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艾默生過程管理公司 楊光
摘要：在催化劑的生產(chǎn)流程中，催化劑轉(zhuǎn)爐的溫度是是保證轉(zhuǎn)爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)和全裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)。但是傳統(tǒng)的滑環(huán)測(cè)溫存在精度不高、設(shè)備維護(hù)困難等問題。采用智能無(wú)線儀表對(duì)轉(zhuǎn)爐溫度進(jìn)行測(cè)量，不僅測(cè)量精度得到提高，同時(shí)還具有降低安裝成本和設(shè)備維護(hù)成本的好處。
關(guān)鍵字：催化劑 轉(zhuǎn)爐溫度 智能無(wú)線技術(shù)
1. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司及催化劑廠
中國(guó)石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司是集煉油、化工和化肥生產(chǎn)為一體的的大型石化企業(yè)，是中國(guó)西部地區(qū)最大的石化企業(yè)。公司擁有原油一次加工能力1050萬(wàn)噸/年。并具備相配套的二次加工能力，能生產(chǎn)汽油、柴油、煤油、潤(rùn)滑油、催化劑、合成橡膠等400余種石化產(chǎn)品，是我國(guó)生產(chǎn)石化產(chǎn)品品種比較齊全的企業(yè)之一。
中國(guó)石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司催化劑廠建廠于1964年，位于黃河之濱、古絲綢之路重鎮(zhèn)——甘肅省蘭州市。是我國(guó)專門從事石油裂化催化劑工業(yè)開發(fā)生產(chǎn)的基地，是國(guó)內(nèi)三大催化裂化催化劑生產(chǎn)基地之一，被譽(yù)為“石油裂化催化劑的搖籃”。主流產(chǎn)品年生產(chǎn)能力達(dá)到50000噸，是中國(guó)石油目前唯一的催化裂化催化劑生產(chǎn)基地
2. 催化劑轉(zhuǎn)爐的溫度監(jiān)測(cè)
催化劑轉(zhuǎn)爐是催化劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備。蘭州石化分公司催化劑廠的催化劑轉(zhuǎn)爐的長(zhǎng)度為30米，運(yùn)行溫度1000攝氏度，轉(zhuǎn)速為4~5轉(zhuǎn)/分鐘，控制系統(tǒng)采用的是和利時(shí)的PLC，每臺(tái)設(shè)備有4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。在催化劑的生產(chǎn)過程中要隨時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證轉(zhuǎn)爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和全裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)爐的溫度直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過程中的能耗，因此準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量轉(zhuǎn)爐的溫度十分重要。傳統(tǒng)上催化劑轉(zhuǎn)爐的溫度監(jiān)測(cè)采用滑環(huán)測(cè)溫的方式來測(cè)量溫度，如圖1所示。
圖1 催化劑轉(zhuǎn)爐的滑環(huán)測(cè)溫
催化劑轉(zhuǎn)爐的滑環(huán)式測(cè)溫屬于直接測(cè)量，利用熱電偶測(cè)量轉(zhuǎn)爐的溫度。采用滑環(huán)測(cè)溫時(shí)，熱電偶的兩端分別連接在兩個(gè)滑環(huán)上，每個(gè)滑環(huán)分別與一個(gè)碳刷聯(lián)接，碳刷固定在一根連桿上，通過導(dǎo)線與溫度變送器連接。同時(shí)滑環(huán)測(cè)溫的缺點(diǎn)也十分明顯，主要有：
1、由于滑環(huán)失圓和轉(zhuǎn)爐的振動(dòng)，碳刷會(huì)高頻率地跳躍，導(dǎo)致信號(hào)傳導(dǎo)不連續(xù)，造成信號(hào)丟失。
2、滑環(huán)所在的環(huán)境溫度很高，會(huì)造成滑環(huán)繡蝕，同時(shí)粉塵會(huì)在碳刷和滑環(huán)之間造成絕緣阻隔，導(dǎo)致信號(hào)失真。
3、熱電偶測(cè)量為毫伏信號(hào)，易受到干擾，影響測(cè)量精度。
4、由于滑環(huán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致維護(hù)量較大，維護(hù)費(fèi)用高。
由于滑環(huán)測(cè)溫存在上述的缺點(diǎn)，無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量溫度，而溫度的失真會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量并增加裝置的能耗。隨著催化劑廠對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和能耗的要求日益提高，在不對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行大規(guī)模改造的前提下，尋求一種能夠準(zhǔn)確可靠的測(cè)量催化劑轉(zhuǎn)爐的新方法成為一種切實(shí)的需求。
3. 艾默生智能無(wú)線技術(shù)解決方案
為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量催化劑轉(zhuǎn)爐的溫度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和降低能耗，蘭州石化催化劑廠對(duì)包括滑環(huán)測(cè)溫、紅外線成像、無(wú)線測(cè)溫等方案進(jìn)行了對(duì)比，綜合各個(gè)方案的特點(diǎn)，最后選取了艾默生公司的智能無(wú)線技術(shù)作為解決方案，對(duì)催化劑轉(zhuǎn)爐的測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行了改造，取得了很好的成果。該方案使用無(wú)線溫度變送器648直接與熱電偶連接，安裝在爐體上，無(wú)線溫度變送器648將采集到的信號(hào)無(wú)線傳輸?shù)綗o(wú)線智能網(wǎng)關(guān)1420，網(wǎng)關(guān)1420由EtherNet 連接，以O(shè)PC協(xié)議與和利時(shí)PLC系統(tǒng)通訊。現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖2所示。
圖2 艾默生智能無(wú)線測(cè)溫方案安裝示意圖
3.1 艾默生智能無(wú)線方案的優(yōu)勢(shì)
艾默生智能無(wú)線方案的優(yōu)勢(shì)
1、采用與有線變送器相同的檢測(cè)元件，保證工藝數(shù)據(jù)來源可靠。
