中化興中石油轉運（舟山）有限公司興中庫區為確保生產作業，油庫采用蒸汽伴熱的方式來保持儲罐和管道內的油品溫度，蒸汽由１臺２０ｔ鍋爐、２臺１０ｔ鍋爐組成的鍋爐系統生產。近年來，該公司按照精益化管理的思路，加大了能源計量的管理要求，為了對蒸汽系統進行科學管控，提升蒸汽效率，需要對蒸汽的使用情況進行準確測量與統計分析。之前庫區蒸汽管網采用了靶式流量計進行流量數據的采集，再依靠人工抄表進行數據匯總統計，但由于靶式流量計容易受到蒸汽管線內“水錘”現象沖擊，故障十分頻繁，而且人工抄表的方式效率低、實時性差，統計分析效果并不明顯。
為此，庫區通過安裝新型蒸汽流量計，運用無線傳輸技術，建立了蒸汽流量采集系統，并實時上傳到上位機軟件進行統計分析，形成報表。系統的建成為公司的能源管理提供了實時可靠的數據支持，同時實現了對庫區蒸汽系統的實時監控，有利于蒸汽使用的管控，促進節能降耗。
１　系統整體結構設計
蒸汽流量采集系統在罐區所有保溫罐罐前、鍋爐總管出口和分包線上安裝了共５２臺蒸汽流量計，采用智能無線技術，分４個區域將流量計采集的數據傳輸到該區域的無線網關，再上傳到上位機，通過人機界面將各類數據進行展現。無線流量采集系統工作原理如圖１所示。
１．１　一體化蒸汽流量計
通過深入調研，選用了３０５１ＳＦＣ系列一體化多參數孔板流量計。該流量計精度為１．２５％，量程比為１４∶１，具有精度高、量程比寬、穩定性好的特點。可以在線檢測溫度、壓力及流量３個在線變量，同時在表頭中自動完成溫壓密度補償，顯示質量流量及熱量，特別適用于蒸汽計量系統。由于采用了整體鑄造工藝和一體化安裝的形式，該流量計具有較高的耐沖擊性能，有效解決了蒸汽對設備的沖擊及水錘問題。

１．２　智能無線適配器
每臺３０５１ＳＦＣ流量計配置了１個ＴＨＵＭ７７５智能無線適配器，成為１個無線節點。無線適配器ＴＨＵＭ（ｔｈｅ　ｈａｒｔ　ｕｐｇｒａｄｅ　ｍｏｄｕｌｅ）是基于微處理器的智能設備，是專門為有線ＨＡＲＴ儀表開發的天線，可以同時將儀表的４個過程參數變量和設備診斷信息轉換為ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ 無線信號輸出，與標準的ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ 無線網關相通信。無線適配器與４～２０ｍＡ 回路連接，從回路取電，但不對回路產生任何影響，即使適配器發生故障，回路電流也保持不變，無需電池。
１．３　智能無線網關
無線網關在無線數據系統中起到中間轉換的作用，它是連接現場儀表和上位機的紐帶，實現了網絡管理、數據管理和設備管理的三大功能。該系統中無線網關選用了１４２０智能無線網關，每個網關管理其轄區范圍內的無線節點，zui多可以管理１００個無線節點。無線網關可以根據位置分布自動建立網格架構網絡，一旦網絡建立，會自動查找如何繞過固定或者臨時障礙的*方法，實現高安全性和可靠性的無線數據采集，并利用標準接口將收集的工藝參數和設備狀態數據準確可靠地送入上位機，以實現對現場流量計和工藝參數的監控，其作為現場智能無線儀表和上位機人機界面的接口，支持Ｍｏｄｂｕｓ和ＯＰＣ協議。智能無線網關具備安全性能高、可擴展、傳輸數據可靠等特點，采用２．４ＧＨｚ的公用頻段，通信路徑冗余，數據可靠性大于９９％。
２　無線技術的應用優勢
