Lehti 1-2001 (Mittaus ja komponetit)

pääteemana mittaus ja komponetit

Pääkirjoitus:
Prosessianalysaattoreiden merkitys / kehitys öljynjalostus- ja petrokemian teollisuudessa Suomessa

Ensimmäinen jatkuvatoiminen prosessianalysaattori hankittiin koemielessä Nesteen Naantalin jalostamolle 1960-luvun alkupuolella. Se oli Beckmanin valmistama 2-kanavainen kaasukromatografi, räjähdyspaineen kestävästä rakenteesta johtuen suuri ja raskas laite.

Asennus vaati huolellista suunnittelua ja kokeilua, koska laitteiston amerikkalaisella toimittajalla ei ollut mitään kokemusta laitteiston asentamisesta näin kylmiin käyttöoloihin. Laitetoimittajan avustuksella analysaattori otettiin käyttöön ja laboratorion vertailumittausten avulla todettiin laitteiston mittaustarkkuuden olevan hyväksyttävää luokkaa. Tällöin jo voitiin todeta sen antavan hyödyllistä tietoa prosessin ohjausta varten. Perinteisesti jalostamoita kuitenkin ajettiin muiden, helpommin mitattavien parametrien avulla. Niinpä Nesteelläkin lisäanalysaattorien hankinnat olivat pysähdyksissä monia vuosia.

Porvoon jalostamo käynnistettiin vuonna 1964 ilman jatkuvatoimisia analysaattoreita. Se johtui lähinnä ulkomaisten suunnittelutoimistojen ja lisenssinhaltijoiden haluttomuudesta kokeilla jotain uutta. Vuonna 1967 käynnistyneen Porvoon jalostamon 3. rakennusvaiheen suunnitteluun voitiin vaikuttaa siten, että joitakin jatkuvatoimisia analysaattoreita saatiin tilatuksi ja asennetuksi.

Yleisesti laitteiden sää- ja lämpösuojaus onnistui kohtuullisesti, mutta näytteenottoon ja käsittelyyn ei osattu kiinnittää riittävästi huomiota, joten siitä johtui käytettävyysongelmia. Vaikka puutteet saatiin ainakin kohtuullisesti korjattua, kärsittiin varsin pitkään uskottavuusongelmista. Tästä johtuen analysaattorien merkitys prosessien ohjauksessa oli vähäinen.

Vuoden 1975 lopulla käynnistettiin Nesteen kolmas jalostamo "Porvoo B". Prosessialueelle oli asennettu perussuunnittelun tehneen Lummuksen ja Nesteen käyttösuunnittelun määrittelemät 21 jatkuvatoimista prosessianalysaattoria. Tämä yksikkö analysaattoreineen oli varsinainen peruskoulu prosessianalyssaattoritietouden perusteisiin. Analysaattorien käyttöönottoa ja toimintaa seurattiin päivittäin. Kerran viikossa pidettiin palaveri, johon osallistuivat edustajat jalostamon operoinnista ja kunnossapidosta, suunnittelusta, sekä laitetoimittajalta. Tätä toimintaa jatkettiin niin kauan, että suurin osa laitteista oli saatu toimimaan "lähes" suunnitemien mukaisesti.

Myös petrokemiaan eteeni- ja butaanilaitokselle oli hankittu 1970-luvun puoleenväliin menessä muutamia prosessianalysaattoreita. Osa niistä toimi kohtuullisesti.

Analysaattorien merkitys prosessien ohjaukseelle oli lisääntynyt huomattavasti. Kun muutamien analysaattorien käytettävyyskin oli saatu tyydyttävälle tasolle, prosessien säädöstä vastaavat henkilöt alkoivat vaatia toimimattomien analysaattoreiden kuntoon saattamista.

Kesäkuussa 1976 pidettiin yhteispalaveri, jossa olivat läsnä suunnittelun, kunnossapidon ja prosessien käytön edustajat. Palaverissa todettiin, että tarvitaan vakavia toimenpiteitä, joilla analysaattorien käyttöaste saadaan nostettua huomattavasti paremmaksi. Sovittiin monista merkittävistä toimenpiteistä, joilla pystyttiin vaikuttamaan jo olemassa olevien, sekä jatkossa hankittavien uusien analysaattoreiden parempaan toimintaan.

Onneksi vuonna 1976 sovitut parannustoimenpiteet olivat tuottaneet tulosta, ja analysaattorien kunnossapito ja käytettävyys olivat parantuneet merkittävästi. Niinpä vuonna 1979 Porvoossa käynnistettiin iso hanke jalostamon laajamittaisen, tietokonepohjaisen säädön toteuttamiseksi. Säätökonsulttina oli alan amerikkalainen säätöalan konsulttitoimisto. Merkittävää koko hankkeessa oli monien säätöjen perustuminen siihen, että käytettävissä on nopeaa, luotettavaa tietoa prosessin tilasta. Ne tiedot olivat saatavissa ainoastaan jatkuvatoimisilla analysaattoreilla. Tämä tarkoitti myös sitä, että analysaattorien käytettävyyden ja luotettavuuden tuli olla aivan eri tasolla kuin vuosikymmenen puolivälissä.

