IIoT和软件分析的进步——传统的资产监控即将更新换代！

图片来源 ：艾默生

　　传统的资产监控即将更新换代。工业物联网 (IIoT) 技术和软件分析的进步，使工厂经理能够深入了解最关键资产的健康状况和性能。软件应用程序可以通过跟踪资产的能源消耗，并根据需要向运行人员发出报警，从而帮助减少设施中的排放和能源损失。

　　在燃烧系统中（如蒸汽管线和热交换器），更好的能源管理意味着减少蒸汽损失和由污垢引起的低效率。可以跟踪和记录泄压阀 (PRV) 的释放，以便运行人员了解事件发生的时间以及持续的时间。

　　过去，使用传统的有线监控方法来跟踪这些资产的健康状况和性能，成本较高。现在，无线仪表与易于部署的软件分析、用户友好的应用和专业仪表板相结合，使工厂经理能够跟踪这些能源密集型资产，同时还可以降低成本、减少排放和生产时间的浪费。

　　能源成本损失和效率低下

　　很多行业都依赖蒸汽系统为其过程提供动力，从能源到化工再到食品和饮料。因此，以各种可能的方式节约能源，是实现流程和利润最大化不可或缺的一部分。某些需要大量燃料才能运行的资产，是造成这种低效和浪费的罪魁祸首。当蒸汽疏水阀发生故障而浪费蒸汽时，不仅会损失能量，还会浪费加 热燃料，并可能影响产品质量。实时资产监控，提供了降低与此类系统运营相关的能源成本的洞察力。

　　随着时间的推移，由于沉积物堆积在热交换表面上，热交换器等其它资产的效率会降低，这种情况被称为积垢。发生这种情况时，需要清洁和维修设备以恢复全部性能，但与此同时，停机不仅需要时间，还需要更多的能量来传递热量。传统的资产监控实践，无法确定在下一次计划维护之前，会浪费多少能源。在运行人员收到报警之前，他们也无法确定低下的效率如何影响生产能力。

　　无线技术提升资产监控能力 

　　传统的监控系统需要昂贵的布线和基础设施，来启用每个相互连接的设备，并且在安装时，通常需要完全停机，以将仪器添加到生产线中。这些需求导致有线监控系统的前期安装成本，往往超过节省带来的潜在收益。对于难以到达或偏远地区的资产而言，更是如此。 

　　现代无线解决方案不需要这些昂贵的基础设施前期投资，也不需要停机来安装。无线测量设备提供非侵入式的外部安装，而不会影响所提供的数据。例如，无线声学变送器使用热电偶和超声波传感器进行声学和温度测量，可以对其进行分析以确定蒸汽疏水阀和减压阀的状态。

　　易于使用的可视化数据 

　　从分析的角度来看，原始数据的作用，仅仅与我们理解和解释它的能力有关。工业分析软件可以安装并连接到WirelessHART 网关上（如图 1 所示），以解释过程数据。这允许用户以即时和连续的方式，访问有关资产信息，这些信息过去只能由运行人员手动检查。 

图 1：在艾默生 Plantweb 数字生态系统的一个综合仪表板中，可查看事件日志和有关由泄压事件引起的生产损失和排放信息。

　　这些软件平台中用户友好的应用程序可收集和编译实时数据，并将其可视化为具有可扩展视图的简单图形，从而可以深入了解每项资产。随着这类无线监控的应用越来越多，软件开发商提供的新的模块化软件应用也越来越多。这些可以添加到仪表板中，显 示关键和次要过程的状态。 

　　下文的几个相关应用案例展示了在互联的工厂环境中，如何通过易于使用的可视化数据，减少潜在的能量损失和排放。

　　泄压阀的实时监控 

　　在加压系统中，最关键的资产是泄压阀。当压力达到某个设定值时，高压流体从系统中释放出来以保护过程和设备。这些阀门是另一种资产，可用于防止过程中断和设备故障，由于将传感器连接到远程位置的成本较高，这些资产通常需要手动监控，效率低下。

