자동로그인
컨텐츠 | contents
일반게시판
Q&A게시판
공학 S/W
스터디 | study
단위환산
농도계산
일반화학
화공일반
화공실무

   
  유량계를 압력 보정용으로도 사용할 수 있나요?
  글쓴이 : rndtkdwlwl…   고유ID : pwh303     날짜 : 19-11-12 00:03     조회 : 171    
안녕하세요 항상 이곳에서 많은 도음을 얻고 있어 감사의 말씀을 드립니다
현재 석유화학 프로젝트를 수행중에 있습니다
그런데 기존의 basic 설계시 P&ID에 유량계는 없고 DCS상 온도(TE, Temperature Element), 압력(PI, PIC)만 표시가  되어 있었는데 사업주가 여기에 유량계를 설치할 필요가 있다는 말을 하였는데 그 이유가 압력이 중요하여 압력을 보정해주기 위해 유량계가  필요하다고 하였습니다
선뜻 이해가 되지 않는게 그럼 다른압력계를 설치 하지 않고 왜 유량계를 압력보정용으로 설치하겠다는건지 잘 이해가 가지 않습니다
유량계(FE)를 압렵보정용으로 사용을 할 수도 있는지 알고 싶습니다

로진 bless20   19-11-12 08:45
유량계를 압력보정용으로 사용하는 경우는 보지 못한 것 같습니다.
유량계의 온/압 보정용으로 TT, PT 설치하는 경우는 봤는데요..
어떤 System에서 설치하는 것인지요?
혹시 Steam사용하는 System이라면 압력 Control + 유량 Control 한다는 의미가 아닐지요?
Stefano    19-11-12 15:13
(0)  앞선 로진 님의 답글처럼 유량계를 사용하여 압력을 보정하는 경우는 없습니다. 

또한 압력보정 (혹은 조절)을 위해서 유량계를 사용해도 조절기능은 없기 때문에 우선 압력을 일정하게 유지하기 위해서는 압력조절기가 필요하고 이 압력 조절을 위해서는 이 조절기의 출력에 따라 동작하는 밸브또는 다른 조절장치가 압력조절기 하단에 반드시 연결되어 있지 않으면 안됩니다.

(2) 해당시스템에서 압력조절이 필요하는 내용과 DCS 시스템 관련 서류에 PID가 표시되어 있다는 것을 보면 시스템의 압력조절이 필요할 것으로 봅니다.    이 PIC가 압력을 조절하도록 연결되어 있어야 한다는 것인데 아마도 PID에서 압력센서와 전송기(PE/PT),  조절기 PIC,  및 조절밸브 PCV가 누락되어 있거나 (유량조절 등)다른 조절장치의 표시가 누락된 것으로 봅니다.

(3) 시스템 압력조절 방법
해당시스템의 압력 조절 방법은 대체로 아래의 방법의 하나를 사용합니다.

i) 공급유체 조절밸브를 사용한 압력조절 (Feed Forward Control)..시스템측에 압력선서 (PE/PT), PIC,  (Feed 공급용)PCV로 구성

ii) 배출유체 조절밸브를 사용한 압력조절 (Back Pressure Control)..시스템측에 압력센서(PE/PT), PIC, (Vent 유량 조절용) PCV (혹은 Back-Pressure Regulator)

iii) 시스템 가열용 매체(스팀, 열매체, 전기가열기 등) 조절에 의한 Control..시스템에 시스템측에 압력센서(PE/PT), PIC, (가열매체 조절용), 스팀 또는 Heater, 열매체 유량조절기(혹은 Heater 전력 조절기 사용), 온도조절기등 사용.. 가열시 증발에 의해 시스템 압력이 상승하는 시스템에 적용
(이 방법은 Master Controller를 PIC로 두고 Slave Controller로 Flow Controller, Temperature Controller, 혹은 Heater Power Controller를 두는 방법 -  Cascade Control 방식)

iv)(진공시스템에서) 시스템에 공급하는 공기 혹은 불활성 가스 유량을 조절하여 압력을 조절하는 방법...시스템측에 압력센서(PE/PT), PIC(Vacuum Controller), PCV (Vacuum Control Valve, 혹은 Relieving Air Flow Controller)...진공장치에 적용, 진공펌프는 수동으로 조절하여 운전하고 Relieving Gas만 자동조절방법 사용 

(4) 추가도움이 필요한 경우 압력조절을 하려고 하는 시스템에 대해 보충설명 바랍니다.
     
