CS217240B1 - Způsob průběžné kontroly deformace refórmingových katalyzátorových trubek - Google Patents

Abstract

Předmětem vynálezu je způsob předběžné kontroly deformace reformingových katalyzátorových trubek při najíždění, průběhu a odstavování provozu reformingových pecí. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se polem vztažených bodů (x, y, z), vyznačených na pohyblivých koncích katalyzátorových trubek reformingové pece, nechá probíhat svazek laseru rozmítaný vůči pevně stanovenému počátku měrného prostoru vytčeného vztažnými body (x, y, z), přičemž se měří a vyhodnocují polohy a úhly deformace katalyzátorových trubek. Při samočinném provádění kontroly deformace katalyzátorových trubek jsou vztažné body (x, y, z), na volných koncích trubek vymezeny Štěrbinami, vytvořenými detektory světla. Detektory světla jsou umístěny ve vztažných rovinách, které tvoří pole poloh a úhlů definujících deformaci.

Description

Předmětem vynálezu je způsob předběžné kontroly deformace reformingových katalyzátorových trubek při najížděni, průběhu a odstavování provozu reformingových pecí.

Řešení podle vynálezu lze kromě toho využít rovněž i k průběžné kontrole jiných částí konstrukce zařízení parního reformingu, jako např. k měření stárnutí či změn deformace ocelových kontrukcí reformingových pecí nebo dalších technologických celků.

Kritickou částí zařízení pro parní reforming je vlastni reformingová pec se systémem svislých katalyzátorových trubek. V peci jsou katalyzátorové trubky a jejich náplň vyhřívány na teploty 800 až 1 100 °C. 1 přea maximální snahu po optimálním konstrukčním uspořádání reformingových pecí se katalyzátorová trubky ohřívají nehomogennš. Nehomogenní rozdělení teploty a její nestejná velikost v různých místech trubky, váha trubky a její náplně, pracovní přetlak uvnitř trubky a další fyzikálnš-chemické faktory působí deformaci a únavu katalyzátorových trubek během provozu pece. Tato deformace zpravidla s dobou provozu a teplotou ještě vzrůstá a má záporný vliv na dobu životnsoti trubky, tj. na dobu bezpečného a bezporuchového provozu katalyzátorových trubek u reformingových pecí.

Snahou provozovatelů a výrobců zařízení parního reformingu je prodloužit dobu života katalyzátorových trubek na maximální možnou míru, a tím i podstatně snížit provozní, resp. výrobní náklady reformingových zařízení. Na druhé straně, jestliže se vychází ze současných teoretických i experimentálních poznatků fyziky a chemie kovů, resp. slitin kovů, je možno na základě funkce časové a teplotní závislosti průběhu deformace trubky při najíždění, průběhu a odstavování provozu reformingových zařízení, provést korelaci mezi střední dobou života katalyzátorových trubek a časovým i teplotním průběhem jejich deformace. Z těchto důvodů je žádoucí měřit deformaci katalyzátorových trubek, a to pokud možno průběžně.

Většina stávajících způsobů kontroly deformace reformingových katalyzátorových trubek je založena na dílčích měřeních jejich deformace během provozu, především však v průběhu odstávky reformingová pece dotykovými měřidly dálky, resp. průměru trubek. V případě provozních kontrol je často třeba provést v plášti pece vstupní otvory, které umožní přístup dotykového měřidla k měřenému místu deformované trubky. Tak je tomu např. při kontrole průhybu trubek v jejich střední části v reformingových pecích konstrukčního systému Topse.

Popsané měřicí metody přinášejí s sebou vesměs kromě energetických ztrát i zvýšené náklady na vlastní provádění kontroly, která vyžaduje náročnou lidskou obsluhu. Hlavní nevýhodou dosavadních způsobů je věak skutečnost, že se prakticky nedají automatizovat, takže neposkytují možnost průběžné kontroly v dostatečně krátkých intervalehh, zvláště během doby najíždění, průběhu a odstavování provozu reformingových pecí.

V neposlední řadě vyžadují nadto způsoby, založená na dotykových metodách měření deformací trubek během provozu pece, při kterých měřidlo prochází částí vysokoteplotního pole mezi stěnou pece a kontrolovanou trubkou i doplňkovou kalibrací měřidla.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny u způsobu průběžné kontroly deformace reformingových katalyzátorových trubek podle vynálezu, který spočívá v tom, že se polem vztažných bodů £> £ vyznačených na pohyblivých koncích katalyzátorových trubek reformingová pece, nechá probíhat svazek laseru rozmítaný vůči pevně stanovenému počátku měrného prostoru, vytčeného vztažnými body jc, χ, χ, přičemž se měří a vyhodnocují polohy a úhly deformace katalyzátorových trubek.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že umožňuje průběžnou a objektivní kontrolu změn deformace katalyzátorových trubek, zejména i během najíždění, průběhu a odstavování provozu reformingová pece. Již při ručním provádění dovoluje způsob podle vynálezu zaznamenávat podstatně větší počet dat oproti dosavadním způsobům.

Při samočinném prováděni kontroly deformace katalyzátorových trubek jsou vztažné body x, Z> ž. ^na volných koncích trubek vymezeny štěrbinami vytvořenými detektory světla. Detektory světla jsou umístěny ve vztažných rovinách, které tvoří pole poloh aúhlů definujících deformaci.

