長期以來，流程制造商一直在追求預(yù)測性維修這一目標(biāo)，通過部署裝置監(jiān)測可能發(fā)生故障的設(shè)備，同時允許健康的設(shè)備繼續(xù)運行。這一目標(biāo)的實現(xiàn)，能夠極大的降低生產(chǎn)企業(yè)的維護(hù)成本，有效避免意外的停電和停工。理論上，每家企業(yè)都應(yīng)該采取這種預(yù)測性的維修方式，但很少有企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，因為預(yù)測未來在實際操作中有很多的困難。

本文將介紹一些預(yù)測性維修的診斷和數(shù)據(jù)處理措施。這些措施已經(jīng)投入實踐，且在自動化閥門行業(yè)取得了一定的成果，并且處于持續(xù)的開發(fā)更新中。

01、主動維修VS被動維修

自動控制開關(guān)閥是流程工業(yè)中的關(guān)鍵部件，其意外故障每年可造成數(shù)百萬美元的損失。將自動控制閥設(shè)置為自動模式時（通常是這種情況），當(dāng)閥門性能有所下降，控制器會進(jìn)行補償調(diào)節(jié)，使得在閥門性能下降的情況下，回路能夠繼續(xù)運行，直至閥門最終完全失效，擾亂流程或強制停工。在整個過程中，自動控制閥沒有提供明顯的預(yù)警信息。

實際上，任何即將發(fā)生的故障都會有跡象，盡管這些跡象可能非常不起眼（圖 1）。如果能夠檢測到這些信號并采取行動，就可以及時找到需要修理的部件，安排短暫停電或旁路來進(jìn)行維修，最大限度地減少突發(fā)意外造成的生產(chǎn)損失。

實現(xiàn)預(yù)測性維修的關(guān)鍵因素是數(shù)據(jù)，掌握的數(shù)據(jù)越多，預(yù)測就越準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的自動化閥門僅采集閥門位置數(shù)據(jù)，無法提供其余必要的數(shù)據(jù)。隨著智能診斷數(shù)字閥門控制器的發(fā)展，可以獲得越來越多的數(shù)據(jù)。這些數(shù)字閥門控制器通過一系列的傳感器來監(jiān)測閥門運行并檢測異常情況。一些高端控制器允許離線和在線監(jiān)測，可以捕獲閥門初始安裝數(shù)據(jù)并將其與運行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，記錄差異。這種在線監(jiān)測能夠捕獲運行中的閥門性能數(shù)據(jù)及一些瞬態(tài)問題，這在傳統(tǒng)情況下是很難實現(xiàn)的。

02、使用的數(shù)據(jù)才有價值

數(shù)據(jù)是實現(xiàn)預(yù)測性維修的關(guān)鍵。只有專業(yè)智庫接收這些數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行專業(yè)評估，才能得到比較準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。整個過程主要受到以下問題阻礙。

（1）已安裝的閥門控制器可能是舊的型號，缺乏監(jiān)測和捕獲必要數(shù)據(jù)的能力。

（2）數(shù)字閥門控制器可以捕獲數(shù)據(jù)，但無法傳輸這些數(shù)據(jù)，技術(shù)人員必須來到現(xiàn)場才能獲取數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)字閥門控制器與維護(hù)網(wǎng)絡(luò)相連，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦参恢茫嚓P(guān)人員缺乏相關(guān)的知識和經(jīng)驗，無法準(zhǔn)理解這些數(shù)據(jù)信息并得出可行結(jié)論。

硬件投入

第一個問題隨著時間推移會自行解決。隨著舊的閥門控制器失效，多數(shù)用戶會用新的智能數(shù)字閥門控制器進(jìn)行替換。這些閥門控制器應(yīng)用先進(jìn)傳感器和通信技術(shù)，具有不同的性能等級，高端產(chǎn)品可以提供停機檢測、運行診斷以及部分行程測試。

企業(yè)如果想要實現(xiàn)預(yù)測性維修，需要在數(shù)字閥門控制器上進(jìn)行更多的投入，包括在役閥門以及新裝閥門，特別是一些在嚴(yán)苛工況下運行，對生產(chǎn)至關(guān)重要的閥門。診斷能力的提高、維護(hù)成本的降低和正常運行時間的增加，使得數(shù)字閥門控制器的投入在短時間內(nèi)就可以收回成本。

