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42 Focus 聚焦AUTOMATION PANORAMA 2014.

2 炼油厂的未来是无线 艾默生过程管理亚太区新加坡 K.T.Murali 今天的炼油厂不断面临挑战,在不增加设备规模的条件下既 要持续运营又要增加产量,为此,炼油厂饱受压力.这也意味着 炼油厂必须以较低的运营成本才可保持竞争力.在亚太和中东地 区,新投资的炼油厂仍在紧锣密鼓的建设当中.但在那里很难找 到有经验的操作人员.炼油厂面临严峻的经济和人员配置现状, 要求炼油厂对改进性能,同时在安全、能源效率、可靠性和可用 性方面提出更高的要求. 无线技术通过结合过程操作和设备监测,针对这些复杂问题 提供了整体解决方案.方案主要有四方面优势: ? 添加过程监测所需的新测点具备灵活性;

? 监测重要级别的泵和其他旋转设备;

? 提供新测量方法,如声波和振动变送器;

? 使用变送器测量方式替代就地表头. 无线应用 由于成本因素,大多数炼油厂在建设时都会尽可能减少设备 安全操作所需的测量仪表和控制装置.因为每增加一项测量都会 增加成本,所以工艺设计人员通常会考虑工厂安全启动和运营所 需的最低标准,然后让最终用户根据需求进行添加.经常被忽略 的地方是设备状况监测.一方面是由于成本原因,另一方面是因 为几年前根本没有无线振动变送器和声波变送器,因此也不会成 为设计师可选的解决方案. 过去,操作员通常使用手持采集设备或现场指示压力计和温 度计进行大量读数操作.这种方式劳心费力并且效率低.不仅限 制读数的频率,而且可能需要员工爬到温度较高的运行设备上收 集数据,增加了人员受伤几率. 在没有设备状况信息的条件下,建立一个合理的维护计划 是非常困难的,而且意外的设备故障会导致运营低效、产品不合 规格或不必要设备关断.增加仪表可以增进对资产设备状况的 了解,但在过去增加仪表的成本十分高昂.这包括仪表采购、 额外的I/O连接点必需的布线、更改文档以及需要遵循变更管理 (MOC)流程的花费.为改变这一状况我们能做些什么呢? 无线技术是助推器 增加仪表的一种经济高效的方法是使用无线设备.无线技术 已在全球范围内得到了普遍使用.WirelessHART,是无线技术的 国际标准(IEC 62591),且已经成为中国国家标准,在全球众 多项目中得到实证.无线实施所需的工程量很小,易于安装和调 试,而且易于扩展.将仪表添加到 WirelessHART 网络的同时, 将会提高通信可靠性并扩展网络覆盖范围. 现有炼油厂的解决方案 一个典型炼油厂的重要资产监测解决方案涉及四个不同领 域.包括: ? 泵可能因轴承磨损、校准问题和叶轮叶片损坏而导致振 动加剧;

? 强制通风机、引风机、鼓风机轴承磨损、校准、百叶窗 损坏、叶片损坏和共振频率;

? 压缩机的轴承磨损、润滑问题、叶片不平衡和校准问题;

? 冷却塔的轴承和齿轮故障、传动轴未校准和过度振动. 热交换器解决方案可使用现有有线和无线仪表综合方案, 实现经济高效的全天候自动化监测,从而改进运营和降低能源成 本.维护人员能够在保证最佳传热性能的前提下安排清理和维护 作业.由此,炼油厂可以将因污垢导致的能源和产能损失降低至 10%.就一个250,000bpd 产量的炼油厂而言,这意味着所有过程 单元每年可至少节省

350 万美元. 无线振动变送器能够为炼油厂带来巨大的效益.这些变送器 广泛用于监测泵的气蚀和轴承问题、以及马达上的轴承. 蒸汽疏水阀泄漏会浪费蒸汽(即资金).智能无线声波变送 器可与软件结合使用,提供疏水阀总体状况的关键在线信息,在 疏水阀发生故障时提供报警和位置信息. 泄压阀泄漏是件非常麻烦的事,不仅会浪费宝贵的物料,并 且在某些情况下会造成易燃和或有毒物质泄漏.这种泄漏可能招 致违规排放的惩罚.智能无线声波变送器可检测泄压阀产生的紊 流并在泄漏发生时提供通知. 作为重要资产监测解决方案的一部分,无线变送器对空冷热 交换器也非常有用.它们可监测冷却性能降低、共振频率、校准 问题和百叶窗失灵等问题. 很多热交换器在安装时插有"测试井"― 无热电阻或热电偶 传感元件的热电偶套管― 使其能够采集过程温度,从而检测交换 器中的污垢.用户可以轻松地将热电偶元件插入空的热电偶套管 并连接到无线温度变送器,从而允许在线监测热交换器可能存在 的污垢.利用软件执行计算,然后得出结果趋势.无线变送器还 可用于监测过程压力和跟踪高低液位. 石化 2期ok.indd

