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시운전을 잘 하려면 기념비 적 과업을 관리 요소로 분해하는 상식적 접근 케미칼 엔지니어링 1993년 6월호 마틴 E. 버틀러 /포스터 휠러( Foster Wheeler )(美) 옛날에는 기술자 들이 청각, 촉각, 후각을 동원해 공정 플랜트를 시운전하고 운전했었다. 그러나 오늘날 공장은 커지고, 공정은 복잡하고, 제어 시스템도 복잡해지고 건설비도 훨씬 많이 든다. 오늘날 공장 시운전을 잘하기 위해서는 : 제대로 계획하면 잘못된 행위를 방지 할 수 있다. 따라서 이 글에서 훈련, 프리-커미션닝, 커미션닝, 시운전에 대해 차례로 설명한다.

훈 련

공장 운전원 훈련은 운전원의 경험 수준과 건설되는 시설의 복잡도에 의해 좌우된다. 훈련은 교실 수업, 유사 공장 훈련, 작업 내 훈련으로 이루어진다. 이 세 과정은 지원 시설과 공정 시설에서 수행된다. 지원 시설 훈련은 보일러 운전, 계기 압축 공기 건조기 운전, 냉각 탑, 폐기물 처리 또는 수 처리 설비, 플레어 시스템, 특수 탱크 운전 등을 말한다. 공장 운전원들 경험이 매우 부족하면, 기계 공급 회사에서 공식 수업을 받는 것을 검토해도 된다. 교실 수업에 필요한 기간은 공장에 따라 다르다; 그러나, 두 주일이 일반적으로 적당한 기간이다. 일반적으로 공정 라이센서는 자기네 프로세스 유닛의 교실 훈련을 수행한다. 교실 수업 강사는 선임 운전원이나 공정 기술자들인데 현장 훈련까지 참여한다. 각 공정 유닛에 보통 이 주일씩 배당된다. 교실 수업의 중요 요소는 : 운전 매뉴얼, 공정 시뮬레이터, 훈련 교사 이다. 운전 매뉴얼 편 운전 매뉴얼은 보통 아래와 같이 구성된다. 일반 설명. 공정 목적이 설명된다. 설계 용량 과 처리 중 발생되는 화학적 물리적 변화에 대하여 설명한다. 원료 규격 리스트, 생산물과 부산물 규격, 경계 조건을 포함한 설계 기본을 설명한다. 공장 구석 구석을 흐르는 공정 흐름에 대해 논의하고, 유틸리티 나 화학 물 들의 예상되는 소요량과 규격 표를 검토한다. 또한 물질 수지와 공정 흐름도까지 포함한다. 운전 조건 과 제어. 관련된 화학 반응의 특성, 처리되는 변수, 일반 제어 특성을 개괄한다. 처리되는 변수와 변수의 영향, 필요한 매체와 제어 방법이 확인된다. 또한 운전 한계를 벗어나면 발생되는 결과와 벗어난 것을 수정하는데 필요한 방법도 여기서 설명된다. 비상 설비. 관련 유체, 크기, 위치, 설정 값, 배출 위치를 포함해 안전 밸브와 럽처 디스크를 리스트 한다. 정지 시스템과 안전 정지 제어를 포함한 경보와 안전 회로가 설명된다. 압축 공기 공급 안될 때 콘트롤 밸브 위치가 설명된다. 최초 시운전 준비. 프리-커미션닝과 커미션닝 단계가 논의된다. 여기서 가능한 설비 수압 시험 방법이 설명된다. 다음에 관한 일반적 절차가 나온다 : 계기 준비, 공정 배관 플러싱과 세척 ( 필요한 특정 설비나 계기를 분리하는 것 포함하여 ) , 배관과 설비의 압력 시험과 스팀, 운전 조건 점검 후 펌프, 컴프레셔, 터빈 운전. 일반 스타트 업. 매뉴얼의 이 부분에서 시스템 운전 단계가 수록되고 원료를 들여오기 위해 시스템을 준비하는 일반 과정을 알려준다. 그리고 시설을 살리는 것이 부분별 기능별로 논의된다. 흐름과 조건이 설명된다. 더하여, 비상 정지 후에 시설을 정상으로 복구하는 방법이 제시된다. 일반 정지. 정지에 대해 간단히 설명한다. 해야 되는 행동 순서가 나온다. 비상 정지. 비상 정지에 선행되는 경보 신호 나 조건이 설명되며 비상 행위를 위해 준비된 설계 내용이 설명된다. 설명되는 사고 유형은 : 정전, 스팀 공급 중단, 계기 압축 공기 또는 냉각 수 중단, 화재이다. 비상 사태가 공장에 미치는 영향, 작동되는 자동 제어, 필요한 수동 조작과 해야 되는 행위가 설명된다. 중요 설비. 용기, 열 교환기, 가열기, 회전 기계와 기타 설비를 설명한다. 기계 리스트가 제시된다. 공장 설계 흐름 도에 있는 모든 배관에 대한 배관 리스트가 나온다. 각 배관에 대해 경계, 설계 온도, 압력, 보온 규격, 배관 크기와 배관 규격이 나온다. 더하여, 계기 총괄 데이터 표에 설계, 유량, 온도, 압력, 레벨, 분석 율, 공장 계기의 경보 설정 값이 나온다. 설계 흐름 도, 공정 흐름 도, 배치 도. 설계 흐름도에서 시스템, 계기, 기계, 안전 밸브, 배관 규격, 보온 규격을 설명한다. 기술자 나 운전원은 공장을 알기 위해 이 도면을 꼭 이해 해야 한다. 배치도는 공장 배치를 보여준다. 공정 흐름도는 공정 유닛의 중요 배관을 보여준다. 안전. 사업주가 수립한 안전 규칙을 포함하여 일반 안전 정보와 해야 되는 행동이 나온다. 공장에서 사용되는 화학 물질의 일반적인 물질 안전 데이터가 포함되고, 특별한 위험은 매뉴얼 각 장에 나올 때 마다 강조된다. 기술적 관리, 행정적 관리, 개인 보호 구를 포함하여 운전원이 노출되는 것을 방지하기 위한 주의 사항이 나온다. 신체적 접촉이나 공기 노출이 발생 되었을 때 해야 하는 행동이 설명된다. 부록. 용어 정의가 나온다. 더하여, 여기에 특별한 공정이나 기계에 관련되는 공급자 운전 설명서가 나온다. 공정 시뮬레이터 사용. 공정 시뮬레이터는 공정을 역동적으로 나타내는 마이크로컴퓨터 프로그램이다. 다른 운전 조건도 모의 시험 될 수 있다. 실제 공장을 운전하는 것 다음으로, 공정 시뮬레이터는 최상의 훈련 도구이다. 더하여, 시뮬레이터에서 한 실수는 재난, 상해, 설비 파손으로 이어지지 않는다. 또한 공정 시뮬레이터는 보수 교육용으로 도 사용된다. 1960년대에 피터 카모디가 카모디 트레이너를 만들었는데 오늘날 우리가 알기로는 최초의 공정 시뮬레이터이다. 카모디 트레이너 ? 진정한 공정 시뮬레이터는 아니고 운전 도구임 ? 는 1970년대에 조정실 판넬, 아나로그 방식으로 교체되고, 1980년대에는 책상 위 디지털 방식으로 대체되었다. 1990년대 버전은 위기 상황에서 자동으로 대처하는 전문가 제어를 포함한다. 오늘날 세가지 시뮬레이터가 사용된다 : 조정실 판넬, 책상 위, 콘솔. 콘트롤 룸 판넬은 아직도 작거나 파이로트 공장에는 유용하나 책상 위 나 콘솔로 대체되고 있다. 책상 위 시뮬레이터의 핵심 장점은 이동 성이다. 공장의 실제 제어 유닛과 거의 비슷한 콘솔 유닛은 훈련 용으로 조정실에 실제 설치 될 수 있다. 현실적으로 구입 가능한 좋은 공정 시뮬레이터가 많이 있다. 대부분 공정 유닛은 표준 공정 시뮬레이터 프로그램을 사용한다. 맞춤 프로그램은 제작하는데 18 ~ 20 개월 걸린다. 시뮬레이터에 필요한 데이터 운전 원은 시운전 모든 단계에서 과거 문서나 데이터를 볼 수 있어야 한다. ▷ 프로세스 흐름 도 와 배관 계장 도 ( P & I D ) ▷ 에너지와 물질 수지 :            흐름            온도            조성            압력 ▷ 비상 정지 회로 리스트 ▷ 운전 절차 ▷ 설비 데이터 :            용기 크기            펌프와 컴프레셔 커브            밸브 특성 ▷ 계기 데이터 :            범위, 경보 값, 설계 설정 값            표시 상태, 그래픽 형상 ▷ 특별 영향 :            겨울 환경 ( 동결 )            비 정상 반응            특별 훈련 요구 사항   훈련 교사 와 의사 소통 훈련 프로그램에서 세 번 째 이며 가장 중요한 훈련 교사는 선임 운전원이나 공정 또는 프로젝트 기사 또는 공급자 직원이 될 수 있다.