资产管理

管理工厂排放和能源损失与最新的软件应用程序

工业物联网(IIoT)技术和软件分析的进步使工厂管理人员能够对关键资产的健康状况和性能提供有价值的见解。分析软件和无线通信有助于减少成本、排放和浪费的生产时间。

由洛根羊毛 2021年6月3日
礼貌:爱默生

学习目标

  • 管理不善的工厂排放和能源应用会导致效率低下和能源成本增加。
  • 改进资产监控能力的非侵入式无线技术。
  • 易用的工业数据可视化,助力工业物联网时代资产管理。

传统的资产监控即将经历一次重大改革。工业物联网(IIoT)技术和软件分析的进步使工厂经理能够对其最关键资产的健康状况和性能提供有价值的见解。然而,利用这些监视技术的机会甚至更多。软件应用程序可以通过跟踪适用资产的能源消耗,并在出现问题时向人员发出警报,从而帮助减少设施中的排放和能源损失。

在燃烧系统中,如蒸汽管道和热交换器,更好的能源管理将意味着减少蒸汽损失事件和由污垢引起的效率低下。可以跟踪和记录减压阀(prv)的释放事件,这样操作人员就可以知道事件何时发生以及发生了多长时间。过去,传统的有线监控方法使跟踪这些资产的运行状况和性能变得昂贵。现在,无线仪器与易于部署的软件分析、用户友好的应用程序和专业仪表板相结合,使工厂经理能够跟踪这些能源密集型资产,同时减少成本、排放和浪费的生产时间。

工业能源成本损失和效率低下

从能源到化学加工再到食品和饮料,许多行业都依赖蒸汽系统为其生产过程提供动力,因此,尽一切可能节约能源是最大化生产过程和利润的重要组成部分。某些需要大量燃料才能运转的资产是这种低效和浪费的罪魁祸首。当蒸汽因疏水阀故障而浪费时,不仅会损失能量,还会浪费加热燃料,影响产品质量。实时资产监控提供了降低与操作此类系统相关的能源成本的洞察力,反过来也是优化难题的重要组成部分。

其他资产,如热交换器,由于热交换表面沉积物的积累,效率会随着时间的推移而降低——这种情况被称为污垢。当这种情况发生时,需要对机组进行清洁和维护,使其恢复到充分的性能,但与此同时,停机需要时间和更多的能量来适当地传递热量。传统的资产监控实践无法在下一次计划的维护发生之前确定浪费了多少能源。他们也无法确定这些低效率是如何影响生产能力的,在运营商收到问题警告之前。

非侵入式无线技术,可提高资产监控能力

传统的监控系统需要昂贵的布线和基础设施来实现每个连接设备,安装通常需要完全关闭,因为仪器必须插入工艺线。这些需求导致了有线监控系统的前期安装成本往往超过了潜在的节省。对于那些难以到达或偏远地区的资产来说,情况尤其如此。

现代无线解决方案不需要这些昂贵的前期基础设施投资或关闭安装。无线测量设备提供非侵入性,外部安装,而不影响传输的数据。例如,无线声波发射器使用热电偶和超声波传感器进行声波和温度测量,通过分析这些测量可以确定蒸汽疏水阀和减压阀的状态。

工业物联网时代易于使用的数据可视化

从分析的角度来看,原始数据只有在我们有能力理解和解释它时才有用。工业分析软件,如图1中引用的软件,可以安装并连接到WirelessHART网关来解释过程数据。[WirelessHART是一个FieldComm协议这允许用户即时和持续地访问通常由人工操作人员检查的资产信息。在这些软件平台中,用户友好的应用程序收集和汇编实时数据,并将其可视化为直观的图形,具有可扩展的视图,从而使深入挖掘每个资产成为可能。随着这种无线监控的普及,软件开发人员提供的应用程序也会越来越多。每个新用例都可以鼓励开发新的模块化软件应用程序,该应用程序可以添加到仪表板中,显示关键和次要流程的状态。

几个不同的应用程序举例说明了易于使用的数据可视化在连接的植物环境中的潜在能量损失和排放。

图1:在艾默生Plantweb数字生态系统的一个整合仪表板中,查看事件日志和减压事件导致的生产损失和排放信息。礼貌:爱默生

图1:在艾默生Plantweb数字生态系统的一个整合仪表板中,查看事件日志和减压事件导致的生产损失和排放信息。图1:在艾默生Plantweb数字生态系统的一个整合仪表板中,查看事件日志和减压事件导致的生产损失和排放信息。礼貌:爱默生

压力释放阀(PRVs)监测

加压系统中一些最关键的资产是减压阀。当压力达到某一设定值时,它们通过释放系统中的加压流来保护工艺和设备。这些阀门有助于防止工艺故障和设备故障,由于将传感器连接到远程位置的成本很高,因此经常需要手动监控或效率低下。

泄漏和释放阀门废料,并可能限制生产,因为不允许流程在最佳压力下运行。许多电厂都有多个减压装置,这些减压装置通到一个普通的耀斑系统,然后直接进入大气。如果多个泄压阀通到一个普通火炬,就很难知道其中有多少处于释放状态。如何衡量能源和排放损失?