로진 bless20   19-11-13 08:42
질문자는 아니지만 스테파노님의 답글을 보고 궁금한 점을 문의드립니다.
Reboiler의 hot water를 Temp. + Flow control cascade control을 할 때 이점이 무엇일까요?
저는 Steam이 아니기 때문에 Temp. control로 충분하다고 봤는데 Flow control을 추가하라는 Comment를 받았습니다.
Temp.는 Column BTM입니다.
          
로진 bless20   19-11-14 08:56
관심과 댓글 감사합니다.
          
낭만고양이 kornight   19-11-13 17:47
Column BTM 단을 TI Control 한다고 하셨는데, 가장 아랫단의 Temp. 를 Control 하는게 맞나요? 가장 BTM이 아니라 그 위로 몇 단 올라가서 해당 단의 온도를 Control 할 것 같은데요. 확인해 보시기 바랍니다.

아래 스테파노님 답변은 Column BTM을 Temp. Control 한다는 문구 때문에 그에 맞춰서 달아주신 답변이므로, 실제 공정의 TIC Sensing 위치가 BTM이 아니라 BTM에서 몇 단 위의 (스테파노님 말씀처럼 온도 변화가 가장 민감한 단) 단에서 Sensing 한다면 답변을 다시 받으셔야 합니다.

물은 ATM에서 100도에서 끓는데, 이를 TIC만 가지고 끓는 양을 Control 하려면 절대로 불가능하다는게 아래 스테파노님 답변의 요지입니다. 물이 50% 끓던, 70% 끓던, 10% 끓던 온도는 100도로 동일하기 때문에 TIC의 Sensing이 변하지 않기 때문입니다. Sensing값이 동일하면 TIC의 Output 값도 변화하지 않게 되므로 Control이 불가능하죠.

만약 정말로 가장 BTM에 TE가 꽂혀있다면... 아래 스테파노님 말씀처럼 TIC로는 Control이 불가능 하므로 FIC로 변경하거나, FIC-TIC Cascade로 바꾸고 TE의 Sensing 위치를 바꿔야 할 가능성이 높습니다. (System을 모르니 가능성 정도로만 얘기하겠습니다.)
     
양은냄 diddmssoaql   19-11-15 21:20
안녕하세요 정보 감사합니다.
우연히 글을 보게 되었는데 궁금한 점이 있어 문의 드립니다.

플레어 스택에서 가스를 회수하는 시스템을 설계하고 있습니다.

실드럼 전단에서 라인을 설치한 후 세퍼레이터를 거쳐서 컴프레서로 유체가 이동하게 되는데요

여기서 추가된 라인과 세퍼레이터 사이에는 압력이 낮게 되면 플래어스택쪽으로 가스가 역류하게 되기 때문에
(PT,PIC, PV)등의 압력 컨트롤이 필수로 표현 되어 있습니다.

그런데 여기서 회수 되는 가스의 양에 의해서 압력도 변화가 생길거라 생각되어 유량계를 설치하는 것도 의미가
있다고 생각되어지는데요 이럴 경우에는 유량의 조절을 통해서 압력도 컨트롤이 가능하지 않을까요?
          
스테파노 Stefano   19-11-17 11:32
(1) Seal Drum에 흘러들어오기전 Separator와 회수장치로 흘러가는 유량이 늘어나 Seal Drum이 낮아지는 현상을 보상(제어)해 주기 위해서 회수장치에서 회수되는 유량(FT)을 기준으로 Separaror 후단에 조절밸브(FCV)를 두고 Seal Drum에 (PT) 및 PIC를 Master, 앞의 FIC를 Slave로 두는 방법인데..

이 방법이 제대로 운전될 수 있으려면 Seal Drum에 흘러들어오는 유량이 거의 일정하고 순간적 유량변화도 적을 경우에만 안정적으로 운전됩니다. 

