KR102114385B1 - 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법 - Google Patents

저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102114385B1
KR102114385B1 KR1020170085010A KR20170085010A KR102114385B1 KR 102114385 B1 KR102114385 B1 KR 102114385B1 KR 1020170085010 A KR1020170085010 A KR 1020170085010A KR 20170085010 A KR20170085010 A KR 20170085010A KR 102114385 B1 KR102114385 B1 KR 102114385B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
compressor
information
pressure
temperature
Prior art date
Application number
KR1020170085010A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190004582A (ko
Inventor
이창송
이규황
송태운
문성호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170085010A priority Critical patent/KR102114385B1/ko
Publication of KR20190004582A publication Critical patent/KR20190004582A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102114385B1 publication Critical patent/KR102114385B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/02—Ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/008—Subject matter not provided for in other groups of this subclass by doing functionality tests
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B5/00—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied
    • G08B5/22—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템의 2차 압축기를 모니터링하는 시스템은, 압축기에 구비된 복수의 실린더가 각각 센싱한 복수의 실린더 정보를 수신하는 인터페이스, 복수의 실린더 정보에 각각 포함되어 있는 각 실린더로 유입되고 토출된 에탄올의 온도 정보와 압력 정보를 이용하여 각 실린더에 대한 압축기 효율을 계산하고, 계산한 압축기 효율을 토대로 각 실린더에 대한 이상을 감지하는 프로세서, 그리고 각 실린더 중 이상이 감지된 실린더의 실린더 식별 정보와 함께 이상이 감지된 실린더에 대한 이상 여부를 알리는 디스플레이를 포함한다.

Description

저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법{Compressor monitoring system of low density polyethylene production process and monitoring method using the same}
본 발명은 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법에 관한 것이다.
저밀도 폴리에틸렌 생산 공정은 원료인 에틸렌을 2회의 고압축/반응으로 폴리 에틸렌을 생산하는 공정이다. 이 공정에서 가장 중요한 단위 공정은 2차 압축 공정이다.
2차 압축 공정은 2,200∼3,000 bar까지 승압하는 공정으로, 운전 상 오류가 발생하면 폭발 사고 등 안전 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 종래에는 공정에 이상이 발생할 경우 자동으로 운전 정지(shut down)를 수행하고, 오퍼레이터에 의한 단변량을 기반으로 이상 감지를 실시하고 있다.
그러나, 단변량을 기반으로 하는 이상 감지의 감지율이 높지 않고, 빠르게 이상을 감지하지 못하여 운전 정지 시간이 증가함에 따라, 생산성 저하가 발생하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2016-0105531호 일본공개특허 제1999-248299호
따라서, 본 발명은 압축기 이상을 사전에 예측하는 압축기 모니터링 시스템과 이를 이용한 모니터링 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템의 압축기를 모니터링하는 시스템으로서,
상기 압축기에 구비된 복수의 실린더가 각각 센싱한 복수의 실린더 정보를 수신하는 인터페이스, 상기 복수의 실린더 정보에 각각 포함되어 있는 각 실린더로 유입되고 토출된 에탄올의 온도 정보와 압력 정보를 이용하여 각 실린더에 대한 압축기 효율을 계산하고, 계산한 압축기 효율을 토대로 각 실린더에 대한 이상을 감지하는 프로세서, 그리고 각 실린더 중 임의의 실린더에 이상이 감지되면, 상기 실린더 정보에 포함된 실린더 식별 정보와 함께 상기 임의의 실린더에 대한 이상 여부를 알리는 디스플레이를 포함하며, 상기 압축기는 1차 압축기, 2차 압축기, 반응기 그리고 압출기를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템에서 상기 2차 압축기이다.
