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中化興中石油轉(zhuǎn)運（舟山）有限公司興中庫區(qū)為確保生產(chǎn)作業(yè)，油庫采用蒸汽伴熱的方式來保持儲罐和管道內(nèi)的油品溫度，蒸汽由１臺２０ｔ鍋爐、２臺１０ｔ鍋爐組成的鍋爐系統(tǒng)生產(chǎn)。近年來，該公司按照精益化管理的思路，加大了能源計量的管理要求，為了對蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管控，提升蒸汽效率，需要對蒸汽的使用情況進(jìn)行準(zhǔn)確測量與統(tǒng)計分析。之前庫區(qū)蒸汽管網(wǎng)采用了靶式流量計進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的采集，再依靠人工抄表進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計，但由于靶式流量計容易受到蒸汽管線內(nèi)“水錘”現(xiàn)象沖擊，故障十分頻繁，而且人工抄表的方式效率低、實時性差，統(tǒng)計分析效果并不明顯。
為此，庫區(qū)通過安裝新型蒸汽流量計，運用無線傳輸技術(shù)，建立了蒸汽流量采集系統(tǒng)，并實時上傳到上位機軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，形成報表。系統(tǒng)的建成為公司的能源管理提供了實時可靠的數(shù)據(jù)支持，同時實現(xiàn)了對庫區(qū)蒸汽系統(tǒng)的實時監(jiān)控，有利于蒸汽使用的管控，促進(jìn)節(jié)能降耗。
１ 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
蒸汽流量采集系統(tǒng)在罐區(qū)所有保溫罐罐前、鍋爐總管出口和分包線上安裝了共５２臺蒸汽流量計，采用智能無線技術(shù)，分４個區(qū)域?qū)⒘髁坑嫴杉臄?shù)據(jù)傳輸?shù)皆搮^(qū)域的無線網(wǎng)關(guān)，再上傳到上位機，通過人機界面將各類數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)。無線流量采集系統(tǒng)工作原理如圖１所示。
１．１ 一體化蒸汽流量計
通過深入調(diào)研，選用了３０５１ＳＦＣ系列一體化多參數(shù)孔板流量計。該流量計精度為１．２５％，量程比為１４∶１，具有精度高、量程比寬、穩(wěn)定性好的特點。可以在線檢測溫度、壓力及流量３個在線變量，同時在表頭中自動完成溫壓密度補償，顯示質(zhì)量流量及熱量，特別適用于蒸汽計量系統(tǒng)。由于采用了整體鑄造工藝和一體化安裝的形式，該流量計具有較高的耐沖擊性能，有效解決了蒸汽對設(shè)備的沖擊及水錘問題。
１．２ 智能無線適配器
每臺３０５１ＳＦＣ流量計配置了１個ＴＨＵＭ７７５智能無線適配器，成為１個無線節(jié)點。無線適配器ＴＨＵＭ（ｔｈｅ?。瑁幔颍簟。酰穑纾颍幔洌濉。恚铮洌酰欤澹┦腔谖⑻幚砥鞯闹悄茉O(shè)備，是專門為有線ＨＡＲＴ儀表開發(fā)的天線，可以同時將儀表的４個過程參數(shù)變量和設(shè)備診斷信息轉(zhuǎn)換為ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ 無線信號輸出，與標(biāo)準(zhǔn)的ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ 無線網(wǎng)關(guān)相通信。無線適配器與４～２０ｍＡ 回路連接，從回路取電，但不對回路產(chǎn)生任何影響，即使適配器發(fā)生故障，回路電流也保持不變，無需電池。
１．３ 智能無線網(wǎng)關(guān)
無線網(wǎng)關(guān)在無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)中起到中間轉(zhuǎn)換的作用，它是連接現(xiàn)場儀表和上位機的紐帶，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)管理和設(shè)備管理的三大功能。該系統(tǒng)中無線網(wǎng)關(guān)選用了１４２０智能無線網(wǎng)關(guān)，每個網(wǎng)關(guān)管理其轄區(qū)范圍內(nèi)的無線節(jié)點，zui多可以管理１００個無線節(jié)點。無線網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)位置分布自動建立網(wǎng)格架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，一旦網(wǎng)絡(luò)建立，會自動查找如何繞過固定或者臨時障礙的*方法，實現(xiàn)高安全性和可靠性的無線數(shù)據(jù)采集，并利用標(biāo)準(zhǔn)接口將收集的工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠地送入上位機，以實現(xiàn)對現(xiàn)場流量計和工藝參數(shù)的監(jiān)控，其作為現(xiàn)場智能無線儀表和上位機人機界面的接口，支持Ｍｏｄｂｕｓ和ＯＰＣ協(xié)議。智能無線網(wǎng)關(guān)具備安全性能高、可擴展、傳輸數(shù)據(jù)可靠等特點，采用２．４ＧＨｚ的公用頻段，通信路徑冗余，數(shù)據(jù)可靠性大于９９％。
２ 無線技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
