Il trasmettitore Multivariable viene tipicamente utilizzato nella misurazione della portata dell’aria per controlli di combustione più rigorosi nei forni e nelle caldaie per migliorarne l’efficienza energetica e il controllo delle emissioni.

Contesto
Il funzionamento sicuro ed efficiente di caldaie e forni è essenziale per qualsiasi produttore di processo. Se da un lato mantenere l’efficienza energetica ottimale è una priorità, i produttori di processi devono anche rispettare le norme che regolano le emissioni. Diversi fattori influenzano l’efficienza energetica della caldaia, tra cui la perdita di calore dovuta all’umidità dell’aria, al combustibile, alla temperatura dei fumi, all’irraggiamento superficiale e alla convezione. La perdita di calore dovuta a una combustione incompleta è una delle cause principali della riduzione del rendimento della caldaia. Il sistema di controllo della combustione è uno dei fattori chiave che influenzano l’efficienza energetica e le emissioni. 

La sfida
La misurazione accurata, affidabile e a prova di errore della portata dell’aria di combustione è da tempo un elemento importante di qualsiasi sistema di controllo della combustione. Il rapporto aria/combustibile influisce direttamente sia sull’efficienza che sulla sicurezza di funzionamento della caldaia.

La combustione stechiometrica o “perfetta” combina le proporzioni esatte di carburante e ossigeno per ottenere una conversione completa del carbonio e/o idrogeno nel carburante. La quantità d’aria ideale varia a seconda del tipo di combustibile, del carico della caldaia e del design dell’attrezzatura. Troppa aria, un ambiente “ricco d’aria”, fa sì che l’energia vada persa nel camino.

CARATTERISTICHE E VANTAGGI

• Misura di portata massica accurata e a prova di errore
• Facile adattamento per i dispositivi precedenti esistenti
• Riduzione al minimo delle intrusioni nel processo, del numero di strumenti e delle perdite
• Costi di manutenzione ridotti fino al 30%
• Inventario ridotto fino al 70% tra gli strumenti di campo
• Misure di portata e controllo della combustione più rigorosi
• Emissioni ridotte
• Efficienza della caldaia migliorata

L’insufficienza dell’aria provoca una perdita di generazione di calore a causa di una combustione incompleta del combustibile e crea un rischio per la sicurezza. La giusta massa d’aria in eccesso è necessaria per garantire una combustione completa all’interno della camera di combustione e per compensare eventuali ritardi nell’azione di controllo del rapporto carburante-aria durante le variazioni di carico. La maggior parte delle tecnologie di misurazione del flusso d’aria attualmente in uso non misurano direttamente la portata massica. Pertanto, occorre “compensare” una misura di portata volumetrica, diretta o desunta, per quelle condizioni di processo che influenzano la densità del fluido e la portata massica. Qualsiasi deviazione della pressione di linea o della pressione statica dalle condizioni di progetto può anche causare un errore nella misura finale della portata.

Una variazione di 0,25 psi può indurre un errore di oltre l’1% nella densità di flusso e nella portata d’aria risultante. La correzione di questi effetti di temperatura e pressione è necessaria per garantire una misurazione accurata e basata sulla massa del flusso dell’aria di combustione.

Anche se la compensazione avviene nel sistema ospite attraverso la misurazione individuale della pressione di linea e della temperatura di processo, la compensazione della portata massica nei sistemi di controllo non tiene conto delle variazioni associate agli elementi di portata e al profilo di portata. Per arrivare alla misurazione della portata massica viene usata solo la compensazione statica.

Controllo delle emissioni

Il rispetto delle norme ambientali, in particolare il controllo dei NOx, è diventato sempre più importante. Il superamento dei limiti consentiti può avere notevoli implicazioni operative e giuridiche. Il miglioramento del controllo dei NOx rientra in due categorie: prevenzione iniziale e trattamento dei fumi post-combustione. In molti casi, la chiave del successo di un programma di riduzione dei NOx è il controllo dell’aria in eccesso. La maggior parte delle caldaie funziona al 18% – 30% di aria in eccesso a pieno carico a seconda del tipo di combustibile. La chiave è ridurre l’aria in eccesso senza aumentare il rischio operativo. Il monitoraggio dei gas di scarico di O2 e CO è usato comunemente, ma un più rigoroso controllo della combustione, migliorando l’accuratezza della misurazione della portata d’aria, può aiutare enormemente a raggiungere questo obiettivo.

Soluzione
Il trasmettitore Multivariable di Honeywell è la soluzione ideale per le suddette sfide.

L’SMV800 con algoritmi di compensazione dinamica integrati per una varietà di elementi di portata, compresi i tubi di Pitot, aiuta i clienti a misurare la portata massica compensata dinamicamente per le applicazioni ad aria.

