PLANTA DE SEPARACION DE LIQUIDOS POR TURBOEXPANSION DE GRAN CHACO
Proyecto: Codigo: Rev: 2
8535 8535-BQ-I 01-E 8535Hoja 1 of 34
FILOSOFIA DE CONTROL
FILOSOFIA DE CONTROL CONTROL
P.A.
2
03/02/14
EMISION FINAL
1
15/10/12
EMISION FINAL
LRR
VJG
MES
A
06/02/12
EMITIDO PARA PARA REVISION
DAC
VJG
MPF
REV.
FECHA
8535-IZ-005-B, Rev. 0
OBJETO DE LA EDICIÓN
MLS
REALIZADO
VJG
COMPROBADO
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MES
APROBADO PROY.
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FILOSOFIA DE CONTROL
INDICE
1.
GENERA GENERAL L ................ ................................. .................................. .................................. ................................. ................................. ................................. ............................ ............ 3
2.
CONTROL CONTROL DE PRESIÓN Y CAUDAL DE GAS EN LA PLANTA PL ANTA.................. ......... .................. .................. .................. ......... 4
3.
CONTROL CONTROL TURBOEXPANSION TURBOEXPANSION Y SECCION CRIOGÉNICA .................. ......... ................... ................... .................. ............. .... 7
3.1
CONTROL TURBOEXPANDER ........................................................................................... 7
3.2
VARIABLES OPERACIÓN EN LA UNIDAD CRIOGÉNICA ................................................. 9
3.3
LAZOS CONTROL UNIDAD CRIOGÉNICA ....................................................................... 11
4.
CONTROL TURBOCOMPRESORES ..................................................................................... 17
5.
DESHIDRATACION ............................................................................................................... 21
6.
CONTROL COLUMNA DEETANIZADORA (PID-301) ........................................................... 22
7.
CONTROL CONTROL DE COLUMNA DEBUTANIZADORA DEBUTANIZADORA (PID-303).................. ......... ................... ................... .................. .............. ..... 25
8.
CONTROL CONTROL DE COLUMNA DEISOPENTANIZADORA DEISOPENTANIZADORA (PID-305) .......................... ................. .................. ................ ....... 28
9.
CONTROL CONTROL DEL ARRANQUE ARRANQUE DE LAS LAS BOMBAS P-612A/B................... .......... ................... ................... .................. ............. 29
10.
CONTROLES CONTROLES DEL SISTEMA DE AGUA DE INCENDIO E INDUSTRIAL .................. ......... ................. ........ 29
10.1 AGUA DE POZO Y DE SERVICIO (HOLD) ........................................................................ 29 10.2 AGUA TRATADA Y POTABLE. (HOLD) .................. ......... ................... ................... .................. ................... ................... .................. ............. 30 10.3 SISTEMA DE AGUA CONTRA INCENDIO. ........................................................................ 30 11.
CONTROL DE SISTEMA DE HOT-OIL.................. ......... .................. ................... ................... ................... ................... .................. .............. ..... 32
12.
CONTROL DE SISTEMAS DE ANTORCHAS .................................................................... 34
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FILOSOFIA DE CONTROL
INDICE
1.
GENERA GENERAL L ................ ................................. .................................. .................................. ................................. ................................. ................................. ............................ ............ 3
2.
CONTROL CONTROL DE PRESIÓN Y CAUDAL DE GAS EN LA PLANTA PL ANTA.................. ......... .................. .................. .................. ......... 4
3.
CONTROL CONTROL TURBOEXPANSION TURBOEXPANSION Y SECCION CRIOGÉNICA .................. ......... ................... ................... .................. ............. .... 7
3.1
CONTROL TURBOEXPANDER ........................................................................................... 7
3.2
VARIABLES OPERACIÓN EN LA UNIDAD CRIOGÉNICA ................................................. 9
3.3
LAZOS CONTROL UNIDAD CRIOGÉNICA ....................................................................... 11
4.
CONTROL TURBOCOMPRESORES ..................................................................................... 17
5.
DESHIDRATACION ............................................................................................................... 21
6.
CONTROL COLUMNA DEETANIZADORA (PID-301) ........................................................... 22
7.
CONTROL CONTROL DE COLUMNA DEBUTANIZADORA DEBUTANIZADORA (PID-303).................. ......... ................... ................... .................. .............. ..... 25
8.
CONTROL CONTROL DE COLUMNA DEISOPENTANIZADORA DEISOPENTANIZADORA (PID-305) .......................... ................. .................. ................ ....... 28
9.
CONTROL CONTROL DEL ARRANQUE ARRANQUE DE LAS LAS BOMBAS P-612A/B................... .......... ................... ................... .................. ............. 29
10.
CONTROLES CONTROLES DEL SISTEMA DE AGUA DE INCENDIO E INDUSTRIAL .................. ......... ................. ........ 29
10.1 AGUA DE POZO Y DE SERVICIO (HOLD) ........................................................................ 29 10.2 AGUA TRATADA Y POTABLE. (HOLD) .................. ......... ................... ................... .................. ................... ................... .................. ............. 30 10.3 SISTEMA DE AGUA CONTRA INCENDIO. ........................................................................ 30 11.
CONTROL DE SISTEMA DE HOT-OIL.................. ......... .................. ................... ................... ................... ................... .................. .............. ..... 32
12.
CONTROL DE SISTEMAS DE ANTORCHAS .................................................................... 34
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FILOSOFIA DE CONTROL
1. GENERAL El objetivo de este documento es presentar y describir los lineamientos de la filosofía de control propuesta para Planta de Extracción de Licuables de Gran Chaco – YPFB. La filosofía de control permite visualizar la estrategia adoptada para controlar las variables críticas del proceso. Este documento junto con el “Informe operación des hidratadores y secuencias de regeneración” (nº 8535-BQ-I04-E) ha sido entregada al sistemista considerándose suficiente
para la programación del control de la planta.
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FILOSOFIA DE CONTROL
2. CONTROL DE PRESIÓN Y CAUDAL DE GAS EN LA PLANTA En la presente sección se establece el esquema global de control de presión y caudal de planta teniendo en cuenta dos aspectos: el acoplamiento a un ducto de gas, independiente de la planta, y por otro lado la existencia de más de un elemento que actúa sobre la presión en la corriente de gas principal dentro de la Unidad: expansor, booster y turbocompresores de gas residual.
Interconexión con Ducto GIJA Las válvulas SDV-010, SDV-064 y SDV-011 (PID- 001) son las que permiten habilitar las operaciones de procesamiento de caudal en planta o de bypass total. Para la operación de procesamiento de caudal en planta la SDV-064 (válvulas de bypass total de planta) se cierra y las SDV-010 (entrada a planta) y SDV-011 (salida de planta) se abren totalmente. Para bypass total de planta la operación se invierte. Estas válvulas son controladas por el sistema de seguridad ESD de la planta Gran Chaco. Además de éstas, el gasoducto GIJA posee 3 válvulas análogas que le permitirían realizar las mismas operaciones mencionadas. A diferencia de las mencionadas anteriormente, estas válvulas son controladas por el operador del ducto
(nota 1)
Para el control de presión y caudal de procesamiento de planta se pueden plantear los distintos escenarios descritos a continuación aunque en ambos casos el caudal de gas del
ducto GIJA depende de las fuentes productoras y es independiente de la Planta de Separación de Líquidos Gran Chaco. Adicionalmente es muy importante tener en consideración el consumo de caudal en el punto final del gaseoducto ya que desviaciones entre el caudal de gas producido y consumido repercute en la presión del gaseoducto (y por tanto en la Planta de Gran Chaco)
Nota 1: de acuerdo a la información de Ingeniería Básica/YPFB 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL ESCENARIO 1 – CONTROL DE CAUDAL DE LAS UNIDADES CRIOGENICAS MEDIANTE PIC-1085 El PIC-1085 (PID- 001) mide y controla la presión en la entrada de la planta. Al estar en cascada con los FIC-1259 y FC-1659 (PID-104/107), establece los puntos de consigna de dichos controladores, regulando el caudal de ambos trenes criogénicos.
