越来越多的过程制造商开始青睐于无线技术,这是第一个应用于工业领域的无线技术,而且几乎没有风险,现在他们可将这项技术应用到自已的工厂中来。
选择无线技术的初衷和理由各有不同,正如艾默生建议的,许多过程制造商选择从现场层次的测量设备开始搭建无线网络,艾默生在无线应用方面已有好几年的经验并成功实施了数百个无线项目。
诚然,目前绝大多数的应用都属于现场网络应用。艾默生市场副总裁Jane Lansing 指出,“我们正与用户一起越来越多地关注工厂层次的应用,例如用于流动工作人员以及用于设备和人员的定位。”
本手册所述许多案例可能并不直接适用于您的工厂实际情况,但没准也能从中找到一些共同点。(参阅下列应用类别的示图)
热交换器和过滤器监视
热交换器始终处于运行状态,直至内部污垢影响机组使用性能。即使在新建的工厂里,热交换器也很少连接成系统进行有线监视,无法进行有效的管理;无线监视器可以使操作人员确定何时进行维修保养.
无线技术的应用取决于客户的需求
例如,欧洲一家大型炼油厂开发一套设备管理系统,可以监视厂区内使用的热交换器。其中一名工程师指出:“监视热交换器
过滤器属于另一种应用类别,也始终处于运行状态,直至内部完全堵塞。使用无线监视器后,可以显著改善其使用性能,节省能源。这家大型炼油厂使用无线技术来检测炼焦炉机组上泵的过滤器堵塞情况,以消除泵损坏的严重事故隐患。
储罐监视
储油库为仪表带来难以置信的挑战:庞大的储油库内有几十个巨型油罐,每一个油罐均要求监视液位、温度、压力和流量等参数。由于涉及长距离地下埋设电线电缆的巨额费用,储油库内的仪表一般均不连接成系统进行有线监视,而是采用单机安装。
Hunt 炼油公司位于美国亚拉巴马州托斯卡纳,使用无线温度变送器来监视热沥青储罐。在非常热的沥青注入储罐时,炽热的流体可以融化储罐内的沥青。热量到达冷气囊时,气囊内可能存在的任何潮气猛烈冲出,这种情况可能会造成储罐顶部损坏,维修费用估计达20 万美元。无线温度变送器均匀地分布在每一个储罐四周以监视冷气囊,从而有效防止事故隐患。
检查泵和电机运行情况
主泵或主电机故障时,可能引起过程停机、泄漏或其它问题,并造成巨大经济损失。
在重要的泵或电机上安装无线振动变送器,这是过程工厂的一项明智投资项目。振动数据以无线方式传送至控制系统,在泵或电动机故障前便可以检测和诊断出问题,工厂可以按要求编制维修或更换的时间表。
监视移动设备
有些过程设备,例如移动平台、泵、压缩机、便携式实验和测试设备等属于移动设备。一家知名的生命科学公司在其移动平台上安装无线设备,这个平台包括泵、过滤和研磨设备,可以在五层楼厂房内任意移动,并且穿过12 英寸厚的钢筋混凝土楼板进行通讯。
严酷工况
将仪表安装在严酷工况中,这涉及仪表和人员两个问题。严酷工况是指极端温度、潮湿、粉尘、腐蚀或爆炸性环境条件。
位于巴西伊帕汀加的 Usiminas 是全世界最大的钢铁制成品公司之一,其采用无线温度变送器监视厚钢板轧机的轧辊轴承油温度。“温度测量数据准确,并且实现冗余配置,可以使我们更好地维修轧辊轴承,避免非计划停机事故,” Usiminas 仪表部门负责人Carlos Augusto Souza deOliveira 这样说。
旋转设备和涡轮机组
无线振动分析仪正越来越多地应用于监视旋转设备,例如透平、发电机组、往复式发动机、压缩机和其它电动机驱动系统。通常这些设备体积硕大,价格昂贵。诊断设备能够预测悬而未决问题,使用户防患于未然,避免小缺陷最终酿成大事故。
旋转过程设备用有线仪表进行监视似乎是异常困难的。澳大利亚Coogee 公司的旋转式反应器上的有线仪表经常出现故障,因而该公司安装了无线压力和温度变送器。
监视能量消耗
监视能量消耗这项工作至关重要,但是使用有线仪表常常会显得难于成效。在开始建造工厂时考虑的许多测量点,由于受到时间或成本的制约,最后被迫放弃安装。现在,在需要增加测量点时,新传感器的接线不再成为任何问题。
无线技术使用户可以在现有的工厂内安装任何所需的监视器。例如,澳大利亚布里斯班附近的BP Bitumen 公司使用2 台无线变送器来控制临时性丙烷储罐的燃料供应。在正常燃料系统停机时,丙烷会冲出储罐。无线变送器使BP Bitumen 公司可以监视临时性丙烷系统,直至主燃料系统在线恢复如初。
临时性测量
无线技术可以使系统集成商和最终用户将临时性仪表和监视器安装在过程的各个部件上,用于检查过程启动或工作条件剧变时介质的状态,以便进行故障诊断及排除。
电 伴热监视
碳氢化合物工业在管道和过程上使用电伴热来保持规定的温度。无线技术可以方便快捷地监视电伴热温度。
油气田监视
油气田通常位于偏远地区。由于距离遥远,开挖埋管和接线工作困难重重。油气田经常处于无人工作状态,维修人员前去工作的机会并不多,属于事故高发区域。无线技术使远程监视油气田不再是可望而不可及的目标。
委内瑞拉Morichai 地区的油气田目前使用600 多台艾默生无线设备,委内瑞拉国营石油公司PDVS 使用这些设备传送压力和温度数据,由此来监视公司属下的180 多个油气田。
