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工厂资产监控新选择:在云端监控资产

来源:控制工程网2020.03.31阅读 1180

  虽然我们感觉互联网似乎已经存在了很长时间,但即使是许多千禧一代的年轻人也能清楚的记得他们的童年。将互联网技术用于工业应用也是一个最近才出现的发展趋势,因为用户需要时间来确信其在制造业环境中的价值和适用性,特别是在过程工业中。这些历史方面的题外话,让我们意识到工业物联网(IIoT)提供的工具也是相对较新的。就在几年前,任何想要实施制造资产状况和性能监控的工厂都必须在内部进行这些工作,或者使用专门的产品。
  但是现在,工业物联网已经由将来时变成进行时控制工程网版权所有,前景也更为明朗。它提供了更多选项可用于支持监控功能。经过扩展的通讯选项,为希望实施此类资产监控程序的过程工厂设施提供了更多机会。
  资产监控的优势
  监控有助于企业从两方面明确资产的状况。首先,了解其物理状况,以便有可能知道它是否运行良好或即将发生故障,希望在导致中断生产的故障发生之前就可以提前发现。其次,它可以确定资产在更大的过程中如何执行和完成其工作。
  让我们看一个关于泄压阀(PRV)的简单示例,以说明资产状态监控和性能监控之间的区别。在大多数情况下,泄压阀在运行时,没有任何人会注意到它(图1)。发生过压时,它们会打开,然后在过程恢复正常后重新密封,但由于阀座磨损,阀座上的碎屑或其它机械问题,可能会导致它们无法完全重新密封,这种情况并不罕见。状态监测可以查找阀门缓慢泄漏而没有完全关闭的情况。识别哪个泄压阀已经运行以及持续多长时间,对于确定过程误操作的根本原因至关重要。挑战在于及时确定数千个泄压阀中的一个或几个不良行为者,因为它们中的大多数会排放到封闭的收集系统中。

图1:在过程工厂中,泄压阀是任何可能产生压力的密封系统的一部分。大型的过程工厂设施可能有数百个之多。本文图片来源:艾默生

  另一方面,性能监控可以评估泄露发生的频率和持续时间。严格来讲,泄压阀是机械装置,因此没有电子连接可将其打开或关闭位置通知控制室。但是,确定打开的频率和时间,可以为您提供对该流程的关键见解。需要了解火焰来自何处,以进行环境报告。有效的泄压阀维护CONTROL ENGINEERING China版权所有,减少了产品损失和环境减排的成本,因为一些工厂设施可能由于逃逸性排放而面临数十万美元的罚款。
  改善运营绩效和降低环境合规性成本的能力,为衡量新增监控系统的投资回报率提供了基础。例如,每天生产25万桶油的炼油厂启动了泄压阀监控项目,在6个月内收回了所有的成本。一家拥有年产57万吨乙烯装置的工厂实施了一个类似的项目,在短短3个月内就回收了成本。
  内部与基于云的监控
  如果技术人员可以安全到达指定的泄压阀,则他应该能够进行手动检查并知道此时是否完全关闭控制工程网版权所有,但是无法获取打开频率的数据。其它持续运行的监测技术需要耗时且复杂的数据解释。还有一个更简单的解决方案,它所需要的只是一个由电池供电的无线声波变送器,并将其安装在靠近泄压阀的排放管上(图2)。只需使用不锈钢软管夹即可安装,无需关闭、焊接或拆卸管道。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,过程工厂可以使用无线网络为一组关键阀门部署自动连续的监视功能,从而避免了将电缆部署连接到无线声波变送器所需要的费用。