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43 2014.2 AUTOMATION PANORAMA 无线监测解决方案可通过逐渐增加无线压力、温度、振动、 液位和pH等类型不断扩大,为众多监测应用网络提供额外功能. 全面的维护计划还包括腐蚀监测.如今的无线腐蚀监测变送 器允许在以前无法达到的位置进行连续在线监测. 操作员可利用在线腐蚀速率检测腐蚀峰值和关联其他过程数 据来分析根本原因,以降低运营成本、延长资产寿命和最大限度 延长发生关断的间隔.输送这些物料的设备常常不断老化、易受 腐蚀而且不易适应硬接线在线系统.在此环境中防止发生腐蚀故 障的一个有效方法是将无线腐蚀变送器与可靠的数据传输和处理 系统相结合. 无线设备的另一大优势是,最大程度降低操作员前往现场进 行压力和温度测量的需求;

您可减少人员进入有害工厂区域的时 间,提高整体人员安全. 新投资炼油厂解决方案 在亚太修建的炼油厂越来越多,人口的增长驱使精炼石油产 品的需求不断增加.趋势显示,未来几年还将继续增长.为满足 需求,国有石油公司正在新建炼油厂. 虽然这些项目的规模各异,但总体趋势是建设产能更大的 工厂.同时,很多项目涉及多个来自世界不同地区的工程公司 (EPC),使得项目管理越发重要.即使没有多家 EPC,在整个 项目过程中工程设计变更也在所难免. 2009年对一个新投资的6000点项目进行调查研究,真实的数 据显示其中44% 的测点使用了无线技术.结果显示,与完全使用 有线的 HART 解决方案相比,无线自动化方案可实现 36% 的节 省;

而且无线还具有不易监测位置的易用性和灵活性,以及未来 增长的优势. 调查结论还显示,无线在不易安装、需要远程监测和辅助系 统等应用具有更大的成本优势.无线可降低对备用 I/O 容量的需 求,无线点很容易添加简化未来进行变更的相关事宜.采用简单 的无线技术还能简化培训和工程设计.通过无线可以实现更大范 围的测量,产生更大持久的运营优势. 为实现这些优势,最终用户和EPC 密切合作,在这些项目的 前期工程设计阶段就涵盖无线网络,不仅将无线技术用于过程工 艺测量,而且用于设备装置监测. 结语 无线技术在炼油行业已经得到越来越广泛的接受和应用,无 论是炼油厂的新建还是改造项目.无线可以对原先人工检测的设备 进行实时测量、实时分析、实时报警和故障发生前定期通知,从而 减少非计划怠工和停车的发生几率.该项技术能解决炼油厂的诸多 问题.针对大量区域的设备健康状态监测,无线都是一种经济有效 的方式.无线可以帮助工厂制定更加合理的维修计划.智能无线设 备能大幅增加设备的可用性,从而有效增加工厂的产能. 方案. 4.3 现场调试过程中出现问题的解决方案 (1)在做通讯测试时发现按照原有DCS系统的资料进行组 态,发现大部分通讯点的状态不正确.因为老的系统通讯方式采 用的是字符串通讯方式,加上老系统进行了几次改造,依照原有 的通讯点表进行测试错误率极高,只能通过现场联调的方式对原 有通讯数据进行逐点分析及排查,最终找出了通讯传输的规律. (2)在与电气的DI点进行调试时,发现有部分现场仪表状 态信号与DCS指示状态相反,经过对回路检查发现在电气MCC 室处有回路共负端现象,此种情况对DCS来说存在着重大安全隐 患,为确保DCS系统的稳定运行,在所有与电气连接的DI点回路 上增加继电器起到隔离作用,以防止DCS系统串入大电流将系统 卡件烧坏. (3)回路联校中发现部分模拟仪表4~20mA信号无法在PKS 系统中正确指示,经检查确认现场仪表为四线制信号,通过在回 路上增加KFD2-STC4-EX1安全栅后不仅实现了原有四线制仪表功 能,而且使DCS上指示正常.

5 结语 2012年末聚酯装置相继投料开车,装置运行稳定.通过聚 酯装置控制系统跨平台升级改造,不仅解决了原有控制系统硬件 老化带来的频繁故障,而且优化了原有的控制方案提高了系统 的稳定性和开放性;

聚酯装置DCS改造是采用逆向设计的方法把 PROVOX系统成功地升级为第三方Experion PKS300系统.新系统 的成功投用,为国内其他大型化工厂老的DCS改造提供了可借鉴 的经验. 参考文献: [1] HoneyWell PKS系统手册[Z]. [2] 朱克坚, 田守福. 霍尼韦尔PKS在苯和碳九工业实验装置上的应用[Z]. Honeywell用户期刊. 2012, 03. [3] 吕品, 林佳军, 韩小雪. 大型化工装置DCS更新改造的设计及研究[J]. 中 国仪器仪表, 2012. 作者简介 郑文革(1969-),男,辽宁辽阳人,高级工程师,1991年毕 业于大连理工大学生产过程自动控制专业,硕士学位,现任辽阳 石化公司仪表厂系统工程车间主任、辽阳石化公司仪表专家,主 要从事控制系统(DCS、PLC、SIS等)集成、软件开发等方面的 工作. 樊安亮(1980-),男,河北青龙人,工程师,本科,2002年毕 业于辽宁石油化工大学自动化专业,现就职于中国石油辽阳石化公 司尼龙厂,主要从事自动化仪表现场维护与运行管理方面的工作. (上接41页) 2期ok.indd

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