本文主要介绍了一种基于HART通信协议的疏水阀无线智能监控技术，包括主要原理、组成以及主要特点。

在蒸汽系统中，疏水阀具有非常重要的作用，它可以自动排出蒸汽管道和热交换设备中的凝结水和不凝性气体，同时还能有效地阻止蒸汽的排出，最大限度地利用热能。疏水阀是蒸汽和冷凝水系统的重要组成部分。但是因为疏水阀选型、安装或维护不当，或者产品本身质量问题，一些疏水阀可能出现疏水效果差或者出现堵塞、泄漏等失效问题。小的泄漏可能降低系统功效，严重泄漏可能造成系统崩溃。尤其在一些关键的蒸汽系统，及时发现疏水阀的泄漏是非常必要的。

目前常用的疏水阀泄漏的监测方法主要包括观测法、超声波检测法、电导率检测法。观测法一般是通过疏水阀后面的观视镜观察排水的状态判断疏水阀的工作是否正常。这一方法对观测者有很高的经验要求，而且判断偏差很大，很难做到精确和及时的判断。

电导率法是利用阀前蒸汽和凝结水导电率的差异特性来判断疏水阀是否泄漏。但这种方法需要在疏水阀前安装电导率感应设备或者在疏水阀内部预置感应点，适应性和可达性较差。

近年来，很多国际上著名的疏水阀和仪器生产厂家已经开发出非常有效和实用的超声波泄漏检测仪，但是这一方法也有其局限性，首先使用者需要对疏水阀的特性非常了解，或者需要经过专业的经验积累或培训。其次，还有很多疏水阀的安装位置或环境很难接近或不适合人员接近。再次，采用检测仪还有时间的限制，只有系统出现异常或问题之后，人们才会拿检测仪协助进行判断，很难在问题出现短时间发现，无法做到对蒸汽系统和疏水阀进行及时、有效的在线监控。

针对超声波检测技术存在的问题，阿姆斯壮开发了基于超声波监测技术的疏水阀AIM无线智能监控系统，将远程无线监控技术和专家知识系统结合，有效地解决了手持式超声波检测仪存在的不足，为蒸汽系统和关键设备提供了无线化、智能化的系统解决方案。

图1 AIM无线智能监控系统结构简图

AIM的工作原理

蒸汽通过微孔、缝隙由高压端向低压端快速流动时，会在漏点附近发生湍流。湍流的流动空间分布着无数大小、形状各不相同的漩涡，这些漩涡不断地产生、发展、破裂，产生超声波，而正常排放冷凝水则不会有超声波或很小。检测仪通过检测疏水阀产生的超声波，并根据蒸汽系统的运行参数就很容易判断是否有泄漏产生，并且通过软件确定泄漏的大小，从而使疏水阀检测十分简单，只要将检测器相关功能设置好后，将探头放在疏水阀出口或入口管线上即可，完全不影响生产设备的正常运行。

系统组成和特性

AIM无线智能监控系统由传感器、微型控制模块、天线、无线智能网关、专家诊断系统等部分组成。

AIM无线智能监控系统采用基于HART通信协议的智能网络技术，具有以下突出特点：

自我架构，设备自动建立路由以实现高效可靠的通信。易于拓展，附加设备可以无缝集成到现有网络。

由于采用Mesh拓扑结构，可方便地进行网络重新组态。

自我修复，如果现有网络中出现障碍，系统将自动调整通信路径，保证数据流连续而可靠。符合行业标准IEEE 802.15.4，拥有2.4GHz 16个波段，能够在16个信道之间自动跳频，以减少潜在干扰无盲区，AIMTM利用工业标准无线HARTTM通信协议，采用开放的Mesh网络设计，可以穿透或绕过烟囱、筒仓、塔吊和其他障碍物进行通信。

能够适应恶劣工况，AIMTM的设计能承受极端环境温度条件-40~85℃。

此外，安装AIM监控装置时无需中断工厂生产、无需对管路、阀门和系统设备进行任何改动。

图2 AIM监控装置安装示意图

结语

AIM无线智能监控系统相较于原有的疏水阀检测方法，具有无线化和智能化的突出特点。可以有效地解决工厂管理和维护人员经常要面对三大难题：

发现故障，需要立即找出发生故障的部件，确定故障发生时间和发生位置。

评估范围，需要了解故障造成影响的范围，特别是能源损失和环境排放的量级。

计算损失，需要准确计算损失情况，包括能源成本浪费，生产过程被迫中断、工厂被迫停工造成的损失，安全风险和可能面临的罚金。

AIM能够提供一种能够解决以上三大难题的系统解决方案，可以实现：

即刻通报蒸汽疏水阀等设备的故障；

准确指出故障位置，以便快速调配资源，及时处理；

预先发出关于蒸汽泄放的危险警告，提高工人的安全系数。