ESCENARIO 2 – CONTROL DIRECTO DE CAUDAL MEDIANTE fic-1259/1659 En este caso el PIC-1085 no establece los puntos de consigna de los controladores de caudal de ingreso a las plantas criogénicas, sino que éstos se encuentran colocados en operación automática local. El operador fija los caudales a procesar en cada planta directamente en los FIC-1259 y 1659 (ver sección 3.1).
En ambos casos, si el caudal que llega por el gasoducto es mayor que la suma de los FICs, la presión de entrada, medida por el PIT-1085 (PID- 001), va aumentando hasta que alcanza el valor puesto en el setpoint del PIC-1085. A partir de ese momento este controlador, que permanece en operación automática comienza a abrir las válvulas PV-0012 A/B/C (PID- 001), de tal modo que el exceso de gas sigue su curso por el gasoducto. Se ha considerado que la válvula PV-0012 C operará en la primera parte del rango partido ya que posee un Cv menor que la A y B y por tanto el caudal que permite pasar es menor (nota 2).
Nota 2: El criterio de diseño de las válvulas PV-0012 ABC es el siguiente: A nivel de Ingeniería, el caudal a manejar no corresponde con el caudal de diseño de entrada del GIJA, ya que su objetivo no es dejar pasar el caudal de gas total de planta, sino que es controlar un aumento de presión (ver 8535-TQ-024). PV-0012 AB. Cv máx = 4590, considerando que la presión del ducto es similar a la entregada en la
planta. PV-0012 C. Cv máx = 2095, considerando que la presión del ducto de salida de la planta es
bastante inferior a la entrada de la planta (lo que significaría que el consumo en Argentina es superior al gas generado en las plantas de producción aguas arriba de la planta de Gran Chaco).
8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL Independientemente de cómo se regule el caudal de entrada a las Unidades Criogénicas, la variable principal a controlar dentro de la Planta es la presión de las columnas
demetanizadoras, ya que de ello depende cumplir con las especificaciones de los productos finales. Y eso está relacionado directamente con el control de presión en el colector de
succión de los turbocompresores K-201 ABCD. En la sección 4 se describe dicho control
El control de presión en la Unidad también contempla, además del PIC-1085 (control de presión en la entrada de la planta) descrito con anterioridad, un control de presión en el colector de descarga general de los turbocompresores, PIC-2048 (PID- 205). Dicho controlador vigila que la presión de la planta no baje de un cierto valor mínimo (independiente por tanto de la presión del GIJA) y permite adicionalmente que la corriente de reflujo a las columnas demetanizadora C-101
tengan un salto mínimo de presión y por tanto de
temperatura. Si la presión del GIJA es menor que el valor del set point fijado en el PIC-2048, las válvulas PV-2048 A/B/C se cerrarán para mantener la presión en la planta. Por tanto, en condiciones normales de operación, las PV-2048 estarán abiertas. La válvula PV-2048C operará en la primera parte del rango partido partido ya que posee un Cv menor que la A y B y por tanto el caudal que permite dejar pasar es menor (Nota 3)
Nota 3: El criterio de diseño de las válvulas PV-2048ABC es el siguiente: PV-2048 AB. Cv máx = 4590 considerando que la presión del ducto es próxima a 1000 psig (dp
minimo con respecto a la entrega de la planta consecuencia de la presión de descarga de los K201ABCD) PV-2048C. Cv máx = 1515 considerando que la presión del ducto de salida de la planta es bastante
inferior (700 psig) a la de operación de los compresores (1000 psig), lo que significaría que el consumo en Argentina es superior al gas procesado en la Unidad de tratamiento de Gran Chaco. Esta situación debería corregirse aumentando la generación de gas aguas arriba de Gran Chaco.
Adicionalmente a lo anterior, el control de los los turbocompresores K-201ABCD contemplan un override por alta presión en la descarga (ver sección 4) En definitiva, el diseño propuesto contempla la regulación incluso en casos muy anormales de operación en el gaseoducto GIJA (ver comentarios al respecto al inicio de la sección). 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL
3. CONTROL TURBOEXPANSION Y SECCION CRIOGÉNICA 3.1
CONTROL TURBOEXPANDER
Como se comentó en la sección anterior, si el PIC-1085 (PID- 001) se encuentra en cascada con los FIC (1259 y 1659; PID- 104 y 107), de éste controlador se derivará el set point de caudal a cada Tren Criogénico (reparto por igual)
La señal de setpoint de ambos FIC’s (FIC -1259 / 1659) transitan entre 0 y 100% mientras que
la señal de salida del PIC-1085 va de 0 a 50%, y las PV-0012 A/BC cambian de posición cerrada a totalmente abierta cuando la señal de salida del PIC va de 50 a 100%.
Otras alternativas para controlar la carga a las Unidades Criogénicas sería:
Ambos controladores FIC’s en automático (el operador fija el setpoint local).
Uno de los controladores FIC en manual (el operador toma el control de la salida) y el otro en cascada con el PIC-1085
Uno de los FIC’s en manual y el otro en automático. Ambos FIC’s en modo manual.
En modo manual desde la HMI del PLC de cada turboexpansor.
El modo normal de operación es aquél en el cual ambos FIC´s se encuentran en modo cascada ya que de esta forma la planta recibe y procesa todo el caudal de gas “húmedo”
disponible en el gasoducto. Si se opera en alguno de los otros modos, puede ocurrir que no se procese todo el gas disponible o que, al fijar caudales cuya suma es superior al disponible. En este último caso la presión irá descendiendo paulatinamente con repercusiones negativas sobre la eficiencia de la planta.
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FILOSOFIA DE CONTROL
Cuando el operador actúa de forma manual desde el PLC (FIC desactivado) del turboexpansor, para evitar un cambio brusco en el control al pasar de esta actuación manual desde el PLC a la actuación manual del set del FIC, existe una señal de repetición de la salida de los PLC que se envía a los FIC- 1259/1659, para el “output tracking” de los mismos. También existe una señal discreta para el disparo del “output tracking” del FIC -1259/1659
cuando el HMI del PLC del turboexpansor está en modo local.
El “output Trucking” es un control de referencia, que va dando un valor, al set del FIC
desactivado, en consonancia con los valores de señal enviadas a las válvulas PV-1259A/B1659A/B desde el PLC de los expanders, para que cuando se vuelva a la situación de control de caudal automático, la señal que envíe esté en consonancia con las aperturas de las válvulas. En todos los casos la transferencia de un modo a otro será sin salto (“bumpless”).
Válvula Joule-Thompson Dicha válvula está asociada al expander, tal como se describe en la presente sección. El FIT-1259/1659 envía señal al PLC del expander y el ouput de éste de dirige en rango partido 0% -50% a la IGV y 50% -100% a la válvula J-T.
De acuerdo a la tecnología UOP/ORTLOFF, la planta se arranca y estabiliza con la válvula J-T pasando posteriormente a operar con el expander. Esta válvula puede operar tanto en manual como en automático. Una vez que se opere con el expander, si el caudal que entra a la unidad criogénica es superior al que puede manejar éste, la J-T abriría para asumir ese exceso. Si está parcialmente abierta la JT las temperaturas reinantes en la planta criogénica aumentan disminuyendo la eficiencia de separación de condensables.
En caso de trip del expander durante operación normal, la J-T abrirá y se regulará el caudal con esta válvula, ajustándose las condiciones de operación de la demetanizadora (aumento de presión en la columna). 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL 3.2
VARIABLES OPERACIÓN EN LA UNIDAD CRIOGÉNICA
A.
Presión de entrada al tren criogénico
En general, si la presión a la entrada de los trenes criogénicos aumenta, el ratio de expansión a través del expander aumenta, y dado que la presión de la columna está controlada y fija, el grado de enfriamiento aumenta. Así pues, a mayor presión de entrada, mejor recuperación de producto.
B.
Presión de salida de los trenes criogénicos
Para una misma presión de gas de entrada a las unidades criogénicas, si la presión en el colector de succión de los turbos aumenta (por tanto la descarga de los compresores Booster aumenta, y la presión de la columna también aumentó), el nivel de recuperación de producto disminuye.