상기 실린더 정보는 상기 실린더 정보를 센싱한 실린더의 상기 실린더 식별 정보와 상기 온도 정보 그리고 압력 정보를 포함하고, 상기 압력 정보는 실린더로 유입된 에탄올의 흡입 압력과 실린더로부터 토출되는 토출 압력을 포함하고, 상기 온도 정보는 실린더로 유입된 에탄올의 유입 온도와 실린더로부터 토출되는 에탄올의 토출 온도를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 계산한 각 실린더에 대한 압축기 효율이 각 실린더에 대해 미리 설정된 임계값 보다 낮으면, 임계값 보다 낮은 효율로 계산된 실린더에 이상이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 압축기 모니터링 시스템이 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템에서의 압축기를 모니터링하는 방법으로서,
상기 압축기에 구비된 복수의 실린더로부터 각각 실린더 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 실린더 정보에 포함된 에탄올의 온도 정보와 압력 정보를 토대로, 상기 실린더 정보를 전송한 실린더에 대한 압축기 효율을 계산하는 단계, 그리고 계산한 압축기 효율과 상기 복수의 실린더 각각에 미리 설정된 임계값을 토대로, 상기 실린더의 이상 여부를 모니터링하는 단계를 포함하고, 상기 압축기는 1차 압축기, 2차 압축기, 반응기 그리고 압출기를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템에서 상기 2차 압축기이다.
본 발명에 따르면 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서 압축기의 효율을 실시간으로 모니터링 함으로써 이상 발생을 바로 진단할 수 있다.
또한, 이상 감지의 감지율을 높여 빠르게 이상을 감지하기 때문에, 생산 공정에 따른 운전 정지 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 압축기의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축기 모니터링 시스템의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서 압축기 모니터링 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 먼저 압축기 모니터링 시스템에 대해 설명하기 앞서, 압축기 모니터링 시스템이 적용될 저밀도 폴리에틸렌을 제조하는 시스템에 대해 도 1을 참조로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템(100)의 제1 압축기(또는 '1차 압축기'라고도 지칭함)(110)는 에틸렌 순환 가스와 외부로부터 공급받는 50∼55kg/cm2g 에틸렌을 250kg/cm2g으로 압축한다. 그리고, 제1 압축기(110)는 개시제(예를 들어, 산소)와 개질제(예를 들어, 프로피온알데하이드, 프로필렌 등)를 주입 받아 압축된 에틸렌에 첨가한다. 여기서, 제1 압축기(110)가 주입 받는 개시제와 개질제의 종류는 어느 하나로 한정하지 않는다. 그리고 제1 압축기(110)가 에틸렌을 가압한 압축 정도를 250kg/cm2g으로 한정하지 않는다.
제1 압축기(110)에서 토출되는 에틸렌은 반응기(130)의 제1 압축기(110) 내부에서 순환된 에틸렌 순환 가스, 그리고 공단량체(vinylacetate)와 혼합되어 제2 압축기(또는 '2차 압축기'라고도 지칭함)(120)로 이동한다. 그리고 두 개로 나뉘어진 에틸렌 스트림은 압축되어 1차 반응기와 2차 반응기를 포함하는 반응기(130)로 공급된다.
제2 압축기(120)는 반응기(130)에 분리되어 압축된 에틸렌 스트림을 공급하기 위하여, 제1 압축기(110)에서 에틸렌 순환 가스 그리고 공단량체와 함께 혼합된 에틸렌 250kg/cm2g을 최대 3,400kg/cm2g까지 가압한다. 여기서, 제2 압축기(120)가 가압한 압축 정도를 3,400kg/cm2g으로 한정하지는 않는다.
제2 압축기(120)에서 방출된 가압된 에틸렌은 두 개의 에틸렌 스트림으로 분리되어, 1차 반응기와 2차 반응기로 공급된다. 이러한 제2 압축기(120)는 6개 또는 8개의 실린더가 압축기 프레임에 배열되어 있으며, 본 발명의 실시예에서는 8개의 실린더가 배열되어 있는 것을 예로 하여 설명한다. 제2 압축기(120)에는 실린더로 유입되고 실린더로부터 토출되는 에틸렌의 온도와 압력을 측정하는 센서가 포함되어 있다. 여기서 센서의 종류는 어느 하나로 한정하지 않는다.
반응기(130)는 제2 압축기(120)에서 분리된 두 개의 에틸렌 스트림을 공급받는다. 두 개의 에틸렌 스트림 중 제1 에틸렌 스트림은 고압 가스(hot gas)로 자켓 타입(jacket type)의 예열기에서 스팀과 뜨거운 물(hot water)에 의해 180℃까지 가열된다. 제2 에틸렌 스트림은 냉 가스(cold gas)로 자켓 타입의 예냉기에서 냉각수에 의해 40℃ 정도로 냉각되어 반응기로 주입된다.