无线声学解决方案能够在整个工厂对这些关键prv进行连续、实时监测。数据被发送到软件应用程序中,然后软件应用程序将向操作人员发出泄漏和故障警报。内置的可持续性算法跟踪能源消耗和排放,并允许工厂经理将数据与绩效基准和目标进行比较。

蒸汽陷阱,无线传感

蒸汽疏水阀有多种形式,其主要目的是捕获蒸汽管道中的冷凝水。蒸汽管道在各种工艺中有许多用途,但主要用于加热工艺或动力设备。当捕集器失效时,它会向大气中释放蒸汽,浪费能源,降低产品质量。

在每个蒸汽疏水阀中添加非侵入式无线传感装置可以让操作人员看到整个蒸汽系统,如果有任何疏水阀处于漏风或冷态,操作人员可以发出警报。软件应用程序还可以向操作人员显示由于蒸汽疏水阀泄漏而损失的总能量成本,并计算排放,以便记录和报告。

手动疏水阀的检查依赖于操作人员频繁的检查,并且会消耗大量宝贵的时间。故障和泄漏可能会在几周或几个月的时间里都没有被发现,这取决于作业人员的检查频率。根据设施中蒸汽疏水阀的数量,能源损失累积起来,每年可能会造成数百万美元的损失。在不知情的情况下超过排放标准也意味着要支付罚款。人工检查也不精确,第三方服务可能很昂贵。

随着广泛的传感应用,蒸汽疏水阀不再是工厂管理者的盲点。应用程序可以将数据、变量和设置编译到仪表板中。这种意识的提高意味着作业者可以在堵漏发生前发现、修复或更换故障的疏水阀。

图2:通过查看每个疏水阀的趋势、排放和能量损失,并跟踪对关键性能目标的影响,验证疏水阀是否处于故障模式,从而确定疏水阀的在线健康状态。礼貌:爱默生

图2:通过查看每个疏水阀的趋势、排放和能量损失,并跟踪对关键性能目标的影响,验证疏水阀是否处于故障模式,从而确定疏水阀的在线健康状态。礼貌:爱默生

热交换器,连续监测

热交换器将热量从加热流体传递到加工流体。热交换器最大的挑战是沉积物的堆积,这会降低交换器的效率。污染意味着需要更多的燃料来将热量转移到一个过程中。在目前的系统中,大多数热交换器都需要手动检查污垢。与其他非关键资产的情况一样,依赖于手动检查会占用宝贵的时间,并且只提供资产健康状态的快照。此外,人工估算污染速率是一项具有挑战性的工作。

如果没有连续的监控能力,植物被迫依赖于清洁热交换器的预定维护。这些维护窗口可以涉及过程停机,因为每个热交换器都在小窗口中清洁。污垢也可能导致高成本的无计划停工。由于它发生在每个热交换器的不同速率下,因此人员甚至可以对不需要的交换机进行维护,而其他人则可能需要更快的服务。用户在没有资产分析到位的情况下预测这些故障是挑份。

通过在每个热交换器上连续监控,数据得到最佳使用。一个简单的软件仪表板具有确保维护资源的所有数据智能所需的所有数据智能都不会浪费维修服务,这些热交换器不需要维护 - 并捕获在污染方面导致计划生育损失的结果进行的那些。例如,切割生产成本可以节省数百万美元的典型中型炼油厂。磁性交换机的软件分析中也损失了能源成本,因此清楚的是在临界状态下在换热器上花费了多少能量。

图3:使用不断计算和跟踪关键性能指标(如污垢、热负荷和传热系数)的预构建系统预览诊断。礼貌:爱默生

图3:使用不断计算和跟踪关键性能指标(如污垢、热负荷和传热系数)的预构建系统预览诊断。礼貌:爱默生

工业排放:与不断变化的监管未来保持同步

通过数字生态系统,利用数据的力量,运营商可以减少排放,跟踪设施中这些传统上被忽视的资产的能源成本损失。从小规模运营到大型工业工厂,每个人都可以从工业物联网技术和软件分析的这些令人兴奋的进步中受益。数据可视化和分析软件有助于跟踪关键资产的运行状况和性能。应用此解决方案来实现性能目标,并在推动长期性能改进的同时,跟上不断扩大的能源法规。

洛根羊毛的一部分爱默生负责Plantweb Insight分析软件的产品管理。由内容经理马克·t·霍斯克编辑,控制工程、CFE媒体mhoske@cfemedia.com

更多答案

关键词:人机界面、仪表盘、资产管理、工业物联网

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改变未来:你能看出哪些工业资产即将导致政府关门,并在它发生之前加以预防吗?


洛根羊毛
作者生物:Logan Woolery是艾默生数字化转型业务的一部分,负责Plantweb Insight分析软件的产品管理。Woolery持有明尼苏达大学德卢斯分校(University of Minnesota Duluth)机械工程学士学位,目前正在明尼苏达大学卡尔森管理学院(Carlson School of Management at the University of Minnesota)攻读MBA学位。