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    以蜂巢式物聯網傳感器解決碳氫化合物加工業隱藏管線的腐蝕問題添加時間:2022-03-02

    蜂巢式物聯網連接技術的支持下,無線傳感器技術可以為石油和天然氣加工業及以煉油廠查看管線末端的狀況。
        碳氫化合物加工業要付出高昂費用來預防隱藏在隔絕層下腐蝕(CUI)問題;或者說,不采取防護措施要付出的代價會更高。


    什么是CUI挑戰?
        2016年的一項研究中,全球防腐管理機構(NACE International)估計全球因腐蝕而損失的金額為每年2.5兆美元,相當于全球GDP3.4%左右。
        CUI尤其是一個嚴重且隱藏的問題。它會嚴重影響鋼管、儲存槽、貨柜箱和其他受極端溫度波動影響  的工廠加工設備。雖然采用工業標準材料形式的隔絕材料,例如用于管線或容器的礦物或玻璃棉、硬質或軟質泡沫、聚乙烯、硅酸鈣或玻璃纖維,可以減輕熱循環帶來的影響,但危機往往潛伏在表面之下。管線的隔絕層中存在接縫或間隙,這會使得管線容易遭受外部濕氣、甚至工業過程中使用的化學品和氣體的滲透。在移除隔絕層進行例行檢查之前,或者更糟糕的是,當管線出現泄漏時,人們才會檢測到由此產生的腐蝕現象。

        例如,在碳鋼煉油廠的碳氫化合物管線中,當管壁厚度降低到無法承受內部壓力的程度時,CUI問題可能導致管線故障,由此可能產生的后果包括強制關閉、生產損失和對環境的有害影響。
        在極端情況下,一段隔絕制程管線的故障可能導致爆炸或火災,使得人員處于危險之中,被迫進行現場疏散,并且導致價值數百萬美元的設施損失。

    使用IIoT平臺的無線CUI傳感器
        盡管可以避免CUI腐蝕的最嚴重后果,但預防工作是需要付出代價的。CUI的情況幾乎都跟包覆層內的相對濕度和水有關。在出現問題時,人們幾乎沒有選擇,只能拆除包覆層來進行檢查,然后重新組裝數公里長度的工程管線。
        石油和天然氣公司因缺乏有效且可以負擔的檢測方法,因此每年要花費數十億美元來檢查和升級隔絕管線。Trisense是設立于挪威卑爾根市的科技公司,該公司開發了Fusion 310 CUI傳感器,并宣稱這是世界上第一個使用工業物聯網IIoT)平臺、經過驗證和認證的無線CUI傳感器產品。
    用戶可將多個Fusion 310 CUI傳感器單元安裝在管線和接頭關鍵區段的適當位置。每個單元測量相對濕度、溫度和包覆保溫材管線內的水含量。因此,這些傳感器可以檢測到異常情況并預測即將發生的故障,以及識別可能腐蝕的位置。同樣重要的是,這項技術可以排除不太可能出現CUI的區域,因此無需在未受影響的區域拆除檢查和重新安裝數公里的保溫材包覆層和絕緣材料。
        運用這項技術,生產程序的負責人可以從被動維護的方式轉變為預防性和預測性維護,并且大大降低與絕緣管線檢查和升級相關的成本。這款解決方案改變了CUI管理實踐的流程。Trisense已與跨國能源和石化公司Equinor (前身為Statoil)和Shell Global建立了CUI傳感器的持續試點項目。

    實現云端連接的技術
       TrisenseCUI解決方案使用了低功耗蜂巢式物聯網。這個基于傳感器的解決方案可以監控CUI,并利用現有的NB-IoT/LTE-M4G/5G)無線網絡直接向云端提供有關漫長管線區段的準確信息。運用充分利用成熟的蜂巢式網絡,用戶無需大量投資建設額外的基礎設施。
       Trisense的解決方案使用了NordicnRF9160 SiP來提供LTE-M/NB-IoT連接和 GPS定位。憑借這個SiP產品,Fusion 310 CUI傳感器平臺能夠提供可靠、精確和及時的數據。這個IP67等級防風雨傳感器經認證可用于危險區域,通過現有的蜂巢式網絡,用戶可以使用nRF9160CUI數據傳輸到云端平臺以進行遠程監控和分析。
       Trisense平臺的獨特之處,在于CUI傳感器可以通過NB-IoT/LTE-M將信息直接傳送到IIoT云端系統,而無需使用因特網網關。
       Trisense的客戶長(CCORonny Karlsen指出,nRF9160具有多功能性和簡便性,從而實現了僅包含單個SiP的傳感器設計。除此之外,Karlsen并表示,Trisense依靠使用新的Nordic Connect SDK來開發韌體。這款軟件開發套件包含了應用層協議、應用實例和LTE調制解調器韌體,這些韌體作為預認證和預編譯下載而提供。
       有了蜂巢式物聯網連接技術,解決CUI問題將會更容易,而且成本可大為降低。

    (本文作者Lorenzo Amicucci任職于Nordic Semiconductor公司)

    [延伸閱讀] 國際防腐技術的預防、應用和經濟措施(IMPACT)研究
       全球腐蝕成本估計為2.5萬億美元,相當于全球國內生產總值(GDP)的3.4%2013年)。通過使用現有的腐蝕控制作法,估計可節省15%35%的腐蝕成本:亦即在全球基礎上,每年節省3,750億至8,750億美元,節省了一個天文數字。此外,這些成本通常不包括個人安全或環境后果。
    全球防腐管理機構(NACE International)國際啟動了腐蝕技術預防、應用和經濟國際措施 IMPACT)研究,以審查腐蝕管理在行業和政府中當前的作用,并建立最佳作法。
       這項研究最重要的結果是,通過降低仍然高得驚人的腐蝕成本,需要改變腐蝕決策的方式。雖然繼續投資于腐蝕控制技術很重要,但需要將這項技術納入組織管理系統環境,并按業務影響證明腐蝕控制行動的合理性。需要最適應此變化的小區是腐蝕行業。這一職業必須能流利地使用管理制度的語言,并采用那些作出財務決策的人使用的財務和風險工具。歸根結柢,要產生組織或全行業的影響,就需要各級組織致力于這種共同的工作方式。