중합 반응은 자켓 타입의 1차 반응기와 2차 반응기에서 일어나는데, 개시제인 산소나 과산화물(peroxide)에 의해 시작된다. 과산화물은 1차 반응기와 2차 반응기의 4 군데로 주입된다.
킥 밸브(kick valve)에 의해 압력이 떨어지고 냉각이 된 미 반응 에틸렌은 300kg/cm2g의 압력으로, 고압 제품 분리기에 연결된 냉각기 및 분리기를 지나 제1 압축기(120)의 1단의 두 개의 실린더 흡입부(1AS, 1AN)로 순환된다. 제2 압축기(120)에서 분리된 왁스는 주기적으로 배출되고, 분리된 에틸렌은 저압 순환 시스템으로 순환된다.
중합시에 발생되는 반응열은 1차 반응기와 2차 반응기의 고압 튜브의 자켓을 통과하는 뜨거운 물에 의해 제거되고, 스팀은 두 개의 뜨거운 물 드럼(hot water drum)에서 발생된다. 그리고 반응 조건이 미리 설정된 한계치를 벗어나는 경우, 일정한 구역으로 분리되고, 반응기 배출 드럼(blow-down drum)을 경유하여 스팀과 함께 대기중으로 방출된다.
여기서, 제1 압축기(110), 제2 압축기(120), 반응기(130) 그리고 압출기(140)의 기능은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명하지 않은 구성 요소가 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템(100)에 추가로 포함될 수 있다.
압축기 모니터링 시스템(200)은 제2 압축기(120)에서 전송되는 각각의 실린더로 유입되고 토출되는 에틸렌의 온도 정보와 압력 정보를 수신하여, 각각의 실린더의 효율을 모니터링하고, 이상이 발생하였는지 감지한다. 제2 압축기(120)에서 이상 감지 대상인 압축 실린더의 예와 제2 압축기(120)를 모니터링하는 압축기 모니터링 시스템(200)에 대해 도 2 및 도 3을 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 압축기의 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축기 모니터링 시스템의 구조도이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 압축기(120)는 8개의 실린더(1AS, 1BS, 2AS, 2BS, 1AN, 1BN, 2AN, 2BN)들이 압축기 프레임에 배열되어 있다. 여기서, S는 South, N은 North, A는 실린더의 첫 번째 단, B는 실린더의 두 번째 단을 지칭한다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 첫 번째 단의 실린더로 에틸렌이 유입, 토출되는 것만 나타내었으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
제2 압축기(120)의 첫 번째 단의 두 개의 흡입부인 실린더(1AS, 1AN)는 반응기(130)에서 토출된 미 반응 에틸렌이 300kg/cm2g의 압력으로 유입되고, 유입된 미 반응 에틸렌은 제2 압축기(120)로 유입된다. 이때, 각각의 실린더로 유입되는 에틸렌의 압력과 실린더로부터 토출되는 에틸렌의 압력은 동일하다.
즉, 하나의 에틸렌 스트림이 제1 측면(South Side) 실린더와 제2 측면(North Side) 실린더로 나뉘어 유입되었다가, 각각의 실린더에서 토출된 후 다시 합쳐진다. 따라서 제1 측면 실린더와 제2 측면 실린더로 유입되기 전 측정된 압력은 하나의 에틸렌 스트림에 대한 압력으로, 실린더로부터 토출된 후 다시 합쳐져서 측정된 압력과 동일하다. 그리고 각각의 실린더로 유입되는 에틸렌의 온도와 실린더로부터 토출되는 에틸렌의 온도는 상이하다.
여기서, 제2 압축기(120)의 이상을 감지하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기 모니터링 시스템(200)은 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템(100)과 연동하는 것을 예로 하여 설명하나, 압축기 모니터링 시스템(200)이 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템(100) 내부에 포함되어 구현될 수도 있다.
제2 압축기(120)의 이상을 조기 감지하기 위하여, 압축기 모니터링 시스템(200)의 인터페이스(210)는 복수의 실린더로부터 각각 전송되는 실린더 정보를 수신한다. 실린더 정보는 복수의 실린더 각각에서 전송된 에틸렌에 대한 온도 정보와 압력 정보, 그리고, 온도 정보와 압력 정보가 어느 실린더에서 수집되었는지를 나타내는 실린더 식별 정보가 포함되어 있다.
