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閥門狀態(tài)監(jiān)測App助力青島煉化智能工廠

走過鱗次櫛比的塔罐和蜿蜒曲折的金屬管道，小林正逐一仔細(xì)地檢查閥門的情況。作為中石化青島煉化工廠化學(xué)水車間的維保人員，他的工作量最近越來越大了。

因?yàn)橐胫篱y門的狀態(tài)：當(dāng)前發(fā)生了什么、曾經(jīng)發(fā)生了什么、都有哪些報(bào)警信息，都需要維保人員一一手動去檢查并記錄下來。不但如此，閥門是否需要維護(hù)、健康狀態(tài)如何、如果有問題了問題出在哪里、產(chǎn)生問題的原因是什么都只能依賴于維保人員實(shí)地考察后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。至于閥門如何進(jìn)行維護(hù)：需要哪些KPI、推薦維護(hù)日期是哪天、合理的維護(hù)計(jì)劃是什么等諸如此類的問題，都是目前石化企業(yè)閥門維護(hù)工作所面臨的困難。

閥門的閥芯和閥座在長期的運(yùn)行過程中不可避免地會產(chǎn)生磨損，從而影響閥門密封性，導(dǎo)致泄漏。而填料過緊會造成閥桿卡塞。控制閥門的氣源還可能出現(xiàn)漏氣，閥門定位器不斷補(bǔ)氣，使得閥門出現(xiàn)頻繁抖動的現(xiàn)象。所有這些現(xiàn)象如果不能及時(shí)處理，將會對閥門開度控制的精度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)故障停止運(yùn)行，從而影響到整個(gè)工藝甚至給生產(chǎn)安全帶來風(fēng)險(xiǎn)。

在沒有設(shè)備大數(shù)據(jù)全生命周期管理系統(tǒng)支持的情況下，閥門管理透明度低，無法獲取閥門主動推送的報(bào)警信息，容易造成設(shè)備維護(hù)管理信息不連貫，維保經(jīng)驗(yàn)不能更科學(xué)地進(jìn)行傳承，知識碎片化嚴(yán)重等問題。傳統(tǒng)的設(shè)備維修外包服務(wù)模式還會使企業(yè)無法對自身的設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行全面掌控。

控制閥對每個(gè)化工廠的安全運(yùn)行至關(guān)重要，意想不到的閥門故障會導(dǎo)致工廠非計(jì)劃停車，擾亂生產(chǎn)，并增加安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

如何延長工廠正常運(yùn)行時(shí)間，并降低運(yùn)維成本， 成為化工廠希望亟待解決的問題。

西門子為中石化青島煉化智能工廠提供的閥門狀態(tài)監(jiān)測App，具有設(shè)備健康狀態(tài)集中監(jiān)測、設(shè)備預(yù)警及報(bào)警管理、設(shè)備故障分析與預(yù)測，以及設(shè)備檢維修方案推薦的功能。

系統(tǒng)通過采集智能閥門定位器中的海量數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)的分析手段，結(jié)合西門子全球數(shù)百萬臺閥門定位器的使用經(jīng)驗(yàn)，讓化工廠維保人員對閥門的狀態(tài)了如指掌，為維護(hù)做到未雨綢繆。數(shù)字化與智能化正在滲入我們工作和生活的方方面面。要真正實(shí)現(xiàn)智能化，充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析并輔助決策的制定是至關(guān)重要的一步。

人們通過對道路信息的監(jiān)測早已能獲得城市交通的大數(shù)據(jù)，但直到移動地圖導(dǎo)航App的出現(xiàn)，才真正實(shí) 現(xiàn)了通過對大數(shù)據(jù)的合理分析，指導(dǎo)人們?nèi)粘３鲂校瑸榇蟊娞峁┲悄芑?wù)。

正如盡管通過HART通信的數(shù)字化技術(shù)，閥門定位器已經(jīng)能夠?yàn)槭髽I(yè)提供豐富的閥門狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，但一直缺乏有效利用。根據(jù)HART通信基金會的一項(xiàng)調(diào)研，在2500萬個(gè)已安裝HART的設(shè)備上，有高達(dá)85%的HART設(shè)備數(shù)據(jù)沒有得以利用。這也正是西門子閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)致力于解決的問題。

如今青島煉化正基于西門子SIPART PS2閥門定位器提供的數(shù)據(jù)，在其生產(chǎn)裝置上部署西門子閥門狀態(tài)監(jiān)測App，從而構(gòu)成一套完整的智能閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。大量的閥門運(yùn)行及診斷數(shù)據(jù)，通過HART通信方式源源不斷地經(jīng)由數(shù)據(jù)采集站PDM MS發(fā)送給App端。

圖1 西門子SIPART PS2閥門定位器

基于西門子提供的數(shù)據(jù)采集站PDM MS與閥門定位器設(shè)備進(jìn)行連接，不但向上起到了數(shù)據(jù)采集匯總的作 用，即通過PDM MS將設(shè)備診斷信息歸檔傳送到App上進(jìn)行分析和展現(xiàn)，還可以在監(jiān)測信息的基礎(chǔ)上向下進(jìn)一步對閥門設(shè)備進(jìn)行測試和診斷，方便維保人員進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，并可為其推薦適合的檢測和維修動作。有了 PDM MS的支持，西門子閥門狀態(tài)監(jiān)測App可以使青島煉化的閥門維護(hù)體系形成閉環(huán)。

作為系統(tǒng)的核心，由于嵌入了西門子多年來成熟的經(jīng)過驗(yàn)證的閥門監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停y門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)就好像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生，可以對閥門產(chǎn)生的故障報(bào)警進(jìn)行診斷，分析報(bào)警原因，最終給出合理的維修操作推薦建議。這一過程可以通過手機(jī)、平板電腦、PC等終端平臺進(jìn)行可視化操作。閥門狀態(tài)監(jiān)測App既支持本地部署，也支持在西門子基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere上部署，真正實(shí)現(xiàn)“云端漫步”的自由。

圖2 可在本地和工業(yè)云部署的閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利用閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，青島煉化通過多種KPI參數(shù)數(shù)據(jù)的管理和設(shè)置（如壓電閥改變的次數(shù)、閥門定位器運(yùn)行時(shí)間、開關(guān)到位、閥桿摩擦力、控制偏差、電子器件溫度、氣源漏氣等），能夠便捷地獲取閥門整體的健康狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對定位器內(nèi)部報(bào)警信息的管理，還可以進(jìn)一步分析閥門定位器內(nèi)的診斷信息，合理制定閥門維護(hù)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)并降低維護(hù)成本。

圖3 閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的閥門報(bào)警信息及重要KPI信息對比數(shù)據(jù)

“我們感到大數(shù)據(jù)與智能化的確正在改變我們行業(yè)的傳統(tǒng)工作模式，給我們帶來更高的效率和更低的運(yùn)維成本，并讓我們向打造智能煉化企業(yè)更近了一步。”中國石化青島煉化公司電氣儀表中心主任陳鑫評價(jià)道。

摘自《自動化博覽》2021年3月刊