그러나, 아무리 아는 것이 많고 경험이 많더라도 훈련 생에게 뜻을 제대로 전달 할 수 있어야 만 한다. 잘 전달하는 사람들도 은어나 속어를 많이 쓰면 곤란하다. 비교적 경험이 낮은 훈련 생들은 영어를 모국어로 쓰더라도 이러한 용어에 낯설다. 외국어로 교육을 받고 있는 훈련 생들은 거의 이해하지 못할 것이다. 독일에서 시운전 때 발생한 사건이 이점을 잘 설명한다. 교대 운전원이 훈련 운전원에게 나프타 제조 펌프를 정지 시키고 “ 나머지 처리도 “ 라고 말했다. 이 미국 운전원은 단지 나프타 펌프를 정지 시키고 밸브로 차단하고 드레인 시키라는 뜻이었다. 전에 시운전에 참여한 적이 없었던 훈련원은 나프타 펌프 뿐만 아니라 그 지역의 다른 펌프까지 모두 정지시켜 전공장을 정지 시켜 버렸다. 훈련원은 의문이 있을 때 질문 하도록 해야 한다. 교관은 천천히 말하고 질문에 답해야 한다. 각 단원마다 교육 계획이 잘 마련되어 중요한 것이 빠지지 않아야 한다. 교육 계획 때 운전 매뉴얼이 기초가 된다 ; 그러나, 수업이 거의 끝나기 전까지 인쇄물을 나누어주지 말고 훈련 원 들이 복습 할 때 나누어 준다. 훈련원 들에게 미리 나누어 주면, 읽으려고 만 하고 듣지 않으려고 한다. 교실 훈련. 훈련은 운전 매뉴얼에서 개발된 수업 계획에 기초하며 각 매뉴얼 부분을 담당한다. 보통 교실 훈련은 약 이 주일 계속된다. 매일 끝 날 때 , 중요한 부분을 복습하고 간단한 시험을 치룬다. 시험으로 훈련 생 만 평가하는 것이 아니고 교관과 교육 방법도 평가한다. ? 얼마나 내용을 잘 전달하였는가. 훈련 생 수가 적어야 잘 전달되므로, 한 교실에 훈련원은 6~8명 이내이어야 한다. 각 단원에서 잘된 작업은 비디오 촬영한다. 나중에 현장에서 사용하기 위해 이 테이프 사본을 만들어 둔다. 비슷한 공장에서 훈련 새로운 시설을 비슷한 공장에서 훈련시키는 것은 법적 문제로 지연될 수 있다. 비슷한 공장 주인이 적절한 보험 또는 책임을 준비하느라고 몇 주 또는 몇 개월 걸릴 수 있다. 훈련 연속성은 또 다른 중요한 문제이다. 이 현장에서 훈련 원은 보통 관찰만 할 수 있다 ? 보통 실제로 밸브를 열거나 닫거나 펌프를 기동하거나 정지할 기회를 갖지 못한다. 비슷한 공장에 교실 교관이 훈련원을 인솔하여 보완 설명을 하고 연락 담당을 하는 것도 좋은 방법이다. 현장 훈련은 보통 4주에 끝낼 수 있다. 말 한대로, 유사 공장에서는 직접 손 대는 훈련은 할 수 없지만 훈련원 들은 교대 근무자 들의 임무 수행과 공정 유닛이 운전되는 것을 관찰 할 수 있다. 교실에서 질문 답변과 현장 관찰로 하루를 나눌 수 있다. 현장 훈련 훈련 마지막 단계는 운전원들의 공장 진입과 연결되며 프리-커미션닝 시작과 겹친다. 선임 운전원이나 공정 기술자들이 보통 이 단계를 맡으며 8주 정도 걸린다. 훈련원들은 안전 절차와 공정에 익숙해 지고, 교관의 도움을 받아, 중요 기계의 점검 표를 만든다. 어떤 경우에는 , 배관 플러싱을 시작하고 회전 기계 운전을 준비한다.

프리-커미션닝 절차

프리-커미션닝 단계에서, 기계는 미 운전 상태로 점검된다. 이 때, 실제 공정 물질은 공장 경계 내에 아직 공급되지 않는다. 운전원은 장갑을 끼고 건설 인원과 함께 일한다. 프리-커미셔닝 순서   기존 정유공장 증설 때 타이 인 배관은 필요하다; 그러나, 시운전 초기에 쓰기 위해서나 프리-커미셔닝을 위해 전기, 용수, 스팀 또는 개스 임시 배관이 필요하다. 이 날짜들이 미리 표시되어야 간과되지 않는다. 연결하지 않은 모터를 점검하기 위해, 비상 정지 회로를 시험하기 위해, 교대 근무 조명을 위해, UPS 전원 공급을 위해 전원이 필요하다. 방재 시스템, 플러싱, 순환을 위해 용수가 필요하다. 펌프와 컴프레셔를 위해 냉각수가 필요하다. 모든 계기 배관을 깨끗이 불어내기 위해 계기용 압축 공기가 필요하다. 배관을 물로 플러싱 한 후 말리기 위해 공장용 압축 공기가 필요하다. 플러싱과 순환에서 나오는 물을 배수하기 위해 배수구가 필요하다. 용기나 배관을 퍼지하기위해 불활성 개스가 있어야 한다. 탄화 수소가 울타리 내에 들어가기 전에 플레어 시스템은 꼭 가동해야 한다. 안전 밸브는 시험되고 확인되고 설치되어야 한다. 연료 개스는 버너용으로 필요하다. 내화물 건조를 위해 연료 유가 버너에 필요하다. 스팀으로 불어내는 배관이나 압력 시험을 위해 스팀은 있어야 한다. 필요한 화학물, 시험 유, 화학 용매가 준비되어야 한다. 검사 팀은 용기를 검사하고 사인해야 한다. 블라인드 리스트 ( 배관이나 용기 노즐을 다른 기계와 차단시키는 평판 )를 만들고 날짜 관리해야 한다. 운전 원 몰래 아무 것도 울타리 내로 들어 오거나 나가면 안된다.   기계 점검과 세척을 포함해서 운전 준비를 잘하면 시운전을 방해하거나 지연시키는 여러 가지 문제를 제거할 수 있다. 설계 일정 표에 있는 모든 일이 이 프로그램에 포함되며, 일 수행 과정의 일일 진행이 나타나는 표를 운전원들이 관리하는 것이 좋다. 운전원은 아래 행위를 할 수 있다. 모든 기계들이 제작 회사 도면과 규격에 따라 제대로 제작되고 설치되었는지 확인. 공장 배치, 기계 가동, 배관 연결, 밸브 와 계기에 익숙. 기계 공급자 설명서나 상세 운전 절차를 운전 매뉴얼 설명서와 함께 비교 검토. 운전원 들이 설비에 익숙하고 절차와 방법을 아는지 확인하려면, 운전원들은 가상 운전을 해야 한다. 가상 운전 때 펌프, 터빈, 컴프레셔, 히터, 팬의 기동, 정지와 같은 특정 운전을 어떻게 하는지 답변해야 한다. 공장이 운전 설명서 나 절차서와 맞게 지어졌는지 확인 ; 즉 알맞은 밸브, 벤트, 드레인, 배관 브라인드가 설치되었는지 마감, 가지 와 길이 ; 밸브와 스트레이너의 흐름 방향 ; 차단 밸브 접근성 ; 진동 예방 ; 계기 탭 위치 와 샘플링 포인트 면에서 배관이 제대로 설치되었는지. 시운전하기에 공장이 안전한지 점검. 모든 안전 밸브는 유닛과 밸브 사이 배관 간격을 가능한 짧게 제대로 설치되어야 한다. 벤트, 드레인, 배관 또는 기계 플랜지에서 누설 가능성이 없어야 한다. 모든 방화 설비는 사용 가능해야 한다. 특히 추운 환경 조건 아래에서는 운전하기 전에 스팀 트레이싱과 보온은 완료되어야 한다. 모든 비계, 공구, 쓰레기는 제거되어야 한다. 통로, 출입문, 탈출 구는 막혀 있으면 안된다 : 배수로는 덮혀져 있어야 하고 전공장은 깨끗해야 한다. 샤워, 호흡기, 개스 마스크, 안면 세척 대와 같은 모든 안전 설비는 점검되고 사용 가능해야 한다. 모든 운전원은 응급 조치 절차를 알아야 되며, 안전 설비 위치와 정확한 사용 법을 알아야 한다. 위의 모든 절차가 완료된 후 배관 플러싱과 세척이 시작될 수 있다. 초기 검사 후에 모든 압력 용기는 제대로 된 가스켓으로 밀폐되고 펌프 가동을 위한 기계 시험이 시작된다. 유틸리티 준비 아래 단원에서 여러 가지 설비 시스템이 논의된다. 기계를 시운전할 때 사람들은 알맞은 안전 조치를 수행해야만 한다. 모터는 기계에 연결하기 전에 모터와 제어 회로가 올바른지 단독 시운전되어야 한다. 이 단계에서, 모터 회전 방향이 기계와 맞는지 확인 된 후 연결한다. 시설에 전력이 공급되기 전에, 접지 전선이 제대로 연결되었는지 점검해야 한다. 고압 인입 전력은 보통 감압 변압기를 통해 모터 조정 실, 회로 차단기, 스위치 랙, 누름 버튼이나 스위치로 연결된다. 전력을 넣기 전에 변압기 유, 회로 차단 휴즈, 시간 지연 릴레이는 점검되어야 한다. 공장 압축 공기 시스템. 