圖片來源：艾默生

製造企業正在努力實現可持續發展，數字化轉型是提高效率和減少碳足跡項目的基礎。

renmenyidurenwei，ruguoyijiagongsiyouzugoudezibenheziyuanchangqijingyingxiaqu，shenzhifazhanzhuangda
，nametajiushikechixude。xianzai，kechixuxingdehanyiyijingfazhandao：一(yi)家(jia)公(gong)司(si)的(de)活(huo)動(dong)是(shi)否(fou)可(ke)以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)對(dui)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)的(de)影(ying)響(xiang)
，並(bing)負(fu)責(ze)任(ren)地(di)使(shi)用(yong)資(zi)源(yuan)。當(dang)然(ran)，前(qian)麵(mian)的(de)因(yin)素(su)仍(reng)然(ran)適(shi)用(yong)，但(dan)僅(jin)僅(jin)是(shi)盈(ying)利(li)能(neng)力(li)還(hai)不(bu)夠(gou)。

首要問題是不受限製地使用化石燃料和相關排放物，這主要是對氣候變化的擔憂。其它問題也延伸到了更多領域，例如過度排放、能源效率低下、過度使用水和其它稀缺資源。想要做出改變的公司往往會陷入困惑，試圖了解利益相關者的需求。製造企業如何將“減少碳足跡”付諸實踐？如何衡量成功與否？

01 工業可持續發展的四個重點領域

一些過程製造企業可能會探索一項重大的過程變革以擺脫碳氫化合物原料，但目前應專注於四個常見領域的改進：

1. 減少蒸汽疏水閥浪費的能源；
2. 監測和減少泄壓閥的排放
   
   ；
3. 監測熱交換器的效率並減少能源使用；
4. 減少設施照明的能耗。

這些領域的改進降低了運營成本

，同時通過以下方式促進可持續發展計劃：

■ 減少過程浪費
；

■ 提高過程效率；

■ 減少能源消耗和由此產生的溫室氣體排放；

■ 減少水和空氣汙染；

■ 提高維護效率和設備可用性。

與可持續發展並行的是數字化轉型，即整合數字化能力以提高績效的戰略。數字化轉型本身並不能提高可持續性，但它為製定相關KPI

，以跟蹤可持續性計劃的有效性提供了關鍵工具。

實(shi)現(xian)可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)的(de)第(di)一(yi)步(bu)是(shi)確(que)定(ding)在(zai)哪(na)些(xie)方(fang)麵(mian)改(gai)進(jin)收(shou)益(yi)最(zui)大(da)。不(bu)幸(xing)的(de)是(shi)，發(fa)現(xian)這(zhe)些(xie)方(fang)麵(mian)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)信(xin)息(xi)通(tong)常(chang)不(bu)是(shi)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)或(huo)監(jian)控(kong)的(de)變(bian)量(liang)。實(shi)施(shi)需(xu)要(yao)從(cong)部(bu)署(shu)新(xin)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)開(kai)始(shi)
，以(yi)監(jian)控(kong)與(yu)能(neng)耗(hao)、資產狀況和其它因素相關的變量。這可能會帶來問題，因為布線和係統集成的成本往往超過傳感器的成本。

數字化轉型技術徹底改變了局麵。隻需在物理設施上安裝傳感器
，每個傳感器都可以通過WirelessHART與主機係統通信，因此無需安裝電纜，從而大大降低了安裝成本和時間。WirelessHART網絡與設施內更大的Wi-Fi和以太網無縫集成（圖1）
，因此向主機係統（如資產管理係統）發送數據更簡單
、更高效。

圖1：部署WirelessHART設備的能力使監控係統更易於實施。

預配置的數據分析工具可以收集原始傳感器數據，對其進行處理
，並通過交互式儀表板將其呈現給可靠性和維護團隊。這些運營技術（OT）信息還與IT係統、雲yun和he公gong司si網wang絡luo集ji成cheng。在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia
，配pei置zhi需xu求qiu很hen小xiao
，不bu需xu要yao係xi統tong集ji成cheng的de幫bang助zhu。這zhe種zhong方fang法fa是shi可ke持chi續xu發fa展zhan計ji劃hua的de基ji本ben組zu成cheng部bu分fen，也ye是shi關guan鍵jian的de技ji術shu要yao素su。

消除布線基礎設施可以節省大量的銅
、鋁、鋼
、塑料
，以及由於石油原料和金屬開采所產生的材料。再加上消除了設計、運輸
、安裝和維護所需的勞動力，WirelessHART網絡與傳統技術相比，成本降低了70%甚至更多。

