横河電機株式会社
横河ソリューションサービス株式会社

炉表面の温度監視

お客様の課題

安全で効率的な操業に欠かせない、炉壁の異常の早期検知

プラントにおいて、高温となるリアクタや炉の内部には、鉄皮を保護し燃焼効率を高めるための耐火レンガが内貼りされています。過酷な反応を伴うプロセス、例えば一酸化炭素を製造するための合成ガスリアクタなどでは、内部温度は1,600℃、鉄皮の表面温度は300℃にも達します。
耐火レンガが経年変化などにより劣化・脱落してしまうと(図1) 、放熱が進んで燃焼効率が低下するばかりでなく、鉄皮温度の異常な上昇による鉄皮破れなどの事故、制御システムによるプロセスの緊急停止などにつながることがあります。 予期せぬ操業の停止は、プラントの安全に甚大な影響を与えるだけでなく、大きな利益損失にもつながります。

炉の鉄皮、炉の耐火レンガの劣化、脱落によるトラブル/炉壁のホットスポットのイメージ

ソリューションとベネフィット

レキシブルに敷設できる光ファイバセンサケーブルで、ホットスポットを素早く検知

耐火レンガの不具合により鉄皮表面に現れるホットスポットを監視する温度モニタリングソリューションは、これらの異常を速やかに検知し、トラブルを未然に防ぐためにとても有効です。横河電機のDTSXは、フレキシブルに取り付けることができる光ファイバケーブルを温度センサとして、敷設した表面の温度分布を測定し、異常を迅速に検知します (図2)。

設備の状態に応じた適切な保全を実現

DTSXを用いて炉壁の健全性を24時間365日監視することにより、耐火レンガのオーバーメンテナンス(早期交換)を防ぎ、適切なタイミングで適切な保全を行う、コンディションベースメンテナンスにもつなげていくことができます。

 

DTSXによる温度モニタリングの仕組み 

ラマン散乱光の強さを利用して温度を測定

光ファイバケーブル中に照射された光は、後方にラマン散乱光 ~照射された光と異なる周波数を持つ光~ を発しながらケーブル内を進むことが知られています (図3)。 DTSXは、このラマン散乱光の強さが、温度と相関があることを利用して、光ファイバケーブルが敷設されている箇所の温度を測定(*) します。

たとえば6kmの光ファイバケーブルで、6,000点の温度が測定可能

光の往復時間と光速とを計算することで、温度を1メートル毎に測定します。 測定ポイントも、1メートル単位のピンポイントで特定することができます。

炉の鉄皮

(*) 1メートル毎の平均温度を測定

図3.後方ラマン散乱光

 

光ファイバケーブル(温度センサ)の敷設方法

フレキシブルに取り回しができるメリットを活かして、リアクタや炉の表面に耐熱アルミテープ等を用いて光ファイバケーブルを敷設します。 (図4)。既設のライン温度センサの取付けボルトを利用して取り付けた例もあります。 炉壁に張りめぐらされた光ファイバケーブルが温度センサとなり、1メートル毎の温度を測定しますので、従来のように温度センサをいくつも取り付ける必要はありません。 

炉の鉄皮

炉の鉄皮

 

業種

  • ガス・LNG

    メタンを主成分とする天然ガスは他の化石燃料に比べ、COの排出量が少ないため、温暖化効果ガスの発生が少なく、また世界中に産出地があり安定した調達が期待できる事から、今後も国内の重要な1次エネルギーを担っていくものとなるものと考えられます。 LNG を主体としたガス事業は、 社会を支える重要基盤として安定供給を第一の使命とし「安全・安心」を確保 した操業が常に求められています。多くのお客様は、安定供給を前提にしながら需要増・供給域拡充 に対する設備増強計画や事業における最適化・効率化を目指すなど 様々な課題に取り組まれています。
    YOKOGAWA は、これまで LNG をコアとしたガス工場やガス広域導管ネットワーク設備に「安全・安心」を キーとした様々なソリューションを提供してきました。
    これからも「安全・安心」をキーに、最新の制御・監視・情報システムや計測器・分析計 など最適ソリューション・製品・保守を通じて、お客様の ビジネスパートナーとして総合エネルギー事業の発展に貢献します。

    さらに見る
  • 化学

    化学品製造の新しい“あたりまえ”を創出する DX ~ ワークキングスタイル変革の実践 ~

    私たちの暮らしと日本のものづくりを支える化学産業。石油化学、機能性化学、ライフサイエンスなど分野も広く、製造現場が抱える課題や解決方法は多様化しています。「人」を中心として化学品製造業を取り巻く環境も大きく変わりつつある今、YOKOGAWA はDigital Transformation (DX) により実現される「新しい働き方」についてお客様と共有し、共にプラントの価値最大化を目指します。

    さらに見る
  • 石油

    日本の石油産業の各お客様は、プラントの老朽化や運転員の世代交代といった運転リスクの増大に対して、現場の保安力強化をはじめとする様々な取組みを進められています。
    当社は、計測・制御・情報の分野で長年培ったノウハウと最新・最高の技術をベースに、日本の産業基盤を支えるお客様の課題解決ソリューションを提供し、お客様の将来の発展に向けた新たな価値を共創していきます。

    さらに見る
  • 鉄鋼

    鉄鋼業界のお客さまは、世界的な過剰供給構造となっている鉄鋼市場において、コスト競争力強化のために生産拠点の集約化や集約先の設備の強化を図るなど、非常に厳しい経営環境に直面している中で、以下のような課題を抱えていると考えております。

    • 安全対策の更なる推進
    • 高品質/高付加価値製品の製造と徹底したコスト削減の両立
    • ますます厳しくなる環境・省エネルギー問題への対応
    • 製造/操業技術、ノウハウの共有と伝承
    • 設備/装置の老朽化対策

    一方で、ビックデータやIoTなど最新のICT活用により、これらの課題解決を加速させ、新たな付加価値を創出し、さらなる競争力強化につながることが期待されています。

    YOKOGAWAは、これまで最新・最高の技術と、計測・制御・情報の分野で長年培ったノウハウをベースに製品開発を続け、日本の産業基盤を支えるお客様と共に進化してきました。
    YOKOGAWAは、これまでと同様に、24時間365日のプラント安定稼働に貢献し続けると共に、お客様の新たな課題に対処し、お客様のビジネスの成長に貢献できる最良のパートナーとして、これからも努力を重ねていきます。

    さらに見る

関連製品&ソリューション

  • 光ファイバ温度センサ DTSX200

    DTSX200 は、温度測定対象や領域が小中規模で、光ファイバケーブルが短距離の場合に最適な、普及版機種です。低消費電力であることと、温度測定環境に左右されることが少ないため耐環境性に優れています。

    さらに見る
  • 光ファイバ温度センサ DTSX3000

    DTSX3000 は、「 1台で、もっと長距離で、もっと広範囲に渡っての温度分布監視がしたい」というご要望に応えて開発した光ファイバ温度センサです。長距離温度測定と、高い温度分解能に対応できる機能を備えたフラグシップモデルです。

    さらに見る
  • 線形熱感知器 DTSX1

    DTSX1 は、熱検知に必要な機能を 1ボックスに収納した熱感知器です。光ファイバケーブルで測定して温度データを高精度に解析し、高温の熱検出を行います。

    さらに見る

トップ