모든 공장 압축 공기 배관과 호스는 깨끗이 불어내 져야 한다. 모든 찌꺼기와 수분이 사라질 때 까지 배관을 압축 공기로 불어내라. 좋은 결과를 얻으려면, 압축기를 초과 운전하지 않는 범위 내에서 가능한 최고 속도로 압축 공기로 불어내라. 압축 공기 헤더가 새지 않는지 확인하라. 공장 수 시스템. 모든 유틸리티 호스 스테이숀을 세척하고 장애물을 제거하기 위해 씻어내라. 기계에서 냉각 수 배관을 분리 후 배관이 깨끗할 때 까지 씻어내라. 높은 지점의 벤트를 열어 공기를 빼내라. 질소 시스템. 시스템 압력 시험 후, 경계 선에서 압축 공기를 질소 헤더에 연결하여 공정 연결 부까지 배관을 불어내 물기와 찌꺼기를 제거하라. 더하여, 압축 공기를 거꾸로 공급 부까지 불어 내라. 질소가 전체 시스템을 퍼지하기 위해 도입하기 전에 이 시스템은 건조되고 이물이 제거되어야 한다. 계기 압축 공기. 계기 압축 공기에 사용되는 절차는 공장 압축 공기에 쓰인 절차와 비슷하다. 똑똑한 계기 기술자가 담당해야 한다. 스팀 시스템. 스팀 헤더 끝에서 블라인드 플랜지를 제거하고 배관을 완전히 불어내 찌꺼기와 스케일을 제거한다. 공정 용기에 연결된 밸브는 잠그고 블리더는 열린 것을 확인하고 살아있는 스팀 헤더 쪽 스팀 압력을 천천히 올린다. 끝 부분 블리더는 열리고 기계에 연결된 인입 밸브는 닫힌 것을 확인하고 하나 하나 가지 배관을 연다. 배관이 완전히 씻어 지고 난 후 모든 배관을 천천히 최대 스팀 압력까지 올린다. 모든 스팀 트랩이 제대로 작동하는지 확인한다. 함정에 빠지지 않으려면 미리 계획하라 시운전 여러 단계를 부드럽게 수행하려면 계획을 잘해야 한다. 시운전에 여유 시간을 두어라. 새 기계나 새로운 자동화 시스템의 하드웨어와 소프트웨어가 설치되고 점검되고 운용되는데 생산이 중지된다는 것을 인정하라. 프로젝트 내내 문서 흐름을 관리하고 엄격히 버전을 관리하라. 프로젝트 문서는 충분히 오해를 방지할 만큼 자주 갱신되지 않을 때가 많다. 제대로 정정하기 위해 어떠한 문서 관리 방법을 선택하더라도,  문제가 확인되고 풀렸을 때 계속 문서를 갱신하라. 모든 부문이 나올 때 마다 갱신된 문서를 받을 수 있도록 소통 시스템을 만들어라. 한 사람이라도 최신 정보를 모르고 있다면 시운전은 악몽이 될 수도 있다.   부속 시스템들을 하나하나 시운전하라. 다른 큰 일과 마찬가지로, 시운전은 작은 것부터 한번에 하나씩 해내야 한다. 단기간에 작은 부분에 집중하면 시운전 품질을 올릴 수 있다. 더하여 부속 시스템이 논리적으로 테스트되어야 한다. 시운전을 위해 교대 팀을 고려하라. 시운전 잘하는 방법은 두 팀을 운영하는 것이다: 사람들도 많고 주의도 산란한 낮 동안 시험하는 팀과 조용할 때 해결하는 팀. 두 팀 다 프로젝트 모든 면에 대해 잘아는 사람이 필요하다: 전기 기계 계기 하드웨어 소프트웨어 공장 프로세스 시험 팀은 계획된 시험을 한다. 이 시험에 근거해 팀은 “펀치 리스트“- 점검해야 되는 문제들 - 를 만든다. 수리하는 팀은 문제를 해결하는 것 뿐만 아니라 어느 문제를 해결 할 지를 결정할 권한도 가져야 한다. 한 시간 정도 교대 시간이 중첩되어 팀 간 논의가 이루어져야 한다. 두 그룹을 조정할 리더는 한 사람으로 선택하라. 시운전 동안 마스터 문서를 하나 유지하라. 해결 팀이 통합해야 하는 도면이나 인쇄 물이 여러 개 있으면 혼잡하고 실수를 유발시킨다. “ 지금 “ 과 “ 나중 ” 을 구분하라.  시운전 중에 펀치 리스트에 올라온 모든 항목이 즉시 해결되어야 하는 것은 아니다. 사실, 시운전 기간에 하지 말아야 되는 개선 항목이 많다. 잘못된 것만 수리한다는 강조하면 시운전 관리에 도움이 된다. 시운전의 ( “ 어린 아이 “ ) 심리학적 경향에 대해 주의하라. 시운전은 거의 언제나 “ 다른 사람들 “ 로 부터  영원히 공장 사람들에게 소유권을 이전하는 것을 포함한다. 이것은 다른 사람들이, 내부 연구 개발이던, 외부 컨설턴트, 또는 임시 프로젝트 팀, 공장 사람들이 만든 것이 아닌 것을 받아들이도록 어린 아이를 넘기는 것을 의미한다. 물론 처음부터 영원한 주인을 적어도 한사람 프로젝트 팀에 참여시키면 도움이 된다; 이러한 갈등이 스트레스 많은 시운전 기간에 폭발한다는 것을 아는 것이 좋다. 시운전 계획을 미루지 말라. 흔히 사람들은 설계 단계가 끝나고 건설이 막바지 단계에 이를 때 까지 시운전에 대해 생각하지를 않는다. 이것은 너무 늦다. 예를 들면, 자동화 프로젝트에서 특정 시운전 계획을 마음 속에 넣고 응용 소프트웨어를 설계하면 조직적 구조를 제공하므로 일반 시운전 혼돈을 방지한다. 반대로, 당신 기계 점검 절차를 수렴하지 않은 응용 소프트웨어는 시운전을 많이 방해한다. 특별히 시스템 결합을 위해 컨설턴트를 사용한다면, 처음부터 컨설턴트 직원들이 당신네 시운전 전략을 알도록 해 당신 생활이 고되지 않고 편하도록 하라. 몇 달 전에 해결되어야 할 문제를 시운전 때 까지 가져오지 말라. 프로젝트 초기에, 당신 프로세스, 기계, 자동화 시스템에 기대하는 모든 계층의 의견을 문서화 하는 방법을 만들어라. P&ID, 설계 흐름 도, 로직 도면, 선형 순서 설명이 자주 쓰이는 도면이다. 한가지 양식을 선택하고 집중하라. 공장 종업원 들 간에 공통 합의가 이루어 질 때 까지 끈질기게 하라. 시운전을 훈련과 혼동하지 말라. 참여한 모든 사람들이 시운전 때 새로운 경험을 많이 한다는 것은 틀림없다. 그러나 운전 원 들이나 기술자들이 자동화 시스템이나 프로세스에 처음 접한 다던지 공장 운전원이나 프로그래머들이 공장 안전 문제에 처음 접하는 것은 절대 안된다. 시스템 설치한 사람들이 시운전 전이나 후에 운전원들이 정상 비정상 상황에 대처하는 자료나 시뮬레이션을 만들 수 있다. 또한 특정 응용 소프트웨어를 짜는 프로세스를 잘아는 프로그래머들에게 이것이 제공될 수 있다.   계기 준비 계기 기술자가 오리피스 판과 안전 밸브의 선정과 구매 책임이 있으므로 여기서 다루어진다. 오리피스 판은 여러 가지 배관 유량을 표시하기 위한 차압 발신기용 이다. 모든 오리피스 판은 크기가 맞고, 정확한 가스켓과 함께 제자리에 설치된 것을 확인한다. 공장 압력 시험 직전에 오리피스 판을 설치하라. 공장 압력 시험은 스팀이나 질소로 공장을 운전 압력까지 올리는 시험이다. 압력 시험 결과에 따라, 종업원들은 발견된 누설 지점을 보수하고 공정에 탄화수소나 다른 공정 물질을 넣을 수 있다. 안전 밸브를 설치하기 전에, 모든 안전 밸브에 제대로 이름표 달려져 있고 정확히 열리고 제자리에 닫히는지 점검한다. 필요하면 정확한 값으로 조정한다. 모든 계기가 설계 데이터와 확인하여 정확한 위치에 있는지 점검한다. 계기측정 범위는 알맞아야 한다. 모든 콘트롤 밸브는 잘 움직이는지 확인하기 위해 전 운전 범위에 걸쳐 작동해 보아야 한다. 콘트롤 밸브는 조정실 콘솔에서 수동으로 100% 열음, 25% 열리게 닫음, 75% 열리게 열음, 50% 열리게 닫음, 완전히 닫음 조작한다. 콘트롤 밸브는 아래 방법으로 점검한다 : 계기 기술자가 수동 공구로 콘트롤 밸브 다이아프램에 공기 신호를 보낸다. 이렇게 콘트롤 밸브의 전체 작동 범위를 확인한다. 압축 공기 중단 시 밸브가 제 위치로 작동되는지 확인한다. 경보와 자동 안전 스위치도 꼭 시험해야 한다. 마찬가지로, 공장 정지 시스템도 완전히 점검해야 한다. 모든 경보와 정지 값도 확인하고, 모든 정지 설비가 정확히 설정된 조건에서 정지시키는지 모의로 점검하라. 