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    對于任何石油化工下游運營公司來說，儲存罐區(qū)都是關鍵一環(huán)，但在過去，它們常被視為非戰(zhàn)略部分且不被重視。然而，一些引人注目的事故，如2005年發(fā)生在英國邦斯菲爾德的油庫火災爆炸和最近一次在2012委內瑞拉的艾姆威精煉廠事件，外加近期低迷的全球經濟局勢，這些都已經讓很多家公司對這些設施重新產生興趣，探索改善運營的方法。

    本文結合實際生活案例，舉例說明罐區(qū)運營商如何利用無線技術來解決在安全性、可靠性和環(huán)境保護，以及在運營和維修等方面面臨的挑戰(zhàn)。

    傳統(tǒng)儲存罐區(qū)是儲存石油產品的簡易倉庫，因此，這些設施沒有得到像其它上游或下游設施那樣的戰(zhàn)略投資。事實上，在全球范圍內仍有一些工廠不使用任何自動化設備。然而，近年來人們對罐區(qū)自動化產生了新的興趣。這些變化的產生主要由于以下幾個因素：

   如火災和爆炸等不幸事件的發(fā)生，如英國邦斯菲爾德、齋浦爾、印度、巴亞蒙、波多黎各等地的事件，在儲存罐區(qū)開始執(zhí)行更嚴格的健康、安全和環(huán)保規(guī)定。

   對石油產品供應和需求的改變使得主要參與者將儲存罐區(qū)作為戰(zhàn)略實體，并逐漸重視從每一滴和每立方英寸產品中獲取的價值。

   有充分的證據(jù)表明，隨著罐區(qū)效率的提高，業(yè)內采用自動化技術的企業(yè)已獲得了顯著的投資回報。

   罐區(qū)業(yè)主/運營商目前正投入大量資金進行設備更新。他們運用新技術，如雷達液位計和無線基礎設施，達到法規(guī)的要求并在將來驗證設備性能。

   當前狀況

   多年來，罐區(qū)采取手動整體操作，包括從液位測量到將數(shù)據(jù)輸送給歷史記錄和其它應用程序。手工作業(yè)容易受到人員操作錯誤和失誤的影響，可能會導致安全、質量和生產力的問題。

   人工采集的另一個挑戰(zhàn)是對豐富技能和淵博知識的操作員有依賴性。隨著有經驗的操作者達到退休年齡，該流程工業(yè)正在努力招收新的年輕工程師，所以所面臨的主要問題是尋找和招募擁有該工作所需技能的員工。

   因此，石油企業(yè)已經開始意識到罐區(qū)操作對自動化的需求。特別是新的獨立參與者已經發(fā)現(xiàn)，他們可以使用自動控制及其相關獲益來獲得競爭優(yōu)勢。

   然而，這種向現(xiàn)代化罐區(qū)的轉變不會止步于自動化儲罐計量，還有許多其它罐區(qū)設施正面臨挑戰(zhàn)。許多老化的基礎設施已不能適應當前的需要，尤其是那些超出新規(guī)范的情況。例如API2350第3類和溢出保護系統(tǒng)建議每個罐采用兩個獨立水平測量值。安裝兩個不同的液位計并不難做到，但將獲取的數(shù)據(jù)返回到控制室是一個挑戰(zhàn)；從布線的成本和挖掘的法規(guī)，到物理障礙，如地形，鐵路等。在現(xiàn)有設施下，運營商也面臨著電纜的質量問題，電纜可能生銹和損壞。

   將數(shù)據(jù)發(fā)送回控制室不僅受限于儲罐的液位。例如，手動操作油品移動時，挑戰(zhàn)將是協(xié)調不同產品的移動時間，更重要的是，需要避免錯誤，例如不正確的混合等。設施要在控制系統(tǒng)中監(jiān)視移動路徑中閥門的開度信息，并獲得額外的可燃氣體數(shù)據(jù)、振動數(shù)據(jù)，以及使用CCTV攝像機進行現(xiàn)場監(jiān)控。除此之外，挑戰(zhàn)還包括CAPEX(capital expense: 資本性支出)和OPEX(operatingexpense: 收益性支出)的實施，減少的人力，當然，還有合規(guī)性。