2、無(wú)線網(wǎng)關(guān)主動(dòng)搜索并自動(dòng)調(diào)整無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)無(wú)線設(shè)備的增加或減少，同時(shí)網(wǎng)關(guān)可管理并選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂剑捎脮r(shí)間同步技術(shù)，以此保證數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)可靠。
3、上位機(jī)組態(tài)方便，無(wú)專用軟件，IE瀏覽器組態(tài)界面友好，人機(jī)交互性強(qiáng)，支持多種通訊協(xié)議。
4、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安裝方便，從安裝無(wú)線儀表到讀取數(shù)據(jù)只用3個(gè)小時(shí)。
5、無(wú)需敷設(shè)電纜和橋架，節(jié)省安裝成本。
6、無(wú)線設(shè)備具有自診斷功能，可以同時(shí)檢測(cè)電池電量和環(huán)境溫度。
3.1. 艾默生智能無(wú)線系統(tǒng)的架構(gòu)和主要設(shè)備特點(diǎn)
3.1.1. 系統(tǒng)架構(gòu)
無(wú)線控制系統(tǒng)一般由各類工況監(jiān)測(cè)無(wú)線變送器、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、裝有IE瀏覽器的PC機(jī)組成。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖3 艾默生無(wú)線解決方案結(jié)構(gòu)
3.1.2. 艾默生智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)1420的功能和特點(diǎn)
無(wú)線網(wǎng)關(guān)在無(wú)線控制系統(tǒng)中起到中間轉(zhuǎn)換的作用，它是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)的橋梁，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)管理和設(shè)備管理的三大功能。首先網(wǎng)關(guān)要管理其轄區(qū)內(nèi)的無(wú)線設(shè)備，根據(jù)其位置分布自動(dòng)建立通訊網(wǎng)絡(luò)，保證各個(gè)被檢測(cè)的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠的傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，一旦網(wǎng)絡(luò)建立，即利用標(biāo)準(zhǔn)接口和支持相應(yīng)的通訊協(xié)議將收集到的工藝數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)送入控制系統(tǒng)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控。網(wǎng)關(guān)和上位機(jī)通信時(shí)，支持ModubusRS-485、ModbusTCP/IP及EtherNet OPC的通訊協(xié)議，與DCS、PLC或SCADA系統(tǒng)無(wú)縫連接；
下圖為艾默生智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)1420的外觀照片：
圖4 艾默生智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)1420
3.1.3. 無(wú)線溫度變送器
智能無(wú)線溫度變送器Rosemount648，其主要性能和特點(diǎn)與有線儀表相同，只是其信號(hào)輸出采用支持WirelessHART協(xié)議的無(wú)線輸出，采用智能電源模塊供電。下圖為Rosemount智能無(wú)線溫度變送器648的外觀照片：
圖6 Rosemount 648無(wú)線溫度變送器
4. 應(yīng)用體會(huì)
催化劑轉(zhuǎn)爐作為催化劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，其溫度監(jiān)測(cè)非常重要，無(wú)線儀表相對(duì)于傳統(tǒng)的滑環(huán)式溫度測(cè)量方式，安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，參數(shù)準(zhǔn)確，解決了從滑環(huán)連線易損壞的問題。和使用有線儀表相比，維護(hù)的工作量大大降低。無(wú)線溫度變送器648和無(wú)線網(wǎng)關(guān)的抗干擾能力強(qiáng)，即使在振動(dòng)噪音較大，溫度很高的環(huán)境中，運(yùn)行穩(wěn)定，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。使用智能無(wú)線設(shè)備，解決了轉(zhuǎn)爐溫度監(jiān)測(cè)的難題，為企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗提供了有效的技術(shù)支持。
關(guān)于艾默生過程管理
艾默生過程管理（www.emersonprocess.cn）是艾默生業(yè)務(wù)的一部分，其在幫助各行業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、過程控制及輸配自動(dòng)化等領(lǐng)域中，始終居于領(lǐng)先地位，并廣泛服務(wù)于化工、石油和天然氣、煉油、紙漿和造紙、電力、水和廢水處理、冶金和礦業(yè)，食品和飲料、生命科學(xué)及其它行業(yè)。公司將先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)與具有行業(yè)特點(diǎn)的工程、咨詢、項(xiàng)目管理和維護(hù)服務(wù)相結(jié)合。艾默生旗下的品牌包括PlantWeb™, Syncade™, DeltaV™, Fisher®, Micro Motion®, Rosemount®, Daniel™, Ovation™, Bettis™, EIM, 和 AMS Suite.
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總部位于美國(guó)圣路易斯市的 Emerson （紐約證券交易所股票代碼: EMR）是一家全球領(lǐng)先的公司，該公司將技術(shù)與工程相結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)能源、過程管理、工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境優(yōu)化技術(shù)及工具和儲(chǔ)存業(yè)務(wù)為工業(yè)、商業(yè)及消費(fèi)者市場(chǎng)客戶提供創(chuàng)新性的解決方案。公司 2010 財(cái)年的銷售額達(dá) 210 億美元。如欲了解進(jìn)一步信息，歡迎訪問www.Emerson.com （全球）、www.Emerson.com.cn（中國(guó)）。
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