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無線監(jiān)測儀表在現(xiàn)場應用中更具備靈活性
無線監(jiān)測儀表在現(xiàn)場應用中更具備靈活性
在過去兩年里,油氣行業(yè)的**者們已經(jīng)體驗并證實了無線監(jiān)測儀表在遠程或難以到達區(qū)域中的應用價值,在這些應用中如果采用有線設備,那么所需的高昂建設成本將是無法承受的。無論從運行性能還是成本考慮,無線方案都具有很大優(yōu)勢,而且**可靠,可以廣泛應用于傳統(tǒng)采用有線方案的上游作業(yè)中。
傳統(tǒng)的接線依然會用于連續(xù)控制,如海上平臺和煉油廠,以及**系統(tǒng)。但無線技術(shù)已普遍應用于現(xiàn)有工廠裝置中,而且在新建項目中也已開始使用。
先進的無線技術(shù)與有線技術(shù)相比,投入成本低,占地面積少,是平臺應用的理想選擇。與傳統(tǒng)4-20毫安有線模擬量儀表相比,安裝無線每個節(jié)點可節(jié)省30%的費用,無線技術(shù)在北美地區(qū)已成為主流應用。
任何熟悉工業(yè)自動化的人都知道,從本世紀90年代中期開始,人們就在尋找一種可以替代4-20mA模擬標準的技術(shù),后來ISA開發(fā)了Foundation現(xiàn)場總線等技術(shù),已為各工業(yè)行業(yè)廣泛應用。
*新的研究表明如果所需敷設電纜不超過250米,連接點數(shù)小于500點,那么無線儀表的安裝成本比Foundation現(xiàn)場總線方案還要低。如果高于這個指標,現(xiàn)場總線方案會比無線方案更省錢。這就說明海上應用可以綜合利用這些技術(shù),在**系統(tǒng)中采用傳統(tǒng)的4-20毫安;控制采用現(xiàn)場總線;監(jiān)測和低頻率控制應用則使用無線技術(shù)。無線的優(yōu)勢還包括:簡化工程和實施工作,啟動更快更靈活,既使后期改變設計也沒問題,因為它的安裝非常簡單。
**也是需要考慮的因素,過程和運行信息可根據(jù)需要進行無線傳遞,工作人員無需在高壓高溫的地方人工讀取數(shù)據(jù)。
艾默生智能無線方案采用自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術(shù),彌補了老式的,需要目視路徑的系統(tǒng)所存在的缺陷。比如,無線儀表可以任意分布在陸上油田,而采用傳統(tǒng)的有線儀表進行數(shù)據(jù)采集難以實施,而且缺乏靈活性。自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡連續(xù)監(jiān)測壓力、溫度、流量和振動測量設備的數(shù)據(jù)傳輸,并自動尋找信號到達網(wǎng)關(guān)的*佳通訊路徑,如果臨時出現(xiàn)某個障礙物擋住了通訊路徑,鄰近的無線儀表可作為路由器繼續(xù)傳遞信號。通過這種方法保持信號的連通,可使數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃_到99%以上。
這項技術(shù)是WirelessHART標準的根本,該標準獲得了200多個代表儀表廠商和用戶的HART通訊基金會成員的認可。目前已有相當數(shù)量的現(xiàn)場儀表、閥門和設備定位監(jiān)測器、振動數(shù)據(jù)變送器和智能無線網(wǎng)關(guān)可以滿足這項標準,并已應用于石油工業(yè)。
成功項目
英國BPWytch油田很早就開始應用智能無線網(wǎng)絡,這是歐洲*大的海上作業(yè)油田之一。為了提高工作人員的效率,免除每天人工巡檢讀取井口儀表讀數(shù)的工作,BP公司安裝了40臺羅斯蒙特無線壓力變送器,每個井口2臺。智能無線網(wǎng)關(guān)單獨安裝在過程區(qū)域以外,將無線變送器的信號傳遞到控制系統(tǒng)。新添加任何一臺無線儀表只需30分鐘即可運行,無線儀表可對油井進行連續(xù)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)壓力的異常情況。