Inoltre, la tecnologia multivariabile elimina la necessità di misurazioni singole riducendo di un terzo il numero di strumenti e i costi di manutenzione. La riduzione al minimo del numero di strumenti riduce al minimo le intrusioni nel processo e quindi le perdite di processo.

Poiché SmartLine Multivariable è un’estensione della piattaforma SmartLine, i costi complessivi di inventario per l’utente SmartLine esistente si riducono fino al 70%.

SmartLine Multivariable è un ammodernamento ideale per la soluzione esistente di misurazione della portata tradizionale per i seguenti motivi:

• Poiché SmartLine Multivariable supporta una varietà di elementi di portata e dei relativi standard ingegneristici dopo una corretta valutazione, è possibile riutilizzare gli elementi di portata esistenti come il tubo di Pitot o Annubar con i trasmettitori multivariabili SmartLine.
• In previsione di un sistema di inserimento della temperatura universale, qualsiasi sensore di temperatura di processo può essere collegato all’offerta multivariabile SmartLine, anche se è auspicabile un’elevata precisione dell’RTD.

Non è necessario investire in ulteriori strumenti di gestione e manutenzione in quanto l’offerta multivariabile SmartLine supporta protocolli e standard liberi come HART7 e la configurazione basata su DTM.

Vantaggi

Prestazioni leader del settore con tutti i vantaggi della tecnologia dei trasmettitori intelligenti che contribuiscono a migliorare la precisione delle misure di portata, migliorare l’efficienza e ridurre le emissioni.

La migliore precisione per la misura e i parametri calcolati fino allo 0,6% per la portata massica; fino a 0,1 °C per la temperatura di processo; fino allo 0,04% del campo di misura per la PD e 0,0375% per le misure della pressione di linea.

Misurazione della portata a prova di errore per una migliore disponibilità grazie a un maggiore isolamento galvanico per gli ingressi di temperatura SMV800 aiuta a ridurre al minimo gli interventi dell’impianto e/o le perdite di misura dovute ai circuiti di terra che a volte si incontrano con sensori e trasmettitori di temperatura.

Modularità, un innovativo design modulare riduce la complessità per l’intero ciclo di vita fornendo flessibilità per le modifiche post-avvio, riducendo i costi di manutenzione e di inventario attraverso i pezzi di ricambio e semplificando la sostituzione e l’aggiornamento dei moduli.

Integrazione di sistema, tutte le offerte SmartLine Multivariable sono dotate di protocolli di comunicazione DE/HART, sono pienamente compatibili e si integrano con l’Experian Process Knowledge System (PKS) di Honeywell e con tutti gli altri sistemi di controllo con protocolli aperti.

Altre potenziali applicazioni in caldaie e forni L’offerta SmartLine Multivariable può essere utilizzata per la compensazione della portata massica per altre applicazioni, tra cui gas combustibile, gas naturale o olio combustibile in forni e caldaie a gasolio o a gas e vapore, misurazione della portata dell’acqua di alimentazione nelle caldaie. I trasmettitori SmartLine Multivariable insieme al sistema ospite possono anche eseguire la compensazione della pressione del livello della caldaia per compensare rapidamente ed efficacemente le variazioni di misura del livello della caldaia causate da “restringimenti” e “rigonfiamenti”.

Trasmettitori Multivariable SMV800 testati sul campo con tecnologia piezoresistiva

Famiglia di trasmettitori SmartLine
I trasmettitori di pressione, temperatura, livello e a variabili multiple SmartLine offrono un valore totale per l’intero ciclo di vita dell’impianto, dalla costruzione al funzionamento fino alla manutenzione.

Prestazioni intelligenti: La precisione, stabilità e i tempi di risposta del modello SmartLine offrono un controllo di processo più rigido, migliorando il rendimento e la qualità dei prodotti.

Design intelligente: L’innovativo design modulare di SmartLine riduce la complessità permettendo sostituzioni rapide dei componenti, senza rimuovere i trasmettitori dal processo e, quindi, riducendo i tempi di inattività, i costi di manutenzione e l’inventario dei pezzi di ricambio. I terminali universali SmartLine riducono gli errori di cablaggio, i problemi tecnici e le rilavorazioni grazie alla possibilità di inversione dei cablaggi del circuito. Le funzioni avanzate di visualizzazione e di configurazione locale consentono agli operatori sul campo di eseguire i rispettivi compiti, risolvere gli eventuali problemi ed evitare errori in maniera più efficiente, senza dover ricorrere a dispositivi portatili.

Esperienza intelligente dell’utente: Le funzioni intelligenti di messaggistica, manutenzione e sicurezza, oltre all’integrazione, unica nel suo genere, con il sistema di controllo Experion® permettono di ridurre gli errori di progettazione e dell’operatore e di intervenire più rapidamente per evitare problemi di processo.