IIoT和(hé)軟件分(fēn)析的(de)進步——傳統的(de)資産監控即将更新換代！

圖片來(lái)源 ：艾默生

　　傳統的(de)資産監控即将更新換代。工業物(wù)聯網 (IIoT) 技術和(hé)軟件分(fēn)析的(de)進步，使工廠經理(lǐ)能夠深入了(le)解最關鍵資産的(de)健康狀況和(hé)性能。軟件應用(yòng)程序可(kě)以通(tōng)過跟蹤資産的(de)能源消耗，并根據需要向運行人(rén)員(yuán)發出報警，從而幫助減少設施中的(de)排放和(hé)能源損失。

　　在燃燒系統中（如蒸汽管線和(hé)熱(rè)交換器），更好的(de)能源管理(lǐ)意味著(zhe)減少蒸汽損失和(hé)由污垢引起的(de)低效率。可(kě)以跟蹤和(hé)記錄洩壓閥 (PRV) 的(de)釋放，以便運行人(rén)員(yuán)了(le)解事件發生的(de)時(shí)間以及持續的(de)時(shí)間。

　　過去，使用(yòng)傳統的(de)有線監控方法來(lái)跟蹤這(zhè)些資産的(de)健康狀況和(hé)性能，成本較高(gāo)。現在，無線儀表與易于部署的(de)軟件分(fēn)析、用(yòng)戶友好的(de)應用(yòng)和(hé)專業儀表闆相結合，使工廠經理(lǐ)能夠跟蹤這(zhè)些能源密集型資産，同時(shí)還(hái)可(kě)以降低成本、減少排放和(hé)生産時(shí)間的(de)浪費。

　　能源成本損失和(hé)效率低下(xià)

　　很多(duō)行業都依賴蒸汽系統爲其過程提供動力，從能源到化(huà)工再到食品和(hé)飲料。因此，以各種可(kě)能的(de)方式節約能源，是實現流程和(hé)利潤最大(dà)化(huà)不可(kě)或缺的(de)一部分(fēn)。某些需要大(dà)量燃料才能運行的(de)資産，是造成這(zhè)種低效和(hé)浪費的(de)罪魁禍首。當蒸汽疏水(shuǐ)閥發生故障而浪費蒸汽時(shí)，不僅會損失能量，還(hái)會浪費加 熱(rè)燃料，并可(kě)能影(yǐng)響産品質量。實時(shí)資産監控，提供了(le)降低與此類系統運營相關的(de)能源成本的(de)洞察力。

　　随著(zhe)時(shí)間的(de)推移，由于沉積物(wù)堆積在熱(rè)交換表面上，熱(rè)交換器等其它資産的(de)效率會降低，這(zhè)種情況被稱爲積垢。發生這(zhè)種情況時(shí)，需要清潔和(hé)維修設備以恢複全部性能，但與此同時(shí)，停機不僅需要時(shí)間，還(hái)需要更多(duō)的(de)能量來(lái)傳遞熱(rè)量。傳統的(de)資産監控實踐，無法确定在下(xià)一次計劃維護之前，會浪費多(duō)少能源。在運行人(rén)員(yuán)收到報警之前，他(tā)們也(yě)無法确定低下(xià)的(de)效率如何影(yǐng)響生産能力。

　　無線技術提升資産監控能力 

　　傳統的(de)監控系統需要昂貴的(de)布線和(hé)基礎設施，來(lái)啓用(yòng)每個(gè)相互連接的(de)設備，并且在安裝時(shí)，通(tōng)常需要完全停機，以将儀器添加到生産線中。這(zhè)些需求導緻有線監控系統的(de)前期安裝成本，往往超過節省帶來(lái)的(de)潛在收益。對(duì)于難以到達或偏遠(yuǎn)地區(qū)的(de)資産而言，更是如此。 

　　現代無線解決方案不需要這(zhè)些昂貴的(de)基礎設施前期投資，也(yě)不需要停機來(lái)安裝。無線測量設備提供非侵入式的(de)外部安裝，而不會影(yǐng)響所提供的(de)數據。例如，無線聲學變送器使用(yòng)熱(rè)電偶和(hé)超聲波傳感器進行聲學和(hé)溫度測量，可(kě)以對(duì)其進行分(fēn)析以确定蒸汽疏水(shuǐ)閥和(hé)減壓閥的(de)狀态。

