温度伝送器

温度伝送器には、温度計を直接接続するタイプの受信器に比べて大きな利点があります。温度伝送器を温度センサの近傍に設置するため、この間の配線は非常に短くできます。つまり従来、熱電対から計器室まで配線していた高価な温度補償ケーブルが最小限で済みますので、計装コストが低減されるだけでなく、エンジニアリングと保守がシンプルになり、高度な診断ができるようになります。

  • 汎用形の新温度伝送器です。通信プロトコルは最新版に対応している他、表示器には機器のパラメータ設定ができる機能を新規に搭載しました。

  • 高精度・高機能形の新温度伝送器です。通信プロトコルは最新版に対応している他、表示器には機器のパラメータ設定ができる機能を新規に搭載しました。

工業用温度測定

温度測定は、圧力測定、レベル測定、流量測定と並んで、4大基礎プロセス測定量のひとつです。温度測定は、さまざまなアプリケーションで用いられています。指示値が不正確な場合、プラントの最終収益に影響を及ぼすことになります。
 
たとえば、温度調節計がプロセスの水温を 90°C に保とうとしている時、測定結果が実際よりも1°C 低い値を示したとすると、調節計は、実際には必要ないのに、水温を 90°C にしようとして出力を上げるでしょう。これがどの程度のエネルギーの浪費になるか、考えてみるべきです。もちろん、どれだけの量の水を扱っているかによりますが、もし年間の水使用量が100,000 m3とすると、たった 1°C の不正確さのために無駄になる費用は、年間数百万円になることもあります。この浪費は見過ごされがちですが現実にはよくあることです。温度測定を正しく理解することがいかに重要か、お判りになったことでしょう。以下の節では、温度センサの基本と、なぜ温度伝送器が有用なのかを説明します。

 

センサ

これまで数多くの温度センサが開発されてきました。それらは、すべてセンサの物理的特性の変化で温度を推測します。工業アプリケーションで広く用いられているセンサが、測温抵抗体(RTD)と熱電対(T/C)です。
 
RTDは、電気抵抗率が温度に応じて変化することを利用し、抵抗と温度の既知の関係から温度を測定します。RTDの材料としては化学的に安定な白金がよく用いられます。白金の抵抗値の変化は、広い温度範囲にわたって安定しています。RTDの長所は、長期間にわたって出力が安定的で正確なことです。短所は、熱電対に比べて初期費用が高いことと、測定範囲が狭いことです(下図を参照)。
 
熱電対は、2つの異なる導電体を一端で接合したものです。この接合点で発生する熱起電力が温度に応じて変化することを利用したものです。温度と起電力の既知の関係から、温度を算出します。物質の組合せにより多くのセンサ種類があり、組合せごとに測定温度範囲が異なります。RTDと比較すると、熱電対は比較的丈夫で安価、また応答が速く測定温度範囲が広いという特徴がありますが、使い方によっては特性が劣化していく場合があります。

センサ

 

温度伝送器

他のフィールド機器と同様に、温度を読取る目的は、その情報を制御器/モニターにタイムリーに、正確に、高信頼で伝送することです。

温度伝送器

測温抵抗体(RTD)や熱電対は、受信器に直接接続することができます。
では、なぜ温度伝送器が必要なのでしょうか?
どちらのセンサも、受信器に直接接続する場合には、それぞれ課題があります。
 
RTDを直接接続するには延長配線材を用います。しかし、延長配線材はRTD信号に余分な抵抗を付け加えることになります。RTDは抵抗値を用いて温度を測定するため、測定ループに配線材の抵抗値を付け加えることは、受信器に誤差を持込むことになります。この配線材の抵抗値の補正を行うため、3線または4線式の測定を行います。しかしこの方式では、3線や4線のケーブルを敷設する必要があります。
 