온도 정보는 실린더로 유입된 에틸렌의 유입 온도와 실린더로부터 토출된 에틸렌의 토출 온도를 포함한다. 그리고, 압력 정보는 실린더로 유입된 에틸렌의 흡입 압력과 실린더로부터 토출된 에틸렌의 토출 압력을 포함한다.
프로세서(220)는 인터페이스(210)를 통해 수신한 복수의 실린더 각각에 대한 온도 정보와 압력 정보를 이용하여 실린더 효율을 계산한다. 본 발명의 실시예에서는 압축기 모니터링 시스템(200)이 압축기 이론에 근거하여 압축 효율 지표를 계산하고 활용하는 것을 예로 하여 설명한다. 압축기 모니터링 시스템(200)이 활용한 압축 효율은, 제2 압축기(120)의 압축 과정이 열역학적으로 폴리트로프 과정(Polytropic Process)이라고 가정하여 계산한다.
즉, 폴리트로프 과정은 체계가 주위로부터 완전히 분리되지 않는 동역학 상태에서의 변화를 의미한다. 이 과정은 열 변화가 약간 있으며, 체계 내부에서 온도 변화를 수반한다. 이상 기체에 대해 폴리트로프 과정의 식은 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112017064116099-pat00001
이는 다시 말해 다음 수학식 2와 같음을 의미한다.
Figure 112017064116099-pat00002
수학식 1과 수학식 2는 이미 알려진 식으로, 본 발명의 실시예에서는 각 식의 파라미터와 수학식이 의미하는 바에 대한 상세한 설명은 생략한다. 여기서, n은 폴리트로프 지수로, 실험적으로 결정되는 계수이다. 그리고 수학식 2는 온도를 파라미터로 활용하여 다음 수학식 3과 같이 변환될 수 있다.
Figure 112017064116099-pat00003
수학식 3을 기반으로 프로세서(220)는 압축기의 효율을 다음 수학식 4와 같이 계산한다.
Figure 112017064116099-pat00004
여기서, Pin은 실린더로 유입되는 에틸렌의 흡입 압력, Pout은 실린더로부터 토출되는 토출 압력, Tsuc은 실린더로 유입되는 에틸렌의 유입 온도, Tdisch'g는 실린더로부터 토출되는 에틸렌의 토출 온도를 의미한다. 각 파라미터 중 유입 온도와 토출 온도의 표기법에 대하여, 제2 단의 제1 측면(South Side), 즉 도 2의 BS라 나타낸 실린더에 대한 유입 온도와 토출 온도의 파라미터를 Tsuc , BS와 Tdisch'g , BS로 표시할 수도 있다.
이와 같이, 프로세서(220)가 압축기에 포함된 복수의 실린더 각각의 효율을 계산한 후, 미리 설정한 임계값 보다 낮은 효율을 보이는 실린더가 있으면 디스플레이(230)는 임계값 보다 낮은 효율을 나타내는 실린더의 정보를 제공하여, 해당 실린더에 이상이 감지되었음을 알리는 알람을 발생한다.
메모리(240)는 프로세서(220)를 구동하기 위한 프로그램을 저장, 관리한다.
다음은 압축기 모니터링 시스템(200)을 이용하여 압축기의 실린더를 모니터링하는 방법에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 압축기 모니터링 시스템(200)은 제2 압축기(120)로부터 전송되는 실린더 각각에 대한 실린더 정보를 수집한다(S100). 실린더 정보에는 에틸렌에 대한 온도 정보와 압력 정보를 포함하는데, 온도 정보는 실린더로 유입되는 에틸렌에 대한 유입 온도, 실린더에서 에틸렌이 압축되어 토출될 때의 토출 온도를 포함한다. 그리고 압력 정보에는 실린더로 유입되는 에틸렌의 흡입 압력, 실린더로부터 토출되는 토출 압력을 포함한다. 또한, 실린더 정보에는 온도 정보와 압력 정보가 어느 실린더에서 수집되었는지를 나타내는 실린더 식별 정보가 포함되어 있다.