　　易于使用(yòng)的(de)可(kě)視化(huà)數據 

　　從分(fēn)析的(de)角度來(lái)看，原始數據的(de)作用(yòng)，僅僅與我們理(lǐ)解和(hé)解釋它的(de)能力有關。工業分(fēn)析軟件可(kě)以安裝并連接到WirelessHART 網關上（如圖 1 所示），以解釋過程數據。這(zhè)允許用(yòng)戶以即時(shí)和(hé)連續的(de)方式，訪問有關資産信息，這(zhè)些信息過去隻能由運行人(rén)員(yuán)手動檢查。 

圖 1：在艾默生 Plantweb 數字生态系統的(de)一個(gè)綜合儀表闆中，可(kě)查看事件日志和(hé)有關由洩壓事件引起的(de)生産損失和(hé)排放信息。

　　這(zhè)些軟件平台中用(yòng)戶友好的(de)應用(yòng)程序可(kě)收集和(hé)編譯實時(shí)數據，并将其可(kě)視化(huà)爲具有可(kě)擴展視圖的(de)簡單圖形，從而可(kě)以深入了(le)解每項資産。随著(zhe)這(zhè)類無線監控的(de)應用(yòng)越來(lái)越多(duō)，軟件開發商提供的(de)新的(de)模塊化(huà)軟件應用(yòng)也(yě)越來(lái)越多(duō)。這(zhè)些可(kě)以添加到儀表闆中，顯 示關鍵和(hé)次要過程的(de)狀态。 

　　下(xià)文的(de)幾個(gè)相關應用(yòng)案例展示了(le)在互聯的(de)工廠環境中，如何通(tōng)過易于使用(yòng)的(de)可(kě)視化(huà)數據，減少潛在的(de)能量損失和(hé)排放。

　　洩壓閥的(de)實時(shí)監控 

　　在加壓系統中，最關鍵的(de)資産是洩壓閥。當壓力達到某個(gè)設定值時(shí)，高(gāo)壓流體從系統中釋放出來(lái)以保護過程和(hé)設備。這(zhè)些閥門是另一種資産，可(kě)用(yòng)于防止過程中斷和(hé)設備故障，由于将傳感器連接到遠(yuǎn)程位置的(de)成本較高(gāo)，這(zhè)些資産通(tōng)常需要手動監控，效率低下(xià)。

　　閥門洩漏和(hé)釋放會浪費産品，并且可(kě)能會導緻壓力下(xià)降，使過程無法運行在其最佳壓力下(xià)，從而限制了(le)生産。很多(duō)工廠有多(duō)個(gè)洩壓裝置，連接直排大(dà)氣的(de)公共火炬系統。 如果多(duō)個(gè)洩壓閥通(tōng)向一個(gè)公共的(de)火炬，則很難知道其中有多(duō)少個(gè)處于釋放狀态。那如何衡量能源和(hé)排放損失？ 

　　無線聲學解決方案可(kě)實現對(duì)關鍵洩壓閥的(de)連續、實時(shí)的(de)監控。數據被發送到應用(yòng)程序，該軟件會提醒運行人(rén)員(yuán)注意洩漏和(hé)故障。内置的(de)可(kě)持續性算(suàn)法可(kě)跟蹤能源消耗和(hé)排放，并允許工廠經理(lǐ)将數據與性能基準和(hé)目标進行比較。

圖2：查看每個(gè)疏水(shuǐ)閥的(de)趨勢、排放和(hé)能量損 失，同時(shí)跟蹤對(duì)關鍵性能目标的(de)影(yǐng)響，驗證疏水(shuǐ)閥是否處于故障模式，從而在線确定蒸汽疏水(shuǐ)閥的(de)健康狀态。

　　蒸汽疏水(shuǐ)閥和(hé)無線傳感 

　　蒸汽疏水(shuǐ)閥的(de)主要作用(yòng)是收集蒸汽管線中的(de)冷(lěng)凝水(shuǐ)。蒸汽管線有多(duō)種作用(yòng)，但主要用(yòng)于加熱(rè)工藝或動力設備。發生故障的(de)疏水(shuǐ)閥會将蒸汽排放到大(dà)氣中，這(zhè)樣就會浪費能源并降低産品質量。将非侵入式無線傳感設備添加到每個(gè)蒸汽疏水(shuǐ)閥，使運行人(rén)員(yuán)可(kě)以查看蒸汽系統，并在任何疏水(shuǐ)閥處于過冷(lěng)狀 态時(shí)，向運行人(rén)員(yuán)發出報警。 

　　軟件可(kě)以向運行人(rén)員(yuán)顯示因蒸汽疏水(shuǐ)閥洩漏而造成的(de)總能源損失成本，并計算(suàn)排放量以進行記錄和(hé)報告。根據設施中蒸汽疏水(shuǐ)閥數量的(de)不同，故障蒸汽疏水(shuǐ)閥能量損失累積起來(lái)，每年可(kě)能會造成數百萬美(měi)元的(de)損失。無意的(de)超标排放可(kě)能導緻罰款。手動檢查不 精确，而第三方提供的(de)服務又可(kě)能很昂貴。