數(shù)據(jù)傳輸

第二個問題是數(shù)據(jù)傳輸問題，隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，這一問題也得到了有效解決。新的智能數(shù)字閥門控制器可通過有線或無線通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)（圖 2）。只有實時持續(xù)地訪問和監(jiān)控數(shù)據(jù)，才有可能實現(xiàn)預(yù)測性維修。企業(yè)通過控制系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)娇梢圆殚喌墓参恢?，或者其它預(yù)定位置。

遠(yuǎn)程智庫

實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)最困難的地方是找到專業(yè)智庫。專業(yè)智庫能夠?qū)Σ东@的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)評估，診斷正在發(fā)生的問題并采取合適行動，提前處理問題避免閥門徹底失效。目前一些大公司已經(jīng)有了解決方案，更多解決方案也正在開發(fā)中。

例如Fisher FIELDVUE ValveLink軟件系統(tǒng)，它可以在閥門運行時自動執(zhí)行預(yù)定的在線檢測，持續(xù)監(jiān)測氣壓、性能退化和填料問題并報警。未來的軟件可能使用具有內(nèi)置機器學(xué)習(xí)和人工智能的應(yīng)用程序來標(biāo)記正在出現(xiàn)的問題并提出解決方案。

如果工廠缺乏監(jiān)控閥門信息的專業(yè)智庫，它可以將數(shù)據(jù)安全地傳輸給經(jīng)具有豐富經(jīng)驗的遠(yuǎn)程專家，這些專家可以充當(dāng)現(xiàn)場工作人員的延伸。專家可以向工廠人員傳達(dá)正在出現(xiàn)的長期問題以及需要立即響應(yīng)的問題（圖 3）。這種遠(yuǎn)程服務(wù)可以在閥門徹底失效前監(jiān)測閥門性能下降和預(yù)測即將發(fā)生的故障，能夠有效減輕生產(chǎn)企業(yè)的人員壓力。這也為工廠人員提供了一個與閥門專家持續(xù)交流的機會，就閥門性能以及改進(jìn)措施進(jìn)行咨詢交流。

03、數(shù)據(jù)投資的回報案例

一家除草劑工廠使用先進(jìn)的控制閥診斷技術(shù)從反應(yīng)性維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測性維修，每年減少 230,000 美元的維護(hù)成本。在一個實際案例中，該工廠通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)一個有問題的控制閥，在閥門徹底失效以前采取了預(yù)防性維修，節(jié)省了近 100,000 美元。

一家煉油廠發(fā)現(xiàn)其加氫裂化裝置中有 26 個關(guān)鍵閥門可能導(dǎo)致意外停機。但是煉油廠缺乏閥門專業(yè)智庫，因此他們聘請閥門供應(yīng)商提供遠(yuǎn)程服務(wù)，以持續(xù)監(jiān)控這些閥門并報告問題。該智庫檢測到一個大型防喘振閥漏氣狀況，并且多個加熱閥也有問題。利用這些信息，在未停工的情況下進(jìn)行了維修，避免了 560 萬美元的計劃外停工，并通過提高加熱裝置的性能每年節(jié)省 40 萬美元。

04、把握未來

預(yù)測未來并不容易，但當(dāng)必要的數(shù)據(jù)能夠被收集并傳輸給專業(yè)智庫，預(yù)測未來將變?yōu)榭赡?。隨著數(shù)字閥門控制器的發(fā)展，新一代數(shù)字閥門控制器將能夠收集提供更多的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被捕獲并傳輸?shù)秸_的位置，通過先進(jìn)的軟件和遠(yuǎn)程智庫/專家處理，可以將這些數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為可采取的具體行動，實現(xiàn)預(yù)測性維修并避免徹底失效。

以太網(wǎng) APL 和本地實時控制等新的通信技術(shù)使得數(shù)字閥門控制器快速發(fā)展，預(yù)測準(zhǔn)確性不斷提升，從而降低了維護(hù)成本，提升了正常運行時間。

對設(shè)備智能升級，必要的時候結(jié)合遠(yuǎn)程專家服務(wù)，將在未來給企業(yè)帶來巨大的回報。而且隨著時間的推移，其性能不斷提升，預(yù)測性維護(hù)終將成為可能。