C.
Presión de la columna demetanizadora
La presión de la columna demetanizadora afecta al nivel de recuperación de condensado obtenido para un valor determinado de aporte de calor y caudal de reflujo, Generalmente, si la presión disminuye, mayor sería el nivel de separación logrado.
La presión de la demetanizadora es función de la presión de descarga de los compresores Booster más la pérdida de carga desde la columna hasta la succión de los Booster menos el aumento de presión a través del compresor Booster. La presión de la columna decaerá si se produce un incremento en la potencia y velocidad del Expander, y por el contrario aumentará si cae la potencia producida por el expander para una determinada presión de descarga del compresor Booster.
La potencia del expander es determinante en el cálculo de presión resultante como se ha expuesto y depende del caudal de gas manejado, de la presión de entrada en el tren criogénico, de la temperatura del Separador frío V-104 y del vapor que es dirigido hacia el Condensador de reflujo E-104 como reflujo. Siempre que se aumenta ese valor de vapor hacia reflujo y no al expander, decae la potencia del expander y aumenta la presión de la columna. 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL
Como información, la potencia generada por el expansor vendría dada por la siguiente función: HP Exp .
f (G Exp . , P aExp , P dExp. , T aExp. , MW Exp . , c pExp , cvExp . mExp. , isen. Exp . )
Siendo: HP Exp . G Exp .
P aExp.
P dExp.
T aExp.
Masa de gas que se expande Presión aspiración Presión descarga Temperatura absoluta de entrada
MW Exp c pExp. cvExp . mExp .
Peso molecular del gas
Calor especifico a presión constante del gas
Calor especifico a volumen constante del gas
isen. Exp .
Potencia generada por el expansor
Rendimiento mecánico del expander
Rendimiento isentrópico del expander
Una ecuación similar rige la potencia requerida por el compresor Booster, accionado por el expansor. Para el compresor booster no se conoce ni la potencia ni la presión de descarga. La potencia absorbida se asocia a la potencia generada por la expansión, obteniéndose a partir de ahí la presión de descarga (en los Balances de Materia y Energía se indican para los diferentes casos de operación). Será el sistema de control de los Turbocompresores quien mantiene la presión requerida. Vemos pues, que la presión de la cabeza de columnas es controlada por el PLC de los compresores de gas residual.
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FILOSOFIA DE CONTROL Como conclusión a todo lo anterior, la presión de la columna depende de la presión a la descarga de los Booster por una parte (asociada al control de aspiración de los compresores de gas residual) y de la potencia generada por el expander por otra.
D.
Aporte de Calor a la columna
Para un valor determinado de presión en la columna, el nivel de calor establece el nivel de recuperación de producto. Más calor produce más ligeros a la cabeza pero el nivel de pérdida de éstos dependerá de la cantidad de reflujo disponible.
E.
3.3
Reflujos; ver descripción de los siguientes lazos de control
LAZOS CONTROL UNIDAD CRIOGÉNICA
A continuación se describen los lazos de control principales en la Unidad criogénica (éstos son mostrados en los diagramas de proceso PFDs y en los P&Ids respectivos). Aguas abajo del filtro F-102A/B, el gas deshidratado se divide en tres corrientes: una de alimentación de gas a la Unidad Criogénica 1, otra a la Unidad Criogénica 2 y una tercera como gas seco para la regeneración de los deshidratadores.
El gas total deshidratado que se dirige a la Unidad Criogénica 1&2 es medido en el FT1259/1659. A partir de ahí se desarrollan los siguientes lazos:
* El FIC-1259/1659 (PID- 104/107) mantiene el caudal deseado en cada tren ajustando la apertura de los “inlet guide vanes” del expansor y por tanto ajustando la velocidad de los
mismos. El setpoint de ambos controladores dispondrá de un sesgo (BIAS) de +/- 20% que el operador podrá establecer según su criterio para diferenciar los caudales tomados por los dos trenes. Dichos controladores FIC-1259/1659 envían señal al PLC del expander, y el ouput de éste se dirige en rango partido entre 0% -50% variando la posición de los álabes de entrada al expansor de cada tren entre mínima y máxima posición, y entre 50 y 100% variando la 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL posición de cerrada a abierta de la válvula JT de cada tren (PV-1259A y PV-1659A).
* No todo el gas que llega a las Unidades Criogénicas desde los deshidratadores es enviado hacia los expansores. Parte se procesa por medio de los FIC-1254/1654 a través de las líneas 12”-P-1336-B2-C /12”-P-1636-B2-C, que tienen un set de caudal en porcentaje respecto al
caudal de entrada de gas a las unidades criogénicas medidos en los FIT-1259 / 1659, dirigiéndose al intercambiador de placas E-104 y constituyendo el reflujo de la columna demetanizadora (conjuntamente con el reciclo procedente de los turbocompresores).
FIC-1254/1264
Set Point *
Rechazo etano (caso
18,5%
2a) Rechazo etano alto RVP
18,5%
(caso 2b) Recuperación etano con
22,1%
CO2 (caso 1a) Recuperación etano sin
29,2%
CO2 (caso 1b)
* Se debe dejar abierta la posibilidad de cambiar los % de manera sencilla. El ratio puede ser variado en caso de cambios en la composición de la alimentación de entrada. El FIT-1254/1264 se localizan en la línea de entrada al 1/2- E-104 procedente del V104 y la válvula de control respectivas en la línea de salida del 1/2- E-104.
* De acuerdo a la tecnología de UOP/ORTLOFF, el reflujo de la columna demetanizadora está constituido también por una línea de gas de reciclo procedente de los filtros de salida de los turbocompresores. Este caudal de gas es controlado por los FIC-1249/1269, y es también un porcentaje del caudal total de gas de entrada al tren (FIT-1259 / 1659).
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FILOSOFIA DE CONTROL
FIC-1249/1269
Set Point
Rechazo etano (caso
17,3%
2a) Rechazo etano alto RVP
17,3%
(caso 2b) Recuperación etano con
9,6%
CO2 (caso 1a) Recuperación etano sin
24,3%
CO2 (caso 1b)
El ratio puede ser variado en caso de cambios en la composición de la alimentación de entrada. El FIT-1249/1269 se localizan en la línea de entrada al 1/2- E-101 procedente de los filtros F-201 A/B y las válvula de control respectivas en la línea de salida del 1/2- E-104.
Este reciclo es muy importante ya que minimiza las pérdidas de componentes ligeros en la corriente de gas residual y mantiene por tanto muy alto el nivel de recuperación.
* En modo de recuperación de etano, existe un control de temperatura TIC-1213/1613 en el fondo de la demetanizadora que viene determinado por la composición del gas de entrada y la propia presión de operación de la columna. El medidor de temperatura está localizado en la línea de retorno hacia la torre y la salida de ese controlador regula el caudal de gas de entrada de la unidad criogénica que se dirige hacia el reboiler E-102/103, mediante el FIC-1213 / 1613. Dos válvulas se utilizan para mantener los caudales deseados bajo todas las condiciones de operación posibles, y el ouput del controlador de dicho controlador de caudal trabaja en modo splits range. El típico control se realizaría de la siguiente forma (descrito para el tren criogénico 1):
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FILOSOFIA DE CONTROL
FV-1213A
posición
FV-1213B
posición
(reboilers)
(gas/gas)
Cerrado-abierto
Abierto-cerrado
FIC-1213 Output
0-50%
50-100%
0%
Cerrado
Abiertp
50%
Abierto
Abierto
100%
Abierto
Limite Cerrado (30%)
Para minimizar las pérdidas de cargas, las señales se establecen de tal manera que una de las válvulas está abierta todo el tiempo mientras que la otra es la que regula el caudal deseado. Además, la señal de salida hacia la válvula B tiene un límite de salida para evitar un cerrado total de la válvula. Como se desprende de la tabla anterior, cuando la salida del FIC-1213 está en 50%, ambas válvulas estarán totalmente abiertas. Entre 50% y 0%, la válvula FV-1213 A se moverá de abierta a cerrada mientras que con señal de 50% a 100%, la válvula FV-1213B pasará de abierta a cerrada (con límite). Tal como se señaló, el set point del controlador FIC viene fijado por el control de temperatura.
