無線技術在石油石化行業的應用悄然興起
http://www.debgrams.com 2010-01-27 14:51 來源：《今日自動化》
編者語：2008年以前，流程工業企業還在猶豫是否要采用無線技術。如今，無線技術在石油石化行業的應用已經悄然興起。兩年前，諸如“缺少標準”、“應用時具有諸多不確定性”、“僅能在特殊情況下使用”的反對意見不絕于耳，但隨著2008年9月PAS文件HART 7.1的生效，無線技術的應用又重見曙光。
生產企業對此作出迅速反應，但用戶的反應并不如企業預期所料。那么無線技術的應用前景是否是一片光明？未來能否取代現場總線技術成為石油石化行業的主流呢？中國儀器儀表學會名譽理事 夏德海與
中國石化工程建設公司副總工程師 林 融為您解答。
Q1.目前，無線技術在石油石化行業的應用情況如何？有哪些攻關的難點？
夏德海：
在國外，艾默生與霍尼韋爾兩家大企業占據了大部分石油石化企業的無線技術市場。前者符合無線HART 7.1版本的標準，后者采用了ISA 100標準，但大多數僅局限于溫度、壓力、流量以及物位耗電量小的變送器。在控制和安全的場合，只能是有線應用的補充。
若采用無線技術，電纜就不能使用，而必須采用電池，這要求低耗。例如目前無線HART的水平是：無線通信距離在200米以內，電池壽命為5-10年，可靠性為99%；而另一方面，實時性、可靠性與安全性的通信要求又決定了耗電的增加，這無疑增加了整體的開銷。所以，找到兩者的平衡點，達到整體的優化才是我們目前考慮的重點問題。
林融：
目前，在美國的一些大型石油石化項目上，無線技術已經有過許多成功的應用案例。在國內，上海賽科項目已經取得了一些應用，在武漢的乙烯項目上，也有了小規模的應用，應用范圍主要集中在監視以及報警方面。諸如控制回路以及安全連鎖回路并沒有使用無線技術，而是繼續采用現場總線。
由于使用量較少，無線儀表的價格也偏高，這在一定程度上制約了無線技術的發展。另外，兼容問題也是無線技術發展要攻克的難題之一。
Q2.迄今為止，無線技術在石油石化行業的應用僅局限于數據的無線傳輸與監控方面，那么隨著技術的成熟，無線技術是否會在諸如過程設備的控制中被采用？
夏德海：
由于無線技術尚處于研發與不斷完善的階段，功能畢竟有限。而且在自動化技術領域，還沒有公認的且證實的在實時控制中應用較為可靠的無線技術標準，在工作循環時間很短的情況下，這表現得尤為突出。所以，目前無線技術的應用范圍只能局限在數據的采集與監控方面（SCADA）。但隨著可靠性的增強，無線技術將會有更廣范圍的應用。
林融：
從原則上來說，當傳統的通信解決方式不能采用或者不經濟的時候，無線技術才有較大的應用潛力，在這種情況下，無線技術才能得到廣泛應用。但目前，過程設備中大范圍應用無線技術還為時尚早。
如果無線技術能夠滿足工業上的應用，并且可靠性能夠與傳統成熟技術相媲美，那么無線技術在整個流程工業會有非常好的市場前景。另外，考慮到無線技術在整個使用生命周期的因素，安裝調試的時候，是否會節省投資的費用還值得商榷。
Q3.您覺得無線技術在石油石化行業的應用前景如何？
夏德海：
無線技術進入工業領域的趨勢是毋庸置疑的，但是這要求無線技術本身性能的完善，可靠性、通信的確定性與實時性、兼容性等性能有待加強。所以，在近期，工業無線技術仍將是傳統有線技術的延伸，大多數儀表以及自動化產品會嵌入無線傳輸的功能。國際上對于無線技術的研究還處于起步階段，相關的標準也在制訂之中，我國的科研機構也參與其中，這在一定程度上推動了無線技術在我國流程工業的發展。
根據現場總線技術的應用經驗，只要沒有多標準，制造廠商與研發部門不去刻意炒作，用戶也不要盲目地追求新技術，堅持從實際出發，講求以最少的投資實現最大的生產效益，這樣無線技術才能夠得到健康而快速的發展。
林融：
盡管目前無線技術的應用還存在局限性，但是隨著使用量的增加與用戶接受度的提高，在2010年，無線技術將會得到進一步推廣與應用。尤其在一些大型的乙烯廠與跨江河等環境惡劣的使用環境下，I/O卡件的節省、施工時間的縮短以及環保節能等優勢，將會使無線技術的使用價值得到最大體現。相信在未來的5-6年，無線技術將會迎來黃金發展期。
應用剖析
福建煉油乙烯一體化項目
國內第一套大規模采用基金會現場總線的大型項目
項目簡介
福建煉油乙烯一體化項目（簡稱“FREP”）位于福建省泉州市泉港區，總占地面積約480公頃。是目前我國第一個煉油、化工和成品油營銷一體化的中外合資項目。也是至今為止一次性整體規劃、一次性設計、一次性施工建設、一次性投產成功、實施投資最大（改造和新建總投資約為316億人民幣）的煉油乙烯一體化項目。該項目是國內第一個采用IGCC的煉油、化工項目，同時也是國內第一套大規模采用基金會現場總線的大型項目。
項目充分依托福建煉化公司原有400萬噸/年煉油廠設施，對原有煉油裝置進行擴能改造，新建裝置包括14套煉油裝置及配套設施、6套化工裝置及配套設施、IGCC聯合裝置及空分裝置以及廠外工程。
