无线通信疏水阀监控系统在蒸汽管路的应用

许雄文，邹会彦，郑桥锋

（河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂，河南漯河 462000）

0 引言

卷烟厂制丝生产线回潮类、加香加料类、干燥类设备等蒸汽系统上存在着分布广、数量众多的疏水阀系统，因为疏水阀属于机械类元器件，其状态检测无法监控，目前通常采用人工点检经验进行诊断，疏水阀失灵造成蒸汽泄漏不能及时发现，造成能源消耗，尤其是行业目前广泛采用的闭式凝结水回收系统中，缺乏相应的检测与判断手段，此类问题就更难发现。

1 存在问题

在制丝生产线蒸汽疏水系统中一般采用虹吸疏水方式进行疏水，在疏水过程中会产生闪蒸汽，普通疏水阀不能有效处理闪蒸汽，会造成用汽设备的疏水不畅，影响设备的使用性能。用汽设备运行时，为提高蒸汽温度，疏水阀旁通一直处于开启状态，这样会造成蒸汽的大量浪费，而且会造成凝结水回收管道的背压升高，影响到其他加热设备的正常疏水。

2 原因分析

（1）疏水阀堵塞。由于故障造成疏水阀无法及时排出冷凝水，形成疏水阀堵塞，影响用汽设备的正常工作。

（2）疏水阀泄漏。疏水阀泄漏一般是指疏水阀丧失了阻汽功能，使蒸汽从内部直接通过冷凝水管线排掉。疏水阀是否泄漏不易诊断，一旦泄漏，造成能源消耗较大。泄漏的蒸汽在冷凝水回收管路上产生背压，直接影响到其他设备疏水阀的正常工作，影响用汽设备的性能，因此，检测疏水阀内部泄漏是检测疏水阀是否正常工作的重点。

3 改进措施

（1）通过信号采集来判断疏水阀的工作状态。通过初期的研究与分析，当疏水阀处于泄漏状态时，其超声波信号会出现异常，而疏水阀处于堵塞状态时，其温度会有较大幅度的下降。因此拟采用超声波传感器与温度传感器结合来采集疏水阀状态数据传给处理芯片以分析和判断其工作状态。

（2）采用 HART（Highway Addressable Remote Transducer，可寻址远程传感器高速通道通信协议）标准，以保证在不同环境系统平台的功耗以及服务质量（(Quality of Service，QoS）。QoS体现了网络业务能力对用户的满意程度，主要包括吞吐量、网络时延、数据包成功递送率、数据精度、传输速率、误比特性能等。目前国内一些常用的无线传感器网络通信技术标准，如Zigbee协议、蓝牙、UWB（Ultra Wideband，超宽带）等，由于网络稳定性，传输距离，功耗等原因均不能完全满足要求，综合各方面的考虑，在国外工业领域已经有过较多应用的Wireless HART（无线可寻址远程传感器高速通道通信）则是一个较为合适的选择。其综合覆盖了物理层，MAC（Media Access Control，介质访问控制）层，网络层以及应用层的协议标准，使用和调试也较为方便。

（3）硬件系统的设计。由于考虑到工作环境的复杂性以及硬件性能和能耗问题，硬件的平台的设计，处理器以及通信模块、感知单元等主要组成部分的的选择都面临的较多的问题。

处理器单元是节点的核心，由于供电能力的限制，一般选择超低功耗处理器如Atmega128，MSP430等。

通信单元主要有无线收发装置构成，考虑节点体积、成本以及功耗等问题，一般选择原Chipcon公司的CC1000系列、CC2400系列芯片或其升级版。此外，感知单元的传感器选择，供电单元的设计都需要进一步的考虑。

（4）应用层软件的开发。整套监控系统需要在控制台有一套可视化的管理软件及数据库系统，以供直接获取现场数据信息和历史信息以及进行相应的参数设置。

4 结论

（1）设备应用以后，其直接经济效益表现为节约蒸汽用量。蒸汽价格一般为200元人民币/t以上，每个泄漏疏水阀每年减少损失的蒸汽约合9万元人民币，成本降低非常明显。

（2）节省了人力资源，间接减少了煤炭和水资源的浪费，节能减排效果明显。

（3）使用该设备后生产效益也很明显，通过使用疏水阀监测设备，可以及时监测各疏水阀工作状态，对故障疏水阀及时发现和修复，凝结水母管压力控制在正常设计范围内，同时加热设备换热均匀稳定，尤其是制丝用汽设备，促进其工艺运行更加稳定，减少烟丝质量波动性。

（4）可以在行业内进行推广应用，促进整个烟草行业乃至整个国内工业领域的发展。