TIC-1213/1613
Set Point
Rechazo etano (caso
No aplica
2a) Rechazo etano alto RVP
No aplica
(caso 2b) Recuperación etano con
46,2 ºF
CO2 (caso 1a) Recuperación etano sin
65,5 ºF
CO2 (caso 1b)
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FILOSOFIA DE CONTROL
* En modo Rechazo de etano el control anterior no se usa. El controlador estará en posición manual, con la válvula FV-1213A (1613A) totalmente cerrada y la FV-1213B (1613B) totalmente abierta. En ese modo de operación, el control de temperatura en el fondo de la columna se realiza ajustando el caudal de hot oil al trim reboiler 1&2-E-105 mediante el FIC1221/1621
TIC-1221/1621
Set Point
Rechazo etano (caso
191,3ºF
2a) Rechazo etano alto RVP
176,1ºF
(caso 2b) Recuperación etano con
No aplica
CO2 (caso 1a) Recuperación etano sin
No aplica
CO2 (caso 1b)
* El producto de salida del fondo de las columnas demetanizadoras se analiza en el gabinete cromatográfico AIT-1388. Se determina la calidad del mismo y sirve como guía para ajustar el set point de temperatura del fondo de las columnas, manteniendo las especificaciones requeridas para el NGL. * LIC-1204 (LIC-1604), Nivel del separador frío. El nivel de líquido se controla por controlador de nivel que envía el fluido hacia la columna demetanizadora * LIC-1225(LIC-1625) Nivel de la columna demetanizadora. El nivel es regulado por un controlador cuya salida se utiliza como set point de los FIC-1225A/B y FIC-1625A/B, controladores de caudal del líquido acumulado en la columna. Dependiendo del modo de operación se selecciona un controlador u otro. (HS-1225/1625)
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FILOSOFIA DE CONTROL * FIC-1225 A (1625A). Control de caudal fondo demetanizadora en modo recuperación de etano. En este modo de operación las bombas P-101 A/B están en servicio y se regula la válvula de salida localizada en la descarga de las mismas. * FIC-1225 A (1625A). Control de caudal fondo demetanizadora en modo recuperación de etano. En este modo de operación las bombas P-101 A/B están en servicio y se regula la válvula de salida localizada en la descarga de las mismas. * FIC-1225 B (1625A). Control de caudal fondo demetanizadora en modo rechazo de etano. En este modo de operación las bombas P-101 A/B están paradas y se envía el producto directamente a la columna debutanizadora C-302. * FIC-1387/1787. Recirculación Mínima bombas P-101. Durante el modo recuperación de etano el FIC-1387/1787 está en servicio, abriendo siempre que se necesite las válvulas de recirculación a la columna FV-1387/1787 con objeto de garantizar el flujo mínimo estable de la bomba y proteger la misma.
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FILOSOFIA DE CONTROL
4. CONTROL TURBOCOMPRESORES 4.1
Concepto general
En el control del colector de succión de los turbos intervienen: 1. Como lazo principal, el Control de carga (velocidad) de los turbocompresores K-201 ABCD (ver P&ID-206/207) En la presente sección se realizará una descripción del presente lazo teniendo en cuenta las especiales características de la planta y la posibilidad de operar con los dos trenes criogénicos alineados o no. Dicha filosofía se basa en la documentación de SIEMENS (ver documento 0853505000-000-K201ABCD-V-0169 System description Load Sharing para más detalle sobre el control de los Turbos) Adicionalmente, y sólo en el caso de que la presión subiera y no fuere suficiente sólo con el control de los turbocompresores, la Unidad dispone de dos lazos adicionales:
2. Override por presión de descarga de los Turboexpansores (sección Booster, PIT1339/1739; PID-105/108) que toman el control de los respectivos PLCs. Si se selecciona el control de la presión de descarga del booster, el expander limitará el caudal de entrada a la planta, aumentando la presión de entrada a la misma, que originará la apertura de las válvulas de bypass PV-0012A/B/C (PID-001) y se enviará un cierto caudal de gas al gasoducto sin procesar.
3. Alivio a antorcha mediante PIC-2061 y PIC-2057 (controladores de seguridad en el colector de succión de los turbocompresores& colector de descarga de los turboexpansores).
Los respectivos puntos de consigna de presión se encuentran escalados, incrementándose desde el punto 1 al 3). La presión se regula con el control de carga de los K-201 ABCD. Si la presión sigue subiendo, se produce un override del control del PLC de los turboexpanders, reduciendo el caudal de gas a los mismos. Si aún así siguiendo subiendo la presión, los PIC.2061 y 2057 mandarían abrir las válvulas PV-2061 y 2057 descargando gas hacia la antorcha. 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL Como elemento de seguridad en el colector de descarga de los turbocompresores se establece un control por override (valor determinado y medido en los PIT-2058/2078 con set point de alta presión) que podrían asumir en control de carga de los mismos, con prioridad sobre el control de succión señalado con anterioridad.
4.2
Particularidades en la operación
La planta cuenta con dos trenes criogénicos de tratamiento de gas y con un grupo de cuatro turbocompresores de gas residual. El diseño adoptado permite que ambos trenes criogénicos descarguen a un colector unificado del que toman todos los turbocompresores en conjunto (Escenario A). Alternativamente es posible operar con dos turbocompresores exclusivos para cada tren (Escenario B).
La primera alternativa (colectores de succión unificados) permitiría operar la Unidad con 3 turbocompresores siempre que los aeroenfriadores asociados estén diseñados a dicho efecto y el colector de descarga de los turbos esté unido ( no en la actualidad) mientras se realiza el mantenimiento de la cuarta máquina.
La segunda alternativa (colectores de succión diferenciados por tren criogénico) permite: a. El reciclo de gas residual que sirve de reflujo superior en la columna demetanizadora (1-C-101 y 2-C-101; PID-104-107) proviene exclusivamente del tren al que vuelve. b.
Permite las pruebas de eficiencia de los trenes por separado.
c.
Los dos trenes pueden operarse con presiones diferentes (los Balances de
Materia y Energía de Ingeniería Básica no contemplan dicha opción) El reparto de carga entre los compresores se realiza mediante el LOAD SHARING (controladores de SIEMENS). Este modo de operación se activa desde el HMI (SIEMENS). Para ello la turbina debe haber alcanzado la velocidad mínima y el DCS envía las señales de SET POINT (valor de presión requerido en el colector de succión). Tal como se indicó, este controlador es el principal, existiendo adicionalmente otro para la presión de descarga de los turbos, siendo éste un limitador de la misma). 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL El set point se transformará, gracias a los algoritmos de control de SIEMENS, en set de velocidad de giro del compresor.
Escenario A: la válvula de interconexión de colectores está abierta. Los cuatro compresores (o el nº de ellos que estén en servicio) participan del mismo reparto de carga. La presión a controlar se distribuye de forma equitativa entre todos los controladores (de acuerdo a la distancia con respecto a sus lineas individuales de SURGE)
Los PLCs de los cuatro turbocompresores reciben señal de los PIT-2062 y PIT-2063 (internamente utilizarán valor medio) asi como de la posición de la válvula de interconexión (ZIC2064 y ZIO2064) para conocer su estado. Por otra parte reciben también del DCS el punto de consigna de presión requerido en la succión de los turbos.
Lo mismo sucede con respecto al override de presión de descarga de los turbocompresores (PIT-2058 y PIT-2078) y su respectivo set point.
La lógica de control desarrollada por SIEMENS (ver 0853505000-000-K201ABCD-V-0169, página 5 y 6/13)
tiene en cuenta todos estos parámetros teniendo en cuenta los
turbocompresores que están en servicio en cada momento así como el estado de la válvula de interconexión.