熱電対を受信器に接続するには、熱電対自身と同じ物質でできた温度補償導線で配線する必要があります。異なる物質の温度補償導線を用いると、正確な温度測定ができません。配線の延長や交換の場合にも、一般のケーブル配線材は使えませんので、保守のための配線材の確保も必要です。また温度補償導線は高価ですので、配線が長い場合には費用も無視できません。
 
温度伝送器はセンサの近くに設置して使用しますので、その配線距離は非常に短くできます。温度センサを伝送器に直接接続することもあります。このように上記で述べた配線材の課題を解決し、測定の正確性や信頼性を向上することができます。
 
伝送器は、センサ信号を長距離伝送できるような信号に変換します。その信号の代表的なものは、直流4~20mAのアナログ信号、ディジタル信号 (HART、BRAIN、またはFOUNDATIONTMフィールドバス)等になります。

温度伝送器2

概要:
  • バイオエチレンプラントにおけるトータルシステムインテグレーション ( CENTUM VP, ProSafe-RS, FOUNDATION fieldbus, PRM ) を実現
  • 世界最大規模グリーンエチレンプラントにトータルシステム導入

 

概要:
  • Yokogawa's integrated solutions control FGD processes at Romania's largest power plant
  • SO2 and dust emissions are controlled within the EU environmental standards
業種:
アプリケーションノート
概要:

産業に必須の機器

ボイラーは、電力、医薬、化学、セラミック、紙パルプ等の幅広い産業で用いられています。近年、エネルギーコストの上昇、環境規制の強化、および安全意識の向上に伴い、高効率、低排出、安全かつ安定的なボイラー操業のニーズが高まっています。

 

ボイラーの効率向上と排出削減

最適な混合比率で空気と燃料を燃焼するには、残燃料を取除き、排気ガスを清浄化し、燃焼ガス中の酸素濃度をリアルタイムでモニターする必要があります。ZRシリーズのジルコニア式酸素濃度計は、長寿命の酸素センサユニットを搭載し、酸素濃度を高信頼で計測することができます。煙道ガス濃度計SG750 は、排気ガス中に含まれるNOx、SO2、CO2などの成分をモニターし、低排出操業を支援します。

 

安全で安定的な操業

制御機能を適切に分散させるために、シングルループコントローラを用いることができます。YS1000シリーズのシングルループコントローラは、分散制御システムを構築する柔軟性、保全の簡単さ、従来システムとの互換性などから、安全で安定的な操業を低コストで実現するのに最適です。

 

ドラムレベルと蒸気流量をどんな条件下でも正確にモニター

ボイラーの操業を効率的かつ安全に保つには、ドラムレベルや蒸気の流量を正確にモニターすることも必要です。EJAシリーズやEJXシリーズの差圧伝送器は、高温・高圧のアプリケーションでも、ドラムレベルを安定的に計測することができます。digitalYEWFLOシリーズ渦流量計マルチバリアブル形は、シンプルな構造ながらセンサを内蔵し、蒸気流量を高信頼で計測することができます。

 

当社を選ぶ理由

当社は、ボイラーのモニターと操業に用いられる多様なセンサとコントローラを提供しており、ボイラーの効率と環境性能の向上、安全で安定的な操業の実現に貢献しています。当社のセンサとコントローラをぜひご検討ください。

 

ドラムレベル計測

概要と課題

  • ドラムレベル計測
  • 静圧が大きく変動する条件下で安定的な計測が求められる

ソリューション

  • 実績あるシリコンレゾナントセンサが、長期安定性を実現
  • EJA:0.1%/5年
  • EJX:0.1%/10年
  • 条件を問わない(温度、静圧、過圧)

利点

  • 実際のプラント条件下でも長期安定的な計測を実現
ドラムレベル計測

 