공정 배관 플러싱과 세척 아래 준비 행위를 해야한다 : 측정 계기, 오리피스 판, 리스트릭숀 오리피스, 특수 피팅과 같이 쓰레기로 막힐 수 있는 것은 배관에서 제거되어야 한다. 모든 계기는 배관에서 분리되어야 한다. 가능한 모든 콘트롤 밸브는 이물이 시트에 끼어 시트가 손상되는 것을 방지하기위해 돌려 놓아야 한다. 가능하면, 밸브 설치 전에 배관은 세척되어야 한다. 기계를 차단하는 밸브를 제외하고 모든 배관 내 차단 밸브는 세척 이나 불어내기 작업 전에 완전히 열어라. 모든 체크 밸브에서 플래퍼를 제거하라. 열 교환기 상류 부분은 열 교환기 내로 불거나 세척하면 안된다. 배관을 분리하고 열 교환기 플랜지는 금속 판으로 덮어라. 찌꺼기를 완전히 플러싱하거나 불어내고 난 후, 배관을 재 연결해 열 교환기를 통해 다음 부분까지 물로 세척하거나 공기로 불어내라. 이렇게 해야 쓰레기가 열 교환기 튜브를 막는 것을 방지 할 수 있다. 열 교환기 바이패스 라인도 또한 세척되고 불어내야 한다. 플러싱과 불어내는 작업에 의해 제거된 대부분 쓰레기는 녹아웃 드럼에 모여지고 작업 마무리 때 손으로 청소 될 수 있다. 차단된 설비의 최대한 가까운 곳에 있는 가장 큰 벤트 구멍을 통해 불어내라. 필요하면, 불어내기 위해 차단 밸브를 제거하라. 건설 중 발생된 이물질을 완전히 제거하려면 가능한 최대 공기 속도를 내는 것이 중요하다. 각 부분에서 스케일이나 찌꺼기가 더 이상 나오지 않을 때 까지 계속 불어내고 플러싱하라. 그러고 나서 공장의 다음 부분에서 작업을 되풀이하라. 가능하면, 측정 판을 벤트 구멍에 설치해서 더 이상 스케일이나 찌꺼기가 없다는 것을 확인하는데 활용하라. 주의. 건조 시 금 가거나 깨지는 것을 방지하기 위해, 내열 처리된 설비는 물에 닿지 않게 하라. 압축 공기로 만 불어내라. 설비를 갑자기 사용하면 균열이 발생될 수 있다. 비교적 낮은 압력 아래에서도 큰 물체가 날아다닐 수 있으므로, 불어내는 작업 중에는 모든 피팅과 맨홀 뚜껑은 단단히 고정되어야 한다. 더하여, 고속 공기 흐름 속의 작은 물체는 사람이나 기계에 심각한 피해를 줄 수 있다. 가능하면, 벤트 배관을 안전한 장소에 설치하라. 스테인레스 강 설비는 처리된 물로 플러싱 하여야 한다. 이렇게 해야 염소와 기계가 접촉하는 것이 방지되어 스트레스 부식 균열이 안 일어난다. 물로 플러싱할 수 없는 설비는, 압축 공기로 약 7.5 기압 까지 가압한 후 하류 설비를 통해 대기압까지 방출하라. 중요 설비와 중요 공정 배관에 대해 이 작업을 반복하라. 불어내고 난 후 모든 용기는 사람이 닦아내고 점검해야 된다. 어떤 시스템을 불어내거나 플러싱 한 후, 배관은 제대로 재 조립되었는지, 임시 배관은 제거되었는지, 임시 밀폐 기구는 제거되었는지, 콘트롤 밸브는 재 설치 되었는지, 밸브 플래퍼와 출입 판은 재 설치되었는지, 오리피스 판은 재 설치 되었는지 세심히 점검하라. 불어내거나 플러싱 할 때 돌려놓지 않았던 밸브들은 잘 닫히는지 점검하고 필요하면 떼어내어 세척하라. 밸브 판을 떼어 낼 때는, 밸브 몸체와 판에 표시해서 잘못 설치되지 않도록 하라. 모든 배관은 플러싱 수를 드레인 시키고 배관 속이 적절히 건조 되도록 공기로 불어내라. 이렇게 해야 다음 작업에서 물이 공정 기계에 닿는 것을 방지 할 수 있다. 사람이 들어 갈 수 있는 뚜껑을 최종 닫기 전에, 모든 용기내부 청결과 내부 설비 설치 상태를 점검해야 한다. 특수-기계 절차 회전 기계. 스터핑 박스, 베어링 쟈켓 등에 필요한 냉각수 배관이 제대로 설치되어야 한다. 실 워터 연결을 점검하라. 베아링에 윤활유 배관이 제대로 연결되었는지 확인하라. 베아링 집에 운전에 충분한 그리스나 오일이 들어 있는 지와 제조 회사에서 정한 것과 맞는지 확인한다. 규격에 맞는 캐트리지와 규격에 맞는 크기의 임시 스트레이너와 점검 필터를 설치하라. 기동하기 전에 설비에 필요한 계기를 점검한다. 펌프. 이것은 경험 있는 기계 공이나 공급자 기술자가 점검해야 한다. 운전원은 제조 회사 운전 설명서 대로 펌프를 기동하는지 확인해야 한다. 원심 펌프. 아래에 일반 방법이 있다 : 각 펌프의 공급자 설명서를 따르라. 절차는 보통 흡입 밸브를 열고 토출 밸브를 닫고 그리고 토출 밸브를 미세하게 열것으로 되어 있다. 액체가 가득 찰 때 까지 펌프를 채워라. 원심 펌프를 마른 상태로 돌리면 안 된다. 펌프 베아링과 팩킹 글랜드에 냉각수를 공급하라. 미캐니컬 실이 있는 펌프는 냉각과 플러싱 배관이 열린 것을 확인하라. 토출 밸브를 조절하여 펌프를 저 용량 기동 시켜라 ( 설계 용량의 약 25% ) 토출 압력과 모터 전류가 만족스러우면, 토출 밸브를 열어 원하는 유량을 보내라. 펌프와 원동기 베어링에 과도한 진동이나 과열이 있는지 확인하라. 팩킹 글랜드가 새는지 확인하라. 필요하면 팩킹 넛을 조정하라. 처음에는 패킹을 조정하기 위해 약간 새는 것이 바람직하다. 펌프 원동기의 사용 전력을 점검하고, 규격 대비 펌프 성능을 점검하라. 한 시간 동안 펌프를 운전하고 정지 시키고 실이나 얼라인먼트를 점검하라. 정지 시킬 때는 토출 밸브를 먼저 닫고, 펌프를 끄고, 흡입 밸브를 닫아라. 초기 시운전 내내 또는 적어도 일개월 정도 임시 스크린을 모든 펌프 흡입 배관에 설치해 준비 또는 시험 기간에 제거되지 않은 이 물질을 제거하라. 임시 스트레이너 때문에 정상 운전이 방해 받는다면, 두 번 계속 깨끗하다는 것을 확인 한 후에 제거해도 된다. 펌프 압력 계는 정확히 제대로 작동되어야 하는데 왜냐하면 이것이 보통 펌프가 제대로 운전된다는 것을 밝혀주는 유일한 수단이기 때문이다. 용적식 펌프( Positive displacement pump ). 토출 밸브를 닫고 기동하면 절대 안된다. 밸브를 닫으면 갑자기 발생되는 초과 압력으로 펌프가 손상 될 수 있다. 컴프레셔. 컴프레셔를 처음 기동 할 때는 몇 가지 주의를 해야 한다. 부주의나 지식 부족으로 심각하게 파손될 수 있다. 공기로 실제 운전 준비는 컴프레셔 제조 회사의 현장 대표자의 지시 아래 수행되어야 한다. 컴프레셔를 기동하려고 하기 전에, 모든 운전원은 제조 회사의 설명서 전 부분을 읽어 자세한 기계적 사항, 윤활 과 제어 시스템, 제어 계기에 대해 가능한 많이 알아야 한다. 컴프레셔를 몇 번 기동 정지 해 모든 운전원이 컴프레셔에 익숙해 지고, 이 기계를 돌보는데 경험이 쌓이면, 일상 운전은 쉬워진다. 녹 아웃 드럼에서 컴프레셔 흡입 배관 까지 청결이 중요하다는 말은 아무리 강조해도 지나치지 않는다. 운전원은 컴프레셔가 녹 아웃 드럼에서 흡입하기 전에 이 배관이 완벽히 깨끗하다는 것을 확인해야 한다. 정지 장치가 작동 안 되는 조건에서 결코 컴프레셔를 기동하지 말라. 공급 회사 직원들은 기계를 점검하기 위해 트립에 바이패스 전선을 설치 하고 운전 할 수 있다 ; 그러나 운전원 은 이렇게 해서는 절대 안 된다. 배관과 설비 지지대. 온도가 변하면 기계는 열팽창이나 수축을 일으킨다. 지지 대나 배관 유연성은 이러한 변화를 인도하거나 허용하기위해 설치된다. 이러한 지지 대는 가열 시 또는 시운전 시 자유롭게 움직여야 한다. 직화 ? 가열기 건조. 오직 가열기에 대해 말한다. ? 보일러는 튜브 내에 물이 있으므로 이 건조 과정에서 다루어지지 않는다. 건조 절차는 최초 공정 운전 전에 로 내화물 보존을 위해 수행된다. 동시에, 건조 기간은 버너 또는 건조 기간에 사용되는 제어 기기와 같은 가열기 운전을 점검하는 의미도 있다. 가열기 제조 회사의 설명서를 보고 건조 할 때 빈틈없이 준수한다.