   無線儲罐計量

   在過去的幾年中，無線技術已成為能解決罐區(qū)運營商面臨的多個挑戰(zhàn)的方法。無線雷達液位計可用于基本液位測量，甚至是滿溢報警。由公司的政策所引導，全球各地的情況各有不同。在美國，無線技術正用于滿溢報警，而歐洲運營商目前較為保守。然而，無線技術在歐洲仍得到有效使用，將主要液位計的設施從有線轉換為無線，以及將原有的電纜用于溢出監(jiān)控的應用。

   例如，美國一個煉油廠的罐區(qū)采用一系列來自多個供應商的雷達液位計和罐區(qū)自動化系統(tǒng)。長達數(shù)十年的時間內，大多數(shù)設備與布線基礎設施開始老化。老化的基礎設施是準確庫存信息的獲取和控制室中高—高液位報警的主要挑戰(zhàn)。當?shù)匾惨獫M足API2350中新的溢出保護法規(guī)。

   管理人員認為設備需要更新，但僅提供有限的資本支出。因為無線設備不需要布置新的電纜基礎設施，并允許現(xiàn)場保持在預算范圍內，技術團隊決定對其進行評估。

   成功試點后，現(xiàn)場布置采用霍尼韋爾OneWireless網絡的霍尼韋爾Enraf FlexLine雷達液位計。雷達液位計所測得的貿易交接級的液位數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)娇刂剖摇？刂剖抑械腄CS配有高—高水平的報警裝置。據(jù)報道在現(xiàn)場獲取了潛在溢出的初期跡象。兩個罐區(qū)面積超過10公里，僅電纜耗資數(shù)百萬美元。此外，現(xiàn)場打算使用無線基礎設施來支持未來的各種生產和可靠性應用需求。

   另一個案例中，歐洲的管道罐區(qū)在儲罐上布線時，把電力電纜和通訊電線敷設在同一電纜溝槽內。然而早期的規(guī)范允許值達65伏特，最新規(guī)范不允許電纜線上的交流電超過50伏特。因此，要求更換電纜。然而，只是鋪設新的電纜基礎設施將不僅花費數(shù)百萬歐元，還將影響當前的操作。為了解決這一問題，當?shù)貨Q定采用無線技術。最近，無線雷達液位計試點成功，并將很快移植到當前的自動化罐區(qū)系統(tǒng)。

   采用無線技術，新的裝置能實現(xiàn)低建設和運行成本，去除電源電纜外的所有接線成本，和罐區(qū)布置設計的靈活性等若干優(yōu)勢。同時現(xiàn)存的裝置還具有提高實用性、效率和減小維修的優(yōu)勢，消除電纜腐蝕帶來的問題。在典型罐區(qū)上，這些效益加起來可以達到一年150萬～200萬美元。

   除了儲罐計量之外的更多應用

   （1）提高運作效率

   無線技術應被視為推動力，而不僅僅是布線問題的解決辦法。隨著勞動力的減少，雇員的生產力變得十分重要。給雇員配備智能移動的應用，如霍尼韋爾現(xiàn)場巡檢和Experion移動操作站，通過消除人工巡檢和潛在的人為錯誤，不僅能提高其生產力和效率，還提升操作者的可靠性。總的來說，好處是維修量減小，運營支出減少、盈利可觀。

   （2）提高安全性

   雇員對于罐區(qū)的成功運營有著重要作用，但是油庫的工作條件反映出很多性能和安全的挑戰(zhàn)。無線雷達液位計和遠程診斷幾乎消除了物理上對攀爬儲罐的需要。同樣在無線授權和在線軟件升級的特點上，霍尼韋爾無線方案的使用者可以通過控制室的安全控制來進行設備在線遠程診斷和維護。