“我们需要更加可靠和精确的测量数据来更好地控制油气田,增加油气产量,实现我们对政府的承诺,” Morichai自动化与IT 经理Euclides Rojas 如是说:“我们的长期目标是使全部500 多个油气田实现现代化。艾默生的无线通讯技术在我们油气田严酷环境条件下已经投入使用,事实证明其性能可靠,物有所值。这是我们梦寐以求的方案。”
如有以下情况,请考虑无线现场网络
.. 手动收集数据:无线技术可以使技术人员不必再涉足现场采集数据。
.. “必须有的”测量数据:环境或安全标准和
.. 诊断需求:许多工厂拥有成百台 HART 仪表。无线技术可以使操作人员访问HART 设备中的诊断信息。
.. 危险性环境分级问题:在危险性环境中安装时,无线仪表比有线仪表具有明显的优越性。
.. “随心所欲地”测量:无线技术可以在以前受条件所限而无法安装仪表的地方增加测量点。
.. 解决长距离问题:油库和油气田等地方的测量涉及长距离埋设电缆和管道等问题,而无线技术不再需要这些接线。
.. 泵和电动机数量众多:有些工厂拥有成百台泵和电机。连续监视其运行状态所需费用昂贵,采用有线技术全部安装振动传感器,则受条件制约而无法实现,无线技术却可以轻松实现。
.. 极端环境条件:在炽热、危险和/或腐蚀性环境中安装仪表和敷设电缆,这是一个棘手的问题。无线技术可以逾越这一障碍。
.. 安装环境拥挤:增加无线仪表时,无需在空间有限的外壳和导管中再安装新的电线电缆。
.. 电线电缆安装成本高:增加新的有线测量点时,安装成本约为每英尺50 至100 美元,如此昂贵开支使人望而却步。
.. 反馈需求:手动阀门无位置反馈功能,可能会产生安全隐患。无线监视方案的所有费用仅为有线技术的十分之一。
.. 别无选择:在移动设备和旋转设备上以及在偏远地区,无线技术可以大有作为。此时,有线仪表则是无能为力或难以企及的。
科隆INEOS公司防止意外停机
德国科隆的聚乙烯制造商 INEOS 使用艾默生智能无线技术,监视聚乙烯颗粒输送管道的过滤器堵塞情况。过滤器堵塞可能导致工厂生产过程停机。
INEOS 生产的聚乙烯可以用于许多产品,例如管道、包装材料、胶卷和涂料等行业。供用户使用的聚乙烯颗粒通过气动输送系统输送至工厂的储罐进行贮存;期间,聚乙烯颗粒随气流一起从一个地方“吹”至另一个地方。工厂对进气进行过滤,以免污染最终产品。运行一段时间后过滤器可能会堵塞和失效,并影响最终产品的质量。
INEOS已建立预防性维修程序和清洗过滤器的时间表。然而,这可能意味着在过滤器不需要清洗时而为之,或在两次清洁之间出现过滤器堵塞问题。清洗过滤器和排除堵塞工作要求停止气流吹送,从而影响过程运行。如果周末出现过滤器堵塞问题,则维修成本更高。INEOS希望在过滤器堵塞和失效前,按照预测来清洗过滤器。通过近距离监视过滤器的工作状态,维修团队可以按实际需求来编制清洗工作时间表,尽可能减少维修成本和缓解过程干扰。
INEOS 试图安装有线系统,近距离监视过滤器的工作状态,保证其良好的可用性。使用差压表可以监视过滤器的工作状态。然而,由于这些过滤器分布范围广;采用有线方案时,要求将所有规定的测量点与控制系统连接在一起,安装工作量及其所需费用成为前进道路上的绊脚石。
“过滤器安装位置特殊,布线工作成本极高,我们只得放弃有线状态监视测量点的计划,”INEOS 维修工程师Frank Mehlkopf 解释说。
艾默生协助 INEOS 安装无线监视系统。“我们认为智能无线技术使用方便快捷。我们最近在配送区域的8 台过滤器上进行测试,”Frank Mehlkopf 继续说。“这些变送器甚至不需要至网关的视线……我们准备充分利用无线技术的巨大潜能。”
Technochem公司用流动测量数据进行诊断
“发现过程上某个部件出现问题时,我可以信手拈来一台压力变送器并将其移至所需的地方,”新加坡TEC 公司焚化经理Jan Huijben 说。Technochem 环境公司是一家医药和石化行业废弃物处理和焚化专业公司。“我 常常可以在5 分钟内决定下一步的工作,处理出现的问题,并且使变送器迅速恢复正常如初。”
Jan Huijben 去年加入Technochem,当时储罐区采用有线仪表系统,公司开始考虑这项孜孜以求的计划。要求建立一个精确的储罐物位测量系统,测量数据自动传送至计算机数据库。除了使用数据来跟踪和控制储罐内废弃物物位外,还要求编制客户废弃物进库时间表,让客户了解订单状态,包括保证其化工废弃物得以处理和焚化。
今天,在Technochem 公司的14个储罐上,艾默生的智能无线现场网络自动进行废弃物物位控制和监视工作。自2008 年4 月无线系统运行以来,实时数据准确,过程效率显著提高,焚烧不均匀透彻的现象不复存在。记录的数据证明,特定的化工废弃物已彻底焚化,通过公司的信息网络可以随时访问这些数据。管理人员在厂区其它地方时,也可以浏览过程数据和订单更改信息。客户浏览所需数据的电子接口正在开发之中。
按照 Technochem 公司持续改进的文化理念,14台Rosemount 无线压力变送器中有一些会从一点移至另一点,参与诊断、故障排除和新过程开发等工作。“艾默生的自组织无线网络技术应变能力