　　阀门泄漏和释放会浪费产品，并且可能会导致压力下降，使过程无法运行在其最佳压力下，从而限制了生产。很多工厂有多个泄压装置，连接直排大气的公共火炬系统。 如果多个泄压阀通向一个公共的火炬，则很难知道其中有多少个处于释放状态。那如何衡量能源和排放损失？ 

　　无线声学解决方案可实现对关键泄压阀的连续、实时的监控。数据被发送到应用程序，该软件会提醒运行人员注意泄漏和故障。内置的可持续性算法可跟踪能源消耗和排放，并允许工厂经理将数据与性能基准和目标进行比较。

图2：查看每个疏水阀的趋势、排放和能量损 失，同时跟踪对关键性能目标的影响，验证疏水阀是否处于故障模式，从而在线确定蒸汽疏水阀的健康状态。

　　蒸汽疏水阀和无线传感 

　　蒸汽疏水阀的主要作用是收集蒸汽管线中的冷凝水。蒸汽管线有多种作用，但主要用于加热工艺或动力设备。发生故障的疏水阀会将蒸汽排放到大气中，这样就会浪费能源并降低产品质量。将非侵入式无线传感设备添加到每个蒸汽疏水阀，使运行人员可以查看蒸汽系统，并在任何疏水阀处于过冷状 态时，向运行人员发出报警。 

　　软件可以向运行人员显示因蒸汽疏水阀泄漏而造成的总能源损失成本，并计算排放量以进行记录和报告。根据设施中蒸汽疏水阀数量的不同，故障蒸汽疏水阀能量损失累积起来，每年可能会造成数百万美元的损失。无意的超标排放可能导致罚款。手动检查不 精确，而第三方提供的服务又可能很昂贵。

　　随着传感应用的普及，蒸汽疏水阀不再是工厂经理的盲点。应用程序可以将数据、变量和设置编译到仪表板中。这种意识的提高意味着操作人员可以在故障的疏水阀影响系统之前，及时发现、修理或更换它们。

　　热交换器和连续监测 

　　热交换器将热量从加热流体转移到过程流体。热交换器的最大挑战是沉积物的堆积，这降低 了交换器的效率。积垢意味着它需要更多的燃料来将热量转移到一个过程中。在目前的系统中，大多数热交换器都是手动检查积垢的。与其他非关键资产一样， 依靠手动检查会占用宝贵的时间，并且只能提供资产健康状态的快照。此外，要准确、连续地 手动估算结垢率也很困难。

　　如果没有连续的监测能力，工厂就不得不依靠定期的维护来清洁热交换器。这些维护窗口可 能涉及到停工，因为每个热交换器都要在一个小的时间窗口内进 行清洗。而且积垢也可能会导致高成本的非计划性停工。由于每个换热器的积垢发生率不同，工 作人员甚至可能对不需要的换热器进行维护，而其他换热器可能更早地需要维修。在没有资产分析的情况下，用户要预测这些故 障是有难度的。

　　通过对换热器的连续监控，数据得到了最佳利用。一个简单的软件仪表板就能提供所需的数 据，确保维护资源不会浪费在不需要维护的热交换器上，并在积垢导致计划外生产损失之前，发现那些需要维护的热交换器。在典型的中型炼油厂中，类似的生 产成本削减，可以节省数百万美元。在热交换器的软件分析中，内置了能源损失成本，所以很清楚有多少能源被花费在处于关键状态的热交换器上。 

　　利用数字生态系统的数据力量，企业可以减少排放，并跟踪设施中这些传统上被忽视的资产造成 的能源成本损失。从较小规模的运营到大型工业工厂，每个人都可以从 IIoT 技术和软件分析的这些令人兴奋的进步中获益。数据可视化和分析软件有助于跟踪关键资产的运行状况和性能。应用此解决方案有助于企业实现性能目标，并跟上不断更新的能源法规，同时推动长期性能改进。（作者 | Logan Woolery）

　　关键概念： 

　　■ 管理不善的工厂排放和能源应用，会导致效率低下和能源成本增加。 

　　■ 采用非侵入式无线技术有助于提高资产监控能力。 

　　■ 易于使用的工业数据可视化有助于工业物联网时代的资产管理。

　　思考一下： 

　　你能发现哪些工业资产即将出现故障并提前避免吗？