燃焼制御

概要と課題

  • 安全で安定的な操業を低コストで実現
  • 少ない排出量

ソリューション

  • ファンクションブロック接続で簡単なプログラミング
  • カスケード式プライマリダイレクト制御
    • ボイラー立ち上げ時にも安定的なレベル制御
  • クロスリミット制御の演算
    • 不完全燃焼や爆発を防ぐため、空気流量が常に燃料の流量より多くなるように演算
  • フィードフォワード制御
    • 主流の流量変化に対応し、主流の圧力と給水量を迅速に制御

利点

  • デバッグ時間の短縮
  • プログラムの信頼性向上
  • 低コストで安全・安定的な制御を実現
燃焼制御

 

蒸気流の計測

概要と課題

  • 多目的蒸気流の流量計測
  • 従来形のオリフィス式流量計は設置が複雑で高コスト、精度も不足

ソリューション

  • インライン流量計
  • 内蔵温度センサ、digitalYEWFLO
  • 温度センサ・伝送器や流量演算器を追加することなく蒸気の質量流量を計測
  • 精度は指示値の 2 %

利点

  • 設置と操業のコスト削減
  • 漏出箇所を減らして安全操業
  • 正確な計測で省エネルギー

蒸気流の計測

 

燃焼制御

概要と課題

  • 最適な燃焼のためのO2制御
  • 詰まりによるセンサ寿命低下

ソリューション

  • モレキュラボンド法と特殊コーティングによる長寿命センサ
  • セル寿命の予測

利点

  • 燃料コスト削減
  • 予防的保全
  • 環境保全、CO2削減
燃焼制御

 

燃焼制御

概要と課題

  • 大型燃焼設備での最適燃焼のためのO2制御
  • 測定点が複数のため設置コスト上昇

ソリューション

  •  1 台のAV550Gに最大 8 個の検出器を接続可能
  • 複数点でのO2計測、個々の濃度と平均値を算出

利点

  • 多点計測で正確な制御
  • 設置コスト削減
燃焼制御

 

排気ガス分析

概要と課題

  • 排出の連続モニタリングで大気汚染を制御
  • 頻繁な保全

ソリューション

  • 最大 5 成分の同時分析(NOx、SO2、CO、CO2、O2
  • サンプル前処理システムで保全回数を削減
  • センサには可動部分無し

利点

  • 多点計測で正確な制御
  • 設置コスト削減
排気ガス分析

 

当社の技術が約束するお客様の利点

当社の目標

当社の目標は、理想の操業(Operational Excellence)によってお客様に満足していただくことです。当社は、産業界に大きな革新をもたらしてきました。当社は、お客様のビジネスライフサイクルを通じて、生産システムの精度、信頼性、安全を確保してまいります。当社は、お客様がより少ない所有コストでより多くの成果を得られるよう、総合的ソリューションと専門技術とでお手伝いします。以下にご紹介するキーテクノロジーは、お客様に理想の操業を実現していただくためのものです。

シリコンレゾナントセンサEJA/EJX

単結晶シリコンウェハ上にマイクロマシニングで共振器を直接作り込むことによって、単結晶シリコンの弾性を最大限に活用しながら感度と再現性が向上しています。共振器の特性は時間が経っても変化しません。
このため、DPharpは、インダストリアルオートメーションの過酷な環境に理想的な圧力センサです。DPharpは、確かな安定性、再現性と信頼性をお届けします。

当社の目標

シリコンレゾナントセンサEJA/EJX

digitalYEWFLOシリーズ渦流量計のキーテクノロジー

digitalYEWFLOシリーズ渦流量計の電子回路には、スペクトラル信号処理(SSP)技術が組込まれており、新機能を実現しています。
SSPは、digitalYEWFLOシリーズ渦流量計内の流体条件を解析し、そのデータにもとづきアプリケーションごとに最適な調整を自動的に選択します。これまでの渦流量計にはなかった機能です。

digitalYEWFLOシリーズ渦流量計のキーテクノロジー

デュアルCPU構成のYS1000

デュアルCPU構成であるため、CPUの一方が異常を起こしても表示とマニュアル操作は可能です。コントローラの自己診断機能が制御回路の不具合を検出すると、コントローラはアナログ/ディジタル出力を停止し、マニュアルモードに切り替えてオペレータによるマニュアル制御ができるようになります。

