Optimální řídicí systém hořáku se smyčkovým převodníkem HART [reference]

Zákazník | HP Consulting, plánovací kancelář pro měření, řízení a elektronickou technologii

Projekt | Optimální dávkování paliva s použitím smyčkového převodníku HART

Výchozí situace

Průmyslové hořáky se používají v mnoha systémech, například při tavení soli, k řízení teploty během procesů. Hořáky používají vodík, který může mít proměnlivý podíl vody. To vede ke kolísání hodnoty výhřevnosti, což významně narušuje výrobu. Nové a efektivní řešení se smyčkovým převodníkem HART od společnosti Pepperl+Fuchs ukazuje, jak můžete optimalizovat systém dávkování paliva s využitím dalších parametrů procesu.

Řídicí systém hořáku reguluje dodávku paliva prostřednictvím regulačního ventilu, který k měření používá clonu v průtočném profilu. Měření je ve většině případů založeno na přednastavených hodnotách teploty a tlaku. Pokud je obsah vody ve vodíku příliš vysoký, hodnota výhřevnosti se sníží a požadovaná teplota pro proces bude příliš nízká. Pokud je obsah vody příliš nízký, hořák bude mít příliš vysoký výkon a teplota v procesu se zvýší. V důsledku toho nebude v obou případech efektivita optimální.

Řešení

Společnost HP Consulting vyvinula elegantní a především ekonomickou metodu. Plánovací kancelář pro měření, řízení a elektronickou technologii, s vedením v německém Grenzach-Wyhlenu, se kromě jiných oblastí specializuje i na řešení pro řídicí systémy průmyslových hořáků a celosvětově působí již déle než 20 let.

Přístup společnosti HP Consulting je založen na obousměrné komunikaci mezi provozními zařízeními a hostitelskými systémy prostřednictvím protokolu HART. K odečtu digitálních hodnot společnost HP Consulting používá smyčkový převodník HART (HLC) vyvinutý společností Pepperl+Fuchs. Zaznamenává až čtyři digitální signály HART, převádí je na analogové proudové signály 4 mA až 20 mA, které dodává hostitelskému systému, což je v tomto případě PLC.

Doplňkové řídicí proměnné, přijímané smyčkovým převodníkem HART, kromě hodnoty průtoku z provozního zařízení kompatibilního se systémem HART, jsou rozdíl tlaku před a za clonou a absolutní tlak a teplota vodíku. Pro účely komunikace mezi HLC a provozním zařízením jsou k dispozici dva různé režimy a topologie. U výše popsaného řídicího systému hořáku pro systémy přenosu tepla je HLC sériově zapojen jako napájecí zdroj vysílače mezi provozním zařízením a řídicím systémem.

Po odečtení aktuálních procesních parametrů proběhne převod těchto parametrů smyčkovým převodníkem HART na analogové proudové signály, které jsou dány k dispozici PLC. Na základě těchto dat se vypočte aktuální hodnota topného výkonu a určí se potřebná korekce objemového dávkování vodíku. Regulační ventil je řízen odpovídajícím signálem. Průtokoměr provozního zařízení je napájen prostřednictvím HLC.

„Výhody jsou jasné“

Zkušenosti z práce s řešením založeným na systému HART jsou zcela pozitivní. „Výhody jsou jasné“, vysvětluje Henry Pelk, CEO společnosti HP Consulting: „Úspora energie díky účinnosti hořáku a  rychlé uvedení do provozu. Náklady na hardware jsou sníženy díky dostupnosti digitálních proměnných a použití infrastruktury s proudovými signály 4 mA až 20 mA.“ Protože je systém umístěn v nebezpečné oblasti, je přínosem minimalizace přenosových bodů. Při použití řešení se systémem HART stačí propojení mezi HLC a PLC. Jedinou alternativou této možnosti se systémem HART pro přesné určování množství vodíku by mohly být tři samostatné izolované bariéry, což by zvyšovalo náklady.