艾默生過程管理 全球油氣市場總監 David Newman,

運行成本和投資成本的不斷上升，使勘探和生產型企業越來越關注于使用經濟的無線方案

在過去兩年里，油氣行業的創新者們已經體驗并證實了無線監測儀表在遠程或難以到達區域中的應用價值，在這些應用中如果采用有線設備，那么所需的高昂建設成本將是無法承受的。無論從運行性能還是成本考慮，無線方案都具有很大優勢，而且安全可靠，可以廣泛應用于傳統采用有線方案的上游作業中。

　　傳統的接線依然會用于連續控制，如海上平臺和煉油廠， 以及安全系統。但無線技術已普遍應用于現有工廠裝置中，而且在新建項目中也已開始使用。

　　先進的無線技術與有線技術相比，投入成本低，占地面積少，是平臺應用的理想選擇。與傳統4-20毫安有線模擬量儀表相比，安裝無線每個節點可節省30%的費用，無線技術在北美地區已成為主流應用。

任何熟悉工業自動化的人都知道，從本世紀90年代中期開始，人們就在尋找一種可以替代4-20mA模擬標準的技術，后來ISA開發了Foundation 現場總線等技術，已為各工業行業廣泛應用。

　　最新的研究表明如果所需敷設電纜不超過250米，連接點數小于500點，那么無線儀表的安裝成本比Foundation現場總線方案還要低。如果高于這個指標，現場總線方案會比無線方案更省錢。這就說明海上應用可以綜合利用這些技術，在安全系統中采用傳統的4-20毫安；控制采用現場總線；監測和低頻率控制應用則使用無線技術。無線的優勢還包括：簡化工程和實施工作，啟動更快更靈活，既使后期改變設計也沒問題，因為它的安裝非常簡單。

　　安全也是需要考慮的因素，過程和運行信息可根據需要進行無線傳遞，工作人員無需在高壓高溫的地方人工讀取數據。

　　艾默生智能無線方案采用自組織網狀網絡技術，彌補了老式的，需要目視路徑的系統所存在的缺陷。比如，無線儀表可以任意分布在陸上油田，而采用傳統的有線儀表進行數據采集難以實施，而且缺乏靈活性。自組織網狀網絡連續監測壓力、溫度、流量和振動測量設備的數據傳輸，并自動尋找信號到達網關的最佳通訊路徑，如果臨時出現某個障礙物擋住了通訊路徑，鄰近的無線儀表可作為路由器繼續傳遞信號。通過這種方法保持信號的連通，可使數據傳輸的可靠性達到99%以上。

　　這項技術是WirelessHART標準的根本，該標準獲得了200多個代表儀表廠商和用戶的HART通訊基金會成員的認可。目前已有相當數量的現場儀表、閥門和設備定位監測器、振動數據變送器和智能無線網關可以滿足這項標準，并已應用于石油工業。

　　成功項目

　　英國BP Wytch油田很早就開始應用智能無線網絡，這是歐洲最大的海上作業油田之一。為了提高工作人員的效率，免除每天人工巡檢讀取井口儀表讀數的工作，BP公司安裝了40臺羅斯蒙特無線壓力變送器，每個井口2臺。智能無線網關單獨安裝在過程區域以外，將無線變送器的信號傳遞到控制系統。新添加任何一臺無線儀表只需30分鐘即可運行，無線儀表可對油井進行連續監測，發現壓力的異常情況。

　　BP公司的經理Chris Geen說：“Wytch油田是BP公司用以證明自組織無線網絡是否適用的一個重要試點項目。隨著這個項目的成功應用，BP還準備將智能無線方案應用于相類似的海上平臺中。”

　　StatoilHydro公司在其Grane石油平臺上也采用了智能無線網絡，用以對地處北海岸偏遠地區的井口和熱交換機進行遠程監測。有些障礙物會阻擋目視通訊路徑，但對于自組織無線網絡來說這完全不是問題。

