文中介紹了應用智能無(wú)線(xiàn)HART技術(shù)監測重要設備性能參數，提高工廠(chǎng)設備運營(yíng)管理重要性。 

    截止到目前，在運行多年的工廠(chǎng)中，其儀表是按照能夠完成最基本的過(guò)程控制數量來(lái)配置的。如果要提高過(guò)程設備的利用率、提升能源效率、減少維護成本、減輕安全和環(huán)境事故發(fā)生則需要增加額外的測量?jì)x表。

    無(wú)線(xiàn)儀表的安裝和使用的便捷性，為舊工廠(chǎng)改造，實(shí)現現代化工廠(chǎng)，提供了很好的解決方案。

    在工廠(chǎng)中，昂貴的壓縮機、大型機泵等關(guān)鍵資產(chǎn)已經(jīng)配備保護監控系統。由于傳統的機械保護和設備監測系統成本較高，其他設備應用監控系統的可能性明顯降低。大多數沒(méi)有在線(xiàn)監控的設備對于生產(chǎn)運行依然是重要設備，這些重要設備通常采用手動(dòng)點(diǎn)檢方式完成監控。最初設計時(shí)，此類(lèi)設備通常有備用設備，但隨著(zhù)項目的改造和擴張，很多工廠(chǎng)將備用設備也投入到生產(chǎn)運行中，備用設備的意義也就不存在。

    每月人工巡檢收集的數據的頻率不足以捕捉到設備問(wèn)題的信息，工況的變化經(jīng)常造成設備故障。意外的設備故障將導致生產(chǎn)停工并帶來(lái)安全隱患，帶有故障隱患的設備連續運行時(shí)，最終可能導致對設備更大的損壞。

    對設備監控需要增加額外的測量?jì)x表，由于前期工廠(chǎng)設計很少包含這些測點(diǎn)，如使用傳統有線(xiàn)方法，增加測點(diǎn)就需要鋪設電纜、增加槽板和重新分配分線(xiàn)盒。WirelessHart無(wú)線(xiàn)儀表大大降低了增加測量?jì)x表的風(fēng)險和投資成本，其無(wú)線(xiàn)多路徑、網(wǎng)狀拓撲結構等特點(diǎn)，省卻了所有需要增加的電纜。

    換熱器監測

    在煉油廠(chǎng)，工藝操作的主要挑戰來(lái)自原油預熱換熱器單元，原油瀝青質(zhì)沉淀或脫鹽設備性能差使其結垢，從而降低了換熱器的管程和殼程的換熱效率。當換熱器結垢時(shí)，其下游火焰加熱器必然增加熱量需求，從而增加燃料成本。在換熱器達到它的最大容量時(shí)，必須降低換熱能力以滿(mǎn)足過(guò)程溫度的需求，這就降低了能源利用率。

    頻繁清潔換熱器顯然是不現實(shí)的，因為停車(chē)才可以進(jìn)行清潔操作。如果換熱器結垢嚴重，必須將其吊離廠(chǎng)區外進(jìn)行清潔。因此，對換熱器清潔時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化操作是必須考慮的因素。

    在現今的工廠(chǎng)中，操作人員一般不清楚每個(gè)換熱器的結垢率。利用手工測量熱流體的參數非常困難，并且對大量的換熱器測量也需要耗用時(shí)間，這就造成了操作人員不能確認結垢的累積程度，缺少信息而不能做出相應的決策和計劃，即在增加清潔換熱器成本還是增加額外的燃料成本的決策上無(wú)法定奪。

    接下來(lái)的問(wèn)題是，當被加熱的流體離開(kāi)結垢換熱器流動(dòng)到下一個(gè)換熱器時(shí)，其溫度高于換熱器設計值。這有可能造成對換熱器的損害。當換熱器嚴重結垢時(shí)，其堵塞會(huì )引起管線(xiàn)內流體不能正常流動(dòng)。

    維修人員如果需要了解換熱器性能數據，則應每日及時(shí)收集分析結垢數據并制定維修計劃。唯一可行的方法是自動(dòng)監控每個(gè)換熱器的結垢率，利用新的監測方案，即無(wú)線(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度變送器，監測每個(gè)換熱器的冷熱流體出口和入口的溫度。

    現場(chǎng)監測的數據通過(guò)智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，集成到資產(chǎn)監控軟件和工廠(chǎng)信息數據庫，和流量數據一起計算冷熱端熱負荷、平均熱負荷、熱負荷偏差，以得到換熱系數，矯正的換熱系數和結垢系數等，應用軟件歷史趨勢功能，得到全部換熱器的結垢系數的變化趨勢。

    進(jìn)一步分析這些測量數據，也可以為操作員提供換熱器需要清洗的提示和維護計劃的基礎數據，以便在需額外增加燃料費用和清潔成本之間做出維護計劃選擇。

    當換熱器溫度接近其設計限制時(shí)，將產(chǎn)生溫度高報警，同時(shí)根據冷熱端壓力下降數據也可以早期發(fā)現換熱器堵塞問(wèn)題。因此，采用無(wú)線(xiàn)監測方案可以實(shí)現對換熱器管理，減少能量損失，防止產(chǎn)量下降，優(yōu)化換熱器清洗的維護周期，避免不必要的化學(xué)品清潔和維護成本。此外，可以避免和預防過(guò)熱損壞及嚴重堵塞熱交換器的情況出現，消除換熱器脫焦的成本。

    機泵健康狀態(tài)監測

    一個(gè)工廠(chǎng)可能有一百臺以上的機泵設備，許多因素可能影響到泵的正常運行。有時(shí)，一臺泵的故障可能導致一個(gè)裝置或整個(gè)工廠(chǎng)停工。

    泵入口過(guò)濾器堵塞造成入口壓力下降，吸入壓力下降可能引起氣穴。氣穴的產(chǎn)生也可能由于出口限流閥流量造成出口壓力上升。這將導致整個(gè)葉輪內部循環(huán)流體變熱并蒸發(fā)，最終引起氣穴。有時(shí)，操作員可能無(wú)意中設置了低流量定值也會(huì )導致氣穴。

    氣穴將引起葉輪損傷進(jìn)而造成轉子不平衡和振動(dòng)。振動(dòng)也將引起其它問(wèn)題。比如振動(dòng)可能引起機泵軸的不對中、軸承磨損、潤滑不足、損壞或安裝螺栓松動(dòng)等。當振動(dòng)引起軸承過(guò)度磨損時(shí)，最終導致泵損毀，隨之帶來(lái)的是維修時(shí)間長(cháng)、修理費昂貴，裝置停工。振動(dòng)也會(huì )增加泵的密封壓力，引起密封故障和泄漏。而密封泄漏可能導致生產(chǎn)中斷、排放、清理故障，甚至發(fā)生火災。

    潤滑不良可能導致軸溫過(guò)高最終停機。同樣，轉子抱死、過(guò)載、環(huán)境溫度過(guò)高、電壓不平衡、高/低電壓和通風(fēng)阻塞等現象，都會(huì )導致電動(dòng)機繞組溫度過(guò)高，以致永久損傷繞組，縮短壽命，最后可能帶來(lái)絕緣擊穿和電機故障。對少數關(guān)鍵的泵，現場(chǎng)通常采用手動(dòng)振動(dòng)測試儀定時(shí)監測。然而，定期手動(dòng)檢查獲取的數據頻次太低，無(wú)法捕獲即將發(fā)生的泵的故障信息。如果泵是間歇運行的，那么操作員在巡檢周期內可能無(wú)法得到運行數據。

    唯一可行的方法是自動(dòng)監測泵和電機的運行狀態(tài)，這種新的解決方案可以自動(dòng)采集大量機泵設備的相關(guān)數據：

    一臺無(wú)線(xiàn)振動(dòng)變送器可以帶有2個(gè)傳感器，采用PeakVue值（峰值加速度）監測振動(dòng)時(shí)可以監測到大部分的異常情況。注意，如果是采用振動(dòng)總量數據監測，那么發(fā)現問(wèn)題就太晚了。

    一臺無(wú)線(xiàn)差壓變送器監測過(guò)濾器差壓。

    對密封壓力，無(wú)線(xiàn)壓力變送器測量密封液壓力以確定壓力不足。對于不耐壓密封，它通過(guò)檢測密封液壓力的升高，來(lái)判斷內側密封泄漏造成過(guò)程流體進(jìn)入到輔助密封沖洗水罐中。

    2臺液位無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)變送器，高液位開(kāi)關(guān)通過(guò)監測密封液

    高液位判斷內密封泄露，低液位開(kāi)關(guān)通過(guò)監測密封液低液位判斷內密封泄露。

    烴檢測傳感器放置在機油盒底部或泵周?chē)?，離散輸入無(wú)線(xiàn)變送器檢測油氣泄漏。

    4臺無(wú)線(xiàn)溫度變送器監測軸承和電機繞組的溫度。

    并不是所有的泵都需要這些監視點(diǎn)。機泵的健康狀態(tài)監測方案可以根據每個(gè)工廠(chǎng)情況定制。來(lái)自重要泵設備的全部測量數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)送至軟件獲得數據趨勢，通過(guò)軟件進(jìn)一步分析，為操作員提供決策所需的分析數據依據。

    因此，無(wú)線(xiàn)機泵健康監測解決方案可以早期監測過(guò)濾器堵塞情況，在氣穴發(fā)生前發(fā)現問(wèn)題。注意，報警信息必須顯示給操作員，而不僅是維修人員。密封泄漏在過(guò)程或沖洗液中可以早期監測。碳氫化合物的監測可以監測泄露，電機繞組過(guò)熱可以監測線(xiàn)圈的損壞，而軸承溫度升高則可以作為軸承損壞的判斷依據。

    疏水閥監測

    疏水閥的使用壽命通常在4年，例行年檢中，會(huì )有25%的疏水閥出現故障，需要更換或者修理（數據來(lái)自AIChE，美國化學(xué)工程研究，02，2011）。但是在一個(gè)工廠(chǎng)中，可能有上千臺尺寸和蒸汽壓力不同的疏水閥，由于疏水閥的故障每年會(huì )給工廠(chǎng)帶來(lái)上百萬(wàn)美元的損失。

    隨著(zhù)時(shí)間的推移， 疏水閥也會(huì )被腐蝕， 導致疏水閥故障——“泄漏”，這將導致管道中蒸汽流過(guò)疏水閥成為凝結水進(jìn)入回收管線(xiàn)，造成能源浪費，增加能源成本，對高壓蒸汽的損失尤為明顯。同時(shí)，冷凝水可能阻塞排水到回流的管線(xiàn)，使得疏水閥“凍”，造成疏水閥碎裂，如果這種冷凝發(fā)生在渦輪電機、熱交換器等設備處，盤(pán)管過(guò)熱將導致渦輪機損壞或降低換熱器效率。

    現在可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品，例如無(wú)線(xiàn)708聲波變送器和1420無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)等可以實(shí)現全天候24小時(shí)的疏水閥狀態(tài)監測。無(wú)線(xiàn)聲波變送器可以實(shí)時(shí)監測所有關(guān)鍵疏水閥，網(wǎng)關(guān)可以將疏水閥的監測數據上傳到上位機。SteamLogic軟件是708變送器的自帶監測軟件，可以顯示設備堵塞、泄漏、正常工作三種狀態(tài)以及詳細信息，從而實(shí)現對疏水閥的實(shí)時(shí)監測，提高設備正常運行時(shí)間、延長(cháng)疏水閥使用壽命、節約能源費用并降低維護成本。

    摘自《自動(dòng)化博覽》5月刊