극저온 산소 식물의 노련한 공급 업체로서, 유량 제어가 산소의 효율적이고 신뢰할 수있는 생산에서 유량 제어가 수행하는 중요한 역할을 직접 목격했습니다. 이 블로그 게시물에서는 극저온 산소 플랜트가 산소 생산의 유량을 제어하고 주요 구성 요소, 프로세스 및 전략을 탐색하는 방법에 대한 복잡한 점을 조사하겠습니다.
극저온 산소 생산의 기초를 이해합니다
유량 제어로 뛰어 들기 전에 극저온 산소 생산의 기본 사항을 간략하게 검토해 봅시다. 극저온 산소 식물은 액화 및 증류 과정을 통해 공기에서 산소를 분리하는 원리에서 작동합니다. 이 과정은 주변 공기 섭취로 시작하여 먼지, 수분 및 이산화탄소와 같은 불순물을 제거하기 위해 여과됩니다. 그런 다음 정제 된 공기를 압축하여 일반적으로 -183 ° C (-297 ° F) 미만으로 매우 낮은 온도로 냉각시켜 액화를 유발합니다.
일단 공기가 액화되면, 증류 컬럼으로 공급되며, 여기서 끓는점에 따라 성분 가스로 분리됩니다. 끓는점이 -183 ° C (-297 ° F) 인 산소는 컬럼의 바닥에서 수집되는 반면, 질소는 -196 ° C (-321 ° F)의 낮은 비등점이 상단에 수집됩니다. 이어서, 분리 된 산소를 추가로 정제하고 분포를 위해 액체 또는 기체 형태로 저장한다.
유량 제어를위한 주요 구성 요소
극저온 산소 공장에서 산소 생산의 유량을 제어하려면 고급 장비와 정확한 제어 시스템의 조합이 필요합니다. 다음은 관련된 주요 구성 요소입니다.
유량계
유량계는 플랜트의 산소 흐름 속도를 측정하는 데 사용되는 필수 장치입니다. 차압 유량계, 터빈 유량계 및 질량 유량계를 포함하여 여러 유형의 유량계가 있습니다. 각 유형에는 고유 한 장점과 단점이 있으며 유량계의 선택은 필요한 정확도, 유량 범위 및 측정되는 유체의 특성과 같은 요소에 따라 다릅니다.
제어 밸브
제어 밸브는 원하는 유량에 따라 밸브의 개구부 및 닫기를 조정하여 플랜트를 통한 산소의 흐름을 조절하는 데 사용됩니다. 글로브 밸브, 볼 밸브 및 나비 밸브를 포함한 여러 유형의 제어 밸브가 있습니다. 제어 밸브의 선택은 제어되는 유체 유형, 압력 및 온도 조건 및 필요한 흐름 특성과 같은 요인에 따라 다릅니다.
프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 (PLC)
프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 (PLC)는 극저온 산소 플랜트의 작동을 자동화하는 데 사용되는 전산화 된 제어 시스템입니다. PLC는 유량, 압력, 온도 및 레벨과 같은 다양한 매개 변수를 모니터링하고 제어하도록 프로그래밍되며 사전 정의 된 세트 포인트를 기반으로 플랜트 작동을 조정하도록 구성 할 수 있습니다. PLC는 높은 수준의 유연성과 신뢰성을 제공하며 플랜트의 다른 제어 시스템과 쉽게 통합 될 수 있습니다.
분산 제어 시스템 (DCSS)
분산 제어 시스템 (DCS)은 극저온 산소 플랜트의 전체 작동을 관리하는 데 사용되는 고급 제어 시스템입니다. DCS는 플랜트 전체에 분포 된 여러 컨트롤러로 구성되며 각각의 특정 프로세스 또는 서브 시스템을 제어 할 책임이 있습니다. DCS는 높은 수준의 중복성 및 신뢰성을 제공하며 플랜트의 증가하는 요구를 수용하기 위해 쉽게 확장 될 수 있습니다.
유량 제어 프로세스
극저온 산소 플랜트에서 산소 생산의 유량을 제어하는 것은 식물의 효율적이고 신뢰할 수있는 작동을 보장하기 위해 함께 작동하는 일련의 상호 연결된 공정을 포함합니다. 다음은 관련된 주요 프로세스입니다.
공기 섭취 및 압축
극저온 산소 생산 공정의 첫 번째 단계는 주변 공기 섭취이며, 이는 고압으로 압축됩니다. 공기 흡입의 유량은 일반적으로 유량계 및 제어 밸브에 의해 제어되며, 이는 원하는 유량에 기초하여 밸브의 개구부 및 닫는 것을 조정합니다. 그런 다음 압축 공기를 냉각시켜 열과 수분을 제거하고 정제 시스템에 공급합니다.
