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物聯網從源頭為石化企業安全生產把關

類別:行業聚焦 發布時間:2016-10-31 瀏覽人次:

物聯網在現今的石化/化工廠中的發展,承襲了以往工廠自動化生產與應用的方向,從生產過程的檢測、實時參數采集、生產設備與產品監控管理、原料/材料消耗監測、生產環境因子的調控,朝向原料運輸控制、倉儲管理、生產優化與流程安全監控等整合型方向進行應用。而大型石化公司具有初級能源的探勘、油品/化學品生產、油品/化學品銷售等體系,應用物聯網可以發揮與提升這些體系內信息相互鏈接的程度,創造出新型態的商業生產與銷售應用模式。

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物聯網架構智能生產環境的應用,在全球的石化業界制程自動化的發展進程中,自很早期就開始發展現今物聯網的部分應用技術。由于石化產品常常在高溫、高壓、高噪音、有機揮發物濃度高的環境下進行生產,且每小時生產的化學品動輒以百噸計,稍有控制不慎或無法及時操控都將造成現場操作人員與原物料的重大損失,在生產安全與成本控管的需求下,不須現場操控人員的全自動化操控一直是石化與化工生產業界追求的目標。

以往石化/化工工廠的自動化生產發展與應用方向主要集中于生產制造的監測與管控,包括:

(1) 生產過程的檢測 

(2) 實時參數采集 

(3) 生產設備與產品監控管理 

(4) 原料/材料消耗監測 

(5) 生產環境因子的調控

讓操作人員可以在生產過程中實時監控產品生產的溫度、壓力、酸堿度等等的參數,并經由收集各個參數監控設備的數據經程序包計算后回饋控制生產制程的參數,借以達到精準控制產品的質量與優化生產流程的目的。

因此石化/化工工廠在自動化生產的發展進程與目前物聯網發展的感知技術多所相似,都是利用傳感器監測環境的變化,之后通過通過傳感器、KFID、多媒體信息采集、二維碼等多種傳感和編碼技術,實現對物理世界的認知。下面文章將從石化/化工工廠的原料運輸、倉儲管理、生產管理與流程安全四個面向來觀察物聯網目前在其中的主要發展趨勢與發展方向。

智能監控于原料運輸管理之應用

物聯網的智能監控技術在石化原料運輸管理的應用,目前以原油、天然氣與其它化學品的生產監測與運輸為主。原油的生產一般都是散布在廣闊的區域,從開采出地表至輸送到石油公司須經歷采油井、計量站、聯合站、采油廠等設施,其中需要大批人力在現場操控、抄表,加上采油現場的惡劣環境,造成工作人員的沉重負荷;建立智能遠程測控系統,對石油生產設備進行智能測控和管理為廠商應用物聯網技術在原料生產端的改善方式。

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石化/化工生產廠商需要經由管路運輸的原料,包括原油、乙烯、丙烯、丁二烯、天然氣、蒸氣、氫氣等,這些原料通常具有特殊的性質,需要通過監測系統來確認與維護運輸經過地區的安全。例如原油與天然氣的運輸,通常自荒僻無人的產地輸送至工業區的工廠中使用,須經過相當長距離的輸送;原油運輸又需額外考慮寒冷天候造成結凍情況,采用輸送管外纏加熱帶方式改善,因此加熱帶的加熱控制、安全監測等,為原油運輸上的重要考慮。在天然氣的運輸上,由于天然氣易燃且易滲漏,輸送安全、滲漏的實時監測與防堵為重要考慮。以往是經由安裝監測/監測器于管路上,再經實體線路匯集信息至節點控制中心的方式,近期在物聯網的發展下,已有廠商開始考慮改采無線訊號傳輸的方式,可以大幅節省架設實體線路的成本費用,但需要避免數字無線通信在易燃氣體泄漏時因訊號傳輸引發火星而釀成火災的風險。

另外由于油管通常穿越天氣嚴峻區域,甚至極地區域,如何克服惡劣天候對無線訊號傳輸造成的影響及維持訊號的穩定度也是未來亟需克服的難題。

智能監控于原料倉儲管理之應用

石化原料的倉儲管理對于需進口原物料來生產的廠商至關重要,各項倉儲設備對原物料儲存量的掌控,以及倉儲的可調度空間往往影響到生產設備的產能利用率、原物料的購買時機、批次量與價格,因此倉儲的感測組件設備、部署環境鏈接與無線數據傳輸已成為石化/化工廠商精準掌控原料余量水平,調度與進貨時機的重要判斷信息來源。通過物聯網的連結,管理人員對于工廠整體原料余量與產品銷售的狀況可以立即性的掌控,縮短以往倚賴人工匯總數據的時間差距,降低時間引起購買原物料/銷售產品價格損失的風險。

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智能監控于生產管理之應用

廠商可以在生產過程中實時監控產品生產的溫度、壓力、酸堿度等等的參數,并經由收集各個參數監控設備的數據經程序包計算后回饋控制生產制程的參數,藉以達到精準控制產品的質量與優化生產流程的目的。物聯網提供了一個連結各個生產管控系統的環境,以往對產線的控制可能局限于單一產品、單一產線的控制,物聯網加大加深了智慧監控、控制、診斷、決策的運作范疇,對于產能日益增大,產線數量眾多的國際型公司來說,物聯網在生產制程上的應用提供了極佳的監控決策平臺。

智能監控于節能減排之應用

物聯網與環保設備的結合實現了對工業生產過程中產生的各種污染源及污染治理各環節關鍵指標的實時監控,在重度污染物排放企業的排放口安裝無線傳感設備,可以對企業污染排放進行實時監測,并且可以遠程關閉排放口,防止突發性環境污染事故發生,也可以通過回饋控制系統,調整生產制程中的相關控制參數,有效降低污染物的排放量。

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