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열 추적 모니터링: 센서 배치, 경보 및 제어판 설계

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탱크 팜에서는 6인치 가성 라인에 자체 조절 열 추적을 추가하고 온도 조절 장치를 15°C로 설정하고 동결 위험을 해결된 것으로 처리합니다. 두 번의 겨울이 지나고 한파가 닥치면 전선이 끊어지고 패널에는 경보가 울리지 않습니다. 케이블은 건강합니다. 문제는 측정입니다. 센서는 가열 케이블 반대쪽 파이프의 따뜻한 면에 묶여 있었으며, 이 지점은 작동 중 가장 차가운 부분보다 몇 도 높은 지점에 있었습니다.

히트 트레이스 모니터링은 전원을 켜고 끄는 스위치가 아닙니다. 이는 측정 시스템이며 수집한 온도, 전류 및 절연 데이터가 회로의 최악의 지점을 나타낼 때만 비용을 벌 수 있습니다. 아래의 모든 내용은 이 아이디어에서 나온 것입니다. 매개변수를 선택하고, 실제로 오류가 나타날 위치에 센서를 배치하고, 어떤 신호가 회로를 트립하는지, 어떤 신호가 경보만 발생하는지 미리 결정합니다.

열 추적 모니터링이 증명해야 하는 것

작동하는 모니터링 패키지는 추적되는 모든 회로에 대한 세 가지 질문에 답합니다. 즉, 파이프가 최소 온도 이상인지, 전달하도록 설계된 전력을 전달하는 히팅 케이블인지, 케이블 절연이 여전히 손상되지 않았는지 여부입니다. 모세관 온도 조절 장치는 하룻밤 사이에 무슨 일이 일어났는지 기록하지 않고 첫 번째 질문에만 대답합니다. 산업용 패널은 훨씬 더 많은 것을 감지하며 아래 매개변수는 배선할 가치가 있는 매개변수입니다.

표 1: 산업용 히트 트레이스 패널은 일반적으로 모니터링하는 6개의 신호와 각 신호가 나타내는 내용을 나타냅니다.
매개변수 감지 방법 변화가 당신에게 알려주는 것
파이프 온도 단열재 아래 파이프 벽에 고정된 RTD 라인의 해당 지점에서 동결 또는 점도 문제에 대한 직접적인 답변
주변 온도 RTD 또는 컨트롤러에 내장된 센서 자기 조절 회로의 제어 대역을 설정합니다. 잘못된 주변 판독값은 경보를 울리지 않고 출력을 변경합니다.
회로 전류 변류기 또는 션트(분기당 하나) 케이블 결함과 제어 결함을 분리합니다. 파이프가 식기 전에 지지대에서 절단된 케이블이 여기에 나타납니다.
지락누설 각 분기의 지락 감지 접속함 또는 손상된 재킷의 습기에 대한 조기 경고; 일반적으로 여행이 시작되기 전에 느린 상승 추세가 나타납니다.
공급 및 차단기 상태 보조 접점 및 전압 감지 "전원이 공급되지 않아 열이 발생하지 않음"과 "케이블이 고장나서 열이 발생하지 않음"을 구별합니다.
절연저항 시운전 및 정지 시 절연저항계 테스트 급격한 케이블 성능 저하가 아닌 점진적인 케이블 성능 저하가 눈에 띄게 표시되도록 기준선을 제공합니다.

짧은 동결 방지 실행에서는 회로당 온도 조절 장치만 있으면 충분할 수 있습니다. 분석기 샘플 라인, 용매 전달 배관 및 로딩 암이 있는 공장에서는 폐쇄된 절연체 뒤에서 케이블이 처음 절단될 때 회로당 전류 및 접지 결함 감지 기능이 제 역할을 합니다. 이유를 알 수 없는 온도 경보만으로 파이프가 차갑다는 것을 알 수 있기 때문입니다.

세 가지 모니터링 아키텍처와 각각이 볼 수 없는 것

모니터링은 종종 기능으로 제시되지만 실제로는 아키텍처의 선택입니다. 세 가지 일반적인 수준은 실제로 이름을 지정할 수 있는 결함 수보다 읽는 온도의 차이가 적습니다.

표 2: 세 가지 모니터링 아키텍처를 각각 식별할 수 있는 오류로 비교합니다.
건축 사용 가능한 신호 어디에 맞는지 주요한계
원격 전구가 포함된 기계식 온도 조절 장치 파이프 온도 only 원격 표시가 필요 없는 짧은 동결 방지 회로 전류 없음, 접지 오류 없음, 기록 없음; 용접된 접점은 건강한 회로와 똑같아 보입니다.
접촉기, 온도 조절 장치 및 램프가 포함된 로컬 패널 온도, 차단기 상태, 램프 표시 작업자가 매일 패널을 통과하는 단일 건물 및 소규모 공장 알람은 패널에만 존재합니다. 추세 없음 및 원격 알림 없음
다중 회로 컨트롤러 또는 플랜트 네트워크 링크가 있는 PLC 회로별 온도, 전류, 접지 결함 누출, 타임스탬프 알람 대규모 현장, 원격 또는 무인 위치, 기밀 구역 더 높은 엔지니어링 노력; 포인트 목록, 경보 합리화 및 추세를 검토할 사람이 필요합니다.