下文所述的可持續性項目類型，可減少能源消耗、提高效率、減少排放和過程廢物，同時還會帶來多種效益。一些項目通過更有效的維護來延長設備壽命，也會提高安全性，減少環境和其它事故。

02 蒸汽疏水閥：減少能源浪費

zhengqiyidanzuogong
，jiuhuiningjiechengshui。zhengqishushuifajianglengningshuicongxinzhengqiguanxianzhongfenlichulai
，zhehuijiangdizhengtinengyuanxiaolv，danweilebaohushebei
，tayoushibixude。shushuifashiyizhongzidongdakaiheguanbiyishifanglengningshuidefamen。yinci
，suoyoushejidouyouyixiehuodongbujian。buxingdeshi，guanxianzhongdeshuigoukenenghuituoluobingtingliuzairongyichuwentidedifang，rufazuohuochuandongjigou。chuantongshang，meinianduizhengqishushuifaxitongjinxingjianzha，tongchangtongguozhenduanduishushuifazhuangkuangjinxingfenlei：

■ 可見的蒸汽泄漏：主要機械故障直接浪費蒸汽
；

■ 吹掃：連續將蒸汽直接排放到排水管中
，浪費蒸汽
；

■ 低溫：卡在關閉位置，無法釋放冷凝水，導致冷凝水回流，降低蒸汽質量
，並可能導致破壞性水錘事件；

■ 正常工作：有效去除冷凝水。

最近的一項研究表明，在大型化學製造設施中，每年會有18%的蒸汽疏水器發生故障，導致每個故障疏水器浪費的能源成本高達16000美元。鑒於對大多數工廠來說
，蒸汽都是能源預算中的一個重要項目，減少這種浪費在實現可持續發展方麵效果可能是立竿見影的。

大(da)多(duo)數(shu)疏(shu)水(shui)閥(fa)不(bu)會(hui)連(lian)續(xu)釋(shi)放(fang)冷(leng)凝(ning)水(shui)。在(zai)正(zheng)常(chang)條(tiao)件(jian)下(xia)，如(ru)果(guo)尺(chi)寸(cun)正(zheng)確(que)，蒸(zheng)汽(qi)疏(shu)水(shui)閥(fa)會(hui)間(jian)歇(xie)性(xing)打(da)開(kai)，排(pai)出(chu)冷(leng)凝(ning)液(ye)。該(gai)動(dong)作(zuo)會(hui)通(tong)過(guo)相(xiang)鄰(lin)管(guan)道(dao)傳(chuan)遞(di)噪(zao)聲(sheng)。安(an)裝(zhuang)在(zai)附(fu)近(jin)的(de)聲(sheng)學(xue)發(fa)射(she)器(qi)（圖2）

，可以檢測到周期性的聲音
，算法可以了解其特征活動。每個設備通過WirelessHART，將數據發送到中央分析平台
，運行人員在該平台上監控所有配備有聲學變送器的蒸汽疏水閥的運行情況。

圖2：艾默生羅斯蒙特708無線聲學變送器通過分析超聲波噪聲特征，提供蒸汽疏水閥運行和狀態的可見性。

儀yi表biao板ban會hui指zhi示shi哪na些xie疏shu水shui閥fa工gong作zuo正zheng常chang，哪na些xie處chu於yu故gu障zhang模mo式shi。該gai軟ruan件jian可ke以yi隨sui時shi估gu計ji損sun失shi的de能neng源yuan和he由you此ci產chan生sheng的de成cheng本ben。維wei護hu人ren員yuan了le解jie哪na些xie疏shu水shui閥fa需xu要yao注zhu意yi，並bing據ju此ci進jin行xing規gui劃hua。

03 泄壓閥：減少排放和損失

加壓係統必須有一種機製（通常是一個泄壓閥），shineibuyalizaigaodaoweixianxianzhizhiqianshifang。jiancexieyafadezhuangtaihehuodong，yingshidianchangzhengchangyunxingdeyibufen
，dandianxingdexieyafaneibumeiyounengxiangzidonghuaxitongfasongxinxidejizhi。