Con respecto a lo descrito al inicio de la presente sección, en el caso que la válvula de interconexión esté abierta, el PIC-2062 controla la apertura de todas las válvulas de antorcha PV-2061A, 2061B, 2057A y 2057B. Se realiza una media de todos los valores trasmisores de presión del colector (2061, 2062,2063 y 2057) como variable medida.
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FILOSOFIA DE CONTROL Escenario b: la válvula de interconexión de colectores está cerrada. En este caso cada par de compresores trabajan de forma autónoma. Los PLCs de los mismos sólo tienen en cuenta las señales de presión y los set point que tienen establecidos por defecto, dependiendo del subcolector desde el que tienen conectada directamente su línea de succión. La lógica de SIEMENS permite que los K-201A/B por un lado y los K.201 C/D por otro trabajen compartiendo carga (LOAD SHARING). Ver doc. nº 0853505000-000-k201ABCD-V-0169
K-201 A y B: Reciben señal del PIT-2062; Controlador set point HIC-2093 K-201 C y D: Reciben señal del PIT-2063; Controlador set point HIC-2094
Con respecto a la descarga, reciben señal del PIT-2058 (K-201 AB) y PIT-2078 (K-201CD). En este caso, el controlador set point HIC es común para los cuatro compresores. Esto es debido a que la presión en los colectores de descarga siempre será la misma para ambos trenes ya que ambos descargan a un punto común, el GIJA.
Adicionalmente, con respecto a la protección de los colectores de succión, el haber cerrado la válvula determina que tengamos dos secciones a proteger de forma independiente. El subcolector asociado a los K-201 A/B se protege con las PV-2061 AB. El controlador que actúa en rango partido es el PIC-2061, siendo el valor de presión medido la media del PIT2061 y 2062. Con respecto al colector de los K-201 C/D tenemos las válvulas PV-2057A/B, el controlador PIC-2057 y los PIT-2063 y 2057
Con respecto al override de los co mp resores Boo ster, cada PLC de ATLAS COPCO rec ibe s iem pr e señ al del PIT asoc iado a su tren (PIT-1339 para el 1-K-102/ 1-X-102 y PIT1739 para el 2-K-102/ 2-X-102), red uc iend o el c aud al a cad a tren cr iog é ni co seg ún corresp onda, independientemente q ue la v álvula d e interconexión de los turbo s esté abierta o cerr ada.
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FILOSOFIA DE CONTROL CASO TURNDOWN Si la planta opera en caso Turndown, el gas que llega a la planta de licuefacción es el 25% del caudal de diseño. Esto implica que sólo una unidad criogénica estará en servicio, trabajando al 50% de su capacidad. En ese caso existen dos posibilidades de operación: 1 compresor en servicio (trabajando a alta carga) o bien 2 compresores (trabajando por debajo del 50%, pudiendo elegirse independientemente si la válvula del colector de aspiración está abierta). La lógica programada por SIEMENs permite operar con el nº de compresores que hagan falta en cada momento (inclusive uno solo). Ver doc. TURBOCOMPRESSOR SYSTEM DESCRIPTION LOAD SHARING de SIEMENS anteriormente citado Hay que tener en cuenta los requisitos de Duty por parte del Sistema de Hot Oil, pudiendo utilizar los quemadores auxiliares de los E-502 ABCD en caso de que los gases de la turbina que esté en servicio sea insuficiente (depende de la carga del turbocompresor, que establece el caudal de humos, y de la temperatura ambiente del aire que determinará en cada caso la temperatura de salida de los humos hacia los hornos). Hay que destacar que el diseño de SIEMENS no permite utilizar a la vez los quemadores auxiliares y los humos procedentes de las turbinas, por lo que habría que poner en servicio un horno E-502 cuya turbina no estuviera en servicio.
5. DESHIDRATACION Toda la filosofía de control asociada a la operación de los deshidratadores, así como la secuencia detallada del proceso de desadsorción de agua en los lechos (a ser programada en el DCS), se detalla en profundidad en el documento 8535-BQ-I04-E “Informe operación deshidratadores y secuencias de regeneración ”. La secuencia de regeneración puede dejar de ser automática por decisión del operador, desactivándose la misma. El operador en ese caso podría manipular las válvulas con los controladores en manual (mediante Selector). La información allí incluida estará basada en los datos de diseño proporcionados por el suministrador final de los deshidratadores. La regeneración de los deshidratadores V-102ABCD está directamente relacionada con las condiciones de operación del E-501, Calentador de Gas de Regeneración, tal como se describe en el documento Informe operación deshidratadores y sec uencias de regeneración” anteriormente mencionado 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL Este equipo proporciona el duty necesario para el proceso aprovechando los humos procedentes de las turbinas (una de ellas) G-601 ABC (turbogenerador), siendo un equipo proporcionado por SIEMENS, del cual tienen responsabilidad directa. El sistema de control de la temperatura del gas de regeneración, y por tanto el control de los humos mediante los dampers asociados, se realizará desde DCS. Como complemento al documento Informe operación deshidratadores y secuencias de regeneración, el sistemista considerará los siguientes aspectos: 1. Se implementa un SELECTOR HS-5145 que alinea una turbina G-601 (A, B o C) con el E501. El TIC-5145 actuará por tanto sobre los dampers de la turbina seleccionada (ver PID YPB10036-B-PID-505) vía HIC5145 A, B o C. 2. El selector HS-5145 no permitirá elegir una turbina que no esté en operación (empleando los status de operación de las mismas). 3. El selector sólo permitirá elegir una turbina, si estuviesen dos en operación. 4. Los controladores de los dampers no alineados HIC5145 A, B o C pasarán a modo automático y cero, es decir, damper al E-501 posición cerrada y abierta 100% a la atmósfera. 5. El controlador HIC-5145 A,B o C alineado tendrá posibilidad de estar en posición automática (recibiendo señal del controlador TIC-5145) o manual (manipulación de los dampers por operador). 6. El TIC-5145 está a su vez ligado por programación al DCS (ver Informe operación deshidratadores y secuencias de regeneración).
6. CONTROL COLUMNA DEETANIZADORA (PID-301) La alimentación es determinada por el control de nivel de fondo de la columna demetanizadora de la sección criogénica (LIT/FIC/FV/1225A). La estrategia de este lazo es la denominada “control de nivel promediante”, mediante la cual se amortiguan las variaciones de caudal que
provienen de la columna demetanizadora. Ver sección criogénica. La condensación parcial de la corriente de tope se lleva a cabo en el condensador E-301(PID302) donde intercambia con propano hirviente que sirve de fluido refrigerante. Para controlar la presión y la temperatura de cabeza de modo de asegurar la pureza especificada para el etano, es necesario gobernar la transferencia de calor. La fuerza impulsora de la transferencia de calor es determinada por las presiones del propano en la carcasa y del etano 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL en los tubos. La presión del etano en los tubos (presión de la columna) es controlada entonces modulando la presión a la cual hierve el propano del sistema de refrigeración en la carcasa mediante el PIC-3001 o PIC-5401 que modulan la carga que toman los compresores de propano K-501 A/B/C (PID-503).
La calidad del etano es controlada a través del caudal de vapores que no se condensan. El balance de masa indica que este caudal debe ser proporcional en 55% aproximadamente al caudal de la carga. Para ello está implementado e l lazo “feedforward” que nace en la suma de los caudales de producto de fondo de las columnas demetanizadoras, FIT-1225A / 1625A (PID-106/109), que se efectúa en el sumador FY-3061C, pasa por el compensador dinámico FY-3061B (PID-302), donde se aplica un retardo (11), luego por la estación de relación FY3061A, donde se ingresa la relación manualmente en función de los análisis de laboratorio, para finalmente constituirse en el setpoint remoto del FIC-3061. La propuesta inicial es que el setpoint del proporcionador FY-3061B sea establecido por el operador y corregido cada vez que se disponga de un resultado cromatográfico. El caudal de reflujo está en función del lazo de control de nivel del acumulador de reflujo (LIT/FIC/FV/3022; PID-.302). A fin de minimizar la presencia de etano en el fondo y asegurar la calidad que luego debe alcanzarse para el LPG en la columna debutanizadora, se ejerce el control de la temperatura de un plato cercano al fondo mediante el aporte de calor en el reboiler E-302 (PID-301), acción ejercida por el TIC-3030 en cascada con el FIC-3030 que modula el caudal del hot oil. El balance de masa se cierra en con el control de nivel de fondo El mismo es medido por el LIT-3060, el cual establece el set-point del FIC-3060 que maneja la válvula LV-3060, ubicada a la salida del rehervidor lateral E-305. Esta cascada también será ajustada bajo el concepto de “control de nivel promediante” a fin de atenuar los impactos de las variaciones de ca rga a la
columna debutanizadora.