첫 번째 수준에서 두 번째 수준으로의 단계는 결함을 전혀 감지하는 것입니다. 두 번째부터 세 번째까지의 단계는 파이프가 차가워지기 전에 결함을 감지하는 것입니다. 왜냐하면 온도 판독값이 이동하기 훨씬 전에 자기 제어 회로의 전류 및 누출 데이터가 변경되기 때문입니다.

패널 자체가 폭발성 대기에 있는 경우 인클로저는 컨테이너가 아닌 모니터링 시스템의 일부가 됩니다. 인증된 어셈블리는 하나의 하우징 내부에서 회로당 감지, 스위칭 및 절연을 유지합니다.

Heating Trace Control Cabinet for Hazardous Locations 위험한 장소를 위한 가열 트레이스 제어 캐비닛 최대 72개의 회로를 지원하고 위험 지역의 온도 제어, 감지 및 전원 관리를 통합하는 히트 트레이싱 시스템용 제어 및 모니터링 캐비닛입니다. 제품보기 →

센서 배치 및 배선이 데이터의 신뢰성을 결정합니다

센서는 가장 추운 지점에 속합니다.

트레이스 히팅의 작동 규칙은 가장 극단적인 위치, 즉 예상 온도가 가장 낮은 지점에 센서를 배치하는 것입니다. 실제로 이는 장기의 하류 끝, 매체가 여전히 차가운 제어 밸브의 상류 파이프, 수직 라이저의 바닥 또는 단열재가 얇거나 바람에 노출되는 부분이 더 높은 부분입니다. 단일 회로가 그러한 지점을 두 개 이상 포함하는 경우 두 개 또는 세 개의 센서를 사용하고 컨트롤러가 하나의 샘플을 측량으로 받아들이는 대신 가장 낮은 판독값에서 작동하도록 합니다.

연락 품질은 위치만큼 중요합니다. 감지 팁은 파이프 벽에 닿아야 하며, 수십도 더 뜨거운 히팅 케이블 재킷에는 닿아서는 안 됩니다. 열 순환 중에 미끄러지지 않도록 스테인리스 밴드나 알루미늄 호일 테이프로 묶고 나머지 라인과 동일한 두께로 센서 위에 다시 절연하십시오. 드립 루프로 리드를 연결하고 종단 헤드에 절연 클래딩을 따라 고이는 물이 없도록 유지하십시오. 스트랩, 터미네이션 키트 및 접합 하드웨어를 포함하여 이러한 목적으로 선택된 액세서리는 일반적으로 현장에서 추가되지 않고 케이블과 동시에 지정됩니다.

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RTD 또는 열전대

대략 5~60°C 사이의 설정점에서는 PT100 또는 PT1000 저항 센서가 더 안전한 기본값입니다. 공차 등급은 오류를 1~2도 이내로 유지하고 3선 연결은 리드 자체의 저항을 상쇄합니다. 이는 센서가 패널에서 30미터 떨어져 있을 때 중요합니다. 열전대는 비용이 저렴하고 더 높은 온도를 견딜 수 있지만 냉접점 오류를 추가하고 보상 케이블이 필요합니다. 설정점과 최소 허용 온도 사이의 경보 대역 폭이 5~10°C에 불과한 경우 2~3도의 측정 오류가 사용 가능한 여유의 큰 부분을 차지합니다.

불필요한 경보를 방지하는 배선 세부 사항

RTD 신호 케이블을 접촉기 피드 및 모터 회로에서 멀리 배치하고, 패널 끝 부분에만 실드를 접지하고, 동일한 컨트롤러의 모든 센서에 대해 일관된 기준을 유지하십시오. 작동 첫 달에 보고된 대부분의 "센서 결함"은 실패한 요소가 아닌 느슨한 페룰 또는 양쪽 끝이 접착된 쉴드인 것으로 밝혀졌습니다.

어떤 경보가 회로를 작동시켜야 하고 어떤 경보만 알려야 하는지

모든 설정점은 가동 중지 시간에 대한 결정이므로 패널을 구축하기 전에 경보를 세 그룹으로 분류하는 데 도움이 됩니다.

  • 즉시 트립: 보호 임계값을 초과하는 접지 결함 누출, 정전력 또는 MI 분기의 과전류, 온도에 민감한 매체를 운반하는 라인의 높은 파이프 온도.
  • 지연 알림: 파이프 온도가 낮고 일반적으로 재시작 후 30~60분 동안 유지되므로 설정점에 도달하는 콜드 라인이 알람 목록에 넘치지 않습니다.
  • 경보가 아닌 추세: 설계 값의 약 15% 이내의 전류 편차와 셧다운 사이에 하향 표류하는 절연 저항 판독값입니다. 이는 유지보수가 수리에 반응하는 대신 수리 일정을 계획하도록 하는 신호입니다.