ジルコニア式酸素濃度計

  • ジルコニアセンサによって長寿命と安定的な動作を実現
  • 簡単なセンサ交換
  • 白金電極の取付けにはモレキュラボンド法を用い、ジルコニア素子と白金が分子的に結合するため、剥離がありません。
  • リードレス電極構造になっているため、断線の心配がありません。
  • 特殊コーティングで白金を保護し、センサの劣化を防止しています。
  • セルの交換に、特殊工具は不要です。
     
ジルコニア式酸素濃度計

 

概要:

黒液回収ボイラにとって、排ガス中に含まれるH2Sの管理は、安全面・環境面において必須の要件です。従来、サンプリング方式により測定されていましたが、吸引管の詰まりやフィルタ交換等のメンテナンスに手間がかかり、また、ガスと接触するセンサの劣化が避けられませんでした。
「レーザガス分析計 TDLSシリーズ」をキープロダクトとした、横河電機の黒液回収ボイラにおけるH2S測定のアプリケーションは、高温の排ガスを直接測定できるため、吸引管などのサンプリング用の設備が不要です。また、センサが排ガスに接触しないため、劣化の心配がありませんしません。これらの機能により、メンテナンスコストの大幅な削減を可能にします。

「TDLSシリーズ」とは?

直接、プロセスガスにレーザーレーザ光を照射することで、H2Sをはじめ、O2、CO、HCl、CH4、NH3、H2Oや、近赤外線領域に吸収をもつさまざまなガスの濃度を測定できます。TDLS8000は、従来機(TDLS200)に比べ、小型化と機能の向上を実現。タッチパネルを採用し、直感的な操作を追求しています。

 

TDLSシリーズ導入によるメリット

消耗品なし。圧倒的なコストパフォーマンスH2O

「TDLSシリーズ」は、プロセスラインと堅牢なガラス製の窓で仕切られており、センサ部が排ガスと非接触のため、部品の消耗がありません。一度取り付けてしまえば、メンテナンスコストがほとんどかからないのが特長です。
万一、部品交換が必要になったときも、分析計を設置した状態のまま、現場の作業員が安全かつ容易に着脱できます。

高ダストでも、オートゲイン機能で正確な数値に

高ダストの排ガス中では、測定のためのレーザ光が減衰します。しかし、「TDLSシリーズ」はオートゲイン機能を搭載しており、受光したレーザの信号を自動計算で増幅。 レーザ光が減衰した中の測定でも、十分な信頼性を発揮します。また、「TDLSシリーズ」は、スペクトル面積法を採用によりすることで、燃焼中の排ガスと停止中の大気の両方の酸素濃度を補正なく正確に測定することが可能です。

最高500℃まで、H2S濃度を測定可能

「TDLSシリーズ」は、高温で腐食性の強い排ガスでも直接測定できます。H2Sを最高500℃まで、リアルタイムに安定に測定可能です。

黒液回収ボイラのH2S量監視を高精度かつメンテナンスフリーで

 

進化する製紙工場のサポートにYOKOGAWAのソリューション

横河電機は、制御システムとの高い親和性を実現するソリューションサービスを提供します。これは、横河電機の制御系ラインナップと様々な測定機器を組み合わせた製造プロセスのトータルソリューションを導くサポートです。
効率化や環境保全に常に向き合い、地域の理解を得ながら発展を続けてきた製紙工場。黒液をボイラの燃料として使用し、その残渣から薬品を生成、回収率が98%を超える黒液回収ボイラは、その到達点の一つとい言えるでしょう。
横河電機は、この高性能な黒液回収ボイラのさらなる進化を支援し、安全と環境保全の次のスタンダードづくりに大きく貢献していきます。

