Hot Spot Monitoring for Safety

Early detection of failures in refractory materials can be caught and corrected, ensuring safety and saving production losses, Yokogawa’s distributed temperature sensor can quickly spot problems, using fiber optical temperature sensors.

 

ApplicationReactor and processing tanks for chemical factory with heat detection in use

Early detection of failures in refractory materials

Temperatures inside a harsh-condition reactor such as a synthesis gas reactor that produces carbon monoxide can reach as high as 1,600 degrees Celsius, and the outer surface of the reactor vessel can get as hot as 300 degrees Celsius. To protect their iron walls and enhance combustion efficiency, these facilities are lined on the inside with refractory bricks. As these bricks age and deteriorate, a variety of problems such as a drop in combustion efficiency and breaks in the iron wall can occur and result in the initiation of an emergency shutdown by the plant control system. In addition to being a safety issue, such unplanned shutdowns result in lost production and financial losses.

Fig.1 Deterioration of refractory bricks / Fig.2 Hot spots on the reactor surface

Solutions and Benefits

Quick detection of hot spots

Hot spots on the outer surface of a reactor or furnace occur wherever there are breaks in the refractory brick lining. With its optical fiber sensor cable, the Yokogawa DTSX distributed temperature sensor is able to constantly monitor for changes in the temperature of the outer wall and quickly spot problems early on before they have a chance to grow into big problems and result in plant shutdowns or worse.

Proper maintenance period according to the conditions

Any reactor or furnace with a refractory brick lining needs to be shut down more frequently than other industrial facilities so that personnel can look inside and check the condition of the bricks. With the DTSX’s ability to monitor surface temperature 24/7/365, maintenance can be performed as soon as any signs are detected that indicate deterioration in the refractory liner. This switch to condition-based maintenance ensures that problems are caught early on and corrected.

How DTSX Works

Measuring the intensity of Raman scattered light
Using pulses of laser light beamed through an optical fiber cable, the DTSX is able to detect temperature-dependent variations in signal frequency that are the result of a phenomenon known as Raman scattering that occurs along the entire length of the optical fiber cable, and it also can determine the locations of those temperature readings using light that is bounced back (backscattering) to the source.

Example: Along a 6,000-meter optical fiber cable, nearly 6,000 measurement points
By measuring how long it takes light to make a round trip back to the source (backscattering), the DTSX is able to calculate the location for each temperature reading. Abnormalities can be located with a spatial resolution of just one meter.

Fig.4 Temperature monitoring using optical fiber cable

Fig.3 Raman backscattering

Installation

There is no need to install many temperature sensors. A single length of optical fiber sensor cable can be affixed to the surface of the reactor or furnace using aluminum tape or something similar. Figure 5 shows the layout of the optical fiber sensor cable on a reactor's outer wall.

                                Fig.5 Installation examples / Fig.6 Paperless recorder's monitoring screenYokogawa DTSX3000

Key Benefits

  • Long distance, wide area coverage, a single DTSX can monitor variations in surface temperature at any point. 
  • No power supply is required for the sensor.
  • Flexible installation, measuring temperature in specific locations, accommodating the needs of all kinds of facilities, both greenfield and brownfield.
  • Lower installation, operational, and maintenance costs due to fewer wires and parts.
  • Able to operate under a wide range of conditions, can withstand temperatures up to 300 degrees Celsius.
     

 

Industrias

  • Acero y hierro

    En la industria del hierro y el acero, es fundamental mejorar la calidad no solo de los productos, sino también de la fabricación y de las tecnologías operativas, así como atender cuestiones ambientales y de eficiencia energética. Yokogawa ayuda a los clientes a crear la planta ideal y evoluciona con ellos para lograr el crecimiento mutuo.

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  • Petróleo y gas

    Yokogawa posee un caudal de experiencia en cada parte del negocio del petróleo y el gas, desde instalaciones en altamar y terrestres hasta ductos, terminales y operaciones en aguas profundas. Proveemos soluciones que mejoran la seguridad, garantizan una operación precisa y confiable y aumentan la eficiencia de la planta.

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  • Química

    Las plantas químicas dependen de procesos de producción continua y por lotes, cada una de los cuales impone diferentes exigencias para un sistema de control. Un proceso continuo exige un sistema de control robusto y estable que no falle y provoque el cierre de una línea de producción, mientras que en un proceso por lotes el énfasis se centra en tener un sistema de control que permita una gran flexibilidad para realizar ajustes a fórmulas, procedimientos y otros elementos. Ambos tipos de sistemas necesitan ser administrados en el historial de calidad del producto disponible, así como tener la capacidad de ejecutar operaciones no rutinarias. Con el respaldo de su extenso portafolio de productos, un equipo de experimentados ingenieros en sistemas y una red global de ventas y servicio, Yokogawa ofrece una solución para cada proceso productivo.

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    La industria de la refinación, comercialización y distribución de petróleo y gas ha estado enfrentando un número cada vez mayor de retos en años recientes. Entre ellos, las características cambiantes de la materia prima a procesar, el envejecimiento de las instalaciones y los equipos de procesos, el creciente costo de la energía, la falta de operadores de planta capacitados que puedan operar una refinería de manera segura y eficiente y los requisitos constantemente cambiantes del mercado y de los clientes.

    Con el paso de los años, Yokogawa ha formado alianzas con muchas compañías de refinación, comercialización y distribución para proveer soluciones industriales enfocadas en resolver estos retos y problemas. Las soluciones VigilantPlant de Yokogawa han ayudado a los propietarios de plantas a alcanzar una máxima rentabilidad y seguridad sostenible dentro de sus plantas.

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