플랜트 산업에서 공정제어를 위한 공정 변수는압력, 온도, 유량, 수위(Level) 4가지가 있습니다. 이는 제어를 위한 계측 변수로 활용 합니다.
본문에서는 계측 변수를 P&ID 상에 어떻게 표기하고 어떻게 해석해야 할 것인지에 대한 내용을 기술하였습니다.
Temperature Effect
온도 계측 변수는 프로세스 측정 장비를 통해 공정상에 발생하는 가장 심각한 영향의 일부를 나타내고 확인할 수 있는 중요한 계측 변수 입니다.
예를 들어 가스 유량의 측정시 표준 온도와 대기압의 차이를 통해 얻어지는 결과를 하루에도 몇 백번씩 수행하게 되며 주요 변수가 포함된 연산의 결과로서 미려한 온도 차이를 통해 지속 공정내의 이상 유무를 확인할 수 있습니다.
온도 측정시 프로세스 측정 장비가 설계치 즉 최대 주변 온도를 포함한 공정온도를 초과해서는 안 되며 과도한 온도 측정시 계측 요소의 수명을 단축하거나 손상의 위험이 발생할 수 있습니다.
주요 측정 계측 변수 외, 측정 가능한 것들은 다음과 같습니다.
속도, 힘, 밀도, 중량, 크기(체적)
A. P&ID 계측 변수의 위치 확인
아래 그림에서 계측 변수 (Process Parameter)가 어떠한 것들이 있는지 한번 찾아 보겠습니다.
몇가지 예를 들어 보겠습니다.
Vessel 내부 온도 계측 제어를 위한TI 015(Temperature Indicator)
Heater Control panel 온도 계측 제어를 위한TI 016(Temperature Indicator)
Vessel 내부 수위 계측 제어를 위한LI 021(Temperature Indicator)
위의 계측기의 위치를 P&ID 상에 표기해 보겠습니다.
B. 계측기 Function (기능) 확인하기
1.TI 015 (Temperature Indicator): Vessel 내부의 온도 High / Low 를 계측 합니다. Vessel 내부의 온도가 High 가 될 경우 Heater를 Off 하고 Low 가 될 경우 Heater 를 On 합니다.
2.TI 016 (Temperature Indicator): Heater 의 Temperature High high / High 를 계측 합니다. Heater의 온도가 High가 될 경우 Heater 를 Off 합니다. High high 가 계측 될 경우 Alarm 을 띄웁니다.
3.LI 021 (Level Indicator): Vessel 내부의 수위(Level) High / Low 를 계측 합니다. 계측기를 통해 수위가 High 가 될 경우 Heater를 On 하게 되고 Low 가 계측 되면 Heater Off 합니다. 이는 Logic Control 을 통해서 PCS나 PLC를 통해 제어하게 됩니다.
C. 계측 변수의 7단계 구간 계측 변수는 아래 그림과 같이 7단계로 구분하며 측정 변수를 Normal 을 기준으로 위로 3단계, 아래로 3단계로 표기합니다.
HHH - HH - NL - L - LL - LLL
이를 운전 압력 및 수위, 유량, 온도 4가지 측정 변수에 적용할 수 있습니다. 그림상에 NL은 Normal 상태를 말하며 의도한 운전 Point 의 측정 변수를 뜻 합니다. 예를 정상 운전 압력이 10 bar g 인 펌프가 있다면 이를 기준으로 7단계 측정 변수를 글 쓴이가 임의로 작성해 보겠습니다.
High High High Operating Pressure : 16.0 bar g
High High Operating Pressure : 15.0 bar g
High Operating Pressure : 12.0 bar g
Normal Operating Pressure : 10.0 bar g
Low Operating Pressure : 9.0 bar g
Low Low Operating Pressure : 7.0 bar g
Low Low Low Operating Pressure : 4.0 bar g
정상운전을 기준으로 계측 변수를 지정하는 것은 공정 운전의 특성에 따라 달라질 수 있습니다.
예를 들어 글 쓴이는 압력 계측 변수가L이 된 경우외기 밸브를 열고LL이 된 경우는 Alarm 을 띄우고,LLL이 된 경우는 Pump 를 Trip 시키고, 반대로HH일 경우 Alaram,HHH일 경우 기기 보호를 위해 Trip 시키는 것으로 가정하였습니다.
위의 기준은 글 쓴이가 임의로 작성한 것으로 현업에서는 7 단계를 전체다 사용하는 것이 아니라 기기별 특성과 운전 조건에 따라 L 만 사용할 수도 있고 HH 만 사용할 수도 있습니다.
이러한 계측 변수를 Setting point 라고 하며 P&ID 상에 구체적인 Value(값)을 함께 기재하는 경우도 있습니다.
상세 Setting point value는 Data sheet 상에 기술되어야 합니다.
4가지 공정 계측 변수를 7단계 Process parameter로 변환하면 다음과 같이 정의할 수 있습니다.
최대, 최소 범위의 설계/작동/운전 에 대한 공정 변수를 표기하는 것으로 제어에서는 7가지의 Setting point 에 따라 Interlock 을 제어에 반영하게 되는 것 입니다.
따라서 본 내용은 P&ID 상에서 제어/Interlock 관련된 내용으로 초기 설계는 Process Engineer / Mechanical Engineer 가 값을 정해주면 이에 맞는 운전 방법과 setting 값에 의해 전계장 엔지니어가 알아야 되는 내용입니다.
이에 맞추어 제어 Logic 을 결정하므로 P&ID 상에 표기할 때는 신중하고 정확한 값이 반영되어야 한다는 점 주의해야 겠습니다. Inside Insights 였습니다.
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