　　在這個案例中，井口安裝了22臺無線壓力變送器，用以測量環空壓力，另外12臺表監測進口壓力和熱交換機的壓降。每臺變送器通過無線網關將數據傳遞到控制室操作站。

　　在無線儀表的使用過程中，信號強度和一致性表現出色，數據可靠性和穩定性達到100%，大大減少了人工讀取儀表數據的工作量。同時也減少了工作人員暴露在危險場所的機會，石油平臺儀表主管Geir Leon Vadheim說：“我們對智能無線網絡的性能相當滿意，經過一個簡短的培訓，我們的儀表工程師就能夠根據需要輕松地在任何地方安裝新的無線設備。”

　　委內瑞拉國家石油公司投資幾百萬美元改造Morichal工廠的自動化裝置，其中包括安裝無線網絡，對180口油井進行監測。該無線自組織網絡采用了600多臺無線變送器。無線方案不但節省成本，而且可提供可靠的壓力和溫度測量數據，如果采用有線方案會有接地問題，而安裝在井口的電子驅動設備會產生諧波影響有線儀表的精度。

　　有關無線方案在新建項目中的研究

　　近期的一些研究表明無論是在小型或大型新建項目中，當智能無線技術占到整個項目I/O的25%到45%時，優勢最顯著。此外無線技術可提高項目設計的靈活性，同時由于它的實施和安裝都很簡單，因此還能縮短工期。研究結果顯示，新建項目的最佳實施方案是采取有線HART、現場總線和無線通訊相結合的方式。

　　無線方案用于新建海上人工作業平臺。根據艾默生針對一個4000I/O的海上平臺所做的一項調查證明，無線技術可廣泛應用于過程應用，并不僅僅局限于那些無法采用有線方案或實施有線方案代價過高的地方。

　　研究證明單純的無線技術或無線與模擬有線技術結合都可在不增加風險的同時實現成本的節省（該圖所有權歸艾默生過程管理所有）

　　在項目安裝成本方面比較有線HART、現場總線和無線設備的各種組合方案，我們發現相對于其它通訊技術無線方案的成本效率最高。在上述石油平臺的研究中，大約17%的信號是通過無線設備進行有效傳遞的，在過程控制系統中安裝無線網絡節省了7%（100萬美元）的安裝費用，此外，還減少了800個有線接點，因此減輕了35噸的重量，并由于減少了線纜、線槽、接線盒和機柜，使占用甲板的空間減少了129立方米。

　　根據常規有線方案的接線長度來進行成本的推算，我們發現無論怎樣的距離，無線儀表都能節省費用，而且距離越長，節省越多。研究小組據此制作出一個成本計算器，用以測算采用無線方案實現的項目費用節省。

　　無線技術用于新建過程工廠。一家獨立的咨詢公司對化工過程工廠進行了調研，得出一致的結論：凡是新建項目，無論規模大小，采用智能無線技術都能顯著節省安裝成本，如果無線所占項目點數的比重為45%，那么其在工程、基建和開車上的花費要比有線方案節省35%以上。

　　JDI Contracts公司的總工程師及《化工行業資金成本研究》一書的作者Roger Hoyum 說：“我們所推薦的最佳實踐必定圍繞著能夠滿足客戶目標實現項目預期成果的流程和技術，這包括應用范圍、工期、預算和一些隱形因素，如維護和使用的方便性。有了無線技術，我們能夠讓工廠更加完美。”

　　關于艾默生過程管理

　　艾默生過程管理www.EmersonProcess.com （全球）、www.EmersonProcess.cn （中國）是艾默生業務的一部分，其在化工、石油天然氣、煉油、紙漿和造紙、電力、食品與飲料、制藥和其它的工業的自動化領域中居于領先地位。針對特定的工業行業提供優質的產品和技術、咨詢、項目管理和維護服務。艾默生過程管理公司的品牌包括: PlantWeb®, DeltaV™, Ovation®, Fisher®, Micro Motion®, Rosemount®, Mobrey®, Daniel®, Bristol®, 和 AMS™ Suite.

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　　總部位于美國圣路易斯市的艾默生（紐約證券交易所股票代碼:EMR）是一家全球領先的公司，該公司將技術與工程相結合，在網絡能源、過程管理、工業自動化、環境優化技術及家電和工具等領域為客戶提供創新性的解決方案。公司 2009 財年的銷售額達 209 億美元，并在《財富》美國 500 強最大企業排名中名列第 94 位。如欲了解進一步信息，歡迎訪問 www.Emerson.com （全球）、www.Emerson.com.cn （中國）。