합니다. 시동 이후 계량기 성능 공장 운영자는 2020년 2월 SIS를 위한 새로운 코리올리스 계량기 기술을 시작했습니다. Siddiqui에 따르면 시스템이 잘 작동하여 정확한 판독값을 제공하고 측정에 대한 신뢰도가 높아졌습니다. SIS 응용 프로그램입니다. Siddiqui는 "새로운 장비 덕분에 공장이 더욱 안전해졌습니다."라고 말했습니다. "KROHNE 미터를 사용함으로써 우리는 안전을 타협하지 않았지만 동시에 비용 효율성을 최대화할 수 있었고 이를 통해 예산 내에서 예산을 감당할 수 있었습니다. BASF가 승인한 공급업체 중에서 KROHNE의 제안이 가장 비용 효율적이었습니다. 왜냐하면 무료이기 때문입니다. 창업지원을 받았습니다."