정화
그런 다음 압축 공기를 정제하여 먼지, 수분 및 이산화탄소와 같은 불순물을 제거합니다. 정제 과정은 일반적으로 일련의 필터, adsorber 및 열교환기를 포함하여 공기에서 불순물을 제거합니다. 정제 시스템을 통한 공기의 유량은 일반적으로 유량계 및 제어 밸브에 의해 제어되며, 이는 원하는 유량에 기초하여 밸브의 개구 및 닫기를 조정합니다.
액화 및 증류
정제 된 공기는 매우 저온으로 냉각되어 액화가 발생합니다. 액화 공기는 증류 컬럼으로 공급되어 끓는점에 따라 성분 가스로 분리됩니다. 증류 컬럼을 통한 액화 공기의 유량은 일반적으로 유량계 및 제어 밸브에 의해 제어되며, 이는 원하는 유량에 기초하여 밸브의 개구 및 닫기를 조정합니다. 이어서, 분리 된 산소를 추가로 정제하고 분포를 위해 액체 또는 기체 형태로 저장한다.
산소 저장 및 분포
이어서, 정제 된 산소는 저장 탱크 또는 실린더에 액체 또는 기체 형태로 저장된다. 저장 탱크 또는 실린더로부터의 산소 유량은 일반적으로 유량계 및 제어 밸브에 의해 제어되며, 이는 원하는 유량에 기초하여 밸브의 개구 및 닫기를 조정합니다. 그런 다음 산소는 파이프 라인 또는 트럭 네트워크를 통해 최종 사용자에게 분포됩니다.
유량 제어 전략
유량 제어와 관련된 주요 구성 요소 및 프로세스 외에도 극저온 산소 플랜트의 성능을 최적화하기 위해 사용할 수있는 몇 가지 전략이 있습니다. 주요 전략은 다음과 같습니다.
설정 점 최적화
유량 제어를위한 가장 효과적인 전략 중 하나는 플랜트의 특정 요구 사항에 따라 제어 시스템의 설정 점을 최적화하는 것입니다. 여기에는 플로우 미터, 제어 밸브 및 PLC의 세트 포인트를 조정하여 플랜트가 원하는 유량 및 효율로 작동하도록합니다. 수동 조정과 자동화 제어 알고리즘의 조합을 통해 설정 점 최적화를 달성 할 수 있습니다.
피드백 제어
유량 제어를위한 또 다른 중요한 전략은 피드백 제어 시스템을 사용하여 플랜트의 실제 조건에 따라 유속을 지속적으로 모니터링하고 조정하는 것입니다. 피드백 제어 시스템은 센서를 사용하여 유량, 압력, 온도 및 기타 매개 변수를 측정하고 이러한 측정을 원하는 세트 포인트와 비교합니다. 실제 조건이 설정 점에서 벗어나면 제어 시스템은 플랜트 작동을 조정하여 조건을 원하는 수준으로 되돌립니다.
예측 제어
예측 제어는 수학적 모델과 알고리즘을 사용하여 현재 조건 및 과거 데이터를 기반으로 플랜트의 미래 동작을 예측하는 유량 제어를위한보다 진보 된 전략입니다. 예측 제어 시스템을 사용하여 유량, 압력, 온도 및 기타 매개 변수의 변화를 예상하기 위해 제어 시스템의 설정 점을 미리 조정하여 플랜트 작동을 최적화 할 수 있습니다.
유지 보수 및 교정
극저온 산소 플랜트에서 유량계, 제어 밸브 및 기타 장비의 정기적 인 유지 보수 및 보정은 정확하고 신뢰할 수있는 유량 제어를 보장하기 위해 필수적입니다. 유지 보수 및 교정 절차는 제조업체의 권장 사항 및 산업 표준에 따라 수행해야하며 장비의 청소, 검사 및 조정과 같은 작업을 포함해야합니다.
결론
극저온 산소 공장에서 산소 생산의 유량을 제어하는 것은 고급 장비, 정확한 제어 시스템 및 효과적인 전략의 조합이 필요한 복잡하고 도전적인 작업입니다. 유량 제어와 관련된 주요 구성 요소, 프로세스 및 전략을 이해하고 유지 관리 및 교정의 모범 사례를 구현함으로써 극저온 산소 플랜트의 효율적이고 신뢰할 수있는 작동을 보장 할 수 있습니다.
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참조
- Perry, RH, & Green, DW (1997). 페리의 화학 엔지니어 핸드북 (7th ed.). 맥그로 힐.
- Schweitzer, PA (1998). 밸브 선택 핸드북 (3 판). Marcel Dekker.
- Walas, SM (1990). 화학 공정 장비 : 선택 및 설계. Butterworth-Heinemann.