Kehitys prosessianalysaattoreiden käytettävyyden ja siihen perustuvan prosessien kokonaisvaltaisen säätämisen osalta jatkui erittäin voimakkaasti 1980-luvulla. Mielestäni voidaan perustellusti todeta, että niin menestyksellinen öljynjalostus ei olisi ollut mahdollista ilman pitkälle vietyä prosessianalysaattori- ja niitä hyödyntävää säätöosaamista. Vuosien ajan Neste oli paras, tai kolmen parhaan jalostamon joukossa Euroopassa, ulkopuolisten tekemissä, kansainvälisissä vertailuissa. Keski-Europassa sijaitseville jalostamoille joudumme lisäksi antamaan huomattavaa tasoitusta pohjoisen sijaintimme johdosta selvästi suurempien lämmityskustannusten (prosessien sulana pito) muodossa.

Myös petrokemian puolella prosessianalyssaattorien merkitys on ollut suorastaan ratkaiseva, kehitettäessä ja otettaessa käyttöön suuria prosessikokonaisuuksia sisältäviä säätöratkaisuja.

Marraskuussa 2000 pidetyillä, koko Fortumin käsittävillä Analysaattoripäivillä oli esillä uusimmat ajatukset prosessianalytiikasta ja sen myötä avautuvista prosessien säätömahdollisuuksista. Yhteenvetona voi todeta, että pitkään jatkuneella määrätietoisella yhteistyöllä suunnittelun, kunnossapidon ja loppukäyttäjän kesken on saavutettu sellainen osaamistaso, että se on hyvää kansainvälistä tasoa.

Puolueeton osoitus osaamisestamme on se, että meidät on valittu merkittävien ulkomaisten laitosprojektien suunnittelijaksi, vaikka suunnittelun tarjouskilpailussa oli mukana monta huomattavaa kansainvälistä suunnittelutoimistoa. Monissa toimeksiannoissa varsinaisen laitosrakentamisen hoitaa joku kansainvälinen suunnittelutoimisto, mutta erityisosaamista vaativat analysaattorisovellukset ja prosessien säädöt on tilattu meiltä. Esimerkki mittavasta analysaattorisuunnittelun toimeksiannosta on tässä lehdessä, ja sen on kirjoittanut Timo Blomqvist.

Taisto Hatunen
Automaatiosuunnittelu
Neste Engineering Oy
taisto.hatunen@fortum.com
 
Seppo Sauso
Tekniikasta, tekniikoista ja tulevaisuudesta

Jani Kaartinen ja Vesa Hasu, Teknillinen korkeakoulu, Systeemitekniikan laboratorio
Konenäön soveltaminen mineraalien vaahdotuksen mittaukseen ja säätöön
Operaattorit ovat jo vuosikymmeniä käyttäneet vaahdotusprosessien säädössä tietoa vaahdon ulkonäöstä. Tieto- ja kuvankäsittelytekniikoden kehitys on nyt mahdollistanut vaahdon ulkonäköä mittaavan laitteen rakentamisen.

Kari Aaljoki, Fortum Oyj
NIR-spektroskopia prosessianalytiikassa
Vaikka NIR-spektroskopia on tehnyt tuloaan prosessianalytiikkaan jo yli 10 vuotta, voidaan sanoa, että se on vasta viime vuosina alkanut lunastaa siihen asetettuja toiveita. Näkisin, että tämä johtuu pääasiassa kolmesta asiasta. Ensinnäkin laitevalmistajat, joista suurin osa tulee laboratoriopuolelta, ovat lopultakin saaneet spektrometreistaan todella prosessikelpoisia ja entistä stabiilimpia.

Erkki Semi, Oy E. Sarlin Ab, Automaatio
ATEX-direktiivi vaatii enemmän palavien kaasujen antureilta
Petrokemian teollisuus on monikansallista liiketoimintaa ja räjähdyssuojausluokitusket vaihtelevat maittain. ATEX-direktiivi on syntynyt tarpeista yhdenmukaistaa standardit EU:ssa. Direktiivi kattaa myös tuoteen laadun ja toiminnan, joita ei ole ollut aikaisemmissa standardeissa.
 
Timo Blomqvist, Neste Engineering Oy
Borstar PP5 -polypropeenitehtaan prosessianalysaattorisuunnittelu Suomesta
Borealis Polymersin ensimmäinen omaan teknologiaan perustuva Borstar PP5 -polypropeenitehdas rakennettiin Itävaltaan Wienin lähelle Schwechattiin. Tehtaan kapasiteetti on 200.000 t/a. Suunnittelun toteutti Neste Engineering. Tässä artikkelissa valotetaan tehtaan prosessianalysaattorisuunnittelun osuutta.
 
