罐區(qū)智能無線雷達液位計選型與探索與應(yīng)用
摘 要：本文通過介紹無線智能雷達液位計的工作原理、性能, 總結(jié)了無線智能雷達液位計在罐區(qū)的應(yīng)用中的選型、調(diào)試、安裝和使用經(jīng)驗, 以及今后發(fā)展趨勢。
實現(xiàn)罐區(qū)全面智能化提升是一個循序漸進的過程, 需通過每一步可實施可執(zhí)行的方案著手, 逐步推進, 不斷的完善。而無線智能儀表技術(shù)綜合應(yīng)用很可能會成為這個過程的步。通過無線智能儀表技術(shù)綜合應(yīng)用, 可有效降低安全風(fēng)險, 為實現(xiàn)罐區(qū)全面智能化奠定基礎(chǔ)。
1、背景：
目前獨山子石化公司煉油廠南、北罐區(qū)多數(shù)儲罐液位計使用的仍是光導(dǎo)液位計, 光導(dǎo)液位計機械傳動部件多, 穩(wěn)定性差, 測量誤差較大 (2 mm) ;且故障率高、維護繁瑣, 碼帶卡澀等故障需上罐處理, 在惡劣天氣無法作業(yè), 已嚴(yán)重影響到罐區(qū)的正常運行。如若在現(xiàn)有基礎(chǔ)上升級改造, 則需要面對不能影響正常生產(chǎn)運行、施工時間不能太長、而且不能動火作業(yè)的客觀要求。
無線雷達液位計由于具有無盲區(qū)、非接觸測、不受被測介質(zhì)物理特性變化的影響等優(yōu)點, 近年來在石油石化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)智能化的進程加快, 許多企業(yè)開始采用先進的技術(shù)、設(shè)備以及管理手段來提高運營效率、降低安全和環(huán)境風(fēng)險。在罐區(qū)管理上同樣如此, 罐區(qū)的智能化提升, 體現(xiàn)在罐區(qū)的各個方面 (見圖1) , 從管理系統(tǒng)到現(xiàn)場設(shè)備儀表, 從操作執(zhí)行到運營維護, 從硬性的基礎(chǔ)設(shè)施到軟性的管理理念和人員, 涉及到眾多環(huán)節(jié)的變革和提升。
2、無線雷達技術(shù)在煉油廠應(yīng)用的探索：
2.1、無線雷達技術(shù)：
智能無線技術(shù)無需溝渠和橋架長距離布線, 可節(jié)省材料、降低人工成本以及縮短工程設(shè)計和項目執(zhí)行時間。智能無線技術(shù)還使得用戶自動化管理變得更簡便快捷, 且成本更低。將儲罐液位計與智能無線技術(shù)相整合通過無線方式連接倉儲罐區(qū)和控制室 (見圖2) , 可降低高達50%的系統(tǒng)安裝成本, 并且還可以減少高達60%的實施時間, 大大減少了改造倉儲罐區(qū)自動化所需的預(yù)算。
圖1 無線技術(shù)在罐頂壓力控制的應(yīng)用
圖2 無線雷達液位計罐區(qū)安裝示意圖
許多本以受益于現(xiàn)代非接觸式液位計的儲罐存儲工廠仍在使用落后的信號布線, 甚至沒有連接到倉儲罐區(qū)。改造落后的液位計系統(tǒng)昂貴且費時, 因倉儲罐區(qū)和控制室之間的距離可能超過1 km, 需大量挖溝渠或橋架布線。因為預(yù)算限制, 一些工廠繼續(xù)忍受因為通信限制和低性能機械儲罐液位計而引發(fā)的維護問題?，F(xiàn)在通過智能無線技術(shù), 無需新的長距離信號線即可安裝全新的基于雷達的Raptor罐區(qū)自動化系統(tǒng)。這將從根本上節(jié)省材料、降低人工成本以及工程設(shè)計和項目執(zhí)行時間。
無線的儲罐液位計系統(tǒng)對新安裝或升級現(xiàn)有站點非常有效, Raptor系統(tǒng)使用戶可靈活、自由地實施高效的智能化罐區(qū)戰(zhàn)略。用戶可通過無線方式逐個整合新的儲罐液位計系統(tǒng)。大多數(shù)升級無需停止倉儲罐區(qū)的運轉(zhuǎn)就能進行。無線儲罐液位系統(tǒng)還減少了設(shè)備維護和巡檢的工作量, 減少了人員到現(xiàn)場次數(shù), 降低人員的安全風(fēng)險。
2.2、煉油廠南北罐區(qū)液位計改造探索方案：
(1) 煉油廠南罐區(qū)。目前原料車間南罐區(qū)14儲罐液位計使用的是光導(dǎo)液位計, 光導(dǎo)液位計測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、穩(wěn)定性差;而且故障率高、維護繁瑣, 這種基于接觸式液位儀表的使用, 帶來大量的維修維護工作, 已經(jīng)嚴(yán)重影響到罐區(qū)的正常生產(chǎn), 急需整改?，F(xiàn)改造為14臺3308無線雷達液位計通過Wireless Hart信號到無線1420網(wǎng)關(guān);1420無線網(wǎng)關(guān)再與主機系統(tǒng)的無縫集成;主機系統(tǒng)可是DCS, PLC, HMI;之間的通訊方式可以是以太網(wǎng)、Modbus、OPC。為了使無線通訊網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定;1420網(wǎng)關(guān)與主機系統(tǒng)通訊更加安全可靠;整個無線通訊網(wǎng)絡(luò)中使用了10臺702無線中繼器;2臺1420網(wǎng)關(guān)互為冗余。
(2) 煉油廠北罐區(qū)。原料車間北罐區(qū)2儲罐液位計使用的是光導(dǎo)液位計, 現(xiàn)改造為2臺3308無線雷達液位計通過Wireless Hart信號到無線1420網(wǎng)關(guān);1420無線網(wǎng)關(guān)再與主機系統(tǒng)無縫集成;主機系統(tǒng)可是DCS, PLC, HMI;之間的通訊方式可以是以太網(wǎng)、Modbus、OPC。為了使無線通訊網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定, 整個無線通訊網(wǎng)絡(luò)中使用了6臺702無線中繼器。
(3) 現(xiàn)場施工步驟。
(1) 確定無線網(wǎng)關(guān)1420和無線中繼器702的具體安裝位置;
(2) 對無線網(wǎng)關(guān)1420、無線中繼器702、3308無線液位計進行初步組網(wǎng)調(diào)試;
(3) 指導(dǎo)安裝無線網(wǎng)關(guān)1420、無線中繼器702、3308無線液位計;
(4) 協(xié)助完成無線網(wǎng)關(guān)1420和DCS系統(tǒng)之間的通訊工作。
3、結(jié)語：
智能無線技術(shù)在化工生產(chǎn)過程中的應(yīng)用經(jīng)驗證明, 在生產(chǎn)現(xiàn)場單元組建智能無線網(wǎng)絡(luò), 不僅可以節(jié)省工程項目成本, 提高工廠管理水平, 還可為今后生產(chǎn)現(xiàn)場實施工藝改造、增加過程測點提供便利。本文針對安全環(huán)保合規(guī)、提升操作性等罐區(qū)可能遇到的問題提出無線智能雷達液位計改造探索解決方案, 且該解決方案是罐區(qū)智能化發(fā)展的必要步驟, 是將來進一步智能化的基礎(chǔ)。