　　随著(zhe)傳感應用(yòng)的(de)普及，蒸汽疏水(shuǐ)閥不再是工廠經理(lǐ)的(de)盲點。應用(yòng)程序可(kě)以将數據、變量和(hé)設置編譯到儀表闆中。這(zhè)種意識的(de)提高(gāo)意味著(zhe)操作人(rén)員(yuán)可(kě)以在故障的(de)疏水(shuǐ)閥影(yǐng)響系統之前，及時(shí)發現、修理(lǐ)或更換它們。

　　熱(rè)交換器和(hé)連續監測 

　　熱(rè)交換器将熱(rè)量從加熱(rè)流體轉移到過程流體。熱(rè)交換器的(de)最大(dà)挑戰是沉積物(wù)的(de)堆積，這(zhè)降低 了(le)交換器的(de)效率。積垢意味著(zhe)它需要更多(duō)的(de)燃料來(lái)将熱(rè)量轉移到一個(gè)過程中。在目前的(de)系統中，大(dà)多(duō)數熱(rè)交換器都是手動檢查積垢的(de)。與其他(tā)非關鍵資産一樣， 依靠手動檢查會占用(yòng)寶貴的(de)時(shí)間，并且隻能提供資産健康狀态的(de)快(kuài)照(zhào)。此外，要準确、連續地 手動估算(suàn)結垢率也(yě)很困難。

　　如果沒有連續的(de)監測能力，工廠就不得(de)不依靠定期的(de)維護來(lái)清潔熱(rè)交換器。這(zhè)些維護窗(chuāng)口可(kě) 能涉及到停工，因爲每個(gè)熱(rè)交換器都要在一個(gè)小的(de)時(shí)間窗(chuāng)口内進 行清洗。而且積垢也(yě)可(kě)能會導緻高(gāo)成本的(de)非計劃性停工。由于每個(gè)換熱(rè)器的(de)積垢發生率不同，工 作人(rén)員(yuán)甚至可(kě)能對(duì)不需要的(de)換熱(rè)器進行維護，而其他(tā)換熱(rè)器可(kě)能更早地需要維修。在沒有資産分(fēn)析的(de)情況下(xià)，用(yòng)戶要預測這(zhè)些故 障是有難度的(de)。

　　通(tōng)過對(duì)換熱(rè)器的(de)連續監控，數據得(de)到了(le)最佳利用(yòng)。一個(gè)簡單的(de)軟件儀表闆就能提供所需的(de)數 據，确保維護資源不會浪費在不需要維護的(de)熱(rè)交換器上，并在積垢導緻計劃外生産損失之前，發現那些需要維護的(de)熱(rè)交換器。在典型的(de)中型煉油廠中，類似的(de)生 産成本削減，可(kě)以節省數百萬美(měi)元。在熱(rè)交換器的(de)軟件分(fēn)析中，内置了(le)能源損失成本，所以很清楚有多(duō)少能源被花費在處于關鍵狀态的(de)熱(rè)交換器上。 

　　利用(yòng)數字生态系統的(de)數據力量，企業可(kě)以減少排放，并跟蹤設施中這(zhè)些傳統上被忽視的(de)資産造成 的(de)能源成本損失。從較小規模的(de)運營到大(dà)型工業工廠，每個(gè)人(rén)都可(kě)以從 IIoT 技術和(hé)軟件分(fēn)析的(de)這(zhè)些令人(rén)興奮的(de)進步中獲益。數據可(kě)視化(huà)和(hé)分(fēn)析軟件有助于跟蹤關鍵資産的(de)運行狀況和(hé)性能。應用(yòng)此解決方案有助于企業實現性能目标，并跟上不斷更新的(de)能源法規，同時(shí)推動長(cháng)期性能改進。（作者 | Logan Woolery）

　　關鍵概念： 

　　■ 管理(lǐ)不善的(de)工廠排放和(hé)能源應用(yòng)，會導緻效率低下(xià)和(hé)能源成本增加。 

　　■ 采用(yòng)非侵入式無線技術有助于提高(gāo)資産監控能力。 

　　■ 易于使用(yòng)的(de)工業數據可(kě)視化(huà)有助于工業物(wù)聯網時(shí)代的(de)資産管理(lǐ)。

　　思考一下(xià)： 

　　你能發現哪些工業資産即将出現故障并提前避免嗎？