커미셔닝 단계

이 단계에서, 기계는 가동되고, 기계 운전원은 작업 내 훈련을 받고, 공정 물질이 공정에 투입된다. 모든 신규 배관은 세척되고, 안전 밸브는 설치되고, 펌프와 컴프레셔는 모터에 연결되고, 상온 조건에서 유체를 처음 통과시킨다. 가능한 많은 기계를 운전 시험하고, 공정 외 기계와 유틸리티를 펀치 리스트한다. 펀치 리스트 하는 법 펀치리스팅은 여러 가지 배관 이나 기계가 공장 설계에 맞추어 설치 되었는지를 확인하는 것이다. 제대로 적용된다면, 펀치 리스팅은 건설 팀 일을 마무리한다. 시운전에 필요한 단계지만, 펀치리스팅은 어려운 작업이다. 운전원도 다른 일로 바쁘기 때문에 펀치 리스트 할 때 시간을 많이 낼 수 없다. 더하여, 건설 요원들은 펀치 리스트에서 밝혀진 문제를 해결하느라고 시간을 연장하는 것을 꺼려한다. 이 때쯤 건설 팀은 다른 건설 임무로 옮아 가려고 애쓴다 : 운전원이 설계나 기계의 결함을 발견하여도 건설 팀은 불필요하다고 생각되면 더 이상 작업하는 것을 반대하는 경향이 있다. 그러므로 운전원은 신중히 요구하는 변경의 정당성을 제시해야 한다. 일반적으로, 펀치리스트가 빨리 만들어져서 제시되면, 관련된 모든 사람 들에게 좋다. 건설 팀 기록이 펀치 리스팅 에 좋은 정보 원이 된다. 운전원은 이 기록을 세밀히 관찰해 아래 행위가 벌써 이루어졌는지 알아 볼 수 있다 ; 모터 회전 방향 점검; 스프링 행거에서 잠금 쇠 제거; 펌프 나 컴프레셔의 상온 얼라인먼트; 용기 검사 표 결재 펀치 리스팅 동안, 운전원은 건설 된 공장이 원 설계와 일치하는지 확인한다. 펀치 리스팅에 포함되어야 하는 중요 아이템은 : 설계 흐름도 냉각 수 시스템 처리 수 시스템 계기 압축 공기, 공장 압축 공기 보일러 공급 수 시스템 스팀 시스템 응축 수 시스템 플레어 시스템 불활성 개스 또는 질소 시스템 연료 개스 시스템 연료 오일 시스템 방화수 시스템 하수 시스템 저장 탱크 블라인드 위에 있는 항목은 오프 사이트나 유틸리티 펀치리스팅의 기반이다. 여기가 방지 될 수 있는 문제가 늘 발견되는 지역이다. 보통, 시운전은 설계 때문이 아니라 부주의로 더 많이 지연된다. 프리-커미션닝과 커미션닝 때 중요한 요소들이 정확히 점검되면 불 필요한 지연이 제거되고 시운전은 제 때 수행된다. 계약이 따라 주어야 되지만, 운전원은 인명과 기계를 보호하기 위해 현장 변경을 요청해야 한다.

시운전

시운전은 보통 원료를 유닛에 도입하면서 시작된다. 모든 프리-커미션닝과 커미션닝 항목은 완료되었고, 유닛은 질소 같은 불활성 개스로 충진 되어 있거나 드레인 후 마지막 질소 퍼지 대기 상태이다. 각 시운전은 주인이나 유닛, 운전원에 따라 다르게 계획된다. 초기 시운전 때 안전 운전 토대가 언제나 마련되어야 한다. 공장을 완전히 정지 시키지 않고, 어떤 상태에서 정지 될 수 있어야 한다. 시운전 시 모든 것은 끝까지, 논리적으로, 상식적으로 수행되어야 한다. 쉬운 일이 아니다. 시운전 입문 프리-커미셔닝 프리-커미셔닝은 공장 건설 최종 단계에 시작되는 작업이다. 공장 설비는 설계대로 기계적으로 설치되었고 프리-커미셔닝 그룹에 의해 시공 완료 점검과 검사는 수행되었다. 어떤 기계는 제조 회사에서 검사되지만 다른 것들- 예를 들면, 현장에서 조립해야 하는 것- 은 현장에서 검사된다. 안전, 검사, 시험에 관한 초벌 점검은 수행되었고 기록되었다. 수압 검사, 세척, 배관 플러싱; 기계가 정확히 설치되었는지 점검과 회전 기계 얼라인먼트; 계기 조정 정지 점점; 전기 전선 연결과 루프 체크; 콘트롤 밸브 기능 점검; 기계에 연결하지 않고 모터 시험 운전이 보통 프리-커미셔닝에 포함된다. 커미셔닝 커미셔닝 동안 운전 원은 공장 설비를 기계적으로 설치된 상태에서 여러 기계 부분과 시스템이 함께 만족스럽게 움직일 수 있는 운전 상황으로 만든다. 기계적 설치와 프리-커미셔닝이 완료된 것을 확인한 후 커미셔닝 팀은 보완 행위가 필요한 일을 확인 한 후 결정한다. 그리고 문제가 해결된 것을 점검한다. 시스템을 점검한 후 커미셔닝 팀은 소모품이나 윤활유를 채운다. 기계는 공장 전기, 계기, 제어 시스템과 정확히 연결되어야 한다. 전원 발생과 배분 시스템, 방화와 개스 설비, 제어와 감시 기기, 정지 기기와 시스템 기능 점검이 이루어 진다. 기계의 무 부하와 부하 시험, 진동, 소음 시험, 운전 온도 압력 조건 얼라인먼트가 이루어진다. 팀은 처음 운전 동안 기계의 기능과 성능을 감시하고 기록한다. 필요하면 문제를 해결한다. 더하여 커미셔닝 그룹은  설계 결함을 찾아내고 설계 그룹과 논의한다. 커미셔닝, 건설, 프리-커미셔닝 그룹들은 각각 책임과 절차에 대해 모두 합의해야 한다. 일반 원칙이 마련되어 모든 설계, 건설, 검사, 커미셔닝 요원에게 제공되어야 한다. 운전 원이 시운전 때 참여하면 새로운 설비에 익숙하게 된다. 이 기간에 운전 원들은 참여하여 그들 요구에 공장이 맞는지 확인하고 공장을 인수하는데 자부심을 갖게된다. 여러가지 공장 설비 부분과 시스템을 결합하는 것이 커미셔닝에 포함되므로, 공장 시설은 논리적 작업 구역으로 나뉘어야 한다. 작업 구역을 정할 때 관계되는 전체 프로세스와 부속 프로세스, 압력 수준, 시스템에 요구되는 기능을 생각해야 한다. 모든 특정 구역에 자세한 절차와 작업 지시가 만들어지고 단계 단계 형식으로 주어져야 한다. 현장 커미셔닝 동안 완료된 항목은 공식적으로 표시된다. 스탭 계획, 커미셔닝과 시운전 계획, 건설 계획, 공급자 데이터, 스페어 파트, 소모품, 커미셔닝 설명서와 커미셔닝 로그가 확인되어야 한다. 모든 커미셔닝 요원은 공장 시설에 대해 공식적으로 배워야 한다. 특별히 강조되어야 하는 부분은: 프로세스 설계; 정지와 제어 시스템; 안전 시스템과 비상 절차; 커미셔닝과 시운전 시 필요한 특별 주의; 커미셔닝과 시운전 논리와 스케쥴에 대한 확실한 이해 이다. 커미셔닝 팀은 아래가 완료된 후 현장에 보낼 수 있다. ▷ 건설과 프리-커미셔닝이 완료 ▷ 커미셔닝 설명서 작성됨 ▷ 애즈빌트 도면과 표시를 쓸 수 있음 ▷ 안전 절차 준비됨 ▷ 기계 설명서 배부됨 ▷ 교육 훈련 완료 펀치 리스트 (시운전 전에 즉각 점검해야 되는 항목 리스트)는 건설 완료 후반기에 나올 수 있다. 건설 도중 문제를 해결하는데 펀치 리스트가 도움이 된다. 시운전 시운전 동안 공장은 설계된 운전 조건으로 된다. 실제 물질이 공장에 넣어지고 정상 운전이 시작된다. 운전 원은 커미셔닝 팀 도움을 받아 실제 운전 물질이 필요한 미결된 커미셔닝 작업을 하고 장기간 기계 운전을 한다. 프로세스 유체가 공장 시스템에 들어오면 작업 허가서를 운전 그룹에서 작성하고 승인 해줘야 한다. 운전 그룹은 공장 운전 자 역할을 해야한다. 공장이 공식적으로 인계되지는 않았지만 커미셔닝 그룹을 돕는다. 기계와 시스템이 안전하고 만족스럽게 운전된다는 시운전이 확인 완료되면 공장은 인계될 수 있다. 프로젝트 인계 인계는 프로젝트 그룹에서 운전 그룹으로 운전, 보전, 공장 시설에 대한 보안과 안전 책임을 공식적으로 이전한다. 모든 프로젝트 문서도 이전된다. 운전 요원이 시운전 여러 단계에 포함되면 인계는 점진적으로 부드럽게 이루어진다.

