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无线技术在石油石化行业的应用悄然兴起

编者语：2008年以前，流程工业企业还在犹豫是否要采用无线技术。如今，无线技术在石油石化行业的应用已经悄然兴起。两年前，诸如 缺少标准 、 应用时具有诸多不确定性 、 仅能在特殊情况下使用 的反对意见不绝于耳，但随着2008年9月PAS文件HART 7.1的生效，无线技术的应用又重见曙光。

生产企业对此作出迅速反应，但用户的反应并不如企业预期所料。那么无线技术的应用前景是否是一片光明？未来能否取代现场总线技术成为石油石化行业的主流呢？中国仪器仪表学会名誉理事 夏德海与

中国石化工程工业开关建设公司副总工程师 林 融为您解答。

Q1.目前，无线技术在石油石化行业的应用情况如何？有哪些攻关的难点？

夏德海：

在国外，艾默生与霍尼韦尔两家大企业占据了大部分石油石化企业的无线技术市场。前者符合无线HART 7.1版本的标准，后者采用了ISA 100标准，但大多数仅局限于温度、压力、流量以及物位耗电量小的变送器。在控制和安全的场合，只能是有线应用的补充。

若采用无线技术，电缆就不能使用，而必须采用电池，这要求低耗。例如目前无线HART的水平是：无线通信距离在200米以内，电池寿命为年，可靠性为99%；而另一方面，实时性、可靠性与安全性的通信要求又决定了耗电的增加，这无疑增加了整体的开销。所以，找到两者的平衡点，达到整体的优化才是我们目前考虑的重点问题。

林融：

目前，在美国的一些大型石油石化项目上，无线技术已经有过许多成功的应用案例。在国内，上海赛科项目已经取得了一些应用，在武汉的乙烯项目上，也有了小规模的应用，应用范围主要集中在监视以及报警方面。诸如控制回路以及安全连锁回路并没有使用无线技术，而是继续采用现场总线。

由于使用量较少，无线仪表的价格也偏高，这在一定程度上制约了无线技术的发展。另外，兼容问题也是无线技术发展要攻克的难题之一。

Q2.迄今为止，无线技术在石油石化行业的应用仅局限于数据的无线传输与监控方面，那么随着技术的成熟，无线技术是否会在诸如过程设备的控制中被采用？

夏德海：

由于无线技术尚处于研发与不断完善的阶段，功能毕竟有限。而且在自动化技术领域，还没有公认的且证实的在实时控制中应用较为可靠的无线技术标准，在工作循环时间很短的情况下，这表现得尤为突出。所以，目前无线技术的应用范围只能局限在数据的采集与监控方面（SCADA）。但随着可靠性的增强，无线技术将会有更广范围的应用。

林融：

从原则上来说，当传统的通信解决方式不能采用或者不经济的时候，无线技术才有较大的应用潜力，在这种情况下，无线技术才能得到广泛应用。但目前，过程设备中大范围应用无线技术还为时尚早。

如果无线技术能够满足工业上的应用，并且可靠性能够与传统成熟技术相媲美，那么无线技术在整个流程工业会有非常好的市场前景。另外，考虑到无线技术在整个使用生命周期的因素，安装调试的时候，是否会节省投资的费用还值得商榷。

Q3.您觉得无线技术在石油石化行业的应用前景如何？

夏德海：

无线技术进入工业领域的趋势是毋庸置疑的，但是这要求无线技术本身性能的完善，可靠性、通信的确定性与实时性、兼容性等性能有待加强。所以，在近期，工业无线技术仍将是传统有线技术的延伸，大多数仪表以及自动化产品会嵌入无线传输的功能。国际上对于无线技术的研究还处于起步阶段，相关的标准也在制订之中，我国的科研机构也参与其中，这在一定程度上推动了无线技术在我国流程工业的衣帽架发展。

根据现场总线技术的应用经验，只要没有多标准，制造厂商与研发部门不去刻意炒作，用户也不要盲目当前这1环节根本上选用热管了各种电子电路完结主动测控地追求新技术，坚持从实际出发，讲求以最少的投资实现最大的生产效益，这样无线技术才能够得到健康而快速的发展。

林融：

尽管目前无线技术的应用还存在局限性，但是随着使用量的增加与用户接受度的提高，在2010年，无线技术将会得到进一步推广与应用。尤其在一些大型的乙烯厂与跨江河等环境恶劣的使用环境下，I/O卡件的节省、施工时间的缩短以及环保节能等优势，将会使无线技术的使用价值得到最大体现。相信在未来的年，无线技术将会迎来黄金发展期。

应用剖析

福建炼油乙烯一体化项目

国内第一套大规模采用基金会现场总线的大型项目

项目简介

福建炼油乙烯一体化项目（简称 FREP ）位于福建省泉州市泉港区，总占地面积约480公顷。是目前我国第一个炼油、化工和成品油营销一体化的中外合资项目。也是至今为止一次性整体规划、一次性设计、一次性施工建设、一次性投产成功、实施投资最大（改造和新建总投瓷管资约为316亿人民币）的炼油乙烯一体化项目。该项目是国内第一个采用IGCC的炼油、化工项目，同时也是国内第一套大规模采用基金会现场总线的大型项目。

项目充分依托福建炼化公司原有400万吨/年炼油厂设施，对原有炼油装置进行扩能改造，新建装置包括14套炼油装置及配套设施、6套化工装置及配套设施、IGCC联合装置及空分装置以及厂外工程。

