Meilleures pratiques pour lignes d'instrumentation de process : Améliorer la précision et la sécurité

Mesure de process — Meilleures pratiques pour lignes d'impulsion

Chuck Erml, Responsable Produit

Lors de la mesure de pression, débit ou niveau dans votre process, la sécurité et la précision sont toujours le focus. Du point de prélèvement au transmetteur, la précision de la mesure de process dépend du bon fonctionnement de chaque composant dans la boucle de mesure d'instrumentation de process. Et tandis que les ingénieurs et techniciens dédient souvent la majeure partie de leur attention au transmetteur, il n'est aussi précis que les entrées de ligne d'impulsion qui lui sont fournies.

Il est souvent difficile de savoir quand une ligne d'instrumentation de process ne performe pas bien. Si votre attention est focalisée uniquement sur le transmetteur, toute possibilité de succès est compromise si la ligne d'impulsion est la cause de la mauvaise performance.

Rester informé sur les problèmes possibles dans une ligne d'impulsion de process, y compris ceux liés à la conception et à la disposition globales, est nécessaire pour la précision de votre mesure finale. Ce billet de blog fournira aux ingénieurs et techniciens des meilleures pratiques éprouvées pour gérer le succès de leurs lignes d'impulsion de process.

Schéma standard d'une ligne d'impulsion de mesure de process

Sélection des matériaux

Pour chacun des blocs de construction de base dans une ligne d'instrumentation de process — Vannes d'interface de process (PIV), lignes d'impulsion et collecteurs — il y a des choix critiques en termes de matériaux qui peuvent affecter la précision.

Le fluide de process, les conditions environnementales et la pression/température du système déterminent souvent le choix de l'alliage. L'acier inoxydable, ou un alliage métallique supérieur, est fortement préféré dans la plupart des applications car il résiste à la corrosion. Cependant, de nombreuses usines industrielles continuent d'utiliser de l'acier au carbone pour les vannes d'interface de process, la tuyauterie et même pour certains collecteurs. Dans certaines applications à faible humidité, l'acier au carbone est acceptable, mais pour la plupart des autres applications, cela peut être un risque. Le tartre qui se forme couramment sur l'acier au carbone peut se détacher, s'écouler en aval, se loger dans un siège de vanne et obstruer une fermeture positive. Le résultat est un étalonnage de transmetteur inexact ou une lecture de transmetteur inexacte. Si vous utilisez des composants en acier au carbone dans la boucle d'instrumentation, ils nécessiteront une surveillance très étroite pour s'assurer que le tartre n'affecte pas le fonctionnement des vannes dans le système. Vous pouvez apprendre comment sélectionner le matériau résistant à la corrosion approprié pour votre application spécifique avec la formation en science des matériaux de Swagelok.

Maintenance simplifiée par la standardisation

Si votre objectif est la standardisation de la conception, il existe des configurations de meilleures pratiques établies qui peuvent être mises en œuvre. Bien que les ingénieurs aient développé une multitude de variations de conception au fil du temps, beaucoup d'entre elles ne sont pas idéales pour la fiabilité et la précision. Chaque système a des besoins différents en termes de maintenance, et cela augmente la complexité pour les équipes de maintenance.

Idéalement, tous les systèmes de mesure de process devraient être conçus en utilisant un ensemble cohérent de critères, incluant l'établissement de budgets et d'allocations pour les temps d'arrêt, la maintenance et la précision. Le résultat optimal inclut souvent un haut degré de standardisation. Par exemple, avant la standardisation, une raffinerie peut avoir 30 configurations différentes pour les lignes d'instrumentation de process. Après standardisation, la même raffinerie peut n'en avoir que six, chacune contenant les mêmes composants de base : un support de transmetteur, un système de collecteur et des vannes d'isolement. Les variations primaires pourraient être les parcours de tubage et le type de vannes d'isolement (DBB, racine de jauge, etc.) qui à leur tour dépendent du fluide, de la température, de la pression et de l'emplacement du transmetteur ou de la jauge.

Avec la standardisation, beaucoup de choses deviennent plus simples, y compris la maintenance, l'installation, la formation et le diagnostic. La fiabilité est également augmentée. De plus, l'installation peut stocker moins de pièces de rechange, réduisant les coûts généraux.

Vanne d'interface de process (PIV)

La vanne d'interface de process est la première vanne sur la ligne de process. Historiquement, la PIV de choix a été une vanne à guillotine simple ou une vanne à boisseau sphérique. Les deux continuent d'être utilisées aujourd'hui, surtout aux États-Unis, mais la meilleure pratique est une vanne à double blocage et purge (DBB), qui consiste en deux vannes d'isolement et une vanne de purge entre les deux.

La raison principale pour employer une vanne DBB est la sécurité. Si vous devez arrêter la ligne d'instrumentation de process pour maintenance, vous fermez les deux vannes de blocage et ouvrez la vanne de purge. Si pour une raison quelconque la première vanne de blocage fuyait, la seconde vanne de blocage empêcherait l'accumulation de pression ou de fluide dans la ligne d'instrumentation de process.