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Publication : CE Date : June, 1993 Copyright : Copyright 1993 McGraw-Hill, Inc. Volume : 100 Issue : 6 Page : 82 Section : COVER STORY   HOW TO FACILITATE STARTUP A commonsense approach breaks this monumental task into manageable components Martin E. Butler, Foster Wheeler USA Corp. Years ago, engineers started up and operated process plants with their senses of hearing, touch and smell. But today's plants are larger, have more-complex processes, require more-intricate control systems and are considerably more costly to build. Starting up a plant today requires five Ps: Proper planning prevents poor performance. Accordingly, this article offers a sequential guide to training, precommissioning, commissioning and startup. Components of training Plant-operator training depends upon operators' experience levels and the complexity of the unit or units being brought onstream. Complete training consists of formal-classroom, similar-plant, and on-the-job training (OJT). All three phases take place in support facilities and process units. Support-facilities training can cover boiler operation, instrument air dryer operation, cooling towers, waste- and water-treatment equipment, flare systems and special tankage handling. If plant operators have a low level of experience, a vendor representative may be approached to conduct formal classroom sessions. The amount of time spent for classroom training can vary from plant to plant; however, two weeks is generally an appropriate period. A process licensor typically conducts classroom training for its process unit or units. Classroom instructors are chief operators or process engineers who may also participate in field training. Two weeks is usually allotted for formal classroom training on each process unit. The main components for classroom sessions include: an operating manual, process simulators and trainers. Operating manual sections The operating manual normally consists of the following sections: General description. Plant duty is described, vis-a-vis its design capacity and chemical or physical changes that occur during processing. Basis of design is addressed, including listings of feedstock specifications, product and byproduct specifications and battery limit conditions. Process-stream flows through sections of the plant are discussed, and tables provide estimated requirements for utilities, chemicals and their specifications. This section also includes material-balance and process-flow diagrams. Operating conditions and controls. This is an overview of the characteristics of chemical reactions involved, processing variables and the general nature of controls. Processing variables are identified, as well as their effects, required parameters and method of control. Also addressed here are consequences resulting from deviation from operating limits, and steps necessary to correct deviation. Emergency equipment. Safety valves and rupture discs are listed, as well as associated fluids, sizes, locations, respective set points, and points of discharge. Alarms and safety circuits, including trip systems and safety-shutdown controls, are described. Control-valve position in the case of air failure is addressed. Preparation for intial startup. Precommissioning and commissioning phases are discussed. This section then addresses possible methods for hydrostatic testing of equipment. General procedures are given for the following: preparing instrumentation, flushing and cleaning process lines (including necessary isolation of specific equipment and instruments), steam or pneumatic testing of lines and equipment, and running-in of pumps, turbines and compressors, with operating conditions to be checked. Normal startup. This part of the manual lists system operating phases and provides general procedures for preparing the system for the introduction of feed. Bringing the facility onstream is then discussed, by section and function. Flows and conditions are addressed. In addition, directions are given for bringing the facility back onstream after emergency shutdown. Normal shutdown. Shutdown is briefly explained. A recommended sequence of actions is given. Emergency shutdown. Warning signals or conditions that may precede the need for an emergency shutdown are addressed, and design provisions for handling emergency actions are described. Types of problems described include: electrical power failure, loss of steam supply, instrument-air or cooling-water failure and plant fire emergency. This section also addresses the emergency's possible effects on sections of the plant, automatic controls that will be activated, manual operation that may be required, and actions to be taken. Major equipment. This section addresses vessels, exchangers, heaters, rotating equipment and miscellaneous equipment. An equipment list presents, in table form, each type of equipment and documents requisitions for each piece. A line list tabulates each line on the plant's engineering flow diagram. For each line, it specifies boundaries, design temperature and pressure, insulation specification, line size and piping specifications. In addition, an instrument summary-data sheet provides information on design, flow, temperature, pressure, level, analysis rate and alarm set points of plant instruments. Engineering flow diagrams (EFDs), process flow diagrams (PFDs) and plot plans. EFDs schematize systems, instrumentation, equipment, relief valves, piping specifications and insulation specifications. An engineer or operator must be able to interpret these diagrams to monitor the plant. Plot plans show the layout of the plant. PFDs indicate the main lines of the process unit. Safety. General safety information and recommended practices are offered, including owner-established safety regulations. Generic material safety data sheets for chemicals used in the plant are included, and special or unique hazards are highlighted in text as they occur in each section of the manual. Precautions necessary to prevent operator exposure are addressed, including engineering controls, administrative controls and personal protective equipment. Control measures to be taken in the event of physical contact or airborne exposure are discussed. Appendix. A glossary of terms is given. In addition, pertinent vendor licensee instructions for specific processes or equipment are included here. Use of process simulators A process simulator is a microcomputer program that dynamically represents a process. Different operating conditions can be simulated. Next to running an actual process, a process simulator provides the best training available. In addition, mistakes made on a simulator do not lead to fatalities, injuries or equipment damage. The process simulator should also be used for refresher training. Peter Carmody in the 1960s produced the Carmody Trainer, which was the beginning of the process simulator as we know it today. The Carmody trainer -- a training tool, but not really a process simulator -- was replaced with analog-based, control-room-panel process simulators in the 1970s, and digital, desktop versions in the 1980s. Versions from the 1990s are likely to integrate expert control, providing automatic response to critical situations. Three types of simulators are used today: control-room-panel, desktop, and console. The control-room-panel type, still useful in small or pilot plants, is being phased out by desktop and console versions. A desktop simulator's main advantage is portability. A console unit, which should be as similar as possible to the plant's actual control unit, can actually be placed in the control room for training. There are a variety of good, commercially available process simulators. Many process units use standard process-simulator programs (sidebar, below); customized programs may take from 18 to 20 months to design. Trainers and communication The third and most important part of any training program, the trainer can be a chief operator, process or project engineer, or vendor representative. However, even the most knowledgeable and experienced person must be able to communicate ideas to trainees (see page 132, this issue). Even good communicators will have trouble if they resort to jargon, such as ``cracking open'' a valve, ``bumping over'' the compressor or ``rolling over'' a pump. Relatively inexperienced trainees will have difficulty with these words, even if their native tongue is English. Trainees working in their second language will likely find them impossible to fathom. A startup incident in Germany illustrates this point. A shift operator told his German trainee-operator to shut down the naphtha makeup pump ``and everything.'' The U.S. operator meant only to shut down, block in and drain the pump. The trainee, who had never participated in a startup before, overreacted and shut down not only the naphtha makeup pump but every other pump in that section, causing the plant to be shut down. Trainees should always be asked if they have any questions. The trainer should speak slowly and take time answering questions. A lesson plan should be carefully prepared for each session, so that no important items will be left out. The operating manual can form the basis for lesson plans; however, no printed matter should be handed out until the session is almost over, when the trainer is ready to recap the lesson. If trainees are handed papers before the talk, they tend to read them and ignore the speaker. Classroom training This training is based on lesson plans developed from the operating manual, each covering approximately one manual section. Classroom training normally takes place from 8:00 a.m. until 5:00 p.m., Monday through Friday, and lasts for two weeks. A one-hour lunch break and two 15-minute breaks are given. At the end of each day, salient lesson points are reviewed, and trainees receive a short test. The test evaluates not the trainee, but the trainer and training method -- how well ideas are being communicated to the class. Because good trainer-trainee communication is easier with small numbers of trainees, the classes should be limited to six to eight trainees. One technique that works well is to have each session videotaped. The facility receives copies of these tapes for later use at the site. Training at a similar plant Training personnel for a new facility at a similar refinery or plant can be held up by legal concerns. Delays of weeks or even months can occur while the similar-plant owner arranges for appropriate insurance and liability protection. Continuity of training is another important concern. Trainees normally only observe at such field sites -- they typically do not get a chance to actually open and close valves and start and stop pumps. It is a good idea to have the classroom instructor accompany trainees to a similar plant to provide supplementary commentary and to act as liaison for them. Field training