Jean-Peter Ylén, TKK, Systeemitekniikan laboratorio
pH-arvon mittaaminen
Liuosten happamuutta tai emäksisyyttä kuvataan pH-arvolla, joka on samalla myös tärkeä säätökohde monessa prosessiteollisuuden sovelluksessa. Vedenpuhdistus ja jäteveden käsittely ovat tärkeitä pH-prosesseja ja korroosionestossa sekä mikrobien kasvussa pH:lla on merkittävä osa. Monissa kemiantekniikan erotusprosesseissa (kuten saostuksissa ja liuotuksissa) aineensiirtoa faasien välillä voidaan ohjata pH:n avulla. pH vaikuttaa paperikoneen ajettavuuteen ja se on myös olennaisena tekijänä useissa metallurgian prosesseissa. Voidaan sanoa, että pH-arvo on olennainen tekijä sekä orgaanisissa, epäorgaanisissa että biologisissa systeemeissä.
 
Jari Halme, VTT Valmistustekniikka
Mikroantureiden soveltaminen kunnonvalvontaan
Mikroanturit ovat pieniä mikromekaanisia antureita, joita käytetään erityisesti suurivolyymisissa autoteollisuuden sovelluksissa, mutta on odotettavissa, että myös teollisuuden kunnonvalvontasovellusten määrä tulee lähivuosia lisääntymään. Artikkelissa esitetään periaatetasolla kaksi kunnonvalvontakohteisiin soveltuvaa mikroanturia, jotka on suunniteltu liikkeenmittaukseen ja hälytysrajatyyppiseen kaasumittaukseen.
 
Markku Mänki, Systecon Oy
Kenttäväylät tulevat – oletko valmis?
"Matkailu ja uuden kokeminen avartaa ja muuttaa mielipiteitä ja näkemyksiä." Tuo vanhasta muunneltu mietelause oli mielessäni, kun sain tilaisuuden osallistua seminaariin Amsterdamissa marraskuussa 2000. Shell Clobal Solutions, Fisher-Rosemount, Foxboro, Honeywell ja Yokogawa olivat järjestäneet tilaisuuden aiheesta `Foundation™ Fieldbus in the Real World – Reports of early adopters'. Olimme retkellä yhdessä Neste Engineering Oy:n Erkki Turkkilan ja Jukka-Pekka Mikkosen kanssa. Kiitokset heille hyvästä matkaseurasta ja erityisesti kiinnostavista keskusteluista.
 
Jari Alatalo, Phoenix Contact
Wärtsilän dieseleitten testaukseen uusi koeajojärjestelmä
Laivaväylälle kenttäväylän kautta

Wärtsilän Vaasan dieselmoottoritehdas on ottanut käyttöön uuden koeajolaitteiston. Aikaisemmin tällaista kutsuttiin testipenkiksi, mutta nykyisellään kokonaisuus on paisunut mutkikkaaksi järjestelmäksi.
 
Messuvieraana Lauri Lehtinen
SPS/IPC/Drives -messut Nürnbergissä. Työkaluja hajautetulle älylle
Hajautettu äly saa yhä konkreettisemmat työkalut. Ohjelmistot pyörivät kenttälaitteissa, ja PC-maailma tunkeutuu automaatioon. Eräänä välineenä ovat yhä pienemmät ja halvemmat teollisuus-PC:t.
 
Merja Mäkelä, Kymenlaakson ammattikorkeakoulu
Automaatioalan koulutus – tarvitaanko sumeutusta vai selkeytystä?
Kiihtyvä tekninen kehitys pakottaa automaatioalan ammattilaiset uran aikana kouluttautumaan. Tutkintotason nosto tulee entistä useammin harkittavaksi. Automaatioalan koko koulutuskenttää tuleekin kehittää siten, että tutkintotason nosto käy joustavasti ammattiuran eri vaiheissa. Työn ohella tapahtuva jatkokoulutus asettaa haasteita sekä opiskelijoille että julkisin varoin rahoitetun koulutuksen järjestäjille.
 
Ilkka Porkka
EtherNET/IP ja e-Manufacturing – tehoa ja säästöjä
Rockwell Automation jäjesti jokavuotisen Automation Fair -tapahtumansa 6.-7.12.2000 Philadelphiassa USA:ssa. Noin 13.000 vierasta, 117 näytteilleasettajaa, 49 teknistä luentotilaisuutta ja 20 hands-on lab'ia takasi työntäyteiset päivät sekä vieraille että isännille. EtherNET/IP oli vahvasti esille, samoin uusi termi e-Manufacturing.
 
Ilkka Porkka
Neles ja Valmet vaihtuivat Metsoon
Metso-konsernin hallitus on päättänyt yhdenmukaistaa konsernin liiketoimintojen nimet. Neles Automation, Valmet Oy, Valmet Automotive Oy, Nordberg Group Oy ja Santasalo Group Oy jäävät pois käytöstä ja tilalle otetaan Metso-alkuiset nimet. Nimenmuutos toteutetaan maaliskuun 2001 alkuun mennessä.

Jean-Peter Ylén
Stimulaatio 2000 -vuosijuhlassa
18. marraskuuta 2000 vietettiin teknillisen korkeakoulun Automaatio- ja systeemitekniikan killan perinteikästä vuosijuhlaa, Stimulaatiota, jo "noin" toista kertaa (ensimmäinen virallinen vuosijuhla järjestettiin syksyllä 1999). Tähän tilaisuuten oli allekirjoittajaneella ilo osallistua Suomen Automaatioseuran edustajana.