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FILOSOFIA DE CONTROL CIRCUITO REFRIGERACIÓN PROPANO El circuito de propano está en servicio cuando la planta opera en modo Recuperación de Etano. Su finalidad es generar el reflujo líquido de la columna Deetanizadora C-301, mediante la condensación parcial de la corriente de cabeza de la misma, controlando a su vez la presión de esta corriente. El sistema trabaja de forma automática variando la carga de los compresores de propano de acuerdo a la presión de cabeza de la deetanizadora, PIC-3001, o de la presión de aspiración de los compresores, PIC-5401, cómo se vio con anterioridad. La forma en que esto se hace es a través del accionamiento de las válvulas solenoides que regulan la s “slide valves” de cada uno de los compresores en servicio. Ver documento de suministrador, 0853505020-01-K-
501A-V-0057 (Descripción general del proceso) para ver más detalle en la operación y control de los compresores de propano. La presión inter-etapa del compresor se controla con el PIC-5220. Este controlador también fija a su vez la presión en el economizador (V-504) a 100 psig. A su vez el nivel de este recipiente es controlado por el controlador LIC-5214 con el fin de mantener un nivel constante de propano líquido en el mismo. La corriente de descarga de los compresores de propano se condensa totalmente en el aeroenfriador A-501. El 50% de los motores del aeroenfriador varían su velocidad de forma automática al recibir el output de salida del controlador TIC-5264 (set point 131ºF), y el otro 50% tienen una velocidad fija. La incondensables del sistema se purgan hacia la antorcha fría en el V-502, a través de la válvula PCV-5237. El condensador de cabeza de la deetanizadora, E-301, dispone de una regulación de nivel de propano líquido en el lado carcasa, LIC-3007.
En el Manual de Operación 8535-BQ-001-M , capítulo 4 Anexo 2 se describe la puesta en marcha inicial de los compresores de propano, teniendo en cuenta la válvula de Hot Bypass HV-5315.
11 A ajustar en planta. 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL CONTROL DE COLUMNA DEBUTANIZADORA (PID-303) Como ocurre en todo tren de columnas separadoras en serie, la obtención de un producto de cabeza en especificación (normalmente expresado en máximo porcentaje de impurezas constituido por componentes de mayor presión de vapor que el separado) depende inevitablemente de la eficiencia con la que se ha logrado la separación en la columna que se encuentra aguas arriba. De esta manera la especificación de contenido de etano en el GLP o Tensión de Vapor Reid (TVR) de este producto depende exclusivamente de la performance de separación de la columna precedente ya sea la deetanizadora (recuperación de etano) o la demetanizadora (rechazo de etano). Así mismo, es esencial que la carga reciba las mínimas variaciones de caudal y de estado entálpico. Las variaciones de caudal en estas cadenas de equipos se deben minimizar apelando a la aplicación del concepto de control de nivel promediante, como se viene señalando, en todos los recintos por los que transitan los líquidos, en este caso, el fondo de las columnas Demetanizadoras (1-C-101 y 2-C-102), y de la columna Deetanizadora (C-301). A estos fines, los lazos de control de nivel de estos equipos están implementados con estructuras en cascada, donde el trasmisor de nivel presenta la funcionalidad de un controlador sólo proporcional con ganancia unitaria y el controlador de caudal con algoritmo P+I. LAZOS SOBRE LA COLUMNA La presión se controla con el PIC-3101 (PID-304), alimentado por el PIT-3101, ubicado en la línea de tope de la columna, manipula la salida del destilado (GLP) actuando, a través del controlador secundario de caudal, FIC-3101, sobre la válvula de control de salida de producto, ejerciendo el control sobre el ritmo de condensación. Alcanzado el setpoint del LIC-3101, intencionalmente alto (aprox. 95/98%), la salida del LIC-será la menor, del selector PY-3101B saldrá esta señal como la elegida y en el sumador (que resta) aparecerá una diferencia que se trasladará a la válvula de venteo, PV-3101, ubicada en la línea de salida de gases del acumulador, venteando a la antorcha el exceso de vapores, que estarán, eventualmente, acompañados de una fracción de gases no condensables. Al ventear los incondensables acumulados, gradualmente el aerocondensador recupera capacidad. Si la causa de la falta de capacidad de condensación fuera otra distinta a la presencia de no condensables, por ejemplo, temperatura del aire excepcionalmente alta o aeroventiladores 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL fuera de servicio, el venteo a la antorcha no cesará y el operador deberá bajar la carga a la planta hasta que desparezca la causa. Hay que destacar que en cada bahía del aero existen dos motores, uno con velocidad variable y otro fijo. El operador manipulará los mismos en base a la carga de la planta con objeto de tener una temperatura máxima de 131ºF, de acuerdo a lo indicado en los Balances de materia y energía. La composición del GLP (contenido de pesados) se controla manipulado el caudal de reflujo Cuanto mayor el reflujo, menor el porcentaje de impurezas. Para ello el operador se guiará por las mediciones de temperatura de platos cercanos al tope para modificar el caudal del reflujo. Debido a las variaciones de temperatura del condensado que son típicas de los aerocondensadores semi-inundados, acompañadas, como en este caso, de relaciones de reflujo relativamente altas, el esquema conocido como “control de reflujo interno” contribuye en
forma importante a la estabilidad de las variables al atenuar los efectos de las variaciones de temperatura sobre el funcionamiento hidráulico de la columna. El cálculo del reflujo interno se basa en la estimación del caudal líquido que bajaría del primer plato al siguiente, sumándole al caudal de reflujo externo la masa de vapor que se condensa como consecuencia del ingreso de la corriente de reflujo más fría que el plato, estimación en la que interviene el caudal externo y las temperaturas del plato y del reflujo exactamente en el punto de ingreso al plato, más el calor latente de vaporización y el calor específico. A continuación se muestra la ecuación a utilizar para el cálculo: RINTERNO = REXTERNO. [1 + Cp LÍQUIDO / LÍQUIDO. (TPLATO 1 – TSUBENFRIAMIENTO)]
El control de caudal de reflujo externo es ejercido por el FIC-3110, de modo de mantener constante el reflujo interno. Para ello este controlador recibe como setpoint remoto el resultado del cálculo del reflujo externo que es variable con la temperatura de subenfriamiento la cual varía a lo largo del día. El operador puede fijar el setpoint del controlador de reflujo externo poniendo el FIC-3110 en modo Local o dejándolo en modo cascada. En este último caso el bloque de cálculo del setpoint remoto recibe como datos del operador el caudal de reflujo interno y la temperatura de plato #1 (de tope) deseada, como así también la medición de temperatura de subenfriamiento del reflujo que ingresa a la columna por el tope. 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL La composición del producto de fondo se infiere a través de la temperatura de ebullición de un plato cercano al fondo. Ésta es controlada mediante el TIC-3125 en cascada con el FIC-3125 que modula el caudal de hot oil al reboiler. El balance de masa se cierra con un “control de nivel promediante” constituido por el LIT -3134
que fija el setpoint del FIC-3134 el cual a su vez modula la válvula que retira el producto de fondo(12).