   安全性規(guī)范要求在罐區(qū)配備一個便攜式氣體檢測儀，但是無線技術將該應用需求的安全水平提高到新的水平。通過OneWireless無線主干網絡提供的wi-fi無線通訊連接，霍尼韋爾分析無線便攜氣體檢測儀能將實時的可燃氣體濃度數(shù)據(jù)發(fā)送回控制室。更進一步的三維定位，支持系統(tǒng)提供處于危險中人員的位置信息，支持危險事故發(fā)生時的最快響應。總之，確保員工更安全。

   同樣，電池供電的紅外線固定式無線氣體檢測儀表，可以安裝在每個儲罐的周圍，檢測碳氫化合物氣體數(shù)據(jù)。借助OneWireless網絡，設備發(fā)送連續(xù)的氣體濃度等級到控制系統(tǒng)，允許現(xiàn)場快速檢測氣體泄露。

   （3）提高可靠性

   油泵在每個罐區(qū)起重要作用，由于油泵故障造成的總體日運營損失可達100,000美元。除此之外，油泵沒有信號采集功能，其性能狀況由人工監(jiān)測，使由設備故障造成的早期預警信號被錯過的風險增加。對于旋轉設備性能的連續(xù)監(jiān)測，有許多解決方案可用，但面臨的主要挑戰(zhàn)是以符合成本效益的方式把數(shù)據(jù)傳回設備狀態(tài)檢測平臺上。無線技術克服了這一障礙，無需敷設電纜和接線，可以很方便地實現(xiàn)泵狀態(tài)數(shù)據(jù)無線采集。罐區(qū)運營商現(xiàn)在正以更連續(xù)的方式使用無線振動傳送器監(jiān)控泵的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

  這種應用支持將被動維護轉換為預測和預防性維護，并因此減少罐區(qū)的非計劃停機和維護成本。

   選擇正確的解決辦法

   好的無線液位計系統(tǒng)必須是真正的一體化無線，這意味著無線雷達液位計應該完整、統(tǒng)一、一體化的設計，包括無線通訊模塊。相反，如果都采用分散的獨立設備，如雷達液位計，集線器和沿著罐向上和向下的天線等解決方案不便維護和安裝，增加潛在故障點。

   好的無線設備應該支持無線在線軟件升級和組態(tài)。大多數(shù)的ISA100無線設備都具備這種能力，調試和維護非常簡單。無線罐區(qū)自動化系統(tǒng)的核心是無線網絡。該網絡需要在任何時候都保持可靠和可用，并需要支持多種應用。于是，問題出現(xiàn)了，你需要兩個無線網絡，一個用于現(xiàn)場設備和一個用于wi-fi嗎？答案是否定的！以OneWireless網絡為例，能提供工業(yè)無線網絡，同時支持ISA100無線儀表和wi-fi移動設備。用戶可選擇來自不同廠商的符合ISA100無線標準的無線設備，如霍尼韋爾的無線雷達液位計和XYR系列無線變送器，本特利內華達的無線振動變送器，GasSecure的GS01烴類氣體探測器等。

   同樣的無線基礎架構同時支持wi-fi移動設備，如霍尼韋爾的無線便攜式氣體檢測儀、移動工作站、移動攝像機和固定攝像機。

   在解決方案不斷發(fā)展的行業(yè)中，最成功的技術是新舊技術的融合。ISA100標準提供了通道的功能，允許供應商通過ISA100網絡發(fā)送專有的或基于標準的協(xié)議。例如，本特利內華達的wSIM振動變送器通過ISA100網絡發(fā)送其專有的振動特征到本特利內華達的振動分析應用程序。該功能支持設備能繼續(xù)使用現(xiàn)有應用程序或協(xié)議運作，而不需要在其他應用程序和培訓上再次投資。

   結論

  有極少數(shù)技術和投資回報能夠同無線技術方案相比較。無線技術提供經濟適用和可靠的無線雷達液位計，最終得到更高的生產效率和效益，同時能幫助設備在CAPEX和OPEX的限制范圍內滿足環(huán)保規(guī)定的要求。

  罐區(qū)運營商很好地接受了無線液位計，現(xiàn)在正對無線基礎架構進行更智慧的投資。 

   摘自《自動化博覽》2013年8月刊