图2:诸如罗斯蒙特708之类的无线声波变送器,可以接受泄压阀在各种操作状态下发出的特征性声音。

  仪器产生的数据可以显示泄压阀的工作情况,无线网络可以传送这些数据。但是企业如何将这些数据转换为能够支持决策的信息?该问题有两个可能的答案:
  ●具有数据收集和分析的内部项目;
  ●基于云的监控和基于订阅的分析。
  让我们研究一下这两种方法,并确定情况是否一定是其中之一。直到最近,内部方法一直是唯一选择,并且对于许多工艺设备而言,它仍然是首选。今天和5年前的区别是有多少工具可以使这样一个程序更易于部署和使用。
  传统上,即使可以使用无线声波变送器和支持无线网络,该工厂也必须将该项目集成到一个需要大量解释的大型历史数据库平台中,否则,系统集成商必须创建自定义的自动化软件来进行开发,执行数据分析和历史数据库化。幸运的是,现在有越来越多的新选择。例如,下面就是一个典型的场景:
  来自无线声波变送器的数据被传送到WirelessHART网关,在网关上可以将其与在同一网络上传送的过程仪表数据区分开来。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,来自无线声波变送器的数据无需进入过程自动化系统,只需进入报警系统即可,这样就可以将其与环境报告组一起直接发送到可靠性和维护组。在这里,专门用于监测泄压阀的软件收集了相关数据。该软件可以识别哪些阀门因故障而打开,哪些阀门已完全关闭。
  技术人员可以在专用的泄压阀工况/性能仪表板上查看数据,如果出现问题,软件将向技术人员发出通知。此外,一旦发生故障,工厂人员可以立即在其移动设备上收到报警,以第一时间响应。监控软件还可以与较大的资产管理和计算机维护管理系统(CMMS)进行接口,发布维修或更换的工作订单。
  所有这些都由企业内部的服务器提供支持和维护,内部网络承载数据并在工厂内做出决定。像这样的实施方式可以分步推进,从小规模开始并逐渐扩大,直至投资回报得到证明。支持软件的平台也非常灵活,可以根据需要轻松进行调整。对于大多数决定自己处理内部事务的企业而言,最大的挑战是寻找内部人员来支持它控制工程网版权所有,但是监控软件的易用性在很大程度上解决了这一挑战。
  这些平台本身并不占用大量维护资源,但关键人员必须能够关注全局并做出决策。例如,泄压阀应用程序一旦开始运行,可能不是工厂内唯一的监视项目。许多其它类型的资产可能也会经历类似的数字转换。对这些系统的支持都需要内部资源。在很多情况下,很可能是以前负责手动监视这些资产的人员。但是,如果这种解决方案对现有人员不可行,那么寻求专门的外部帮助可能更有意义。
  连接服务
  网络访问为实施监视程序添加了新的选项。首先,不需要在内部完成所有工作。可以将部分或全部问题,转交给基于订阅的外部专家。在泄压阀的示例中,将使用相同的无线声波变送器,仍通过WirelessHART进行通信,但是它们可能由服务供应商提供和安装。服务供应商的专家进行分析服务,并提供推荐的措施,包括为单个维护任务建议工作单等。该供应商甚至可以在企业现场安排技术人员,来进行现场服务工作。
  虽然服务提供商可以通过移动设备或接口向企业内的任何授权人员提供实时信息,但也会定期提交摘要报告。具有丰富经验的供应商可以提供关于企业在给定指标下与行业基准相比的表现的观察结果。由于所有软件和数据存储都由服务提供商管理,因此最终用户不需要维护,而且解决方案是可扩展的。
  过程工厂可能在一开始会选择以内部项目的方式开展监控程序。但是,最初的成功常常会带来监视点数量的快速增加,并且希望扩展到更大范围,从而可以实现更大回报。通常在过程工厂中监控的重要资产包括:换热器,离心泵、冷却塔和疏水阀等。
  随着部署的增加,管理层将必须确定如何应用内部资源。在这一点上,许多企业发现让服务供应商向前推进可能要容易得多。
  两全其美
  企业也可能会同时利用内部和基于云的监控方法(图3)。数据被收集上来后,可能会转到企业内部和服务供应商的分析平台。企业可以决定,哪些是需要自己内部处理的数据,然后将更复杂、更专业的分析和报告生成交给服务供应商。

图3:决定在内部还是在云中托管程序的总体策略,取决于公司的专业知识、文化和资源可用性。

  在大多数情况下,企业必须根据资产的关键性和内部资源的可用性,来决定其可以并应该保持的内部职能。如果最终用户不知道从哪里开始,那么应向成熟的服务供应商进行咨询,这将是一个很好的开始。
  例如,驱动整个设施所必需的大型燃气轮机,可能会需要本地支持的监视功能,以便立即对事件进行快速响应,同时还需要远程监视功能用于资产优化。
  内部驱动的项目仍然是一种可行的方法,这主要得益于广泛可用的工具,因此也是许多企业的正确选择。但是,采用基于云的订阅服务,通常可以使项目更快上线。幸运的是,两者都是可行的选择,有时两者结合甚至会带来更好的投资回报。 (作者:Brian Joe)

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