Une configuration à double blocage et purge peut être fabriquée et assemblée à partir de trois vannes séparées ou peut être achetée comme une seule unité autonome — réduisant la taille et le poids. La conception innovante de DBB autonome est appropriée pour tous les fluides, mais surtout pour ceux avec une viscosité plus élevée lors de l'utilisation de vannes à boisseau sphérique.

Lignes d'impulsion

Les lignes d'impulsion connectent la vanne PIV au collecteur et au transmetteur. Leur but — le même qu'avec tous les composants d'instrumentation de process — est de transmettre les conditions de process précises au transmetteur. Lors de la disposition des lignes d'impulsion, trois objectifs principaux entrent en jeu :

• Prévenir la corrosion, le tartre ou le colmatage
• Réduire les points de fuite
• Maintenir la température dans une certaine plage ou fournir une protection contre le gel

Les deux premiers objectifs sont mieux atteints en utilisant du tubage et des raccords de tubage faits d'un alliage approprié, comme l'acier inoxydable, par opposition au tube en acier au carbone et aux connexions filetées. Le tubage en acier inoxydable peut être cintré et formé, ce qui réduit le nombre de connexions mécaniques. Lorsque des connexions sont nécessaires, les raccords de tubage à double ferrule à prise mécanique ne se dévisseront pas avec le cyclage thermique ou les vibrations, contrairement aux raccords filetés coniques traditionnels.

Le troisième objectif — maintenir la température dans une certaine plage — est atteint en chauffant les lignes d'impulsion. Vous pouvez isoler vos lignes d'impulsion manuellement par traçage sur site ou en achetant du tubage qui a déjà été isolé et gainé dans une veste polymérique. Le tubage groupé pré-isolé vient prêt à installer en longueurs enroulées. Il est important avec les faisceaux de tubage pré-isolés de suivre les instructions du fabricant pour sceller l'isolation lors de l'épissure ou de la coupe du faisceau.

Collecteur

Le collecteur consiste en un ensemble de vannes dont les corps sont usinés à partir d'un seul bloc de métal, généralement de l'acier inoxydable. Le collecteur se monte sur le transmetteur et remplit une fonction critique, permettant l'isolement pour l'étalonnage ou le service du transmetteur.

La qualité et la fiabilité sont particulièrement importantes dans un collecteur. Pendant l'étalonnage ou le fonctionnement normal, au moins une des vannes dans le collecteur est en position de fermeture. Si la fermeture est moins que complète, le résultat peut être une lecture inexacte du transmetteur.

Votre installation a-t-elle besoin d'aide pour identifier les problèmes dans votre ligne d'instrumentation de process ? Des ingénieurs terrain Swagelok expérimentés visiteront votre installation, évalueront vos systèmes et conseilleront sur les améliorations qui amélioreront vos opérations.

Le collecteur à couplage rapproché — Une option

Maintenant que nous avons examiné la ligne d'instrumentation de process en détail, regardons une option pour simplifier davantage la conception. C'est une solution élégamment simple, si votre application vous permet de l'utiliser.

Les lignes d'impulsion peuvent être coûteuses à installer et maintenir, avec des défis comme les colmatages, points de fuite, contrôle de température et corrosion. L'option — surnommée le "raccordement rapproché" — élimine les lignes d'impulsion. La vanne d'interface de process et le collecteur deviennent une seule unité, et le transmetteur se monte directement dessus. Donc, tout l'assemblage se fixe à la ligne de process. Bien que de nombreux ingénieurs aiment cette solution, les installations à raccordement rapproché ont leurs limitations.

Une limitation est la température. La raison de la configuration traditionnelle avec lignes d'impulsion est de protéger le transmetteur de la haute température de la ligne de process. Si la ligne de process est trop chaude, le transmetteur peut ne pas être capable de fonctionner à seulement quelques pouces de distance dans une installation à raccordement rapproché.

Une seconde limitation est l'accès. Si vous avez besoin d'accéder au transmetteur pour l'étalonnage, il doit être accessible, donc monter un raccordement rapproché sur un emplacement de process à 50 pieds dans les airs n'est pas viable.

L'obstacle final est le coût initial. Le raccordement rapproché nécessite un investissement initial, mais à long terme la solution peut être moins coûteuse globalement. Si vous avez l'opportunité d'employer ce raccourci, nous recommandons de l'utiliser.

Conclusion

Si vous valorisez des mesures précises et investissez dans un transmetteur premium, alors vos lignes d'instrumentation de process nécessitent le même niveau d'attention. La précision de la mesure de process est aussi dépendante du transmetteur que de la qualité des composants de la ligne de mesure de process, y compris comment ils sont installés et maintenus. Standardiser votre installation sur un ensemble de base de détails de raccordement d'instrumentation et de ligne d'impulsion de process, ainsi que des composants de système fiables augmentera la fiabilité et la précision de votre mesure. Des mesures plus précises produiront des dividendes bienvenus en termes de temps, d'efficacité et de rentabilité de l'usine.