지연과 데드밴드는 외관상의 문제가 아닙니다. 자기 제어 케이블은 냉각 시 높은 돌입 전류를 끌어오므로 짧은 시작 지연이 없는 전류 경보는 주말 셧다운 후 회로에 전원이 공급될 때마다 작동하며 운영자는 곧 이를 무시하는 법을 배웁니다.

시운전 및 정기 감사

모니터링은 데이터가 인계 시 확인되고 일정에 따라 확인되는 경우에만 유지됩니다. 실제 감사는 매번 동일한 항목을 통해 수행됩니다.

  1. 각 회로의 온도 판독값을 센서 위치의 독립 접촉 온도계와 비교합니다.
  2. 작동 온도에서 회로당 측정된 전류를 기록하고 향후 비교를 위한 기준으로 보관하십시오.
  3. 구성 중 변경된 사항을 포함하여 패널 라벨, 도면 및 물리적 회로가 일치하는지 확인하십시오.
  4. RTD를 열거나 설정점을 이동하거나 접지 오류를 시뮬레이션하여 각 경보 클래스를 의도적으로 트리거하고 알림이 올바른 위치에 도달했는지 확인합니다.
  5. 밸브, 지지대, 플랜지의 단열재를 검사합니다. 젖거나 누락된 단열재는 열 손실과 접지 결함 누출의 가장 일반적인 단일 원인입니다.
  6. 각 정지 시 절연 저항 판독값을 기록하여 여행 전에 하향 추세를 확인할 수 있습니다.
  7. 위험 지역 종단, 글랜드 및 씰이 여전히 인클로저 인증과 일치하는지 확인하십시오.

이러한 점검의 대부분은 전자식보다는 기계식이며, 추적된 라인이 사용 중 온도를 유지하는지 여부를 결정하는 현장 세부 사항은 다음 노트에서 다룹니다. 전기 히트 트레이싱의 시공 기술 및 검사 기준 .

히팅 케이블 유형에 모니터링 패키지 맞추기

케이블 기술은 "정상적인" 판독값을 변경하므로 이에 따라 모니터링 로직을 작성해야 합니다.

  • 자기 제어 케이블: 파이프 온도가 상승하면 출력이 떨어지고 콜드 스타트 ​​전류는 정상 값의 몇 배가 될 수 있으므로 전류 경보에는 시작 지연과 넉넉한 데드밴드가 필요합니다.
  • 정와트 케이블: 출력이 고정되어 있으므로 측정된 전류가 항상 설계 값에 가깝게 유지되어야 하므로 면밀히 모니터링할 수 있는 가장 쉬운 기술입니다.
  • 미네랄 절연 및 직렬 저항 케이블: 손상이 금속 외피 아래에 숨겨져 있기 때문에 지락 감지 및 절연 저항 기록이 빠른 전류 경보보다 더 중요한 고온 또는 매우 긴 단일 실행에 사용됩니다.

모니터링 하드웨어는 나중에 선택하는 것이 아니라 케이블과 함께 선택해야 합니다. 예를 들어, 3상 정전력 회로에는 다양한 부하에 맞는 단상 변류기보다는 3상 전류 감지 및 균형 부하 로직이 필요합니다.

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사양에 작성할 내용

짧은 요구 사항 목록은 견적 단계에서 대부분의 모호성을 제거합니다.

  • 회로당 하나의 온도 센서(위치는 등각 투영 선에 표시됨)
  • 패널 피더뿐만 아니라 모든 분기에서 전류 및 접지 오류를 감지합니다.
  • 경보 설정점, 불감대 및 시간 지연은 패널 제작자에게 맡기지 않고 일정에 따라 발행됩니다.
  • 플랜트 제어 시스템의 통신 프로토콜 및 포인트 목록입니다.
  • 인증 번호와 함께 인용된 지역 분류에 대한 인클로저 인증입니다.
  • 완료 시 준공 도면, 설정 지점 일정 및 테스트 기록이 인계됩니다.

이 중 어느 것도 이국적인 엔지니어링이 아니며 차단된 라인이나 버릇없는 배치 비용에 비해 비용이 많이 드는 것도 아닙니다. 추운 기후에서의 동결 방지 또는 중유 헤더의 점도 제어를 위해 모니터링되는 시스템과 모니터링되지 않는 시스템 간의 차이는 가동 중지 시간 방지로 나타납니다. 우리의 열 추적 범위 측정을 의미있게 만드는 패널, 센서 및 액세서리와 함께 정전력, 자체 제어 및 고온 케이블을 포함하며, 엔지니어링 팀은 무엇이든 주문하기 전에 센서 위치에 동의하기 위해 라인 목록을 검토할 수 있습니다.