現場無線蒸汽流量計使用的無線網絡具有自組織、自適應、自修復的特點，在通信路徑被干擾時，網絡無線設備能夠自動重新選擇其他冗余路徑進行通信，保證了各類參數的正常通信。因此，無線技術應用于蒸汽流量測量具有極大的優勢。
１）節省施工安裝成本。由于庫區面積較大，需要安裝的蒸汽流量計數量多、分布散、距離遠，如果利用有線數據傳輸技術，則所需通信電纜數量極大，電纜敷設的施工費用也*；而采用無線技術，無需通信電纜連接，可以大幅節省電纜材料和施工的人工成本。此外，由于利用無線網關直接進行數據傳輸，無需另外采購自控系統硬件設備，
也節省了大量安裝費用。
２）加快項目建設進度。無線技術現場施工簡單，只需要將無線適配器安裝到一體化蒸汽流量計上，無需人工干預，自動組建網絡，比使用有線方式節約了大量施工時間，項目進度得到大幅提前。
３）維護簡單。由于流量計和無線網關都具有故障報警自診斷功能，一旦設備出現故障情況，在上位機上就會出現報警提示，維修人員可以直接發現故障點并進行處理。另外由于沒有控制柜、電纜等中間數采設備和材料，大幅簡化了故障確認程序，方便了日常維護。而且無線網絡有很好的擴展兼容性，如需要增加測量點，只要安裝好無線適配器，就能自動加入到智能網絡中。
３　能源管理軟件的設計
基于現場設備通過無線網關匯總的所有基礎數據，定制開發了能源管理軟件，系統運用Ｃｉｍｐｌｉｃｉｔｙ組態軟件進行上位機監控界面設計，繪制圖形界面。
管理人員能利用系統對整個庫區的蒸汽能耗、鍋爐效能進行實時查看、匯總統計和分析。
１）根據蒸汽流量數據主畫面，可以清晰準確地看到每個保溫罐罐前蒸汽流量計的運行狀態以及設備采集到的瞬時流量、累積熱量、溫度、壓力等實時參數，方便庫區管理人員確認儲罐蒸汽使用狀況，及時關閉需關卻未關的蒸汽閥門，節省蒸汽使用，實現了降本增效的目的。
２）按照庫區生產情況，蒸汽作業主要配合庫區出油作業，儲罐出油前需蒸汽加熱，出油后結束蒸汽作業。因此，為利于財務核算，需分客戶分批次對作業耗能進行統計。系統通過后臺統計，可以將每次作業的蒸汽能耗數據進行計算，因而可以清楚地看到每個保溫罐的zui近一次作業能耗和本月的總能耗。
３）系統除了可以實時查看各類數據，還可以對所采集的歷史數據進行回顧，可以檢查單個設備詳細的具體參數，包括運行狀態、溫度狀態、蒸汽溫度、瞬時流量、壓力、瞬時熱量、批次熱量等１５項參數。此外，還可以直觀地看到瞬時流量、累積熱量、蒸汽溫度、蒸汽壓力等參數的歷史趨勢曲線。根據這些歷史數據，公司管理層可以對蒸汽歷史運行狀
況進行回溯，并對操作人員的工作進行考核。
４）除了能源管理軟件外，為便于財務人員直接對數據進行分析，系統特別開發了Ｅｘｃｅｌ數據導出報表，在能耗報表中，既可以查詢當前總能耗或總流量及損耗值，也可以查詢每個設備當月能耗或流量，還可以查詢每個設備多個批次的能耗數據。
系統保存了大量的過程數據，為今后的匯總統計、對比分析及成本核算提供了大量的數據支撐。
無線蒸汽流量采集系統建設周期短、投資小、運行穩定，維護工作簡單。公司各級管理人員利用辦公網絡，可以實時查看整個蒸汽系統的運行狀況，并通過數據統計和分析，檢查管網設備完好率，優化了蒸汽管控策略，實現了企業節能減排、降本增效的可持續發展。該系統在興中庫區的成功應用表明，無線蒸汽流量采集系統特別適用于庫區面積大［１０］，儀表數量多、距離遠的大型石油倉儲企業。