無線通信疏水閥監(jiān)控系統(tǒng)在蒸汽管路的應(yīng)用

許雄文，鄒會(huì)彥，鄭橋鋒

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

卷煙廠制絲生產(chǎn)線回潮類、加香加料類、干燥類設(shè)備等蒸汽系統(tǒng)上存在著分布廣、數(shù)量眾多的疏水閥系統(tǒng)，因?yàn)槭杷y屬于機(jī)械類元器件，其狀態(tài)檢測(cè)無法監(jiān)控，目前通常采用人工點(diǎn)檢經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷，疏水閥失靈造成蒸汽泄漏不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成能源消耗，尤其是行業(yè)目前廣泛采用的閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)中，缺乏相應(yīng)的檢測(cè)與判斷手段，此類問題就更難發(fā)現(xiàn)。

1 存在問題

在制絲生產(chǎn)線蒸汽疏水系統(tǒng)中一般采用虹吸疏水方式進(jìn)行疏水，在疏水過程中會(huì)產(chǎn)生閃蒸汽，普通疏水閥不能有效處理閃蒸汽，會(huì)造成用汽設(shè)備的疏水不暢，影響設(shè)備的使用性能。用汽設(shè)備運(yùn)行時(shí)，為提高蒸汽溫度，疏水閥旁通一直處于開啟狀態(tài)，這樣會(huì)造成蒸汽的大量浪費(fèi)，而且會(huì)造成凝結(jié)水回收管道的背壓升高，影響到其他加熱設(shè)備的正常疏水。

2 原因分析

（1）疏水閥堵塞。由于故障造成疏水閥無法及時(shí)排出冷凝水，形成疏水閥堵塞，影響用汽設(shè)備的正常工作。

（2）疏水閥泄漏。疏水閥泄漏一般是指疏水閥喪失了阻汽功能，使蒸汽從內(nèi)部直接通過冷凝水管線排掉。疏水閥是否泄漏不易診斷，一旦泄漏，造成能源消耗較大。泄漏的蒸汽在冷凝水回收管路上產(chǎn)生背壓，直接影響到其他設(shè)備疏水閥的正常工作，影響用汽設(shè)備的性能，因此，檢測(cè)疏水閥內(nèi)部泄漏是檢測(cè)疏水閥是否正常工作的重點(diǎn)。

3 改進(jìn)措施

（1）通過信號(hào)采集來判斷疏水閥的工作狀態(tài)。通過初期的研究與分析，當(dāng)疏水閥處于泄漏狀態(tài)時(shí)，其超聲波信號(hào)會(huì)出現(xiàn)異常，而疏水閥處于堵塞狀態(tài)時(shí)，其溫度會(huì)有較大幅度的下降。因此擬采用超聲波傳感器與溫度傳感器結(jié)合來采集疏水閥狀態(tài)數(shù)據(jù)傳給處理芯片以分析和判斷其工作狀態(tài)。

（2）采用 HART（Highway Addressable Remote Transducer，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道通信協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)，以保證在不同環(huán)境系統(tǒng)平臺(tái)的功耗以及服務(wù)質(zhì)量（(Quality of Service，QoS）。QoS體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力對(duì)用戶的滿意程度，主要包括吞吐量、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、數(shù)據(jù)包成功遞送率、數(shù)據(jù)精度、傳輸速率、誤比特性能等。目前國內(nèi)一些常用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如Zigbee協(xié)議、藍(lán)牙、UWB（Ultra Wideband，超寬帶）等，由于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，傳輸距離，功耗等原因均不能完全滿足要求，綜合各方面的考慮，在國外工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有過較多應(yīng)用的Wireless HART（無線可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道通信）則是一個(gè)較為合適的選擇。其綜合覆蓋了物理層，MAC（Media Access Control，介質(zhì)訪問控制）層，網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，使用和調(diào)試也較為方便。

（3）硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于考慮到工作環(huán)境的復(fù)雜性以及硬件性能和能耗問題，硬件的平臺(tái)的設(shè)計(jì)，處理器以及通信模塊、感知單元等主要組成部分的的選擇都面臨的較多的問題。

處理器單元是節(jié)點(diǎn)的核心，由于供電能力的限制，一般選擇超低功耗處理器如Atmega128，MSP430等。

通信單元主要有無線收發(fā)裝置構(gòu)成，考慮節(jié)點(diǎn)體積、成本以及功耗等問題，一般選擇原Chipcon公司的CC1000系列、CC2400系列芯片或其升級(jí)版。此外，感知單元的傳感器選擇，供電單元的設(shè)計(jì)都需要進(jìn)一步的考慮。

（4）應(yīng)用層軟件的開發(fā)。整套監(jiān)控系統(tǒng)需要在控制臺(tái)有一套可視化的管理軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以供直接獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息和歷史信息以及進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。

4 結(jié)論

（1）設(shè)備應(yīng)用以后，其直接經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)為節(jié)約蒸汽用量。蒸汽價(jià)格一般為200元人民幣/t以上，每個(gè)泄漏疏水閥每年減少損失的蒸汽約合9萬元人民幣，成本降低非常明顯。

（2）節(jié)省了人力資源，間接減少了煤炭和水資源的浪費(fèi)，節(jié)能減排效果明顯。

（3）使用該設(shè)備后生產(chǎn)效益也很明顯，通過使用疏水閥監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以及時(shí)監(jiān)測(cè)各疏水閥工作狀態(tài)，對(duì)故障疏水閥及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，凝結(jié)水母管壓力控制在正常設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，同時(shí)加熱設(shè)備換熱均勻穩(wěn)定，尤其是制絲用汽設(shè)備，促進(jìn)其工藝運(yùn)行更加穩(wěn)定，減少煙絲質(zhì)量波動(dòng)性。

（4）可以在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用，促進(jìn)整個(gè)煙草行業(yè)乃至整個(gè)國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。