對于任何石油化工下游運營(yíng)公司來(lái)說(shuō)，儲存罐區都是關(guān)鍵一環(huán)，但在過(guò)去，它們常被視為非戰略部分且不被重視。然而，一些引人注目的事故，如2005年發(fā)生在英國邦斯菲爾德的油庫火災爆炸和最近一次在2012委內瑞拉的艾姆威精煉廠(chǎng)事件，外加近期低迷的全球經(jīng)濟局勢，這些都已經(jīng)讓很多家公司對這些設施重新產(chǎn)生興趣，探索改善運營(yíng)的方法。

    本文結合實(shí)際生活案例，舉例說(shuō)明罐區運營(yíng)商如何利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)解決在安全性、可靠性和環(huán)境保護，以及在運營(yíng)和維修等方面面臨的挑戰。

    傳統儲存罐區是儲存石油產(chǎn)品的簡(jiǎn)易倉庫，因此，這些設施沒(méi)有得到像其它上游或下游設施那樣的戰略投資。事實(shí)上，在全球范圍內仍有一些工廠(chǎng)不使用任何自動(dòng)化設備。然而，近年來(lái)人們對罐區自動(dòng)化產(chǎn)生了新的興趣。這些變化的產(chǎn)生主要由于以下幾個(gè)因素：

   如火災和爆炸等不幸事件的發(fā)生，如英國邦斯菲爾德、齋浦爾、印度、巴亞蒙、波多黎各等地的事件，在儲存罐區開(kāi)始執行更嚴格的健康、安全和環(huán)保規定。

   對石油產(chǎn)品供應和需求的改變使得主要參與者將儲存罐區作為戰略實(shí)體，并逐漸重視從每一滴和每立方英寸產(chǎn)品中獲取的價(jià)值。

   有充分的證據表明，隨著(zhù)罐區效率的提高，業(yè)內采用自動(dòng)化技術(shù)的企業(yè)已獲得了顯著(zhù)的投資回報。

   罐區業(yè)主/運營(yíng)商目前正投入大量資金進(jìn)行設備更新。他們運用新技術(shù)，如雷達液位計和無(wú)線(xiàn)基礎設施，達到法規的要求并在將來(lái)驗證設備性能。

   當前狀況

   多年來(lái)，罐區采取手動(dòng)整體操作，包括從液位測量到將數據輸送給歷史記錄和其它應用程序。手工作業(yè)容易受到人員操作錯誤和失誤的影響，可能會(huì )導致安全、質(zhì)量和生產(chǎn)力的問(wèn)題。

   人工采集的另一個(gè)挑戰是對豐富技能和淵博知識的操作員有依賴(lài)性。隨著(zhù)有經(jīng)驗的操作者達到退休年齡，該流程工業(yè)正在努力招收新的年輕工程師，所以所面臨的主要問(wèn)題是尋找和招募擁有該工作所需技能的員工。

   因此，石油企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始意識到罐區操作對自動(dòng)化的需求。特別是新的獨立參與者已經(jīng)發(fā)現，他們可以使用自動(dòng)控制及其相關(guān)獲益來(lái)獲得競爭優(yōu)勢。

   然而，這種向現代化罐區的轉變不會(huì )止步于自動(dòng)化儲罐計量，還有許多其它罐區設施正面臨挑戰。許多老化的基礎設施已不能適應當前的需要，尤其是那些超出新規范的情況。例如API2350第3類(lèi)和溢出保護系統建議每個(gè)罐采用兩個(gè)獨立水平測量值。安裝兩個(gè)不同的液位計并不難做到，但將獲取的數據返回到控制室是一個(gè)挑戰；從布線(xiàn)的成本和挖掘的法規，到物理障礙，如地形，鐵路等。在現有設施下，運營(yíng)商也面臨著(zhù)電纜的質(zhì)量問(wèn)題，電纜可能生銹和損壞。

   將數據發(fā)送回控制室不僅受限于儲罐的液位。例如，手動(dòng)操作油品移動(dòng)時(shí)，挑戰將是協(xié)調不同產(chǎn)品的移動(dòng)時(shí)間，更重要的是，需要避免錯誤，例如不正確的混合等。設施要在控制系統中監視移動(dòng)路徑中閥門(mén)的開(kāi)度信息，并獲得額外的可燃氣體數據、振動(dòng)數據，以及使用CCTV攝像機進(jìn)行現場(chǎng)監控。除此之外，挑戰還包括CAPEX(capital expense: 資本性支出)和OPEX(operatingexpense: 收益性支出)的實(shí)施，減少的人力，當然，還有合規性。

   無(wú)線(xiàn)儲罐計量

   在過(guò)去的幾年中，無(wú)線(xiàn)技術(shù)已成為能解決罐區運營(yíng)商面臨的多個(gè)挑戰的方法。無(wú)線(xiàn)雷達液位計可用于基本液位測量，甚至是滿(mǎn)溢報警。由公司的政策所引導，全球各地的情況各有不同。在美國，無(wú)線(xiàn)技術(shù)正用于滿(mǎn)溢報警，而歐洲運營(yíng)商目前較為保守。然而，無(wú)線(xiàn)技術(shù)在歐洲仍得到有效使用，將主要液位計的設施從有線(xiàn)轉換為無(wú)線(xiàn)，以及將原有的電纜用于溢出監控的應用。

   例如，美國一個(gè)煉油廠(chǎng)的罐區采用一系列來(lái)自多個(gè)供應商的雷達液位計和罐區自動(dòng)化系統。長(cháng)達數十年的時(shí)間內，大多數設備與布線(xiàn)基礎設施開(kāi)始老化。老化的基礎設施是準確庫存信息的獲取和控制室中高—高液位報警的主要挑戰。當地也要滿(mǎn)足API2350中新的溢出保護法規。

   管理人員認為設備需要更新，但僅提供有限的資本支出。因為無(wú)線(xiàn)設備不需要布置新的電纜基礎設施，并允許現場(chǎng)保持在預算范圍內，技術(shù)團隊決定對其進(jìn)行評估。

   成功試點(diǎn)后，現場(chǎng)布置采用霍尼韋爾OneWireless網(wǎng)絡(luò )的霍尼韋爾Enraf FlexLine雷達液位計。雷達液位計所測得的貿易交接級的液位數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸到控制室?？刂剖抑械腄CS配有高—高水平的報警裝置。據報道在現場(chǎng)獲取了潛在溢出的初期跡象。兩個(gè)罐區面積超過(guò)10公里，僅電纜耗資數百萬(wàn)美元。此外，現場(chǎng)打算使用無(wú)線(xiàn)基礎設施來(lái)支持未來(lái)的各種生產(chǎn)和可靠性應用需求。

   另一個(gè)案例中，歐洲的管道罐區在儲罐上布線(xiàn)時(shí)，把電力電纜和通訊電線(xiàn)敷設在同一電纜溝槽內。然而早期的規范允許值達65伏特，最新規范不允許電纜線(xiàn)上的交流電超過(guò)50伏特。因此，要求更換電纜。然而，只是鋪設新的電纜基礎設施將不僅花費數百萬(wàn)歐元，還將影響當前的操作。為了解決這一問(wèn)題，當地決定采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)。最近，無(wú)線(xiàn)雷達液位計試點(diǎn)成功，并將很快移植到當前的自動(dòng)化罐區系統。

   采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)，新的裝置能實(shí)現低建設和運行成本，去除電源電纜外的所有接線(xiàn)成本，和罐區布置設計的靈活性等若干優(yōu)勢。同時(shí)現存的裝置還具有提高實(shí)用性、效率和減小維修的優(yōu)勢，消除電纜腐蝕帶來(lái)的問(wèn)題。在典型罐區上，這些效益加起來(lái)可以達到一年150萬(wàn)～200萬(wàn)美元。

   除了儲罐計量之外的更多應用

   （1）提高運作效率

   無(wú)線(xiàn)技術(shù)應被視為推動(dòng)力，而不僅僅是布線(xiàn)問(wèn)題的解決辦法。隨著(zhù)勞動(dòng)力的減少，雇員的生產(chǎn)力變得十分重要。給雇員配備智能移動(dòng)的應用，如霍尼韋爾現場(chǎng)巡檢和Experion移動(dòng)操作站，通過(guò)消除人工巡檢和潛在的人為錯誤，不僅能提高其生產(chǎn)力和效率，還提升操作者的可靠性?？偟膩?lái)說(shuō)，好處是維修量減小，運營(yíng)支出減少、盈利可觀(guān)。

   （2）提高安全性

   雇員對于罐區的成功運營(yíng)有著(zhù)重要作用，但是油庫的工作條件反映出很多性能和安全的挑戰。無(wú)線(xiàn)雷達液位計和遠程診斷幾乎消除了物理上對攀爬儲罐的需要。同樣在無(wú)線(xiàn)授權和在線(xiàn)軟件升級的特點(diǎn)上，霍尼韋爾無(wú)線(xiàn)方案的使用者可以通過(guò)控制室的安全控制來(lái)進(jìn)行設備在線(xiàn)遠程診斷和維護。

   安全性規范要求在罐區配備一個(gè)便攜式氣體檢測儀，但是無(wú)線(xiàn)技術(shù)將該應用需求的安全水平提高到新的水平。通過(guò)OneWireless無(wú)線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò )提供的wi-fi無(wú)線(xiàn)通訊連接，霍尼韋爾分析無(wú)線(xiàn)便攜氣體檢測儀能將實(shí)時(shí)的可燃氣體濃度數據發(fā)送回控制室。更進(jìn)一步的三維定位，支持系統提供處于危險中人員的位置信息，支持危險事故發(fā)生時(shí)的最快響應?？傊?，確保員工更安全。

   同樣，電池供電的紅外線(xiàn)固定式無(wú)線(xiàn)氣體檢測儀表，可以安裝在每個(gè)儲罐的周?chē)?，檢測碳氫化合物氣體數據。借助OneWireless網(wǎng)絡(luò )，設備發(fā)送連續的氣體濃度等級到控制系統，允許現場(chǎng)快速檢測氣體泄露。

   （3）提高可靠性

   油泵在每個(gè)罐區起重要作用，由于油泵故障造成的總體日運營(yíng)損失可達100,000美元。除此之外，油泵沒(méi)有信號采集功能，其性能狀況由人工監測，使由設備故障造成的早期預警信號被錯過(guò)的風(fēng)險增加。對于旋轉設備性能的連續監測，有許多解決方案可用，但面臨的主要挑戰是以符合成本效益的方式把數據傳回設備狀態(tài)檢測平臺上。無(wú)線(xiàn)技術(shù)克服了這一障礙，無(wú)需敷設電纜和接線(xiàn)，可以很方便地實(shí)現泵狀態(tài)數據無(wú)線(xiàn)采集。罐區運營(yíng)商現在正以更連續的方式使用無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳送器監控泵的狀態(tài)數據。

  這種應用支持將被動(dòng)維護轉換為預測和預防性維護，并因此減少罐區的非計劃停機和維護成本。

   選擇正確的解決辦法

   好的無(wú)線(xiàn)液位計系統必須是真正的一體化無(wú)線(xiàn)，這意味著(zhù)無(wú)線(xiàn)雷達液位計應該完整、統一、一體化的設計，包括無(wú)線(xiàn)通訊模塊。相反，如果都采用分散的獨立設備，如雷達液位計，集線(xiàn)器和沿著(zhù)罐向上和向下的天線(xiàn)等解決方案不便維護和安裝，增加潛在故障點(diǎn)。

   好的無(wú)線(xiàn)設備應該支持無(wú)線(xiàn)在線(xiàn)軟件升級和組態(tài)。大多數的ISA100無(wú)線(xiàn)設備都具備這種能力，調試和維護非常簡(jiǎn)單。無(wú)線(xiàn)罐區自動(dòng)化系統的核心是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。該網(wǎng)絡(luò )需要在任何時(shí)候都保持可靠和可用，并需要支持多種應用。于是，問(wèn)題出現了，你需要兩個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)用于現場(chǎng)設備和一個(gè)用于wi-fi嗎？答案是否定的！以OneWireless網(wǎng)絡(luò )為例，能提供工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)支持ISA100無(wú)線(xiàn)儀表和wi-fi移動(dòng)設備。用戶(hù)可選擇來(lái)自不同廠(chǎng)商的符合ISA100無(wú)線(xiàn)標準的無(wú)線(xiàn)設備，如霍尼韋爾的無(wú)線(xiàn)雷達液位計和XYR系列無(wú)線(xiàn)變送器，本特利內華達的無(wú)線(xiàn)振動(dòng)變送器，GasSecure的GS01烴類(lèi)氣體探測器等。

   同樣的無(wú)線(xiàn)基礎架構同時(shí)支持wi-fi移動(dòng)設備，如霍尼韋爾的無(wú)線(xiàn)便攜式氣體檢測儀、移動(dòng)工作站、移動(dòng)攝像機和固定攝像機。

   在解決方案不斷發(fā)展的行業(yè)中，最成功的技術(shù)是新舊技術(shù)的融合。ISA100標準提供了通道的功能，允許供應商通過(guò)ISA100網(wǎng)絡(luò )發(fā)送專(zhuān)有的或基于標準的協(xié)議。例如，本特利內華達的wSIM振動(dòng)變送器通過(guò)ISA100網(wǎng)絡(luò )發(fā)送其專(zhuān)有的振動(dòng)特征到本特利內華達的振動(dòng)分析應用程序。該功能支持設備能繼續使用現有應用程序或協(xié)議運作，而不需要在其他應用程序和培訓上再次投資。

   結論

  有極少數技術(shù)和投資回報能夠同無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案相比較。無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供經(jīng)濟適用和可靠的無(wú)線(xiàn)雷達液位計，最終得到更高的生產(chǎn)效率和效益，同時(shí)能幫助設備在CAPEX和OPEX的限制范圍內滿(mǎn)足環(huán)保規定的要求。

  罐區運營(yíng)商很好地接受了無(wú)線(xiàn)液位計，現在正對無(wú)線(xiàn)基礎架構進(jìn)行更智慧的投資。 

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年8月刊