왜냐하면 회수장치에 들어오기전 우선 Separator, Compresor, 회수시스템 등을 모두 거쳐나와야 회부물질 유량(FT)변화가 r감지되기 때문에 중간에 많은 Capacity 요소(Piping, Vessel등)는 시간지연요소로 작용하여 Seal Drum의 압력이 순간적으로 변화하는 상황을 즉시 PIC의 응답으로 이용하기가 불가능합니다.    특히 Flare System인 경우라면 Header Line이 크게 흔들릴 요소가 있어서 신속대응에 문제가 됩니다.

(2) 따라서 이럴 경우에도 PIC-FIC 구성은 적합하지 않고 앞선 FCV를  Seal Drum PT와 PIC과 직결되는 PCV로 전환하여 연결해야 시스템이 안정하고 신속응답이 가능해집니다.  그에 따라 회수장치 후단의 FT는  FI, FR, 또는 FQ로만 연결하여 이용하면 됩니다.
Stefano    19-11-13 10:45
(1) Column 운전을 위해 Reboiler의 Heat Duty Control은 Column의 안정적 운전에 아주 중요한 요소입니다.  이 주제는 이곳에서 논의할 사항이라기 보다는 별도의 주제로 Column 운전관련한 고급공정제어에 해당하는 사항입니다만, 질문되었기 때문에 답변합니다.

(2) 질문 내용에서와 같이 언뜻 보기에는 Column Bottom의 Temperature를 유지하기 위해 가열매체의 Temperature Control만으로 운전하면 될 것이라고 생각하기 쉽습니다.  그러나 실제로 그리 설계된 Column의 운전자는 어떤이유에서인지 모르고 Column이 불안정하게 운전되는 것을 경험하게 됩니다. 

운전자는 설정온도를 높여보기도 하고 낮춰보기도 하는데 별 효과를 보지 못하고 오히려 Column의 온도, 압력, 성분이 불안전한 상태로 놓이게 되어 Distillate의 Off-spec을 자주 얻는 상황을 접하게 되지요.  그러다가  해당 온도조절기를 수동으로 전환하거나 아예 TIC를 무시하고 Bypass Valve로만 운전해 보면 오히려 Column이 안정화 되기도 한다는 것을 경험하게 됩니다.

그 원인은 Column Bottom 온도조절에 의한 Column의 Control System이 잘못되었기 때문입니다.  Column Bottom의 압력이 일정할 경우 Column Bottom 온도는 Bottom 성분(규격)이 크게 변화하지 않는다면 별로 차이를 보이지 않습니다.  다른 말로 표현하면 Column의 Bottom의 온도는 크게 민감한 공정변수가 아닌 것이지요.  민감하지 않은 변수를 위해 가열매체의 유량을 크게 늘였다 줄였다 할 때 기-액평형이 크게 흔들리게 되면 Distillate에 고비점 물질 농도가 높아질 확률이 증가합니다.   

따라서 Column Bottom의 TIC로 운전하는 것은 대부분 실패하게 되고, 여러 방법을 취해 보다가 TIC에 FIC를 덧붙여 Cascade로 운전해 보지만 결국에는 TIC 기능은 Bypass시키고 가열매체의 FIC만으로 운전하는 방법으로 운전하게 되지요.  FIC가 없는 경우라면 TCV 출력을 수동으로 해서 운전하거나 아예 차단해 버리고 Bypass Valve로 수동운전하기도 합니다.     

(3) 결론적으로이야기 하면..
1) Column Bottom온도조절 방식은 적절하지 않은 경우가 대부분이므로 온도변화가 민감한 곳으로 TE의 위치를 변경해야 합니다.
2) Cascade 방식을 구현하지 않을 경우라고 한다면 Heating Medium 조절용 TIC 대신 FIC가 더 운전에 효과적이됩니다.  처음에는 시행착오를 겪게 되지만 안정화 되면 운전자가 더욱 숙달되어 고생을 덜하게 된다는 것이지요.
3) Column운전중 압력이나 온도, 성분등이 흔들리는 경우라면 우선 Reflux를 수동으로 고정해 두고 Reboiler의 Heating Medium의 유량을 수동으로 고정해서 안정화 시킨다음 하나씩 자동운전으로 전환하는 것이 Column 운전요령입니다.
     