압축기 모니터링 시스템(200)은 S100 단계에서 수집한 실린더 정보를 토대로, 실린더 각각에 대한 효율을 계산한다(S110). S110 단계에서 압축기 모니터링 시스템(200)이 실린더의 효율을 계산할 때 상기에서 설명한 수학식 4를 이용하여 계산한다. 본 발명의 실시예에서는 제2 압축기(120)에 8개의 실린더가 구비되어 있는 것을 예로 하여 설명하므로, S110 단계에서 계산된 실린더 효율 역시 8개가 계산된다.
압축기 모니터링 시스템(200)은 S110 단계에서 계산한 실린더 각각에 대한 효율을 미리 정해진 실린더 각각에 대한 임계값과 비교하여, 계산된 효율이 임계값 보다 낮은 수치를 나타내는 실린더가 있는지 확인한다(S120). 만약 모든 실린더에서 효율이 임계값 보다 높다고 하면, S100 단계 이후의 절차를 반복 수행한다.
그러나, 복수의 실린더 중 임의의 실린더에 대한 효율이 임계값 보다 낮은 경우, 압축기 모니터링 시스템(200)은 해당 효율을 계산하는데 사용한 실린더 정보로부터 해당 실린더의 식별 정보를 확인한다. 그리고 확인한 식별 정보와 함께 해당 실린더에 이상이 발생하였음을 알리는 알람을 발생한다(S130). 본 발명의 실시예에서는 알람에 대한 형태를 어느 하나로 한정하지 않는다.
이상에서 설명한 제2 압축기(120)의 실린더를 모니터링하여 확인한 압축 효율과 이상 감지 성능에 대해 도 5 내지 도 8을 참조로 설명한다.
도 5는 상기 도 2에 도시한 제2 압축기(120)의 2AS 실린더에 대한 효율을 나타낸 것이고, 도 6은 2AN 실린더에 대한 효율이다. 그리고 도 7은 2BS 실린더에 대한 효율이고, 도 8은 2BN 실린더에 대한 효율을 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에서는 2 단의 실린더에 대하여 모니터링한 예에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 2AS 실린더는 제2 압축기(120)의 2단에 위치하여, 실린더의 두 개의 측면 중 제1 측면(South Side)에 대한 온도와 압력의 영향을 받는다. 압축기 모니터링 시스템(200)이 2AS 실린더로부터 전송된 실린더 정보를 토대로 모니터링한 결과, 특정 구간에서 임계값 이하의 효율이 계산된 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 2AS 실린더에 대한 임계값으로 효율 5.4를 예로 하여 나타내었으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
압축기 모니터링 시스템(200)이 2AS 실린더에 대한 모니터링을 수행하고 해당 2AS 실린더가 실제 약 1시간의 시간 동안 셧 다운 되면, 제2 압축기(120)의 효율이 급격히 하락된다. 실제 압축기 효율 분류 결과, 압축기 모니터링 시스템(200)은 2AS 실린더의 해당 오류를 1.5일 전부터 이미 판단할 수 있는 것으로 실험 결과 나타났다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 2AN 실린더는 제2 압축기(120)의 2단에 위치하고, 실린더의 두 개의 측면 중 제2 측면(North Side)에 대한 온도와 압력의 영향을 받는다. 보통 2AN 실린더에 발생한 오류는 실린더와 압축기 본체의 이음 발생, 그리고 온도 상승이 동시에 발생 가능한 오류이며, 실제로 2AN 실린더에 오류가 발생할 경우 패킹 설비 전체를 교체하여야 한다.
따라서, 압축기 모니터링 시스템(200)을 통해 사전에 2AN 실린더의 이상을 감지할 수 있다면, 설비 교체에 따른 비용을 줄여주고, 압축기의 압축 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 2AN 실린더에 대한 임계값이 5.43인 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 2BS 실린더는 제2 압축기(120)의 2단에 위치하고, 실린더의 두 개의 측면 중 제1 측면에 대한 온도와 압력의 영향을 받는다. 압축기 효율 지표를 적용해본 결과, 상기 도 5의 2AS 실린더 또는 도 6의 2AN 실린더에서 이상이 확연하게 구분되던 경우와는 반대로 2BS 실린더는 이상 징후가 명료하게 구분되지 않음을 알 수 있다.
