艾默生過程管理亞太區(qū)新加坡 K.T.Murali

煉油廠的未來是無線

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今天的煉油廠不斷面臨挑戰(zhàn)，在不增加設(shè)備規(guī)模的條件下既要持續(xù)運(yùn)營又要增加產(chǎn)量，為此，煉油廠飽受壓力。這也意味著煉油廠必須以較低的運(yùn)營成本才可保持競爭力。在亞太和中東地區(qū)，新投資的煉油廠仍在緊鑼密鼓的建設(shè)當(dāng)中。但在那里很難找到有經(jīng)驗(yàn)的操作人員。煉油廠面臨嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)和人員配置現(xiàn)狀，要求煉油廠對改進(jìn)性能，同時在安全、能源效率、可靠性和可用性方面提出更高的要求。

無線技術(shù)通過結(jié)合過程操作和設(shè)備監(jiān)測，針對這些復(fù)雜問題提供了整體解決方案。方案主要有四方面優(yōu)勢：

? 添加過程監(jiān)測所需的新測點(diǎn)具備靈活性；

? 監(jiān)測重要級別的泵和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備；

? 提供新測量方法，如聲波和振動變送器；

? 使用變送器測量方式替代就地表頭。

無線應(yīng)用

由于成本因素，大多數(shù)煉油廠在建設(shè)時都會盡可能減少設(shè)備安全操作所需的測量儀表和控制裝置。因?yàn)槊吭黾右豁棞y量都會增加成本，所以工藝設(shè)計人員通常會考慮工廠安全啟動和運(yùn)營所需的最低標(biāo)準(zhǔn)，然后讓最終用戶根據(jù)需求進(jìn)行添加。經(jīng)常被忽略的地方是設(shè)備狀況監(jiān)測。一方面是由于成本原因，另一方面是因?yàn)閹啄昵案緵]有無線振動變送器和聲波變送器，因此也不會成為設(shè)計師可選的解決方案。

過去，操作員通常使用手持采集設(shè)備或現(xiàn)場指示壓力計和溫度計進(jìn)行大量讀數(shù)操作。這種方式勞心費(fèi)力并且效率低。不僅限制讀數(shù)的頻率，而且可能需要員工爬到溫度較高的運(yùn)行設(shè)備上收集數(shù)據(jù)，增加了人員受傷幾率。

在沒有設(shè)備狀況信息的條件下，建立一個合理的維護(hù)計劃是非常困難的，而且意外的設(shè)備故障會導(dǎo)致運(yùn)營低效、產(chǎn)品不合規(guī)格或不必要設(shè)備關(guān)斷。增加儀表可以增進(jìn)對資產(chǎn)設(shè)備狀況的了解，但在過去增加儀表的成本十分高昂。這包括儀表采購、額外的I/O連接點(diǎn)必需的布線、更改文檔以及需要遵循變更管理（MOC）流程的花費(fèi)。為改變這一狀況我們能做些什么呢？

無線技術(shù)是助推器

增加儀表的一種經(jīng)濟(jì)高效的方法是使用無線設(shè)備。無線技術(shù)已在全球范圍內(nèi)得到了普遍使用。WirelessHART，是無線技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 62591），且已經(jīng)成為中國國家標(biāo)準(zhǔn)，在全球眾多項目中得到實(shí)證。無線實(shí)施所需的工程量很小，易于安裝和調(diào)試，而且易于擴(kuò)展。將儀表添加到 WirelessHART 網(wǎng)絡(luò)的同時，將會提高通信可靠性并擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

現(xiàn)有煉油廠的解決方案

一個典型煉油廠的重要資產(chǎn)監(jiān)測解決方案涉及四個不同領(lǐng)域。包括：

? 泵可能因軸承磨損、校準(zhǔn)問題和葉輪葉片損壞而導(dǎo)致振動加??；

? 強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)軸承磨損、校準(zhǔn)、百葉窗損壞、葉片損壞和共振頻率；

? 壓縮機(jī)的軸承磨損、潤滑問題、葉片不平衡和校準(zhǔn)問題；

? 冷卻塔的軸承和齒輪故障、傳動軸未校準(zhǔn)和過度振動。

熱交換器解決方案可使用現(xiàn)有有線和無線儀表綜合方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的全天候自動化監(jiān)測，從而改進(jìn)運(yùn)營和降低能源成本。維護(hù)人員能夠在保證最佳傳熱性能的前提下安排清理和維護(hù)作業(yè)。由此，煉油廠可以將因污垢導(dǎo)致的能源和產(chǎn)能損失降低至10%。就一個250,000bpd 產(chǎn)量的煉油廠而言，這意味著所有過程單元每年可至少節(jié)省 350 萬美元。

無線振動變送器能夠?yàn)闊捰蛷S帶來巨大的效益。這些變送器廣泛用于監(jiān)測泵的氣蝕和軸承問題、以及馬達(dá)上的軸承。

蒸汽疏水閥泄漏會浪費(fèi)蒸汽（即資金）。智能無線聲波變送器可與軟件結(jié)合使用，提供疏水閥總體狀況的關(guān)鍵在線信息，在疏水閥發(fā)生故障時提供報警和位置信息。