로진 bless20   19-11-14 09:04
관심과 댓글 감사드립니다.

제가 시스템에 대한 설명없이 질의를 드린바가 있어 한가지 더 질의 드립니다.
단일 성부에 대하여 고순도로 정제하는 Column이고 Impurity는 ppm수준입니다.
이때에도 말씀하신 바처럼 Temp. Control로는 부족한지요?
질문과 상관없이 FIC Cascade하는 것으로 Concept수정하였습니다.

항상 도움에 감사드립니다.
Stefano    19-11-14 10:08
(1) 지난 답글에서 언급했던 것처럼 Bottom 성분의 규격이 ppm level의 함량인 경우라면 고순도 Bottom이 얻어지고 있어서 더구나 온도는 거의 변함이 없을 것입니다.

예를들어, 500 ppm일 경우 Column Bottom압력에서 주성분 비점으로 운전되다가 5000 ppm (0.5%)으로 10배 상승해도 비점변화를 거의 느낄 수 없을 것이므로 그에 따라 온도조절을 한다는 것은 무리가 따릅니다.  아니, 운전이 되지 않습니다.

(2) Bottom에 설치된 TE를 Stripping Zone의 적당한 곳(즉 농도변화가 있어서 온도의 차이를 나타낼 수 있는 곳)으로 옮겨 TIC를 동작하도록 하고 TIC 예하에 FIC를 두는 것이 완벽한 해결방법입니다.  그렇지 않고 현재의 TE위치를 고수하는 경우라면 모르긴 몰라도 추후 TIC기능(FIC의 Set Point 부여기능, 즉 FIC Reset 기능)은 없애고 FIC 만으로 운전할 확률이 95%이상입니다.

(3) Column 내에 다른 TE가 설치되어 있는 경우라면 이의 신호를 이용하면 되기 때문에 TE 위치 변경은 전혀어려운 일이 아닙니다. 

(여기서의 FIC Master-TIC Slave 식 Cascade는 적절한 제어방식이 아닙니다.  Master의 Response보다 Slave의 Response가 늦은 경우의 Cascade의 조절방식은 불안정해서 운전이 아주 어렵습니다.  (주인보다 머슴이 빨리 움직여야 하지 머슴이 느려터지면 일이 그릇되기 일 쑤이기 때문이지요.)
     
로진 bless20   19-11-14 10:52
항상 많은 것을 배워갑니다.
소중한 답변 감사드립니다.
스테파노 Stefano   19-11-21 23:57
주인과 머슴이야기를 꺼냈으므로  이들 사이에 벌어질 수 있는 무서운 일을 꽁뜨로 만들어 봤습니다.

말성꾸러기 주인집 애기가 또 짖궂은 장난을 하고 있는 것을 보고 주인집 마님이 소리쳤다.

'아이구 나 못살아, 저녀석을 어찌해야 하나 숨을 끊어 놔야 할 까보다."

이 말을 하고는 아랫 마을에 다녀왔다..  그러는 사이에 그 주인집 아이가 어디론지 사라졌다.
현장에서 그 말을 들었던 머슴이 주인마님을 뒤따라 나갔다.

한참 후에 주인마님이 돌아왔을 때 머슴이 득의 만면하여 주인집 마님에게 고하였다.

"마님.. 제가 조금전 마님 말씀대로 했습니다.  어찌나 힘들던지.... 서방님의 숨을 겨우 끊어 놓았습죠."

제어계통도 마찬가지입니다.  주인의 판단이 내려지기도 전에 머슴이 먼저 움직이면 이런 결과가 나타날 수 있습니다.
제어기가 미처 감지하기도 전에 제어변수를 반대방향으로 조작하면 시스템이 그릇될 수 있다는 것이지요.
코멘트입력
   

Copyright 1999.07.10-Now ChemEng.co.kr & 3D System Engineering. (mail : ykjang@naver.com, call 010-4456-8090)