監控泄壓閥借鑒了傳統的維護技術：聽。與蒸汽疏水閥相同的聲學監測裝置被直接安裝在泄壓閥附近的管道上。它可以捕捉通過閥座的流體所發出的、經由金屬傳輸的超聲波。

當泄壓閥打開
，釋放液體、氣qi體ti或huo兩liang者zhe的de混hun合he物wu時shi，聲sheng學xue監jian測ce器qi會hui向xiang自zi動dong化hua係xi統tong報bao告gao產chan生sheng的de任ren何he噪zao音yin。一yi旦dan係xi統tong的de壓ya力li釋shi放fang
，閥fa門men應ying關guan閉bi並bing再zai次ci密mi封feng，噪zao音yin將jiang停ting止zhi。聲sheng學xue監jian測ce器qi的de數shu據ju通tong過guo圖tu形xing儀yi表biao板ban（圖3）
，報告釋放開始和結束的時間

，同時根據噪聲幅度來表征釋放量的大小。

圖3：為泄壓閥設計的Plantweb Insight儀表板會對釋放進行計時，如果釋放後閥門沒有完全關閉，它還會向維護團隊發出警報。

如ru果guo沒mei有you泄xie壓ya閥fa監jian測ce，運yun行xing人ren員yuan不bu會hui意yi識shi到dao泄xie漏lou，直zhi到dao他ta們men注zhu意yi到dao火huo炬ju或huo泄xie壓ya係xi統tong的de流liu量liang增zeng加jia。他ta們men的de第di一yi個ge反fan應ying是shi根gen據ju過guo程cheng知zhi識shi和he經jing驗yan，確que定ding泄xie露lu源yuan在zai哪na裏li，例li如ru，查zha看kan過guo程cheng的de哪na個ge部bu分fen處chu於yu較jiao高gao壓ya力li。當dang泄xie壓ya閥fa被bei監jian測ce時shi，運yun行xing人ren員yuan可ke以yi縮suo短duan響xiang應ying時shi間jian，因yin為wei傳chuan感gan器qi將jiang運yun行xing人ren員yuan引yin導dao到dao事shi件jian發fa生sheng的de位wei置zhi。這zhe有you助zhu於yu減jian少shao排pai放fang的de持chi續xu時shi間jian、數量，這是可持續發展計劃的關鍵目標之一。

一個常見的問題是重新密封不徹底。如果閥座損壞或微粒滯留在閥門中，閥門可能無法完全關閉
，使其永久“沸騰”
，jiangchanpinshifangdaozhuangzhidewurankongzhixitongzhong，huozhezaizuihuaideqingkuangxiazhijieshifangdaodaqizhong。dangzhezhongqingkuangfashengshi，yunxingrenyuankenengxuyaoshuxiaoshihuoshutiancainengyishidaocunzaidewenti

，ranhoucainengquedingfuzaxitongfashengwentideweizhi。shengxuejianshiqikeyitingdaofeitengdeshengyin，jishishihenxiaodeshengyinyekeyixiaochucaiceshiweixiu

，congercujingengyouxiaodeweixiugongzuo。

04 換熱器：提升能源使用效率

任何換熱器的傳熱能力都會因一個普遍存在的問題而退化：結jie垢gou。流liu體ti攜xie帶dai的de顆ke粒li物wu沉chen積ji在zai內nei表biao麵mian上shang，導dao熱re率lv與yu沉chen積ji物wu類lei型xing和he厚hou度du成cheng比bi例li下xia降jiang。換huan熱re器qi兩liang側ce的de汙wu垢gou會hui降jiang低di傳chuan熱re速su率lv，從cong而er降jiang低di效xiao率lv。確que定ding效xiao率lv取qu決jue於yu衡heng量liang一yi係xi列lie關guan鍵jian變bian量liang：

■ 過程流體溫差（入口與出口相比）和流量;

■ 輸送流體溫差和流量（用於液-液設計）;

■ 冷卻空氣溫度和流量（用於風冷設計）。

通過這些測量可以確定傳遞的熱量以及總體效率。如果這些基本測量儀表不是裝置的一部分，則應添加這些儀表。然而，基於WirelessHART的變送器可用於所有類型的熱交換器測量：