그러나, 10분 간격으로 수집한 2BS 실린더에 대한 실제 샘플링 데이터의 3일치 중 50% 이상의 수치가 비정상에 타점되었다. 특히 셧다운 18시간 전부터는 거의 대부분의 데이터 포인트들이 임계값 아래로 타점되었으며, 이에 따라 2BS 실린더의 이상을 감지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 2B2 실린더에 대한 임계값으로 5.2를 예로 하여 나타내었다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 압축 효율과 이상 감지 성능에 대한 예시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2BN 실린더는 제2 압축기(120)의 2단에 위치하고, 실린더의 두 개의 측면 중 제2 측면(North Side)에 대한 온도와 압력의 영향을 받는다. 2BN 실린더의 경우 발생한 오류 중 두 번의 오류는 구분이 가능하였다. 도 8의 압축기 효율 그래프에 나타난 바와 같이, 셧다운 3일 전부터 임계값 아래의 낮은 효율을 보이고 있다. 본 발명의 실시예에서는 2BN 실린더에 대한 임계값으로 본 발명의 실시예에서는 2BN 실린더에 대한 임계값으로 5.14를 나타내었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템
200: 압축기 모니터링 시스템
210: 인터페이스
220: 프로세서
230: 디스플레이
240: 메모리

Claims (9)

  1. 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템의 압축기를 모니터링하는 시스템으로서,
    상기 압축기는 실린더 식별 정보가 각각 할당된 복수의 실린더들로 구성되고, 각 실린더들이 수집한 온도 정보와 압력 정보를 수신하는 인터페이스,
    상기 각 실린더로 유입된 에탄올의 온도 정보와 압력 정보, 그리고 각 실린더로부터 토출된 에탄올의 온도 정보와 압력 정보를 토대로, 각 실린더들에 대한 압축기 효율을 계산하고, 계산한 압축기 효율을 토대로 각 실린더들에 대한 이상을 감지하는 프로세서, 그리고
    임의의 실린더에 이상이 감지되면, 상기 임의의 실린더에 대한 실린더 식별 정보를 포함하여, 상기 임의의 실린더에 대한 이상 감지를 알리는 디스플레이
    를 포함하며,
    상기 압축기는 1차 압축기, 2차 압축기, 반응기 그리고 압출기를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템에서 상기 2차 압축기인 압축기 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 정보는 각 실린더로 유입된 에탄올의 흡입 압력과 각 실린더로부터 토출되는 토출 압력을 포함하고,
    상기 온도 정보는 각 실린더로 유입된 에탄올의 유입 온도와 각 실린더로부터 토출되는 에탄올의 토출 온도를 포함하는 압축기 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 계산한 각 실린더에 대한 압축기 효율이 각 실린더에 대해 미리 설정된 임계값 보다 낮으면, 임계값 보다 낮은 효율로 계산된 실린더에 이상이 발생한 것으로 감지하는 압축기 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    Figure 112020029771822-pat00005

    여기서 Pout은 토출 압력, Pin은 흡입 압력, Tdisch'g은 토출 온도, Tsuc.은 유입 온도임
    을 이용하여 각 실린더에 대한 압축기 효율을 계산하는 압축기 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 압축기는 8개의 실린더를 포함하고,
    상기 각 실린더는 상기 온도 정보와 압력 정보를 수집하기 위한 센서를 포함하는 압축기 모니터링 시스템.
  6. 압축기 모니터링 시스템이 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템에서의 압축기를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 압축기에 구비된 복수의 실린더들로부터 각 실린더에 할당된 실린더 식별 정보와 각 실린더가 측정한 에탄올의 온도 정보 및 압력 정보를 포함하는 실린더 정보를 수신하는 단계,
    상기 에탄올이 각 실린더로 유입되는 유입 온도와 토출되는 토출 온도, 그리고 각 실린더로 유입되 에탄올의 흡입 압력과 토출 압력을 토대로, 각 실린더에 대한 압축기 효율을 각각 계산하는 단계, 그리고
    계산한 압축기 효율과 각 실린더 각각에 미리 설정된 임계값을 토대로, 각 실린더의 이상 여부를 모니터링하는 단계
    를 포함하고,
    상기 압축기는 1차 압축기, 2차 압축기, 반응기 그리고 압출기를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 제조 시스템에서 상기 2차 압축기인 모니터링 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압축기 효율을 계산하는 단계는,
    Figure 112020029771822-pat00006

    여기서, Pout은 토출 압력, Pin은 흡입 압력, Tdisch'g은 토출 온도, Tsuc.은 유입 온도임
    을 이용하여 계산하는 모니터링 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계 이후에,
    상기 복수의 실린더 중 임의의 실린더에 대한 압축기 효율이 상기 임의의 실린더에 설정된 임계값 보다 낮으면, 상기 임의의 실린더에 이상이 발생한 것으로 감지하여 알람을 발생하는 단계
    를 포함하는 모니터링 방법.