現(xiàn)場無線蒸汽流量計使用的無線網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自適應(yīng)、自修復(fù)的特點，在通信路徑被干擾時，網(wǎng)絡(luò)無線設(shè)備能夠自動重新選擇其他冗余路徑進(jìn)行通信，保證了各類參數(shù)的正常通信。因此，無線技術(shù)應(yīng)用于蒸汽流量測量具有極大的優(yōu)勢。
１）節(jié)省施工安裝成本。由于庫區(qū)面積較大，需要安裝的蒸汽流量計數(shù)量多、分布散、距離遠(yuǎn)，如果利用有線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，則所需通信電纜數(shù)量極大，電纜敷設(shè)的施工費用也*；而采用無線技術(shù)，無需通信電纜連接，可以大幅節(jié)省電纜材料和施工的人工成本。此外，由于利用無線網(wǎng)關(guān)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無需另外采購自控系統(tǒng)硬件設(shè)備，
也節(jié)省了大量安裝費用。
２）加快項目建設(shè)進(jìn)度。無線技術(shù)現(xiàn)場施工簡單，只需要將無線適配器安裝到一體化蒸汽流量計上，無需人工干預(yù)，自動組建網(wǎng)絡(luò)，比使用有線方式節(jié)約了大量施工時間，項目進(jìn)度得到大幅提前。
３）維護簡單。由于流量計和無線網(wǎng)關(guān)都具有故障報警自診斷功能，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障情況，在上位機上就會出現(xiàn)報警提示，維修人員可以直接發(fā)現(xiàn)故障點并進(jìn)行處理。另外由于沒有控制柜、電纜等中間數(shù)采設(shè)備和材料，大幅簡化了故障確認(rèn)程序，方便了日常維護。而且無線網(wǎng)絡(luò)有很好的擴展兼容性，如需要增加測量點，只要安裝好無線適配器，就能自動加入到智能網(wǎng)絡(luò)中。
３ 能源管理軟件的設(shè)計
基于現(xiàn)場設(shè)備通過無線網(wǎng)關(guān)匯總的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，定制開發(fā)了能源管理軟件，系統(tǒng)運用Ｃｉｍｐｌｉｃｉｔｙ組態(tài)軟件進(jìn)行上位機監(jiān)控界面設(shè)計，繪制圖形界面。
管理人員能利用系統(tǒng)對整個庫區(qū)的蒸汽能耗、鍋爐效能進(jìn)行實時查看、匯總統(tǒng)計和分析。
１）根據(jù)蒸汽流量數(shù)據(jù)主畫面，可以清晰準(zhǔn)確地看到每個保溫罐罐前蒸汽流量計的運行狀態(tài)以及設(shè)備采集到的瞬時流量、累積熱量、溫度、壓力等實時參數(shù)，方便庫區(qū)管理人員確認(rèn)儲罐蒸汽使用狀況，及時關(guān)閉需關(guān)卻未關(guān)的蒸汽閥門，節(jié)省蒸汽使用，實現(xiàn)了降本增效的目的。
２）按照庫區(qū)生產(chǎn)情況，蒸汽作業(yè)主要配合庫區(qū)出油作業(yè)，儲罐出油前需蒸汽加熱，出油后結(jié)束蒸汽作業(yè)。因此，為利于財務(wù)核算，需分客戶分批次對作業(yè)耗能進(jìn)行統(tǒng)計。系統(tǒng)通過后臺統(tǒng)計，可以將每次作業(yè)的蒸汽能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，因而可以清楚地看到每個保溫罐的zui近一次作業(yè)能耗和本月的總能耗。
３）系統(tǒng)除了可以實時查看各類數(shù)據(jù)，還可以對所采集的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回顧，可以檢查單個設(shè)備詳細(xì)的具體參數(shù)，包括運行狀態(tài)、溫度狀態(tài)、蒸汽溫度、瞬時流量、壓力、瞬時熱量、批次熱量等１５項參數(shù)。此外，還可以直觀地看到瞬時流量、累積熱量、蒸汽溫度、蒸汽壓力等參數(shù)的歷史趨勢曲線。根據(jù)這些歷史數(shù)據(jù)，公司管理層可以對蒸汽歷史運行狀
況進(jìn)行回溯，并對操作人員的工作進(jìn)行考核。
４）除了能源管理軟件外，為便于財務(wù)人員直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)特別開發(fā)了Ｅｘｃｅｌ數(shù)據(jù)導(dǎo)出報表，在能耗報表中，既可以查詢當(dāng)前總能耗或總流量及損耗值，也可以查詢每個設(shè)備當(dāng)月能耗或流量，還可以查詢每個設(shè)備多個批次的能耗數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)保存了大量的過程數(shù)據(jù)，為今后的匯總統(tǒng)計、對比分析及成本核算提供了大量的數(shù)據(jù)支撐。
無線蒸汽流量采集系統(tǒng)建設(shè)周期短、投資小、運行穩(wěn)定，維護工作簡單。公司各級管理人員利用辦公網(wǎng)絡(luò)，可以實時查看整個蒸汽系統(tǒng)的運行狀況，并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，檢查管網(wǎng)設(shè)備完好率，優(yōu)化了蒸汽管控策略，實現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排、降本增效的可持續(xù)發(fā)展。該系統(tǒng)在興中庫區(qū)的成功應(yīng)用表明，無線蒸汽流量采集系統(tǒng)特別適用于庫區(qū)面積大［１０］，儀表數(shù)量多、距離遠(yuǎn)的大型石油倉儲企業(yè)。