用户声音

相比较于中海油南海壳牌乙烯项目与上海赛科乙烯项目，由于时间较为宽裕，所以福建炼油乙烯一体化项目在安装与回路测试等方面的前期准备工作较为充分，这使得项目日后的维护率大大下降，也使技术本身十分成熟的现场总线技术的应用效果得到进一步发挥。

全厂使用了8033台FF和8229台Hart设备，其中使用了277台848T多通道温度变送器（FF），这节省了约2000台温度变送器。

优势

FF技术使全厂的开车、调试、运行和维护人员比使用传统技术明显减少。同时，仪表的故障率明显降低，尽管项目扩建，但是要比原有的400万吨炼油设施工作量少。

经济效益

使用FF技术，可以节约30%的DCS系统机柜；大量采用848T多通道温度变送器，节约大量投资；全部采用国产的FF电缆，比之前同等规模项目采用进口电缆节省大量资金。

挑战

首先，仪表资产管理系统（AMS）的应用有待加强。作为与FF技术配合使用实现远程预测维护的手段，AMS能够帮助实现工厂的智能化管理，降低工厂的维护成本及生命周期成本，提高经济效益和社会效益；

其次，FF段平均利用率还有提高的空间。在FREP，利用率可达到5台设备/段。如果能达到台设备/段，FF会体现出更强大的优势；

最后，必须要加强对于维护人员的培训工作，这也直接决定了现场总线应用效果的好坏与否。在FREP中，艾默生会定期对技术人员进行培训，并且我们也十分注重员工的培训工作，在公司内建立了培训室。 福建联合石油化工有限公司仪表部经理 张华平

专家此时换密封圈点评

近一两年来陆续上马的采用FF的项目尽管有五六十个，但是2008年我国实际安装节点数仅为3.46万，这就可以推断出其总体的发展速度并不理想。不过总体来说，国内迄今最大的三个FF应用工程 上海赛科、南海中海油壳牌与福建炼油乙烯可以说一个比一个成功。

但是，目前现场总线技术应用也存在诸多问题需要讨论与解决。在中国，没有第三方的FF应用技术支持服务机构，来自供货方的技术支持还存在些许欠缺，这在FF系统和仪表来自于多个厂商的情况下，显得尤为突出，某一个供应商的技术支持对于用户来说远远不够；另外，在大规模应用现场总线产品的企业，对于流程设备的操作人员与系统的维护人员缺乏系统的培训与上岗资格的认证，这就就是对客户来讲造成了本应发挥更大作用的现场总线技术却成为了一些技术人员的 绊脚石 。所以，对于DCS系统操作熟悉的人员在没有经过现场总线技术培训的情况下，不能被允许上岗。

这些问题的凸显也使得现场总线的价值长期得不到最大程度的体现，FCS的潜力也不能得到进一步的挖掘。相对于HART设备诊断能力有限的劣势，FF智能仪表的性能却可以随着较为复杂的传感器和过程诊断技术的发展而不断发展。目前，不但可以对故障作出判断，而且还能对那些尚未发生故障但有可能出现故障的问题发出预警。尽管优势突出，但是现场总线技术的最大利益体现在生产装置投运之后长期的维护与运行中，所以在这一方面还需积累经验不断改进。 中国自动化学会理事 彭瑜

从国内SECCO（上海赛科乙烯项目)、CSPC（中海油南海壳牌乙烯项目）、FREP（福建炼油乙烯一体化项目）三大项目的应用情况来看，现场总线的应用取得了很大成功。但是在国内新建大型石化装置推广现场总线还存在着一些问题，归结为以下几点：

首先，一种技术的推广应用不可能一蹴而就。DCS使用了二十年，相关的应用才日臻完善，所以现场总线技术也是一个道理。随着本身技术的完善以及用户认识程度的加深，现场总线技术的应用将会更加深入。具体到用户角度，决策层、技术支持层与现场维修层的人员对现场总线技术的应用都有影响，这要求提供决策信息的技术人员水平过硬，也要求决策者水平过硬。

同时，我们注意到，上海赛科与南海中海油壳牌项目都属于乙烯装置，而且是中外合资项目，使用FF现场总线技术，在决策上较有优势，福建炼化也属于合资企业，所以应用现场总线成为了很自然的事情。另外由于艾默生等公司本身技术实力较强，也使得这些项目得到了强大的技术支持。相比于这三大项目，国内企业与设计院面临的问题，是如何将FF现场总线用于大型石化装置实践经验缺乏的问题，所以国内市场的培育夹具选择很关键还是需要一个过程的。

对于现场总线技术的应用，我还要特别强调通过AMS/PRM管理软件的应用，在设备归档管理、设备的中央巡检、中央整定、调校，以及智能阀门的维护应用方面取得了显著效果。通过FF总线设备的预测性维护，改变了仪表的维护策略，预测性维护将逐渐取代纠错性维护和预防性维护方法，避免造成设备过度检修或欠修，这大大降低了设备发生故障的机率，同时减少了不必要的定期维护工作，降低维护和备件费用。

随着FF现场总线技术的不断完善，其应用规模将会逐渐扩大，在石化行业中应用前景良好。 中国石化集团北京燕山石油化工有限公司高级工程师 王立奉