can usually be completed in four weeks of five working days per week. As noted, no hands-on training takes place in the similar plant. During observation, trainees are exposed to the daily duties of shift personnel and how the process unit operates. The day is split into classroom question-and-answer sessions and field observation. Jobsite training The last phase of training concludes the operators' initiation to the plant, and overlaps with the beginning of precommissioning. A chief operator or process engineer typically conducts this phase, which usually lasts eight weeks of five to six working days each. Trainees familiarize themselves with plant process and safety procedures, and with the help of trainers, develop checklists for major pieces of equipment. In some cases, they also begin flushing lines and preparing rotating equipment for operation. Precommissioning procedures In the precommissioning phase, equipment is checked on a nonoperational basis. At this time, actual process materials are not yet introduced into the plant's battery limits. Operators work hand-in-glove with construction personnel (sidebar, below). Sound preparation for operation, plus checking and cleaning of equipment, eliminates many problems that can delay or hinder startup. It is advisable for operators to maintain marked-up charts to indicate the daily progress of these procedures, and to ensure that every item on the engineering flowsheets has been included in the program. Operators should undertake the following actions: 1. Check that all equipment has been correctly fabricated and installed according to vendors' drawings and specifications 2. Become familiar with plant layout, starting with equipment, through piping, to valving and instrumentation 3. Carefully study instructions in the operating manual together with equipment vendors' instructions and detailed operating procedures. To verify that they are familiar with equipment and understand instructions and procedures, operators should go through ``dummy runs.'' During a ``dummy run,'' operators are questioned on how to conduct specific operations, such as starting and shutting down pumps, turbines, compressors, fired heaters and fans 4. Check that the plant as built is compatible with operating instructions and procedures; ie., that adequate valves, vents, drains and line blinds are provided 5. Ensure that piping is correctly installed with respect to: terminals, branches and lengths; direction of flow for valves and strainers; accessibility of shut-off valves; vibration precautions; and location of instrument taps and sampling points 6. Check that the plant is safe to start up. All safety valves must be correctly installed with a minimum of piping between the unit and the valve. There should be no possibility of leakage from vents, drains, pipes or equipment flanges. All fire-fighting equipment must be ready for use 7. Make sure that steam tracing and insulation are in place before operators attempt to carry out any operations, especially in cold ambient conditions 8. Remove all scaffolds, tools and debris. Walkways, doors and escape routes should be unobstructed; trenches should be covered, and the entire plant must be cleaned 9. All safety equipment, such as showers, respirators, gas masks and eye-wash stations, should be checked and ready to use 10. All operators must be aware of first-aid procedures, as well as the location and proper use of safety equipment After the procedures above have been completed, flushing and cleaning of lines can be started. After initial inspection, all vessels can be closed with proper gaskets, i.e., ``headed up'' or ``buttoned up,'' and mechanical tests started for running in the pumps. Preparing utilities Various equipment systems are discussed in the following sections. Personnel should take proper safety precautions whenever they are preparing equipment for startup. Where equipment is to be tested under pressure, rope off the relevant area and warn personnel to stay clear. Electrical equipment. All electrical equipment must be commissioned by qualified electrical engineering personnel. Motors should be test-run uncoupled to prove the motor and control circuitry before connecting them to any machinery. At this stage, motor-rotation direction should be checked to see that it is correct for the driven equipment before coupling up. Before any power is admitted to the facilities, all grounding cables should be checked thoroughly for proper connections. Incoming power, which is high voltage, usually goes through a stepdown transformer to a motor control center, circuit breakers, a switch rack and a pushbutton or switch. The transformer oil, circuit-breaker fuses and time-delay relays must be checked before the power is turned on. Plant air systems. All plant air piping and hoses must be blown clean. Allow air to blow through open lines until all traces of dirt and moisture disappear. For best results, blow air through at the highest possible velocity without overloading the compressors. Check air headers for leaks. Plant water systems. Flush out each utility hose station to clean lines and ensure that no blockages exist. Disconnect cooling water lines to machinery and flush through until lines are clear. Open high-point vents to bleed off air. Nitrogen system. After hydrotesting the system, connect an air line to the nitrogen header at the battery limit and blow the lines clear of water and dirt, up to the connections with the process. In addition, blow air back to the supply point. This system should be dry and dustfree before nitrogen is admitted for purging the complete system. Instrument air system. The procedure used on instrument-air lines is similar to that used to clean plant air lines. A competent instrument technician should be in charge. Steam system. Remove (or turn to the open position) blind flanges at ends of steam headers and blow the piping out thoroughly to remove dirt and scale. Slowly increase the steam pressure on live steam headers, making sure that valves connected to process vessels are closed and that bleeders are open. One by one, open branch lines, making sure bleeders are open near the end and that inlet valves to drivers are closed. Bring all lines up to full steam pressure slowly after they have been thoroughly flushed. Check that all steam traps are functioning properly. Instrument preparations Orifice plates and safety valves are included here because the instrument engineer is responsible for the choice and purchase of these pieces of equipment. An orifice plate is used for differential-pressure transmitters to indicate flowrate through various lines. Ensure that all orifice plates are the correct size and that each is installed in its correct locations with its proper gasket. Install orifice plates immediately before performing a plant tightness test. This is a test in which the plant is checked at or near operating pressure with steam or nitrogen. Based on the results of the tightness test, employees can repair detected leaks before introducing hydrocarbons or other process materials into the process. Before installing safety valves, ensure that each valve is correctly tagged and tested onsite to check for correct lift-off and seating. Adjust valves to correct settings, if necessary. Check all instruments against design data to ascertain that they are in the correct locations. They should possess the proper range of measurement. All control valves must be ``stroked'' over their full operating range to ensure freedom of movement. A control valve is ``stroked'' when its position is changed from the control-room console by fully opening it manually, closing it to 25% open, opening it to 75% open, closing it to 50% open and then fully closing it. Control valves should then be checked via the following method: An instrumentation engineer transmits pneumatic air signals to the diaphragm of a control valve from a handheld, manual loading station. This verifies the full stroke of the control valve. Check valves for correct action on air failure. Alarms and automatic safety switches must be tested. Likewise, plant trip systems should be thoroughly checked. Check all alarm and trip settings and test, by simulation, that every trip actuator initates a trip at the correct specified condition. Flushing and cleaning of process lines Preparation. The following actions should be taken: 1. All measuring elements, orifice plates, restriction orifices and special fittings that may be blocked by debris must be removed from lines 2. All instruments should be isolated from lines 3. Where practical, ``roll'' or ``drop out'' all control valves to prevent pitting of the valve seats due to deposition of debris on the seat. Wherever possible, lines should be flushed or blown before installation of valves 4. Fully open all block valves in the lines to be flushed and blown, except those valves that isolate equipment 5. Remove flappers from all check valves 6. Sections upstream of heat exchangers should not be blown through or flushed into exchangers. Piping should be disconnected and exchanger flanges covered with sheet metal. After flushing or blowing clear of debris, the line can be reconnected and water flushed or air blown through the exchanger to the next section. This will prevent debris from blocking exchanger tubes. Exchanger bypass lines should also be flushed and blown 7. Most debris dislodged during flushing and blowing-out operations will accumulate in knockout drums that will be manually cleaned at the end of the operation. Vent air through the largest vents available upstream of the equipment being isolated. If necessary, remove a block valve from lines for venting. It is essential to obtain the highest possible gas velocity in order to completely remove foreign matter that may have accumulated during construction Continue flushing and blowing-out procedures for each section until no more scale and debris are dislodged. Then repeat the procedure on the next section of the plant. Wherever possible, install target plates across the vent to aid in determining when the air is no longer removing scale or debris, indicating clean piping. Cautions. To avoid cracking and disintegration as drying occurs, do not expose refractory-lined equipment to water. Use air blowing only. Cracks may cause hot spots on the shell when equipment is subsequently placed in service. All fittings and manhole covers must be securely fastened during the blowout procedure, since even relatively small pressures can send sizeable objects flying. In addition, small objects in a high-velocity air stream can severely injure personnel and damage equipment. Where necessary, install a vent pipe to a safe location. Stainless-steel equipment should be flushed out with treated water. This prevents equipment from coming into contact with chlorides, which can cause stress-corrosion cracking. For equipment that cannot be water flushed, pressurize