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PVB 乾燥工程溫度控制troubleshooting

-乾燥溫度控制能力提升與設備優化-

長春石油化學 副工程師呂仁雄

1999~2005 台大化工系、台大化工所

2006 第八第九期六標準差部門專案負責人

2007~2008 產品OEM專案負責人

製程改善與生產管理

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Outline• 現場的操作問題

• 調查-現狀(製程流程、操作時曲線圖)-疑點(卻水器使用情形、排水溫度)

• 第一階段-檢討設計

-由 by pass 觀察系統

• 第二階段-排除堵塞可能性、重新配管

-管路暢通狀況下重新開車

-討論

• 第三階段-新建廠時按經驗變更設計

-追蹤成效

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製程流程圖

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現場的操作問題

• 報告!溫控不穩!

• 為什麼會不穩?-料的影響(常見的現場說法)-PID參數設定問題

-乾燥系統本身存在變化(料高→壓損→風量)-還有其他的可能嗎?

• 不穩定的特點-時好時壞(不一定每批次都會發生)-批次操作時間軸上沒有特定發生的時間點

-兩支溫度計應同上同下(AH出口與乾燥機底部的比較)

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調查-製程溫控曲線圖

• 風車定頻操作

• 蒸氣用量經時減少，入料完成後又增加

• AH出口與Dryer底部兩支溫度計比較(底部溫度異常變化)

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調查

• 蒸氣用量為什麼會自動漸漸降低?-增加的料高→風速降低→蒸氣用量降低，但溫度仍應保持不變。

-應該還有其他的因素

• 兩支溫度計的死亡交叉?-異常總從這裡開始

-為什麼?

• 新的線索

-卻水器壞了嗎? 為何看不到正常的作動?-管路堵塞了嗎? 為何排出來的水溫度只有40 ?-跟溫度自動控制不穩有什麼關係?

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第一階段

• 檢討Air Heater設計

-要五毛給一塊，安全係數過大。

(計算書給出 98支 fin tube結果，卻做320 支的設備)

• 由 by pass 觀察排水現象

-卻水器排出冷凝水溫度過低，將 by pass 手動閥打開觀察。

-現象：流出鐵屑，冷凝水全由 by pass 管線留出，水溫上升至

50 ，但仍屬異常狀態。存在堵塞的可能性。

• 存在複數可能性，以消去法縮小範圍。

→重新配管與更換卻水器。

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第二階段-實作觀察

• 排除堵塞可能性、重新配管-重新配管與安裝卻水器

-確認蒸氣抵達 by pass 管線末端

• 重新開車之現象-僅持續排水，卻水器無切斷蒸氣之典型作動

-排水溫度略高於改善前

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第二階段-實作觀察

• 結論

-設計不當，系統熱交換面積過大，fin tube熱傳平衡溫度過低，卻水器根本派不上用場。(安全係數不是越大就會越好)-排水速率影響熱交換面積，系統處於不穩定狀態。水位升高時，接觸蒸氣熱交換器面積減少。

-蒸氣冷凝體積變小壓力下降，後續蒸氣如未補上(抵達管線末端)時，可能存在的負壓易使積水不易排出累積導致上述後果。

-回饋控制蒸氣之溫度計離AH出口太近且位置為上部，因此無法感知水位上升使單元加熱效率變差的訊號。而下游溫度計設置位置較遠，空氣混合程度較高，是故異常時可觀察到兩溫度計交叉情形。此時系統產生critical變化，水位上升影響熱交換面積，系統對應之最佳PID參數隨之變化，且控制蒸氣開度之溫度計無法感知此一變化，原有控制策略至此完全失效，底部溫度異常降低時需切至手動控制。

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第三階段-驗證

• 變更儀器配置

TC安裝位置往下游移動，加強控制系統本質穩定性。

• 設備設計

依照設計書結果，以合理之安全係數設計新廠設備。

原設置位置新設置位置

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第三階段-驗證• 新舊設備比較(寬高相同、tube 長度相同)

for 150 NM3/min 65 for 210NM3/min 65(L=1800mm;320支) (L=1000mm;180支)

• 追蹤

卻水器作動正常、排水溫度正常

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第三階段-驗證

• 排水溫度正常，卻水器亦正常作動。

• 蒸氣用量隨著入料量增加而增加；入料完成後又因粉體重量減少壓損降低風量增加而增加。

• 控制系統穩定

• 蒸氣配管/fiting過大，控制閥開度穩定區間位於10~15 %

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Thank You!