BP公司的經(jīng)理ChrisGeen說:“Wytch油田是BP公司用以證明自組織無線網(wǎng)絡是否適用的一個重要試點項目。隨著這個項目的成功應用,BP還準備將智能無線方案應用于相類似的海上平臺中。”
StatoilHydro公司在其Grane石油平臺上也采用了智能無線網(wǎng)絡,用以對地處北海岸偏遠地區(qū)的井口和熱交換機進行遠程監(jiān)測。有些障礙物會阻擋目視通訊路徑,但對于自組織無線網(wǎng)絡來說這完全不是問題。
在這個案例中,井口安裝了22臺無線壓力變送器,用以測量環(huán)空壓力,另外12臺表監(jiān)測進口壓力和熱交換機的壓降。每臺變送器通過無線網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳遞到控制室操作站。
在無線儀表的使用過程中,信號強度和一致性表現(xiàn)出色,數(shù)據(jù)可靠性和穩(wěn)定性達到100%,大大減少了人工讀取儀表數(shù)據(jù)的工作量。同時也減少了工作人員暴露在危險場所的機會,石油平臺儀表主管GeirLeonVadheim說:“我們對智能無線網(wǎng)絡的性能相當滿意,經(jīng)過一個簡短的培訓,我們的儀表工程師就能夠根據(jù)需要輕松地在任何地方安裝新的無線設備?!?nbsp;
委內(nèi)瑞拉國家石油公司投資幾百萬美元改造Morichal工廠的自動化裝置,其中包括安裝無線網(wǎng)絡,對180口油井進行監(jiān)測。該無線自組織網(wǎng)絡采用了600多臺無線變送器。無線方案不但節(jié)省成本,而且可提供可靠的壓力和溫度測量數(shù)據(jù),如果采用有線方案會有接地問題,而安裝在井口的電子驅(qū)動設備會產(chǎn)生諧波影響有線儀表的精度。
有
關(guān)無線方案在新建項目中的研究
近期的一些研究表明無論是在小型或大型新建項目中,當智能無線技術(shù)占到整個項目I/O的25%到45%時,優(yōu)勢*顯著。此外無線技術(shù)可提高項目設計的靈活性,同時由于它的實施和安裝都很簡單,因此還能縮短工期。研究結(jié)果顯示,新建項目的*佳實施方案是采取有線HART、現(xiàn)場總線和無線通訊相結(jié)合的方式。
無線方案用于新建海上人工作業(yè)平臺。根據(jù)艾默生針對一個4000I/O的海上平臺所做的一項調(diào)查證明,無線技術(shù)可廣泛應用于過程應用,并不僅僅局限于那些無法采用有線方案或?qū)嵤┯芯€方案代價過高的地方。
在項目安裝成本方面比較有線HART、現(xiàn)場總線和無線設備的各種組合方案,我們發(fā)現(xiàn)相對于其它通訊技術(shù)無線方案的成本效率*高。在上述石油平臺的研究中,大約17%的信號是通過無線設備進行有效傳遞的,在過程控制系統(tǒng)中安裝無線網(wǎng)絡節(jié)省了7%(100萬美元)的安裝費用,此外,還減少了800個有線接點,因此減輕了35噸的重量,并由于減少了線纜、線槽、接線盒和機柜,使占用甲板的空間減少了129立方米。
根據(jù)常規(guī)有線方案的接線長度來進行成本的推算,我們發(fā)現(xiàn)無論怎樣的距離,無線儀表都能節(jié)省費用,而且距離越長,節(jié)省越多。研究小組據(jù)此制作出一個成本計算器,用以測算采用無線方案實現(xiàn)的項目費用節(jié)省。
無線技術(shù)用于新建過程工廠。一家獨立的咨詢公司對化工過程工廠進行了調(diào)研,得出一致的結(jié)論:凡是新建項目,無論規(guī)模大小,采用智能無線技術(shù)都能顯著節(jié)省安裝成本,如果無線所占項目點數(shù)的比重為45%,那么其在工程、基建和開車上的花費要比有線方案節(jié)省35%以上。
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