泄壓閥泄漏是件非常麻煩的事，不僅會浪費(fèi)寶貴的物料，并且在某些情況下會造成易燃和或有毒物質(zhì)泄漏。這種泄漏可能招致違規(guī)排放的懲罰。智能無線聲波變送器可檢測泄壓閥產(chǎn)生的紊流并在泄漏發(fā)生時提供通知。

作為重要資產(chǎn)監(jiān)測解決方案的一部分，無線變送器對空冷熱交換器也非常有用。它們可監(jiān)測冷卻性能降低、共振頻率、校準(zhǔn)問題和百葉窗失靈等問題。

很多熱交換器在安裝時插有“測試井”— 無熱電阻或熱電偶傳感元件的熱電偶套管— 使其能夠采集過程溫度，從而檢測交換器中的污垢。用戶可以輕松地將熱電偶元件插入空的熱電偶套管并連接到無線溫度變送器，從而允許在線監(jiān)測熱交換器可能存在的污垢。利用軟件執(zhí)行計算，然后得出結(jié)果趨勢。無線變送器還可用于監(jiān)測過程壓力和跟蹤高低液位。

無線監(jiān)測解決方案可通過逐漸增加無線壓力、溫度、振動、液位和pH等類型不斷擴(kuò)大，為眾多監(jiān)測應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)提供額外功能。

全面的維護(hù)計劃還包括腐蝕監(jiān)測。如今的無線腐蝕監(jiān)測變送器允許在以前無法達(dá)到的位置進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測。

操作員可利用在線腐蝕速率檢測腐蝕峰值和關(guān)聯(lián)其他過程數(shù)據(jù)來分析根本原因，以降低運(yùn)營成本、延長資產(chǎn)壽命和最大限度延長發(fā)生關(guān)斷的間隔。輸送這些物料的設(shè)備常常不斷老化、易受腐蝕而且不易適應(yīng)硬接線在線系統(tǒng)。在此環(huán)境中防止發(fā)生腐蝕故障的一個有效方法是將無線腐蝕變送器與可靠的數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)相結(jié)合。

無線設(shè)備的另一大優(yōu)勢是，最大程度降低操作員前往現(xiàn)場進(jìn)行壓力和溫度測量的需求；您可減少人員進(jìn)入有害工廠區(qū)域的時間，提高整體人員安全。

新投資煉油廠解決方案

在亞太修建的煉油廠越來越多，人口的增長驅(qū)使精煉石油產(chǎn)品的需求不斷增加。趨勢顯示，未來幾年還將繼續(xù)增長。為滿足需求，國有石油公司正在新建煉油廠。

雖然這些項目的規(guī)模各異，但總體趨勢是建設(shè)產(chǎn)能更大的工廠。同時，很多項目涉及多個來自世界不同地區(qū)的工程公司（EPC），使得項目管理越發(fā)重要。即使沒有多家 EPC，在整個項目過程中工程設(shè)計變更也在所難免。

2009年對一個新投資的6000點(diǎn)項目進(jìn)行調(diào)查研究，真實(shí)的數(shù)據(jù)顯示其中44% 的測點(diǎn)使用了無線技術(shù)。結(jié)果顯示，與完全使用有線的 HART 解決方案相比，無線自動化方案可實(shí)現(xiàn) 36% 的節(jié)?。欢覠o線還具有不易監(jiān)測位置的易用性和靈活性，以及未來增長的優(yōu)勢。

調(diào)查結(jié)論還顯示，無線在不易安裝、需要遠(yuǎn)程監(jiān)測和輔助系統(tǒng)等應(yīng)用具有更大的成本優(yōu)勢。無線可降低對備用 I/O 容量的需求，無線點(diǎn)很容易添加簡化未來進(jìn)行變更的相關(guān)事宜。采用簡單的無線技術(shù)還能簡化培訓(xùn)和工程設(shè)計。通過無線可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的測量，產(chǎn)生更大持久的運(yùn)營優(yōu)勢。

為實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢，最終用戶和EPC 密切合作，在這些項目的前期工程設(shè)計階段就涵蓋無線網(wǎng)絡(luò)，不僅將無線技術(shù)用于過程工藝測量，而且用于設(shè)備裝置監(jiān)測。

結(jié)語

無線技術(shù)在煉油行業(yè)已經(jīng)得到越來越廣泛的接受和應(yīng)用，無論是煉油廠的新建還是改造項目。無線可以對原先人工檢測的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時測量、實(shí)時分析、實(shí)時報警和故障發(fā)生前定期通知，從而減少非計劃怠工和停車的發(fā)生幾率。該項技術(shù)能解決煉油廠的諸多問題。針對大量區(qū)域的設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測，無線都是一種經(jīng)濟(jì)有效的方式。無線可以幫助工廠制定更加合理的維修計劃。智能無線設(shè)備能大幅增加設(shè)備的可用性，從而有效增加工廠的產(chǎn)能。