Při použití detektorů světla pro samočinné provádění kontroly deformace trubek, např. ve vertikálním směru, se počet dat sejmutých za jednu sekundu ještě zvýší, a to v závislosti na konkrétním typu použitého rozmítacího a detekčního zařízení, Například při poli tvořeném maticí 2 000 poloh vztažných bodů, což odpovídá řadě trubek s deformací v intervalu 10 cm rozlišovací schopnosti 1 mm a čtecí rychlosti jeden bod za sekundu, trvá jeden cyklus měření 33,3 minut. Uvedené čtecí rychlost se pohybuje na dolní hranici možností současné detekční a vyhodnocovací techniky. Průběžně snímané údaje v deformaci katalyzátorových trubek v závislosti na čase a teplotě a velký počet snímaných hodnot dovolují zvýšit úspěšnost předpovědi doby života katalyzátorových trubek již na základě stávajících poznatků, zvláště v kombinaci s dalšími metodami destruktivního a nedestruktivního zkoušení katalyzátorových trubek. Úspěšnost předpovědi životnosti katalyzátorových trubek se nadále zvýší užitím způsobu podle vynálezu v průběhu několika let, kdy se na křivkách časové a teplotní závislosti deformace projeví vliv stárnutí a únavy materiálu trubek, např. hysterezí a vznikem nespojitosti v důsledku-tvoření poruch a nových fází.

Zvláštní význam způsobu podle vynálezu tkví v tom, že umožňuje katalogizovat celý systém trubek v jedné peci, a tím porovnávat mimo jiné i jejich provozní stav na základě možných veličin deformace. Nezanedbatelnou předností tohoto způsobu jsou rovněž malé pořizovací náklady a provozní náklady zařízení potřebných k jeho realizaci v automatické podobě, zejména ve srovnání s výší předpokládaných úspor dosažitelných již na jedné reformingové jednotce. Tato přednost vyplývá z toho, že řada zařízení potřebných k realizaci způsobu podle vynálezu je známá a poměrně snadno dostupná.

Způsob průběžné kontroly deformace reformingových katalyzátorových trubek podle vynálezu je dále popsán na příkladech ručně i automaticky prováděné průběžně kontroly trubek při provozu pecí parního reformingu v uspořádání systému Topse.

Na horních koncích katalyzátorových trubek, které jsou opatřeny přírubou, a které vyčnívají z pece, se vymezí vztažné body nejlépe tak, že leží v rovině χ, χ, horní příruby, a to v místě, ze kterého vystupuje přívodní trubka. Na tuto rovinu se přiloží souřadnicová sil x, z, s milimetrovým dělením (např. milimetrový papír formátu A 4 upevněný v rámečku) tak, aby osa χ sítě ležela v rovině χ, χ příruby kolmo na osu χ a počátek byl totožný se vztažným bodem trubky. Na okraji řady katalyzátorových trubek na horní plošině pece se umístí laser pevně takovým způsobem, aby svazek jeho paprsků byl rovnoběžný s osou x, ve které leží řada trubek pece, a zasahoval plochu sítě v každém ze vztažných bodů celé řady trubek. Při ručním prováděni kontroly obsluha potom postupně umísluje odečítací sil do vztažných bodů na jednotlivých trubkách a zaznamenává jejich polohu v síti, tj. na milimetrovém papíře, současně s pořadovým číslem katalyzátorové trubky (tj. souřadnicí x), časem měření, teplotou trubky atd.

Relativní úhlové deformace trubky v uspořádání pece Topse se stanoví následovně: do vztažného bodu na povrchu obvodu horní, resp. dolní příruby na konci katalyzátorové trubky se umístí reflektor, jehož rovina je rovnoběžná s osou kytalyzátorové trubky (a v prvním přiblížení i s povrchem obvodu přírub) tak, aby odrážel svazek laseru ve vertikální rovině dopadu. Potom se změří úhel odrazu laserového svazku vůči úhlu dopadu svazku a na základě těchto údajů se vypočte střední úhel průhybu trubky. Tento postup se pro každou trubku řady opakuje.

Pomocí'známých zařízení laserové geodetické metrologie je možno způsob podle vynálezu provádět rovněž automaticky, a to např. tak, že pro měření výškové deformace katalyzátorové trubky se použije systém rozmítání laserového svazku v horizontální rovině bodů χ, χ současně s krokovým či spojitým rozmítáním svazku ve vertikálním směru £ (viz např. anologický princip rozmítání elektronového svazku v televizní obrazovce). Přitom se zaznamenává dopad rozrnítaného svazku laseru na vztažný bod trubky definovaný Štěrbinou fotodetektoru. Fotodetektor se umístí např. na povrch obvodu příruby katalyzátorové trubky tak, aby byl přístupný rozmítanému svazku. Naměřené, tj. detektované polohy vztažných bodů se zaznamenávají a vedou např. do minipočítače, kde se zpracovávají na základě teoretických vztahů, které popisují dálkovou deformaci trubky.

Použije-li se detektor se zorným polem větěím než 180° a výškou detekční plochy rovné výšce pole vztažných bodů či větěí, potom se automatizace měřicího postupu podle vynalezu dále jeStě zjednoduší. Jednotlivé fotodetektory, které vymezují polohu vztažných bodů na trubkách, je možno nahradit pasivními reflektory a vymezujícími štěrbinami. Měrný rozmítaný svazek laseru se v tomto uspořádání po' odrazu detektuje a zpracovává jediným širokoúhlým fotodetektorem.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob průběžné kontroly deformace reformingových katalyzátorových trubek, vyznačený tím, že se polem vztažných bodů (x, y, z), vyznačených na pohyblivých koncích trubek reformingová pece, nechá opakovaně probíhat svazek laseru rozmítaný, vůči pevnému počátku měrného prostoru vztažných bodů (x, y, z), přičemž se měří polohy a úhly deformace katalyzátorových trubek.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že vztažné body (x, y, z) na katalyzátorových trubkách pece jsou vymezeny štěrbinami detektoru světla umístěného ve vztažných rovinách bodů (x, y, z), které tvoří pole ploch a úhlů definujících deformaci trubek pece.

   Severografia, n. p., MOST