12 Cascada configurada como control de nivel promediante. 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL
7. CONTROL DE COLUMNA DEISOPENTANIZADORA (PID-305) Para esta columna de fraccionamiento se aplican todas las consideraciones expuestas para el caso de la columna debutanizadora. Con respecto al isopentano, el tren de fraccionamiento tiene como objetivo obtener este producto dentro de especificación lo que implica controlar el contenido de compuesto livianos (C4-) y de compuestos pesados (nC 5+) cumpliendo con la especificación planteada. En este caso, como el isopentano se obtiene como destilado de la Deisopentanizadora, el contenido máximo de compuestos livianos de este producto se determina con el fraccionamiento de la columna anterior (columna Debutanizadora) mientras que el contenido de compuestos pesados depende de la performance de separación de la Deisopentanizadora. El contenido de livianos en la gasolina, que es el producto de fondo, determina el valor de TVR de este producto. Este valor constituye la especificación buscada. Para los valores de TVR típicos de la gasolina y acordes con las bases de diseño del proyecto esta especificación se logra fácilmente maximizando la recuperación de isopentano en el destilado. LAZOS SOBRE LA COLUMNA Al igual que en la columna Debutanizadora se plantea el mismo tipo de esquema de control. En este esquema un controlador de presión de tope, PIC-3201(PID-306) manipula la válvula de salida de isopentano en condiciones normales o manipula la válvula de venteo del acumulador de reflujo en condiciones de exceso de incondensables. La temperatura a la entrada del acumulador de reflujo V-304 se controla en el aero A-302 modificando la velocidad (desde DCS) de los motores que tienen variador de frecuencia Hay que destacar que en cada bahía del aero existen dos motores, uno con velocidad variable y otro fijo. El operador manipulará los mismos en base a la carga de la planta con objeto de tener una temperatura máxima de 131ºF. El contenido de nC 5+ se controla manipulando el caudal de reflujo con la estrategia descripta para la columna debutanizadora. El contenido de livianos en el producto de fondo se ajusta con un lazo de control en cascada de la temperatura (TIC-3225; PID-305) en un plato cercano al fondo (TIT-3225) que manipula el setpoint del lazo esclavo (FIC-3225) de control de caudal de hot oil al rehervidor E-304. 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL
8. CONTROL DEL ARRANQUE DE LAS BOMBAS P-612A/B Las bombas de agua del tanque separador agua/hidrocarburo (TK-608), P-612A/B, funcionan de la siguiente manera; cuando se alcanza el nivel alto en el tanque (HLL) se arranca la primera bomba, y si aun así se alcanza el nivel alto alto (HHLL), entonces se arranca la segunda bomba.
9. CONTROLES DEL SISTEMA DE AGUA DE INCENDIO E INDUSTRIAL Las bombas de suministro de agua industrial, tratada y potable funcionan de acuerdo al requerimiento del sistema. Las bombas de incendio tienen un funcionamiento especial de acuerdo a las exigencias de las normas NFPA, que se detallará en el ítem correspondiente.
9.1
AGUA DE POZO Y DE SERVICIO
Las bombas que captan el agua de la napa subterránea se ponen en servicio por operador a través del DCS en función del nivel en los tanques TK-603 (PID-607) o TK-606 (PID-606) teniendo las mismas alarmas por bajo nivel (LAL-6406 o LAL-6418) Cuando ambos tanques llegan a su nivel máximo (LAH-6406 y LAH-6418), las válvulas LV6406 y LV-6418 respectivamente cerrarán, y la bomba de captación de pozo tiene que ser detenida a través del DCS. Las bombas de agua de servicio P-606 A/B se encienden desde DCS en caso de que lo requiera cualquiera de los tanques de agua tratada (TK-605) o de agua potable (TK-604). Las señales son: LAL-6414 o LAL-6410. Si se alcanza alto nivel en ambos tanques (LAH-6414 y LAH-6410), la bomba de suministro tiene que ser detenida. Tanto la acción de arranque como la de parada son ejecutadas por el DCS. Las bombas P-606 A/B tienen una parada de emergencia por acción del sistema de seguridad en caso de muy bajo nivel en el tanque de agua de servicio (LALL-6429). La puesta en marcha del paquete de potabilización la realiza el operador en función del nivel 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL que tenga el tanque TK-604. El operador, ante dicha necesidad comprobará si la bomba de alimentación P-606 está en servcio y arrancará el proceso de potabilización desde el PLC del paquete. El proceso de parada sigue el mismo procedimiento.
9.2
AGUA TRATADA Y POTABLE.
Las bombas de agua tratada (P-608 A/B) se arrancan o paran a través del DCS. Estas bombas estarán siempre en funcionamiento, y cuando no haya consumo, el caudal se recirculará a través de la válvula de recirculación FV-6459 (FIC-6459) hacia el tanque de agua tratada. Cuando se alcanza muy bajo nivel del TK-605 (LALL-6431) el sistema de seguridad envía la señal de paro de las bombas, para evitar cavitación por ingreso de aire. De manera similar, bombas de agua potable (P-607 A/B) se arrancan o paran a través del DCS. Estas bombas estarán siempre en funcionamiento, y cuando no haya consumo, el caudal se recirculará a través de la válvula de recirculación FV-6458 (FIC-6458) hacia el tanque de agua potable. Cuando se alcanza muy bajo nivel del TK-604 (LALL-6430) el sistema de seguridad envía la señal de paro de las bombas, para evitar cavitación por ingreso de aire.
9.3
SISTEMA DE AGUA CONTRA INCENDIO.
El sistema de agua contra incendio está compuesto por un anillo que recorre todas las instalaciones de la planta, el cual está lleno de agua a presión. Las bombas P-611 A/B llamadas Jockey tienen la función de mantener la presión del anillo, ingresando agua al mismo para reponer pérdidas pequeñas del sistema. Opera una bomba y la otra se mantiene en espera. Las motobombas P-610 A/B son las bombas de suministro de agua contra incendio son las encargadas de suministrar agua en caso de un incendio en planta. Estas bombas están accionadas por motor diesel. Al activarse la alarma de baja presión PSLH 6444 se arranca la motobomba P-610A y el PSLH 6449 la bomba P-610B. Las P-610 A/B tienen la opción de ponerse en marcha desde DCS. Según los requerimientos de la norma NFPA, la parada de la/las motobombas se debe realizar 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL en forma manual en la sala de bombas. Por requerimiento de la NFPA se tiene una recirculación manual (con indicación de caudal FI6457) que solamente se usa para la prueba de las bombas según norma.
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FILOSOFIA DE CONTROL
10. CONTROL DE SISTEMA DE HOT-OIL El objetivo del control de este sistema es el de suministrar el fluido calefactor en cantidad y en temperatura adecuados para satisfacer las demandas del proceso. La energía necesaria proviene de los gases de escape de las turbinas de los turbocompresores de gas residual y su transferencia al aceite se lleva a cabo en los cuatro hornos de recuperación de calor, E-502 A/B/C/D (PID-506/507/508). El circuito comienza y termina en el tanque pulmón V-505 (PID-504) donde se absorben las dilataciones y contracciones que experimenta el aceite durante su tránsito por las distintas etapas de su recorrido debido a cambios de temperatura y por ende, de volumen específico. Dos cualesquiera de las bombas P-503 A/B/C, son las encargadas de impulsarlo a través de los hornos y de los diversos equipos de intercambio de calor. Antes de ingresar al colector de distribución a los 4 hornos de recuperación de calor, se toma una alícuota del caudal total para hacerla pasar por el filtro F-501. El resto prosigue su camino hacia los hornos de recuperación de calor.
Presión en el tanque pulmón V-505 (PID-504)
El volumen variable del aceite (por la dilatación/contracción) determina la necesidad de incorporar un sistema auxiliar de ingreso/egreso de gas combustible de modo de mantener la presión del pulmón acotado entre 15 y 20 psig mediante un juego de las válvulas autorreguladoras PCV-5120 y PCV-5121. La primera controla la presión mínima admitiendo el ingreso de gas si la presión alcanza el límite de 20 psig, mientras que la segunda, limita la presión máxima venteando a la antorcha.
Caudal total que pasa por los hornos y las bombas.