■ 溫度儀表可添加到過程流體和輸送流體的管道中，而無需任何貫穿件。無論環境條件如何
，這些傳感器都能通過管壁準確測量（圖4）並讀取內部流體溫度。

圖4：艾默生羅斯蒙特X-well技術可以在管道外部測量管道內部的溫度，並通過WirelessHART發送數據。

■ 利用傳統的溫度傳感器，單個發射器可以通過一個無線信號，發送來自多達四個傳感器的數據。

■ 讀取過程流體入口和出口的壓差，確定汙垢何時開始積聚，或是否存在管道泄漏。

這些儀表生成的數據被傳遞給專門為熱交換器構建的分析應用
，使這些軟件工具易於安裝、配(pei)置(zhi)和(he)使(shi)用(yong)。算(suan)法(fa)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)效(xiao)率(lv)並(bing)監(jian)測(ce)其(qi)與(yu)基(ji)線(xian)的(de)偏(pian)差(cha)來(lai)尋(xun)找(zhao)汙(wu)染(ran)等(deng)工(gong)況(kuang)
，結(jie)果(guo)顯(xian)示(shi)在(zai)預(yu)先(xian)配(pei)置(zhi)的(de)儀(yi)表(biao)板(ban)上(shang)。係(xi)統(tong)識(shi)別(bie)異(yi)常(chang)工(gong)況(kuang)，並(bing)在(zai)滿(man)足(zu)某(mou)些(xie)條(tiao)件(jian)時(shi)（如當汙垢超過閾值）
，發出報發送數據。

05 照明：減少不必要的能耗

在(zai)許(xu)多(duo)過(guo)程(cheng)製(zhi)造(zao)設(she)施(shi)中(zhong)
，無(wu)論(lun)一(yi)天(tian)中(zhong)的(de)活(huo)動(dong)或(huo)時(shi)間(jian)如(ru)何(he)，在(zai)無(wu)人(ren)區(qu)域(yu)提(ti)供(gong)照(zhao)明(ming)都(dou)會(hui)帶(dai)來(lai)能(neng)源(yuan)浪(lang)費(fei)，這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)很(hen)常(chang)見(jian)。在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，在(zai)危(wei)險(xian)區(qu)域(yu)部(bu)署(shu)的(de)老(lao)式(shi)的(de)金(jin)屬(shu)鹵(lu)化(hua)物(wu)高(gao)強(qiang)度(du)放(fang)電(dian)（HID）燈從未關閉
，這也會造成浪費。當這種情況發生在數百甚至數千個燈具上時，所消耗的電量是巨大的。

用新的智能LED燈具替換現有燈具，設施可以減少能耗和維護需求，同時提高惡劣和危險場所的安全性。與HID燈具相比
，這些燈具的等效光輸出所需的能源減少了70%

，同時它們由運動檢測器（圖5）、計時器和環境光檢測器控製
，在有人的時候打開，無人的時候關閉，因此實際上可以節約更多的能源。這些裝置通過WirelessHART進行通信可以遠程激活，報告開啟時間，並向維護人員發送有關其狀態的診斷信息。

發電站、天(tian)然(ran)氣(qi)處(chu)理(li)廠(chang)和(he)煉(lian)油(you)廠(chang)的(de)運(yun)營(ying)商(shang)正(zheng)受(shou)益(yi)於(yu)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)的(de)實(shi)施(shi)。由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)行(xing)業(ye)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)火(huo)災(zai)和(he)爆(bao)炸(zha)風(feng)險(xian)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)預(yu)測(ce)何(he)時(shi)進(jin)行(xing)維(wei)護(hu)
，以(yi)便(bian)在(zai)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)之(zhi)前(qian)主(zhu)動(dong)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。

新(xin)裝(zhuang)置(zhi)可(ke)以(yi)像(xiang)任(ren)何(he)其(qi)它(ta)智(zhi)能(neng)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)一(yi)樣(yang)

，收(shou)集(ji)數(shu)據(ju)並(bing)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，準(zhun)確(que)顯(xian)示(shi)照(zhao)明(ming)消(xiao)耗(hao)的(de)電(dian)量(liang)
，以(yi)及(ji)其(qi)對(dui)可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)指(zhi)標(biao)的(de)影(ying)響(xiang)。由(you)於(yu)燈(deng)光(guang)會(hui)對(dui)周(zhou)圍(wei)出(chu)現(xian)的(de)人(ren)做(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)
，因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)還(hai)有(you)一(yi)個(ge)副(fu)產(chan)品(pin)：提供設施內活動的大致情況
，尤其是在夜間。

由於使用了WirelessHART
、普世傳感和數據分析解決方案等技術，可以提供對所有公司利益相關者、周圍社區和全球環境產生積極影響的結果，因此上述項目可以為製造企業帶來收益。同時，這類項目通常是自我支持
、易於實施的，因此它們也提高了整體盈利能力。