KR1020170085010A 2017-07-04 2017-07-04 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법 KR102114385B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170085010A KR102114385B1 (ko) 2017-07-04 2017-07-04 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170085010A KR102114385B1 (ko) 2017-07-04 2017-07-04 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190004582A KR20190004582A (ko) 2019-01-14
KR102114385B1 true KR102114385B1 (ko) 2020-05-22

Family

ID=65027505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170085010A KR102114385B1 (ko) 2017-07-04 2017-07-04 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102114385B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060153692A1 (en) 2002-12-16 2006-07-13 Enrico Calamai Method and system for monitoring a reciprocating compressor
US20130171029A1 (en) * 2010-03-12 2013-07-04 Paul Jan Clymans Polyethylene Manufacturing System and Method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11248299A (ja) 1998-02-27 1999-09-14 Kawasaki Steel Corp 空気圧縮機の異常判定方法
US7582709B2 (en) * 2005-08-05 2009-09-01 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for manufacturing ethylene polymers and copolymers
MY181716A (en) 2012-09-24 2021-01-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc Apparatus and process for making high-pressure polyethylene polymers and copolymers
JP6358601B2 (ja) * 2013-03-04 2018-07-18 リスト ホールディング アーゲー 粘性のあるペースト状物質の処理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060153692A1 (en) 2002-12-16 2006-07-13 Enrico Calamai Method and system for monitoring a reciprocating compressor
US20130171029A1 (en) * 2010-03-12 2013-07-04 Paul Jan Clymans Polyethylene Manufacturing System and Method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190004582A (ko) 2019-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI224724B (en) Trouble shooting method of manufacturing equipment and trouble shooting system of manufacturing equipment
US20240125554A1 (en) Flame analytics system
JP2014512599A (ja) トランスミッタ内部で実行される劣化センサ検出
KR102114385B1 (ko) 저밀도 폴리에틸렌 생산 공정에서의 압축기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 압축기 모니터링 방법
US2833627A (en) Method for cooling the hot, gas-containing reaction products resulting from the oxidation of titanium tetrachloride
Kaced et al. Multivariate nuisance alarm management in chemical processes
CN105589376B (zh) 一种报警控制方法、装置及空调控制器
CN105676765A (zh) 一种化工过程安全监控系统
Zhu et al. Quantifying human error probability in independent protection layers for a batch reactor system using dynamic simulations
CN104615123A (zh) 基于k近邻的传感器故障隔离方法
CN106769057A (zh) 一种判断航空发动机起动过程出现失速的方法
JPH11161327A (ja) プロセスの異常診断方法及び装置
CN105788681A (zh) 一种核电站的主蒸汽管道泄漏监测系统
CN102330608B (zh) 用于确定燃气涡轮中的稳态条件的系统和方法
CN109488473B (zh) 发动机的在线预判系统和在线预判方法
Sharmin et al. A PCA based fault detection scheme for an industrial high pressure polyethylene reactor
CA2952428C (en) Method of monitoring production of a chemical product and a chromatograph used therewith
CN115307949B (zh) 一种化工设备关键参数的监测处理系统
CN103871512A (zh) 一种用于反应堆堆芯饱和温度计算的主回路压力校核方法
CN114288956A (zh) 反应器温度控制方法、装置和计算机设备
Schmidt et al. Protection of chemical reactors against exothermal runaway reactions with smart overpressure protection devices
Sivalingam et al. Detection of decomposition for high pressure ethylene/vinyl acetate copolymerization in autoclave reactor using principal component analysis on heat balance model
CN113552853A (zh) 一种化工系统多工况的报警管理方法及装置
CN213058886U (zh) 一种串联的送料装置
WO2018003028A1 (ja) ボイラーの故障判定装置、故障判定方法およびサービス方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant