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              工業和信息化技術
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              IIoT和軟件分析的進步——傳統的資產監控即將更新換代!

              發布日期:2022-03-07 19:36:56   來源 : 控制工程網    作者 :控制工程網    瀏覽量 :995
              控制工程網 控制工程網 發布日期:2022-03-07 19:36:56  
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              圖片來源 :艾默生


                傳統的資產監控即將更新換代。工業物聯網 (IIoT) 技術和軟件分析的進步,使工廠經理能夠深入了解最關鍵資產的健康狀況和性能。軟件應用程序可以通過跟蹤資產的能源消耗,并根據需要向運行人員發出報警,從而幫助減少設施中的排放和能源損失。

                在燃燒系統中(如蒸汽管線和熱交換器),更好的能源管理意味著減少蒸汽損失和由污垢引起的低效率??梢愿櫤陀涗浶箟洪y (PRV) 的釋放,以便運行人員了解事件發生的時間以及持續的時間。

                過去,使用傳統的有線監控方法來跟蹤這些資產的健康狀況和性能,成本較高?,F在,無線儀表與易于部署的軟件分析、用戶友好的應用和專業儀表板相結合,使工廠經理能夠跟蹤這些能源密集型資產,同時還可以降低成本、減少排放和生產時間的浪費。

                能源成本損失和效率低下

                很多行業都依賴蒸汽系統為其過程提供動力,從能源到化工再到食品和飲料。因此,以各種可能的方式節約能源,是實現流程和利潤最大化不可或缺的一部分。某些需要大量燃料才能運行的資產,是造成這種低效和浪費的罪魁禍首。當蒸汽疏水閥發生故障而浪費蒸汽時,不僅會損失能量,還會浪費加 熱燃料,并可能影響產品質量。實時資產監控,提供了降低與此類系統運營相關的能源成本的洞察力。

                隨著時間的推移,由于沉積物堆積在熱交換表面上,熱交換器等其它資產的效率會降低,這種情況被稱為積垢。發生這種情況時,需要清潔和維修設備以恢復全部性能,但與此同時,停機不僅需要時間,還需要更多的能量來傳遞熱量。傳統的資產監控實踐,無法確定在下一次計劃維護之前,會浪費多少能源。在運行人員收到報警之前,他們也無法確定低下的效率如何影響生產能力。

                無線技術提升資產監控能力 

                傳統的監控系統需要昂貴的布線和基礎設施,來啟用每個相互連接的設備,并且在安裝時,通常需要完全停機,以將儀器添加到生產線中。這些需求導致有線監控系統的前期安裝成本,往往超過節省帶來的潛在收益。對于難以到達或偏遠地區的資產而言,更是如此。 

                現代無線解決方案不需要這些昂貴的基礎設施前期投資,也不需要停機來安裝。無線測量設備提供非侵入式的外部安裝,而不會影響所提供的數據。例如,無線聲學變送器使用熱電偶和超聲波傳感器進行聲學和溫度測量,可以對其進行分析以確定蒸汽疏水閥和減壓閥的狀態。

                易于使用的可視化數據 

                從分析的角度來看,原始數據的作用,僅僅與我們理解和解釋它的能力有關。工業分析軟件可以安裝并連接到WirelessHART 網關上(如圖 1 所示),以解釋過程數據。這允許用戶以即時和連續的方式,訪問有關資產信息,這些信息過去只能由運行人員手動檢查。 

              圖 1:在艾默生 Plantweb 數字生態系統的一個綜合儀表板中,可查看事件日志和有關由泄壓事件引起的生產損失和排放信息。


                這些軟件平臺中用戶友好的應用程序可收集和編譯實時數據,并將其可視化為具有可擴展視圖的簡單圖形,從而可以深入了解每項資產。隨著這類無線監控的應用越來越多,軟件開發商提供的新的模塊化軟件應用也越來越多。這些可以添加到儀表板中,顯 示關鍵和次要過程的狀態。 

                下文的幾個相關應用案例展示了在互聯的工廠環境中,如何通過易于使用的可視化數據,減少潛在的能量損失和排放。

                泄壓閥的實時監控 

                在加壓系統中,最關鍵的資產是泄壓閥。當壓力達到某個設定值時,高壓流體從系統中釋放出來以保護過程和設備。這些閥門是另一種資產,可用于防止過程中斷和設備故障,由于將傳感器連接到遠程位置的成本較高,這些資產通常需要手動監控,效率低下。

                閥門泄漏和釋放會浪費產品,并且可能會導致壓力下降,使過程無法運行在其最佳壓力下,從而限制了生產。很多工廠有多個泄壓裝置,連接直排大氣的公共火炬系統。 如果多個泄壓閥通向一個公共的火炬,則很難知道其中有多少個處于釋放狀態。那如何衡量能源和排放損失? 

