煉油廠的未來(lái)是無(wú)線

艾默生過(guò)程管理亞太區(qū)新加坡 K.T.Murali

煉油廠的未來(lái)是無(wú)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(yíng)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(yíng)成本才可保持競(jìng)爭(zhēng)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(duì)改進(jìn)性能，同時(shí)在安全、能源效率、可靠性和可用性方面提出更高的要求。

無(wú)線技術(shù)通過(guò)結(jié)合過(guò)程操作和設(shè)備監(jiān)測(cè)，針對(duì)這些復(fù)雜問(wèn)題提供了整體解決方案。方案主要有四方面優(yōu)勢(shì)：

? 添加過(guò)程監(jiān)測(cè)所需的新測(cè)點(diǎn)具備靈活性；

? 監(jiān)測(cè)重要級(jí)別的泵和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備；

? 提供新測(cè)量方法，如聲波和振動(dòng)變送器；

? 使用變送器測(cè)量方式替代就地表頭。

無(wú)線應(yīng)用

由于成本因素，大多數(shù)煉油廠在建設(shè)時(shí)都會(huì)盡可能減少設(shè)備安全操作所需的測(cè)量?jī)x表和控制裝置。因?yàn)槊吭黾右豁?xiàng)測(cè)量都會(huì)增加成本，所以工藝設(shè)計(jì)人員通常會(huì)考慮工廠安全啟動(dòng)和運(yùn)營(yíng)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(cè)。一方面是由于成本原因，另一方面是因?yàn)閹啄昵案緵](méi)有無(wú)線振動(dòng)變送器和聲波變送器，因此也不會(huì)成為設(shè)計(jì)師可選的解決方案。

過(guò)去，操作員通常使用手持采集設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)指示壓力計(jì)和溫度計(jì)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(méi)有設(shè)備狀況信息的條件下，建立一個(gè)合理的維護(hù)計(jì)劃是非常困難的，而且意外的設(shè)備故障會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)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(duì)資產(chǎn)設(shè)備狀況的了解，但在過(guò)去增加儀表的成本十分高昂。這包括儀表采購(gòu)、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(wú)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(wú)線設(shè)備。無(wú)線技術(shù)已在全球范圍內(nèi)得到了普遍使用。WirelessHART，是無(wú)線技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 62591），且已經(jīng)成為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在全球眾多項(xiàng)目中得到實(shí)證。無(wú)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(shí)，將會(huì)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(gè)典型煉油廠的重要資產(chǎn)監(jiān)測(cè)解決方案涉及四個(gè)不同領(lǐng)域。包括：

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

? 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(rùn)滑問(wèn)題、葉片不平衡和校準(zhǔn)問(wèn)題；

? 冷卻塔的軸承和齒輪故障、傳動(dòng)軸未校準(zhǔn)和過(guò)度振動(dòng)。

熱交換器解決方案可使用現(xiàn)有有線和無(wú)線儀表綜合方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的全天候自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，從而改進(jìn)運(yùn)營(yíng)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(gè)250,000bpd 產(chǎn)量的煉油廠而言，這意味著所有過(guò)程單元每年可至少節(jié)省 350 萬(wàn)美元。

無(wú)線振動(dòng)變送器能夠?yàn)闊捰蛷S帶來(lái)巨大的效益。這些變送器廣泛用于監(jiān)測(cè)泵的氣蝕和軸承問(wèn)題、以及馬達(dá)上的軸承。

蒸汽疏水閥泄漏會(huì)浪費(fèi)蒸汽（即資金）。智能無(wú)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(shí)提供報(bào)警和位置信息。

泄壓閥泄漏是件非常麻煩的事，不僅會(huì)浪費(fèi)寶貴的物料，并且在某些情況下會(huì)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(wú)線聲波變送器可檢測(cè)泄壓閥產(chǎn)生的紊流并在泄漏發(fā)生時(shí)提供通知。

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

很多熱交換器在安裝時(shí)插有“測(cè)試井”— 無(wú)熱電阻或熱電偶傳感元件的熱電偶套管— 使其能夠采集過(guò)程溫度，從而檢測(cè)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(wú)線溫度變送器，從而允許在線監(jiān)測(cè)熱交換器可能存在的污垢。利用軟件執(zhí)行計(jì)算，然后得出結(jié)果趨勢(shì)。無(wú)線變送器還可用于監(jiān)測(cè)過(guò)程壓力和跟蹤高低液位。

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

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

操作員可利用在線腐蝕速率檢測(cè)腐蝕峰值和關(guān)聯(lián)其他過(guò)程數(shù)據(jù)來(lái)分析根本原因，以降低運(yùn)營(yíng)成本、延長(zhǎng)資產(chǎn)壽命和最大限度延長(zhǎng)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(gè)有效方法是將無(wú)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(wú)線設(shè)備的另一大優(yōu)勢(shì)是，最大程度降低操作員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行壓力和溫度測(cè)量的需求；您可減少人員進(jìn)入有害工廠區(qū)域的時(shí)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(lái)越多，人口的增長(zhǎng)驅(qū)使精煉石油產(chǎn)品的需求不斷增加。趨勢(shì)顯示，未來(lái)幾年還將繼續(xù)增長(zhǎng)。為滿足需求，國(guó)有石油公司正在新建煉油廠。

雖然這些項(xiàng)目的規(guī)模各異，但總體趨勢(shì)是建設(shè)產(chǎn)能更大的工廠。同時(shí)，很多項(xiàng)目涉及多個(gè)來(lái)自世界不同地區(qū)的工程公司（EPC），使得項(xiàng)目管理越發(fā)重要。即使沒(méi)有多家 EPC，在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中工程設(shè)計(jì)變更也在所難免。

2009年對(duì)一個(gè)新投資的6000點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查研究，真實(shí)的數(shù)據(jù)顯示其中44% 的測(cè)點(diǎn)使用了無(wú)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(wú)線自動(dòng)化方案可實(shí)現(xiàn) 36% 的節(jié)??；而且無(wú)線還具有不易監(jiān)測(cè)位置的易用性和靈活性，以及未來(lái)增長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。

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

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

結(jié)語(yǔ)

無(wú)線技術(shù)在煉油行業(yè)已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的接受和應(yīng)用，無(wú)論是煉油廠的新建還是改造項(xiàng)目。無(wú)線可以對(duì)原先人工檢測(cè)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、實(shí)時(shí)分析、實(shí)時(shí)報(bào)警和故障發(fā)生前定期通知，從而減少非計(jì)劃怠工和停車的發(fā)生幾率。該項(xiàng)技術(shù)能解決煉油廠的諸多問(wèn)題。針對(duì)大量區(qū)域的設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)，無(wú)線都是一種經(jīng)濟(jì)有效的方式。無(wú)線可以幫助工廠制定更加合理的維修計(jì)劃。智能無(wú)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。