※黒液とは
木材パルプの製造過程で、木材を化学的に分解・分離する際に発生する黒い液体で、樹脂を主成分とするバイオマスです。そのため化石燃料の代替エネルギーとしても注目を集めています。

 

業種:
概要:

ごみ焼却プロセスでのO2濃度は、燃焼効率はもちろん、排ガスのNOx、CO削減といった安全や環境への配慮においても重要な管理項目となっています。従来、一般的にプロセス制御に多く用いられてきたのは、ジルコニアセンサを用いた排ガスのO2測定です。この方式では、センサが燃焼部の後段に設置されることから、燃焼環境の変化に対する応答に相応の時間を要し、燃焼効率よりも安全を優先した制御が選択されていました。つまり可燃性ガスであるCOの発生を抑えることが最優先となり、O2量のマージンを大きくとって運転されていました。また、排ガス中に多く含まれる高温のダストにより、メンテナンス面の課題を抱えていました。

「レーザガス分析計 TDLSシリーズ」をキープロダクトとした、横河電機のゴミ焼却プロセスにおける排ガス測定のアプリケーションは、高温のダストを含む環境下でO2濃度を直接測定し、リアルタイムに監視できます。また、排ガスとセンサ部分が非接触なため、メンテナンスコストの大幅な削減を実現します。

すでに日本国内のごみ焼却場で、本格運用されています。

ごみ焼却プロセスでのリアルタイムO2測定で燃焼の効率化とNOX、CO削減を推進

 

「TDLSシリーズ」とは?

直接、排ガスにレーザ光を照射することで、O2をはじめ、CO、HCl、CH4、NH3、H2Oや、近赤外線領域に吸収をもつさまざまなガスの濃度を測定できます。
TDLS8000は、従来機(TDLS200)に比べ、小型化と機能の向上を実現。タッチパネルを採用し、直感的な操作を追求しています。

 

TDLS導入によるメリット

最高1,500℃までのO2濃度を測定可能

従来使用されてきたジルコニアセンサは、温度の制限(通常最高700℃)があるため、燃焼部より後段に設置され、理想的な応答を得ることができません。ダストを除去する前処理のタイムラグもあります。そのため、O2量の急激な変化に追従することは困難でした。
「TDLSシリーズ」は、バーナー付近の約1,000℃に達したガスを直接測定できます。最高1,500℃まで安定して測定します。

高ダストでもオートゲイン機能で正確に

高ダストの排ガス中では、測定のためのレーザ光が減衰します。しかし、「TDLSシリーズ」はオートゲイン機能を搭載しており、受光したレーザの信号を自動計算で増幅し、レーザ光が減衰した中の測定でも十分な信頼性を発揮します。また、「TDLSシリーズ」は、スペクトル面積法を採用することで、燃焼中の排ガスと停止中の大気の両方の酸素濃度を補正なく正確に測定することが可能です。

消耗品なし。圧倒的なコストパフォーマンス

「TDLSシリーズ」は、プロセスラインとは堅牢なガラス製の窓で仕切られており、センサ部が排ガスと非接触のため、部品の消耗が発生しません。一度取り付けてしまえば、ランニングコストがほとんどかからないのが特長です。
万一、部品交換が必要になったときも、現場で、安全かつ容易に着脱できます。

制御系との親和性を高めるYOKOGAWAのソリューション

横河電機は、制御システムとの高い親和性を実現するソリューションサービスを提供します。これは、横河電機の制御系ラインナップとさまざまな測定機器を組み合わせた製造プロセスのトータルソリューションを導くサポートです。
ゴミ焼却プロセスという、非生産部分でのコストダウンや環境保全にも、横河電機は大きく貢献します。

概要:

プラントのリスク管理上、プロセスガスの酸素濃度測定が必然であることは言うまでもありません。測定にあたっては、一般的にサンプリング装置が使われています。しかしプロセスガスの抽出が必要となるため、測定までタイムラグが発生し、リアルタイムな数値をとれませんでした。支燃性ガスである酸素の濃度が急速に上昇した場合、手遅れとなる可能性も否定できません。
サンプリング装置による測定では、リスク管理に求められる即応性を、充分満たせていないのが実情です。
この課題を解決するのが、横河電機のTDLSレーザガス分析計を中心としたによる酸素安全計装のソリューションです。
TDLSは、プロセスガスを5秒以下で直接測定が可能なので、イニシャルコスト、ランクニングコストともに抑えることができます。また、機能安全の国際規格IEC61508の安全度水準SIL2適合の認証を取得しており、高い安全性を併せて提供します。 同ソリューションは、石油精製プラントでの炭化水素蒸気中の酸素濃度測定を始め、エチレンオキサイドの反応器での酸素濃度コントロールや、タンクのヘッドスペースガスの酸素濃度測定などに利用されており、安全性はもちろん、生産効率の向上にも貢献しています。

プロセスガスの酸素濃度を、5 秒以下で直接測定。SIL2 認証の安全計装ソリューション。

 

TDLS導入によるメリット

プロセスのラインに直接設置し、プロセスガスにレーザー光を照射することで、O2、CO、CH4、NH3、H20 に加え、近赤外線領域に吸収をもつさまざまなガスの濃度を測定できます。
センサー部はガラス製の窓で仕切られており、プロセスガスと非接触のため、高温、高圧、腐食性ガス、刺激性ガス、高ダスト濃度など過酷な条件でも安定した測定が行えます。
従来機のTDLS200の後継機であるTDLS8000は、スマート化設計により機能を向上。
タッチパネルを採用し、さらに優れた操作性を実現しています。

高速分析により、緊急時も確実に対応

5秒以下の周期で測定したデータは、遠隔の監視室のアラートや緊急遮断をする安全制御機器との接続により、万一の事態に迅速に対応することができます。
TDLS8000は国際規格IEC61508に基づいた、安全度水準SIL2適合の認証を取得しているので、1台でSIL2までの安全ループに適用することが可能です。また、2台使用することでSIL3の安全ループへの適用も可能です。さらに、危険が迫る事態でも、被害を最小限に抑える防爆仕様を各種取り揃えています。

圧力、温度、塵などに影響を受けず、正確に測定

サンプリング装置では、プロセスガスを分析できるように、圧力、温度を調整し、除塵や除湿を行う必要があります。これによってガス自体が性情を変え、データの信憑性が著しく下がる場合があります。
TDLSシリーズは、測定によってプロセスガスを変容させることがありません。また他の計装とのソリューションでデータを補正し、あらゆる条件でも正確な数値をアウトプットすることができます。

堅牢でシンプルな設計で信頼性向上

最も手間のかかるサンプリング装置が不要であり、センサー部がプロセスガスに直接接することがないため、部品の消耗が発生せず、ランニングコストがほとんどかかりません。
取付け方法もさまざまなパターンを用意。既存のあらゆるラインに対応することが可能です。また、プロセスラインとは堅牢なガラス製の窓で仕切られているため、万一計器を交換する場合に着脱しても、高い安全性を確保できます。

 

さらなるニーズに応えるYOKOGAWAのソリューション

横河電機は、プロセスガスを直接測定するという、高速かつ信頼性の高いソリューションを、酸素安全計装の新しいスタンダードとして提供していきます。また、測定データの出力には、4-20 mAのアナログ信号、HART通信およびMODBUS/TCPといった豊富なインタフェースを備えており、様々なシステム機器との接続が可能です。安全計装システムProSafe-RSやフィールド機器EJX、YTAなどの機能安全規格適合製品、プロセス制御システムCENTUMなどと組み合わせることにより、プラント全体の効率的な操業と安全の実現を、トータルソリューションとして提供し、お客様の多様なニーズにお応えしていきます。

業種:

本件に関する詳細などは下記よりお問い合わせください


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