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田納西河谷管理局（TVA）為七個州部分地區(qū)約1000萬居民供電，供電系統(tǒng)由八家聯(lián)合循環(huán)電廠的24套裝置提供，對設(shè)備進(jìn)行連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測可以提高供電性能。

Merrick＆Co.工程服務(wù)公司與田納西河谷管理局合作實(shí)施了該項(xiàng)目，Merrick＆Co.高級儀表控制工程師Susan Hobbie表示：“為了對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行升級、優(yōu)化和擴(kuò)展，田納西河谷管理局在18個月前嘗試實(shí)施Etapro性能監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)軟件，建立了連續(xù)監(jiān)測熱量和蒸汽流量的實(shí)體模型，期望提升整體運(yùn)行效率，提高可靠性，識別異常情況，以及減少意外停車。然而，整個工程復(fù)雜且成本高，實(shí)施工作異常困難。”

Hobbie 在2019年艾默生全球用戶大會上分享了無線技術(shù)在電廠的應(yīng)用經(jīng)歷：“我們最初考慮采用有線4~20 mA、串行、模擬HART或Foundation現(xiàn)場總線，但是所涉儀器和網(wǎng)絡(luò)的成本高達(dá)2~3百萬美元。為了降低成本，我們決定使用WirelessHART監(jiān)測每個工廠新增的40~60臺新儀表。由于每個工廠有兩到三套裝置，布局不同，控制室位置也不同，因此對設(shè)計(jì)無線解決方案提出了挑戰(zhàn)。”

Hobbie認(rèn)為：“WirelessHART是聯(lián)合循環(huán)電廠實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化改造的核心技術(shù)。創(chuàng)建真實(shí)測量工況所需的實(shí)體模型，包括無線熱回收蒸汽發(fā)生器（HRSG）監(jiān)測、無線循環(huán)水監(jiān)測、無線泄漏閥檢測和無線天氣監(jiān)測。”

Hobbie 補(bǔ)充道：“無線通信幫助這八家工廠節(jié)省超過580,000美元預(yù)算，占項(xiàng)目材料和建設(shè)總成本的15~20％，無需電線或?qū)Ч埽瑴p少意外停車，無需大修或擴(kuò)大大修范圍。盡管控制室位置不同，可以根據(jù)每個工廠的獨(dú)特要求定制WirelessHART方案，從而大大降低了成本。即使我們利用現(xiàn)有DCS基礎(chǔ)架構(gòu)，卻無法設(shè)計(jì)所有的無線網(wǎng)絡(luò)。艾默生專家?guī)椭覀兠考夜S選擇合適的方案，例如確定擴(kuò)展范圍的時間。”

無線解決方案

艾默生高級銷售工程師John Hillencamp ：“這八家聯(lián)合循環(huán)電廠使用艾默生無線1410網(wǎng)關(guān)解決方案，通過天線發(fā)射器連接設(shè)備并發(fā)送數(shù)據(jù)。由于工廠有很多鋼材導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)很難收到發(fā)射器的信號，針對現(xiàn)場類似特殊情況，我們使用了常規(guī)或增強(qiáng)型天線。整個方案實(shí)施后，未存在通信問題且軟件每分鐘更新一次，電池可以使用8-10年。我們還使用了AMS Wireless Snap-On應(yīng)用APP來管理無線網(wǎng)絡(luò)。”

Hillencamp表示：“聯(lián)合循環(huán)電廠廣泛使用配有電磁溫度傳感器的248無線溫度變送器，該變送器可確定閥門位置并檢測疏水閥泄漏。由于K型熱電偶探頭價格高昂，并非每個變送器都配有該探頭，電廠僅20~30個閥門配有該探頭。先前，每個閥門每月?lián)p失1,782美元，使用電磁溫度傳感器一個月內(nèi)收益翻倍，如此好效果得到了管理局的大力推廣。”

同樣，由于煙氣結(jié)垢、腐蝕和堵塞了管道，因此需對無線熱回收蒸汽發(fā)生器進(jìn)行監(jiān)測。無線熱回收蒸汽發(fā)生器與羅斯蒙特3051S壓力變送器一起使用，可保持過程通暢，提高無線熱回收蒸汽發(fā)生器的效率并實(shí)時檢測管道堵塞狀態(tài)。

Hillencamp補(bǔ)充說：“為了監(jiān)測周圍的環(huán)境狀況，管理局還使用了Rotronic溫度傳感器和濕度傳感器以及艾默生無線248變送器，幫助操作員提高無線熱回收蒸汽發(fā)生器的效率。”

Merrick and Co.的Susan Hobbie介紹了無線基礎(chǔ)實(shí)施項(xiàng)目：“每套裝置的效率提高1.5％，可節(jié)省數(shù)百萬美元，并在一年內(nèi)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目收益。”

連續(xù)全面的監(jiān)測

Hobbie和Hillencamp認(rèn)為：“除了在田納西河谷管理局的聯(lián)合循環(huán)電廠實(shí)施定制的無線設(shè)計(jì)外，我們和同事還要考慮每個工廠不同的DCS系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。”

Hillencamp表示：“部分工廠按照艾默生Ovation要求進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，還有一些工廠還采用了DeltaV或Siemens與ABB的DCS系統(tǒng)。利用艾默生靈活的網(wǎng)關(guān)和協(xié)議可實(shí)現(xiàn)八家工廠間不同系統(tǒng)的互聯(lián)、共享使用。”

Hobbie認(rèn)為：“這種多系統(tǒng)及協(xié)議情況下，靈活性非常重要，可以幫助管理局對設(shè)備進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測而非定期監(jiān)測。定期現(xiàn)場測試只能提供特定時刻的情況，用戶無法實(shí)時了解設(shè)備狀況；而實(shí)時連續(xù)監(jiān)測可提高可靠性，識別異常情況并減少停機(jī)。”

Hillencamp補(bǔ)充道：“這個項(xiàng)目是田納西河谷管理局首個大型無線項(xiàng)目，其方法和收益必將吸引更多傳統(tǒng)工廠來了解甚至使用無線技術(shù)。”

Hobbie最后總結(jié)道：“田納西河谷管理局可以根據(jù)周圍環(huán)境的變化創(chuàng)建實(shí)體模型，提升蒸汽利用率和供電效率。通過實(shí)施這些無線技術(shù)，管理局現(xiàn)在可以以較小的成本擴(kuò)展數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)，將每套裝置的效率提高1.5％，可節(jié)省數(shù)百萬美元，并在一年內(nèi)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目收益。”

關(guān)于艾默生

艾默生（美國紐約證券交易所代碼：EMR）是一家全球性的技術(shù)與工程公司，為工業(yè)、商業(yè)及住宅市場客戶提供創(chuàng)新性解決方案。自動化解決方案業(yè)務(wù)幫助過程、混合和離散行業(yè)制造商優(yōu)化其能效和運(yùn)營成本，促進(jìn)生產(chǎn)，確保人員安全和保護(hù)環(huán)境。商住解決方案幫助確保人類舒適度和健康，保障食品質(zhì)量和安全，提升能效，打造可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。