用戶聲音
相比較于中海油南海殼牌乙烯項目與上海賽科乙烯項目，由于時間較為寬裕，所以福建煉油乙烯一體化項目在安裝與回路測試等方面的前期準備工作較為充分，這使得項目日后的維護率大大下降，也使技術本身十分成熟的現場總線技術的應用效果得到進一步發揮。
全廠使用了8033臺FF和8229臺Hart設備，其中使用了277臺848T多通道溫度變送器（FF），這節省了約2000臺溫度變送器。
優勢
FF技術使全廠的開車、調試、運行和維護人員比使用傳統技術明顯減少。同時，儀表的故障率明顯降低，盡管項目擴建，但是要比原有的400萬噸煉油設施工作量少。
經濟效益
使用FF技術，可以節約30%的DCS系統機柜；大量采用848T多通道溫度變送器，節約大量投資；全部采用國產的FF電纜，比之前同等規模項目采用進口電纜節省大量資金。
挑戰
首先，儀表資產管理系統（AMS）的應用有待加強。作為與FF技術配合使用實現遠程預測維護的手段，AMS能夠幫助實現工廠的智能化管理，降低工廠的維護成本及生命周期成本，提高經濟效益和社會效益；
其次，FF網段平均利用率還有提高的空間。在FREP，利用率可達到5臺設備/網段。如果能達到6-7臺設備/網段，FF會體現出更強大的優勢；
最后，必須要加強對于維護人員的培訓工作，這也直接決定了現場總線應用效果的好壞與否。在FREP中，艾默生會定期對技術人員進行培訓，并且我們也十分注重員工的培訓工作，在公司內建立了培訓室。 ——福建聯合石油化工有限公司儀表部經理 張華平
專家點評
近一兩年來陸續上馬的采用FF的項目盡管有五六十個，但是2008年我國實際安裝節點數僅為3.46萬，這就可以推斷出其總體的發展速度并不理想。不過總體來說，國內迄今最大的三個FF應用工程——上海賽科、南海中海油殼牌與福建煉油乙烯可以說一個比一個成功。
但是，目前現場總線技術應用也存在諸多問題需要討論與解決。在中國，沒有第三方的FF應用技術支持服務機構，來自供貨方的技術支持還存在些許欠缺，這在FF系統和儀表來自于多個廠商的情況下，顯得尤為突出，某一個供應商的技術支持對于用戶來說遠遠不夠；另外，在大規模應用現場總線產品的企業，對于流程設備的操作人員與系統的維護人員缺乏系統的培訓與上崗資格的認證，這就造成了本應發揮更大作用的現場總線技術卻成為了一些技術人員的“絆腳石”。所以，對于DCS系統操作熟悉的人員在沒有經過現場總線技術培訓的情況下，不能被允許上崗。
這些問題的凸顯也使得現場總線的價值長期得不到最大程度的體現，FCS的潛力也不能得到進一步的挖掘。相對于HART設備診斷能力有限的劣勢，FF智能儀表的性能卻可以隨著較為復雜的傳感器和過程診斷技術的發展而不斷發展。目前，不但可以對故障作出判斷，而且還能對那些尚未發生故障但有可能出現故障的問題發出預警。盡管優勢突出，但是現場總線技術的最大利益體現在生產裝置投運之后長期的維護與運行中，所以在這一方面還需積累經驗不斷改進。 ——中國自動化學會理事 彭瑜
從國內SECCO（上海賽科乙烯項目)、CSPC（中海油南海殼牌乙烯項目）、FREP（福建煉油乙烯一體化項目）三大項目的應用情況來看，現場總線的應用取得了很大成功。但是在國內新建大型石化裝置推廣現場總線還存在著一些問題，歸結為以下幾點：
首先，一種技術的推廣應用不可能一蹴而就。DCS使用了二十年，相關的應用才日臻完善，所以現場總線技術也是一個道理。隨著本身技術的完善以及用戶認識程度的加深，現場總線技術的應用將會更加深入。具體到用戶角度，決策層、技術支持層與現場維修層的人員對現場總線技術的應用都有影響，這要求提供決策信息的技術人員水平過硬，也要求決策者水平過硬。
同時，我們注意到，上海賽科與南海中海油殼牌項目都屬于乙烯裝置，而且是中外合資項目，使用FF現場總線技術，在決策上較有優勢，福建煉化也屬于合資企業，所以應用現場總線成為了很自然的事情。另外由于艾默生等公司本身技術實力較強，也使得這些項目得到了強大的技術支持。相比于這三大項目，國內企業與設計院面臨的問題，是如何將FF現場總線用于大型石化裝置實踐經驗缺乏的問題，所以國內市場的培育還是需要一個過程的。
對于現場總線技術的應用，我還要特別強調通過AMS/PRM管理軟件的應用，在設備歸檔管理、設備的中央巡檢、中央整定、調校，以及智能閥門的維護應用方面取得了顯著效果。通過FF總線設備的預測性維護，改變了儀表的維護策略，預測性維護將逐漸取代糾錯性維護和預防性維護方法，避免造成設備過度檢修或欠修，這大大降低了設備發生故障的機率，同時減少了不必要的定期維護工作，降低維護和備件費用。
隨著FF現場總線技術的不斷完善，其應用規模將會逐漸擴大，在石化行業中應用前景良好。 ——中國石化集團北京燕山石油化工有限公司高級工程師 王立奉
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