在過去兩年里，油氣行業(yè)的創(chuàng)新者們已經(jīng)體驗并證實了無線監(jiān)測儀表在遠程或難以到達區(qū)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(yōu)勢，而且安全可靠，可以廣泛應用于傳統(tǒng)采用有線方案的上游作業(yè)中。

傳統(tǒng)的接線依然會用于連續(xù)控制，如海上平臺和煉油廠， 以及安全系統(tǒng)。但無線技術已普遍應用于現(xiàn)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(tǒng)4-20毫安有線模擬量儀表相比，安裝無線每個節(jié)點可節(jié)省30%的費用，無線技術在北美地區(qū)已成為主流應用。

任何熟悉工業(yè)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(fā)了Foundation 現(xiàn)場總線等技術，已為各工業(yè)行業(yè)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(shù)小于500點，那么無線儀表的安裝成本比Foundation現(xiàn)場總線方案還要低。如果高于這個指標，現(xiàn)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(tǒng)中采用傳統(tǒng)的4-20毫安；控制采用現(xiàn)場總線；監(jiān)測和低頻率控制應用則使用無線技術。無線的優(yōu)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(jù)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(shù)據(jù)。

艾默生智能無線方案采用自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術，彌補了老式的，需要目視路徑的系統(tǒng)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(tǒng)的有線儀表進行數(shù)據(jù)采集難以實施，而且缺乏靈活性。自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡連續(xù)監(jiān)測壓力、溫度、流量和振動測量設備的數(shù)據(jù)傳輸，并自動尋找信號到達網(wǎng)關的最佳通訊路徑，如果臨時出現(xiàn)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(xù)傳遞信號。通過這種方法保持信號的連通，可使數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃_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(shù)量的現(xiàn)場儀表、閥門和設備定位監(jiān)測器、振動數(shù)據(jù)變送器和智能無線網(wǎng)關可以滿足這項標準，并已應用于石油工業(yè)。

成功項目

英國BP Wytch油田很早就開始應用智能無線網(wǎng)絡，這是歐洲最大的海上作業(yè)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(shù)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(wǎng)關單獨安裝在過程區(qū)域以外，將無線變送器的信號傳遞到控制系統(tǒng)。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(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)壓力的異常情況。

BP公司的經(jīng)理Chris Geen說：“Wytch油田是BP公司用以證明自組織無線網(wǎng)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(wǎng)絡，用以對地處北海岸偏遠地區(qū)的井口和熱交換機進行遠程監(jiān)測。有些障礙物會阻擋目視通訊路徑，但對于自組織無線網(wǎng)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(huán)空壓力，另外12臺表監(jiān)測進口壓力和熱交換機的壓降。每臺變送器通過無線網(wǎng)關將數(shù)據(jù)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(xiàn)出色，數(shù)據(jù)可靠性和穩(wěn)定性達到100%，大大減少了人工讀取儀表數(shù)據(jù)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(wǎng)絡的性能相當滿意，經(jīng)過一個簡短的培訓，我們的儀表工程師就能夠根據(jù)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(wǎng)絡，對180口油井進行監(jiān)測。該無線自組織網(wǎng)絡采用了600多臺無線變送器。無線方案不但節(jié)省成本，而且可提供可靠的壓力和溫度測量數(shù)據(jù)，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(chǎn)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(yōu)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(xiàn)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(yè)平臺。根據(jù)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。

在項目安裝成本方面比較有線HART、現(xiàn)場總線和無線設備的各種組合方案，我們發(fā)現(xiàn)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(tǒng)中安裝無線網(wǎng)絡節(jié)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(jù)常規(guī)有線方案的接線長度來進行成本的推算，我們發(fā)現(xiàn)無論怎樣的距離，無線儀表都能節(jié)省費用，而且距離越長，節(jié)省越多。研究小組據(jù)此制作出一個成本計算器，用以測算采用無線方案實現(xiàn)的項目費用節(jié)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(guī)模大小，采用智能無線技術都能顯著節(jié)省安裝成本，如果無線所占項目點數(shù)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(jié)省35%以上。

JDI Contracts公司的總工程師及《化工行業(yè)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(xiàn)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。” (end)