Sistema di controllo ottimale del bruciatore con il convertitore di loop HART

Cliente | HP Consulting, ufficio di pianificazione per le misurazioni, il controllo e la tecnologia elettronica

Progetto | Dosaggio ottimale dell'alimentazione del carburante con il convertitore di loop HART

Situazione iniziale

I bruciatori industriali sono utilizzati in molti sistemi, come in uno a sali fusi, per controllare la temperatura durante i processi. I bruciatori vengono accesi utilizzando idrogeno, che può contenere percentuali variabili di acqua. Questo porta a una fluttuazione dei poteri termici, che a sua volta influisce negativamente sulla produzione. Una nuova soluzione efficiente che utilizza il convertitore di loop HART di Pepperl+Fuchs mostra come è possibile ottimizzare il sistema di dosaggio dell'alimentazione del carburante con l'aggiunta di ulteriori parametri di processo.

Il controllo del bruciatore regola l'alimentazione del carburante mediante una valvola di controllo, che utilizza di solito un orifizio a scopo di misurazione. Nella maggior parte dei casi, questo si basa su valori preimpostati di temperatura e pressione. Se la quantità d'acqua nell'idrogeno è troppo elevata, il potere termico si riduce e la temperatura richiesta per il processo sarà troppo bassa. Se la quantità d'acqua è troppo bassa, il bruciatore si surriscalderà e la temperatura del processo aumenterà. Il risultato è che, in entrambi i casi, l'efficienza non è ottimale.

La soluzione

HP Consulting ha sviluppato un metodo elegante e soprattutto economico. In aggiunta ad altre aree di competenza, l'ufficio di pianificazione per le misurazioni, il controllo e la tecnologia elettronica con sede a Grenzach-Wyhlen, in Germania, è specializzato in soluzioni per sistemi di controllo dei bruciatori industriali e opera da oltre 20 anni in tutto il mondo.

L'approccio di HP Consulting si basa sulla comunicazione bidirezionale tra dispositivi di campo e sistemi host tramite il protocollo HART. Per la lettura dei valori digitali, HP Consulting utilizza il convertitore di loop HART (HLC, HART Loop Converter) sviluppato da Pepperl+Fuchs. Questo dispositivo registra fino a quattro segnali digitali HART, li converte in segnali analogici di corrente da 4 mA a 20 mA e li fornisce al sistema host, in questo caso un PLC.

Le variabili di controllo aggiuntive ricevute dal convertitore di loop HART, oltre alla portata proveniente dal dispositivo di campo compatibile con HART, sono la pressione differenziale a monte e a valle dell'orifizio, nonché la pressione assoluta e la temperatura dell'idrogeno. Due diverse modalità e topologie sono disponibili per la comunicazione tra l'HLC e il dispositivo di campo. Per il sistema di controllo del bruciatore per sistemi di trasmissione di calore come quelli descritti sopra, l'HLC, come alimentatore per trasmettitori, è collegato in serie tra il dispositivo di campo e sistema di controllo.

Una volta letti, i parametri di processo correnti sono convertiti dal convertitore di loop HART in segnali di corrente analogici e resi disponibili al PLC. Il potere termico corrente viene calcolato sulla base di questi dati e utilizzato per determinare la correzione del dosaggio di idrogeno richiesta. La valvola di controllo è controllata mediante il segnale corrispondente. Il flussometro in campo è fornito dall'HLC.

"I vantaggi sono evidenti"

Le esperienze di lavoro con la soluzione basata su HART sono sempre state positive. "I vantaggi sono evidenti", spiega Henry Pelk, CEO di HP Consulting: "Risparmio energetico per l'efficienza del bruciatore e messa in servizio più veloce. I costi dell'hardware sono ridotti grazie alle variabili digitali disponibili e all'uso dell'infrastruttura 4 mA-20 mA."Poiché il sistema si trova in un'area pericolosa, è utile minimizzare il numero di punti di trasferimento. Implementando una soluzione che utilizza HART, è sufficiente una connessione dall'HLC al PLC. L'unica alternativa a questa opzione HART per una determinazione precisa della quantità di idrogeno sarebbe costituita da tre singole barriere isolate, con il conseguente aumento dei costi.