Happikaasuhöyrystimen automaatiosuunnittelu

Abstract

Opinnäytetyön käsittelemässä projektissa tavoitteena oli toteuttaa asiakkaan happikaasuhöyrystimen toiminnallisuuksiin liittyvä sähkö- ja automaatiotarpeiden esisuunnittelun osuus. Höyrystin suunniteltiin korvaamaan vanha, 1990-luvun puolivälissä valmistettu vesikylpyhöyrystin, joka oli tullut tiensä päähän. Uuden höyrystimen tuli korvata vanha laitteisto takaamalla asiakkaalle vähintään saman kaasuntuottokapasiteetin. Tavoitteena oli hyödyntää osittain vanhassa laitteistossa käytettyjä mittauksia ja integroida uusi höyrystin sekä sen toiminnallisuudet osaksi vanhaa PLC-logiikkaan pohjautuvaa automaatiojärjestelmää sen edellyttämin muutoksin. Suunnittelussa tuli huomioida höyrystinyksikköä ympäröivän laitteiston toimintaa, kuntoa, yhteensopivuutta ja mahdollisia muutostarpeita. Lisäksi höyrystimeen ja sitä ympäröivään laitteistoon liittyvä tekninen dokumentaatio tuli päivittää ajantasaiseksi.

Vanhassa höyrystimessä oli alkanut ilmetä vikaantumisia edellisten vuosien aikana, joka edellytti höyrystimen toiminnallisuuksiin perusteellista syventymistä. Höyrystimen sisäiseen lämpötilamittaukseen perustuva, PID-säätötekniikkaa hyödyntävä vesihöyryventtiili sekä yksi vikaantunut happikaasun lämpötilaa mittaava PT-100-anturi jouduttiin vaihtamaan uusiin ennen höyrystimen vaihdon suunnittelua. Höyrystimen logiikkaohjelmasta tehtiin käännös uudemmalle laitteistoversiolle ja höyrystimeen liittyvästä dokumentoinnista poimittiin automaation kannalta tärkeimmät toiminnallisuudet ja lähtötiedot. Uutta höyrystinkandidaattia kartoittaessa vertailtiin eri valmistajien höyrystinyksiköiden kaasuntuoton kapasiteettia, fyysistä kokoa, hintaa ja toiminnallisuuksien yhteensovittamista. Esisuunnittelu toteutettiin osana prosessikaasuja ja niiden jakelujärjestelmiä toimittavan yhtiön, Oy Linde Gas Ab:n Customer Engineering Services -tiimiä.

Lopputuloksena asiakkaalle tarjottiin suunnitelmiin perustuen uudeksi höyrystimeksi kotimaisen valmistajan levylämmönsiirrintä, joka valmistettaisiin mittatilaustyönä täyttäen kaasuntuottokapasiteetin vaatimukset. Uuden höyrystimen toiminta erosi vanhasta edellyttäen muutoksia mittaustiedon käsittelyyn ja automaatio-ohjauksiin. Yksi höyrystimen valintaan vaikuttavista kriteereistä oli valita yleiskäyttöinen malli, jota voitaisiin jatkossa hyödyntää muissakin vastaavissa asiakasprojekteissa. Suunnittelussa tärkeiksi osoittautuneita huomionkohteita olivat kaasun paine, lämpötilamuutokset, hapen ominaisuudet, automaatiojärjestelmän toiminta, mahdolliset vikatilanteet ja turvallisuus. Uuden höyrystimen varsinainen perussuunnittelun ja käyttöönoton osuus rajattiin opinnäytetyöstä pois aikataulullisten rajoitteitten takia.