A los efectos de asegurar un suministro constante de hot oil a los reboilers de la Unidad, el caudal total de hot oil que sale de los hornos medido por el FIT-5140(PID-504) es mantenido constante por el controlador FIC-5140 que modula el caudal de reciclo al tanque pulmón a través de la válvula FV-5140
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FILOSOFIA DE CONTROL El caudal de hot oil a cada calentador se regula a través de la válvula FV7127/7146/7177/7208 mediante operación del HIC correspondiente, fijado por operador (HIC7127/7146/7177/7208) observando los caudales medidos por los FIT-7224 / 7227 / 7230 / 7233 respectivamente. Lo ideal es mantener un caudal constante de paso por los hornos y que la válvula FV-5140 regule el reciclo en funciones de las necesidades de los reboilers.
Temperatura de salida de los hornos
Es responsabilidad de SIEMENS la elaboración e implantación de dicho control.
Ver documento WHRU Control Philosophy, nº 0853505000-000-K201ABCD-V-0192.
Como resumen del mismo y usando como referencia el E-502A, el TIT-7102 envía la medición de la variable al controlador TIC-7102. Éste manda ouput al sistema de control del calentador (dentro del alcance de SIEMENS) que regula los dampers 7102A y 7102B regulando el flujo de los gases calientes de escape de la turbina X-201 al calentador.
Para satisfacer las necesidades del arranque y cualquier otra eventualidad que determine la imposibilidad de usar los gases de escape de las turbinas, los hornos están equipados con un subsistema de quemadores y forzador de aire fresco. Cuando está en funcionamiento el horno con la combustión de gas en los quemadores auxiliares, el BMS de SIEMENS, además de cumplir con las tareas clásicas de un sistema de administración de los fuegos (barrido, arranque, relación aire combustible, seguridad de llama, etc,), se ocupa del control de la temperatura de salida del hot oil de cada horno.
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FILOSOFIA DE CONTROL
11. CONTROL DE SISTEMAS DE ANTORCHAS
ANTORCHA L-401
(VER DOC. 0853501010-01-L-401-V-0044/ DESCRIPCIÓN DE PROCESO - ANTORCHA L401 / L-402) Como se muestra en los PID-401/402, una amplia red de colectores que recorre la t otalidad de la planta, va r ecogiendo en su camino hacia el “knock -out drum” (KOD V-401), todos los venteos que se pueden originar en los equipos a través de las válvulas de seguridad, todos los venteos controlados que pueden aparecer transitoriamente durante algunas perturbaciones importantes del proceso como, por ejemplo, lo es un paro de compresores de gas residual, y los venteos intencionales que los operadores necesiten ejecutar durante maniobras de arranque, parada, o mantenimiento, etc. Dada la definición conceptual en el sentido de que el sistema debe poseer una capacidad máxima capaz de quemar la totalidad del gas que estaría entrando a la planta de Gran Chaco más el condicionamiento de la altura máxima y los efectos de la radiación de llama que impone la cercanía de un aeropuerto, la selección original de una única antorcha debió ser abandonada y reemplazada por la tecnología conocida como “ground flare”.
Básicamente, ésta consiste en una serie de quemadores planos montados sobre conductos distribuidores como muestran los PID-409/410. El GF (Ground Flare) está constituido por 300 quemadores (tips) dispuestos en 8 etapas. Hay un quemador piloto encendido permanentemente. Cada etapa de venteo (excepto la primera) tiene asignado un set de presión de apertura y un set de presión de cierre para la válvula de shut-down asociada. El transmisor de presión de control de etapas PIT-8101A envía una señal al panel de ignición correspondiente (UCP-401). Este sistema de control, luego de procesar la señal, envía una orden de apertura o cierre de etapas, según resulte de la lógica de distribución programada en el PLC y de los valores de set de presión establecidos.
La válvula solenoide que recibe la señal del panel habilita o corta (según corresponda) el suministro de aire al actuador de la válvula de shut-down asociada, y de esta manera se 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL produce la habilitación o el bloqueo de la etapa de venteo. En caso de que la presión aumente hasta un valor cercano a la máxima contrapresión permisible en el colector, el PLC enviará una señal de apertura de válvulas en una secuencia dada mientras crece el caudal total, seguida del cierre en el orden inverso, tomando como referencia a las presiones testigo que suministran los transmisores de presión. Contrapresión máxima permisible: 17,1 Psig Cada una de las etapas posee una cañería con una válvula de accionamiento mecánico autónomo (“buckling pin valve”) que bypasspasea su válvula de corte. Ésta abre sin participación
de ningún sistema de control cuando el diferencial de presión a su través toma un valor predeterminado que es señal inequívoca de que ha fallado la apertura de la respectiva válvula de control. Luego del cierre de una etapa de venteo, deberá inertizarse la cañería para evitar la formación de mezclas explosivas con el aire que pudiera ingresar. Por lo tanto, aguas abajo de la válvula de shut-down se inyecta nitrógeno durante un período de tiempo que depende del volumen de la cañería a inertizar. La presión de inyección de nitrógeno es de 10 psig, esta presión se mantiene mediante la válvula autorreguladora PCV-8133. El transmisor de presión PIT-8126 envía una señal al panel correspondiente.
ANTORCHA L-402
(VER DOC. 0853501010-01-L-401-V-0044/ DESCRIPCIÓN DE PROCESO - ANTORCHA L401 / L-402) Como se muestra en los PID-406/407, una amplia red de colectores que recorre la totalidad de la planta, va recogiendo en su camino hacia el “knock -out drum” (KOD V-403), todos los
venteos que se pueden originar en los equipos a través de las válvulas de seguridad, todos los venteos controlados que pueden aparecer transitoriamente durante algunas perturbaciones importantes del proceso como, por ejemplo, lo es un paro de compresores de gas residual, y los venteos intencionales que los operadores necesiten ejecutar durante maniobras de arranque, parada, o mantenimiento, etc.
Dada la definición conceptual en el sentido de que el sistema debe poseer una capacidad 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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FILOSOFIA DE CONTROL máxima capaz de quemar la totalidad del gas que estarían descargando las plantas criogénicas individualmente ante una activación de un blowdown de las mismas, más el condicionamiento de la altura máxima y los efectos de la radiación de llama que impone la cercanía de un aeropuerto, la selección original de una única antorcha debió ser abandonada y reemplazada por la tecnología conocida como “ground flare”.
Básicamente, ésta consiste en una serie de quemadores planos montados sobre conductos distribuidores como muestran los PID-411. El GF (Ground Flare) está constituido por 100 quemadores (tips) dispuestos en 5 etapas. Hay un quemador piloto encendido permanentemente. Cada etapa de venteo (excepto la primera) tiene asignado un set de presión de apertura y un set de presión de cierre para la válvula de shut-down asociada. El transmisor de presión de control de etapas PIT-8201A envía una señal al panel de ignición correspondiente (UCP-402). Este sistema de control, luego de procesar la señal, envía una orden de apertura o cierre de etapas, según resulte de la lógica de distribución programada en el PLC y de los valores de set de presión establecidos. La válvula solenoide que recibe la señal del panel habilita o corta (según corresponda) el suministro de aire al actuador de la válvula de shut-down asociada, y de esta manera se produce la habilitación o el bloqueo de la etapa de venteo. En caso de que la presión aumente hasta un valor cercano a la máxima contrapresión permisible en el colector, el PLC enviará una señal de apertura de válvulas en una secuencia dada mientras crece el caudal total, seguida del cierre en el orden inverso, tomando como referencia a las presiones testigo que suministran los transmisores de presión. Contrapresión máxima permisible: 17,1 Psig Cada una de las etapas posee una cañería con una válvula de accionamiento mecánico autónomo (“buckling pin valve”) que bypasspasea su válvula de corte. Ésta abre sin participación
de ningún sistema de control cuando el diferencial de presión a su través toma un valor predeterminado que es señal inequívoca de que ha fallado la apertura de la respectiva válvula de control. Luego del cierre de una etapa de venteo, deberá inertizarse la cañería para evitar la f ormación de mezclas explosivas con el aire que pudiera ingresar. Por lo tanto, aguas abajo de la válvula de shut-down se inyecta nitrógeno durante un período de tiempo que depende del volumen de la 8535-IZ-005-B, Rev. 0
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