each piece of equipment to about 7.5 kg/cm2with plant air and discharge through downstream equipment to atmosphere. Repeat this procedure for each major piece of equipment and each major section of process pipework. After blowing out, each vessel must be manually cleaned and inspected. After blowing out or water flushing any system, check carefully to see that piping has been properly realigned, temporary piping disconnected, temporary breaks reconnected, control valves reinstalled, valve flappers or cover plates replaced, and orifice plates installed. Valves not ``rolled'' or ``dropped out'' during blowing or flushing should be checked for closure and dropped out as required for cleaning. If valve gates must be removed, mark the gate and the valve body to prevent replacing a wrong gate. All piping must be drained of flushing water and blown with air to ensure that the pipe is reasonably dry. This prevents water from reaching process equipment during subsequent operations. Prior to final bolting down of cover plates on entryways, the interior of all vessels should be finally inspected for cleanliness and correct installation of internals. Specific-component procedures Rotational equipment. All necessary cooling-water piping must be correctly installed to stuffing boxes, bearing jackets and quench glands. Inspect seal water connections. Ensure that lubricating oil piping to bearings is correctly installed. Verify that each bearing housing has sufficient grease or oil for operation and that the type used is as specified by the manufacturer. Install temporary strainers and check filters for correct size and type of cartridge against specifications. Instrumentation necessary to run equipment must be checked out before starting. Pumps. These should be checked by an experienced millwright or vendor's mechanic. Operators should ensure that pumps are started in accordance with manufacturer's operating instructions. Centrifugal pumps. The following is a general guide: 1. Follow vendor's instructions for each particular pump. Often, the procedure is to open the suction valve and close the discharge valves, then ``crack'' open the discharge valve 2. Bleed pump until full of liquid. Never run a centrifugal pump dry 3. Turn on cooling water to the pump bearing and packing glands. On pumps fitted with mechanical seals, be sure cooling and flushing lines are open 4. Start the pump at low capacity (about 25% of design rate) by throttling the discharge valve 5. If the discharge pressure and motor amperage are satisfactory, slowly open the discharge valve to give the desired flow rate 6. Check pump and driver bearings for signs of excessive vibration or overheating 7. Check packing glands for leaks. Adjust, as required, on packing nuts. At the start, it is desirable to have some leakage in order to allow packing to run in 8. Check power requirements of the pump driver, and check pump performance against specifications 9. Run the pump for one hour and then shut it down to check seals and alignment. In shutting down, the discharge valve is closed first, the pump stopped, and then the suction valve is closed 10. Temporary screens should remain in all pump-suction lines throughout initial startup, or for at least one month, since operation may dislodge foreign matter that was not flushed out during testing and preparation stages 11. If any temporary strainer interferes with normal operation, it may be removed after it shows clean on two consecutive inspections 12. Pump pressure gages must be kept in accurate, good working order as, in many cases, the gage is the only indication that the pump is operating correctly Positive displacement pumps. These must not be started with a closed discharge valve. Excess pressure, which can quickly result in a closed or pinched discharge valve, may damage the pump. Compressors. Several precautions must be taken when compressors are started for the first time. Any carelessness or lack of knowledge can cause serious damage. Preparations for actual running-in operations on air should be carried out under the direction of the compressor manufacturer's field representative. Before attempting to start compressors, every operator should study all sections of the manufacturer's instruction manual to learn as much as possible about mechanical details and to understand lubricating and cooling systems and all control instruments. After each operator becomes familiar with the compressors by starting and stopping them a number of times, and has had some experience in caring for the machines, routine operation will become simple. The importance of clean suction lines from knockout drums to compressor suctions cannot be overemphasized. Operators must be sure these lines have been thoroughly cleaned before using compressors to take suction from knockout drums. Never start compressors with shutdown devices inoperative. Vendor representatives may install bypass wiring on trips to check machinery; however, operators should not do this. Piping and equipment supports. When temperatures change, equipment undergoes thermal expansion or contraction. Supports and piping flexibility are provided to allow and guide these changes. These supports must be free to move during heatup and startup. Fired-heater dryout. This section addresses only heaters -- boilers have only water in their tubes, and therefore are not treated with this dryout procedure. Dryout procedures are used to cure furnace refractory before initial process operation. At the same time, the dryout period is also a means of checking operation of certain heater components, such as burners, and such control devices that may be used during the dryout period. Heater manufacturers' instructions should be reviewed and carefully followed for dryout. Commissioning steps During this phase, equipment is run in, facility operators are given on-the-job training, and process materials are introduced into the plant (sidebar, facing page). With all new lines flushed, relief valves mounted, and pumps and compressors coupled to motors, the idea is to first test fluid flow in a cold condition. Operating tests should then be performed on as much equipment as possible, followed by punch listing of offsite facilities and utilities. How to punch list Punchlisting means making a verifying check of various items to ensure that piping and equipment is installed according to plant design. Applied correctly, punchlisting completes the work of the construction team. A necessary step in startup, punchlisting is unfortunately a tedious task. Many items are given short shrift when the punch list is formulated because other things engage operators' attention. In addition, construction personnel will at this stage be reluctant to expend time rectifying problems uncovered by punchlisting. The construction team, by this point, is generally anxious to move on to its next construction assignment; and, if operators discover design or equipment deficiencies, the construction team's tendency is to oppose any further work it might deem unnecessary. Operators should therefore carefully justify any changes they might request. In general, the sooner the punchlist is formulated and applied, the better for all concerned. The construction team's records provide a useful source of information during punchlisting. Operators should consult these records carefully to determine whether the following actions have already been taken: checking of motors for rotation; removal of locking pins from spring hangers; cold alignment of pumps and compressors; and sign-off of vessel inspection sheets. During punchlisting, operators ensure that the as-built plant is consistent with the unit's original design. Some major items that should be included in punchlisting are: - Engineering flowsheets - Cooling water (CW) system - Treated-water systems - Instrument air and plant air systems - Boiler feedwater (BFW) system - Steam systems - Condensate systems - Flare system - Inert gas or nitrogen system - Fuel gas system - Fuel oil systems - Firewater system - Sewer systems - Storage tanks - Blinds The items above are a foundation for a firm punchlisting for offsites and utilities. They represent areas in which avoidable problems often occur at facilities. Typically, startup is delayed more by oversight than by design. If crucial elements can be nailed down in precommissioning and commissioning, unnecessary delays will be eliminated and the startup proper can be addressed. Although the contract must be followed, operators should request field modifications where needed to protect personnel and equipment. Finally, startup Startup normally commences with the introduction of feedstock into the unit (sidebar, page 91). All precommissioning and commissioning items have been completed, and the unit is either under an inert gas atmosphere (ie., nitrogen) or drained and ready for a last nitrogen purge. Each startup must be tailored to owner, unit and facility operators. Safe operating plateaus should always be established during initial startup. These allow personnel to pause at any given stage, without having to totally shut down the plant. Everything in a startup must be done thoroughly, logically and with good sense -- which is not so common. Edited by Irene Kim M.P. Nayar (70 Coomoora Road, Ardross, Perth, WA 6153 Australia; Tel. 09-364-4207) has 19 years of experience in design, engineering, project management, construction, commissioning and startup of oil and gas facilities. He has worked for Brown & Root (Singapore) and Engineers India Ltd (India). Nayar holds a B.S. in mechanical engineering and a postgraduate diploma in personnel management from Delhi University. He is a fellow in the Institution of Engineers (Australia) and a member of the American Society of Mechanical Engineers. Mark E. Wheeler is senior control engineer for PID, a Phoenix-based systems integrator that provides performance analysis and control software for a range of industries. Wheeler joined PID from Hoechst Celanese, where he was lead control engineer for several retrofits and installations involving the Honeywell TDC 3000 system. Wheeler graduated from the University of California at Santa Barbara with a bachelor of science degree in chemical engineering. Martin E. Butler is the Plant Operations Manager for Foster Wheeler USA Corp. (Perryville Corporate Park, Clinton, NJ 08809-4000; Tel. 908-730-4000). With Foster Wheeler since 1964, he has started up refineries, process units and utilities in Europe, south America, the Middle East, and the U.S. He has recruited for clients in India and written operating manuals and presented training programs in Brazil, Canada, Germany, Kuwait, Portugal, Italy and the U.S. He has worked in the Pilot Plant and Manufacturing Plant for Standard Brands inc. He graduated from Indiana Technical College in 1959 with a B.S. in chemical engineering.

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