智能仪器

发布日期:2018年8月28日

智能仪表和资产管理系统的发展为工业流程运营商提供了大量新的机遇。通过提供对扩展的信息阵列的实时访问,这些开发可以帮助显著提高流程性能。PWE着眼于已经发生的关键开发,以及它们可以为流程环境带来的好处。

自1983年智能仪表首次出现在过程和发电厂以来,传感器和微处理器技术的不断进步帮助用户提供了稳定增长的信息存储。

现场的智能仪表测量或直接影响单个或多个电厂变量,包含用于处理数据的微处理器,并可在市场上“现货供应”。这些仪表不仅包括用于测量和通信的传感器,还包括执行器、阀门、电机变速驱动装置、,以及其他控制设备。他们允许操作员和工程师获得更多关于工艺和设备本身的有用信息。

今天的工厂工程师和操作员可以使用诸如电力管理、维护系统、过程自动化、资产优化和安全系统等功能。NAMUR NE107等标准正在稳步改进人机界面(HMI),使其更容易调试、配置和操纵仪器参数。

智能仪器的好处

智能仪器的特点是:

•快速、双向数字通信

•增强的传感器,电子和过程诊断

提高了不同操作条件下的测量精度

•更好的记录保存

•无线通信能力

随着现场总线网络中智能仪器的引入,过程工程师现在可以访问越来越多的数据,这些数据可以用来优化过程性能。远程配置和校准、详细的过程变量数据和诊断都可以以传统成本的一小部分获得,而不会影响信息价值。

智能仪表的主要优点包括:

•定标过程变量:仪器外无需进一步定标,降低了复杂性和引入误差的可能性

•自我验证/状态:指示仪器的状态和健康状况,提醒操作人员测量质量的变化和潜在的问题

•标签号:网络内设备的清晰P&ID标识,减少潜在错误

•说明:文书及其应用的书面定义更明确地确定了其作用

•时间戳:提供过程变量信息的实时记录

•序列号:可与远程仪器生命周期管理系统和维护信息同步

•可追溯验证:表明设备校准是有效的,通常针对ISO 2001第7.6章

总线通信的发展极大地增加了可传输的信息量。此外,数字信息可以在现场设备和系统之间以及现场设备之间进行双向通信。

为了充分利用通信改进并满足更高级的需求,现场设备,特别是具有无线功能的设备,正在发生巨大的变化。

无线可能性

目前,工艺仪表获取的潜在有价值的信息往往被困在现场。如果创建了返回主机控制系统的通信路径,则可以监控此信息。

许多仪表具有内置HART通信协议,通常在仪表调试期间使用。随着WirelessHART无线适配器的到来,现在可以实现与远程状态监测应用程序的经济高效和安全通信。

通过无线通信路径,可以最大限度地利用工厂资产,减少计划外的工厂停工,从而有助于降低成本和最大限度地提高生产率。

恢复的信息可包括:

•多变量过程数据

•仪器状态监测

•降低阀门性能

•阀门卡滞

•需要分析仪校准

•低水平的pH校准缓冲液

•仪表过压计数器

•质量流量和累计器

•质量流量和密度/温度

除了测量值外,状态和报警信息还提供了有关电厂条件以及测量值可靠性的宝贵信息。

多变量传动

由于总线通信支持多变量传输,仪器可以通过一根电缆传输多个被测变量,而传统的模拟传输系统需要一根电缆传输每个变量。

使用总线通信系统可以传输多种数据,如控制信号、限制信号和阀门开启信号。

通过组合多个传感器系统,可以扩展测量和控制能力,以同时测量压力、温度和流量等变量,帮助有效监控广泛的应用。有了这些信息,环境影响等外力可以得到补偿,过程控制变得更快、更有效。

提高DP流量计精度

单个多变量DP仪表可以测量表压或绝对压力、压差和温度,通过减少管道侵入和泄漏机会,克服与多个仪表相关的问题,同时促进法规遵从性。

在DP流量测量中存在三个误差来源,具体来说:

•尽量减少变送器误差

•将压力和温度变化引起的气体和蒸汽误差降至最低

•最大限度地减少一次元件误差

尽可能减少所有三个来源可提供最佳的准确性和可重复性。

新型智能变送器可通过考虑可能影响DP流量测量的各种压力变化源和流量误差的影响来提高性能。

资产管理

连续生产的设备正常运行时间是提高工艺装置生产率和总体盈利能力的一个重要因素。为此,智能仪表可在优化维护功能方面发挥关键作用。

在某些应用中,如发电厂,当长脉冲管线将压力传输至远程安装的压力变送器时,可能会出现维护问题。这些线路可能每周堵塞一次,这会极大地影响测量可靠性。配备堵塞脉冲管线检测(PILD)的智能压力变送器可快速向维护部门发出测量问题警报。在这种情况下,可以在发送数字和/或模拟报警时显示诊断信息。

这种能力保护了变送器,同时提供了压力测量回路的预测诊断。

还可以监控至关重要的旋转机械的运行条件。永久性安装的传感器可以连续传送振动信息。电厂人员也可以使用便携式设备在现场定期测量支撑机械的振动水平。

此外,通过健康管理软件进行数据处理,可以提供操作条件的完整图片。叠加频率并将故障频率与峰值相匹配的能力使训练有素的人员能够有效地分析数据。报警报告使决策者能够快速评估情况,并采取适当措施防止故障。

那慕尔标准

ABB智能仪表遵循NAMUR NE107“红绿灯”原则识别故障级别,客户可根据应用情况进行调整。

这种类型的集中资产管理支持最大的生产力,同时产生最小的成本。通过采用预测性维护策略,以确保关键生产资产的可靠性,并使用基于现场的诊断来识别和避免潜在的问题,生产率得以最大化。仔细的计划和执行工厂的周转时间最小化,并延长它们之间的间隔。

预测性维护计划有望使产品吞吐量提高1%至3%,产生足够的额外收入,在三至六个月内收回成本。

总结

尽管智能仪表有许多好处,但在整个流程工业中充分利用基于现场的智能的好处之前,还有很长的路要走。然而,从艰难的贸易条件、健康和安全问题到能源成本和环境问题,来自当今影响企业的所有关键领域的日益增长的压力,都促使工厂运营商寻找更明智的工作方式。智能仪器可以帮助他们做到这一点。

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