                無線聲學解決方案可實現對關鍵泄壓閥的連續、實時的監控。數據被發送到應用程序,該軟件會提醒運行人員注意泄漏和故障。內置的可持續性算法可跟蹤能源消耗和排放,并允許工廠經理將數據與性能基準和目標進行比較。

              圖2:查看每個疏水閥的趨勢、排放和能量損 失,同時跟蹤對關鍵性能目標的影響,驗證疏水閥是否處于故障模式,從而在線確定蒸汽疏水閥的健康狀態。


                蒸汽疏水閥和無線傳感 

                蒸汽疏水閥的主要作用是收集蒸汽管線中的冷凝水。蒸汽管線有多種作用,但主要用于加熱工藝或動力設備。發生故障的疏水閥會將蒸汽排放到大氣中,這樣就會浪費能源并降低產品質量。將非侵入式無線傳感設備添加到每個蒸汽疏水閥,使運行人員可以查看蒸汽系統,并在任何疏水閥處于過冷狀 態時,向運行人員發出報警。 

                軟件可以向運行人員顯示因蒸汽疏水閥泄漏而造成的總能源損失成本,并計算排放量以進行記錄和報告。根據設施中蒸汽疏水閥數量的不同,故障蒸汽疏水閥能量損失累積起來,每年可能會造成數百萬美元的損失。無意的超標排放可能導致罰款。手動檢查不 精確,而第三方提供的服務又可能很昂貴。

                隨著傳感應用的普及,蒸汽疏水閥不再是工廠經理的盲點。應用程序可以將數據、變量和設置編譯到儀表板中。這種意識的提高意味著操作人員可以在故障的疏水閥影響系統之前,及時發現、修理或更換它們。

                熱交換器和連續監測 

                熱交換器將熱量從加熱流體轉移到過程流體。熱交換器的最大挑戰是沉積物的堆積,這降低 了交換器的效率。積垢意味著它需要更多的燃料來將熱量轉移到一個過程中。在目前的系統中,大多數熱交換器都是手動檢查積垢的。與其他非關鍵資產一樣, 依靠手動檢查會占用寶貴的時間,并且只能提供資產健康狀態的快照。此外,要準確、連續地 手動估算結垢率也很困難。

                如果沒有連續的監測能力,工廠就不得不依靠定期的維護來清潔熱交換器。這些維護窗口可 能涉及到停工,因為每個熱交換器都要在一個小的時間窗口內進 行清洗。而且積垢也可能會導致高成本的非計劃性停工。由于每個換熱器的積垢發生率不同,工 作人員甚至可能對不需要的換熱器進行維護,而其他換熱器可能更早地需要維修。在沒有資產分析的情況下,用戶要預測這些故 障是有難度的。

                通過對換熱器的連續監控,數據得到了最佳利用。一個簡單的軟件儀表板就能提供所需的數 據,確保維護資源不會浪費在不需要維護的熱交換器上,并在積垢導致計劃外生產損失之前,發現那些需要維護的熱交換器。在典型的中型煉油廠中,類似的生 產成本削減,可以節省數百萬美元。在熱交換器的軟件分析中,內置了能源損失成本,所以很清楚有多少能源被花費在處于關鍵狀態的熱交換器上。 

                利用數字生態系統的數據力量,企業可以減少排放,并跟蹤設施中這些傳統上被忽視的資產造成 的能源成本損失。從較小規模的運營到大型工業工廠,每個人都可以從 IIoT 技術和軟件分析的這些令人興奮的進步中獲益。數據可視化和分析軟件有助于跟蹤關鍵資產的運行狀況和性能。應用此解決方案有助于企業實現性能目標,并跟上不斷更新的能源法規,同時推動長期性能改進。(作者 | Logan Woolery)

                關鍵概念: 

                ■ 管理不善的工廠排放和能源應用,會導致效率低下和能源成本增加。 

                ■ 采用非侵入式無線技術有助于提高資產監控能力。 

                ■ 易于使用的工業數據可視化有助于工業物聯網時代的資產管理。

                思考一下: 

                你能發現哪些工業資產即將出現故障并提前避免嗎?

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