羅克韋爾自動化—恩泰克公司XMTM產品的選型與應用

西安陜鼓動力股份有限公司自動化技術部 王東升

編者按：企業生產的順利運行離不開設備的正常運轉，特別是汽輪機、壓縮機、動力泵等關鍵旋轉設備的正常運轉，不僅為企業創造效益，更能減少因意外停機而造成的損失或事故，有利于提高企業的市場信譽度，從而在市場中處于有利位置。同時，監測技術、軟件的升級更新，也在很大程度上支撐了設備的正常運轉，有助于企業設備效率的提升。

有鑒于此，本期專題報道特別選擇一些監測系統和技術在選型、應用以及通過監測圖判斷設備反轉的典型案例，以饗讀者。

（策 劃 吳建卿）

通過羅克韋爾自動化—恩泰克公司的XMTM系統的實際安裝、運行案例，詳細介紹了XMTM系統的技術特點，供業內人士參考。

一、XMTM產品概述

軸振動、軸位移及相位監測和保護系統廣泛應用于煙氣輪機、汽輪機、壓縮機、泵等關鍵旋轉設備，是旋轉設備監測、保護的重要措施。XMTM系列產品是羅克韋爾自動化-恩泰克公司(RA-ENTEK)于2003年下半年推出的產品，是世界上第一種采用開放式標準工業總線的分布式狀態監測保護系統。XMTM系列產品采用DIN導軌安裝，包括測量、繼電器及通信模塊等各種模塊，可用于各種監測和保護應用場合。既可作為獨立的系統單獨使用，也可利用現有控制網絡資源和PLC及其他控制系統集成。由于采用了模塊化設計、基于開放工業標準DeviceNet，XMTM系列在旋轉機械設備，尤其是高速運轉的關鍵生產設備監測和保護方面獨具優勢。與傳統的框架模式系統相比，XMTM安裝和維護簡單、易于擴展、可以分布式應用，能更好的保護設備免受劇烈振動以及過度振動的傷害，而且可以方便地將相關信號數據與現有自控系統集成。XMTM可以廣泛應用于制造型企業生產線的關鍵環節如渦輪、壓縮機、泵、風機、馬達等裝備上。

二、XMTM產品的選型、安裝和設置

1.選型

2100電渦流非接觸式位移傳感器系統和XMM保護系統共同組成的軸振動、軸位移在線監測保護系統。2100傳感器系統包括傳感器探頭、延長電纜、前置器等3部分(圖1)。

XM-120振動監測模塊是一種雙通道通用監測模塊，用于監測旋轉機械的軸振、殼振或軸承座振動，可以接受來自電渦流傳感器、內置壓電回路的加速度傳感器或其他電壓輸出的傳感器如速度傳感器或壓力傳感器的信號輸入，還可以接受一路轉速信號輸入用于轉速測量和節比分析。模塊采用24-位A/D轉換器，精度極高，是檢測機械故障的理想工具。XM-120內置1個繼電器，可以擴展到5個。

XM-320位置測量模塊是1個雙通道通用監測模塊，用于以下參數的監測：軸向位置，每個通道獨立檢測；閥位，每個通道獨立檢測；殼脹，獨立測量每個通道或兩個通道之差；差脹(單一測量值)，兩個通道獨立差脹測量、斜面式差脹測量或者補償式差脹測量。XM-320接受來自線性差分變壓器(LVDT)、非接觸電渦流傳感器、旋轉凸輪(閥)電位計或其他電壓輸出的位置測量傳感器的信號。XM-320內置1個繼電器，可擴展到5個。

XM-440主繼電器模塊有4個繼電器輸出，通過總線掃描卡為總線上分布式安裝的XMTM測量模塊提供遠程、共享和帶邏輯表決的繼電器動作功能。XM-440可擴展連接1~2個XM-441擴展繼電器模塊，可用于幾乎所有需要保護的場合。模塊提供“A out of B”方式的邏輯表決，每個繼電器均可定義特定的邏輯，作用于來自分布式安裝在DeviceNet總線上的各種XMTM測量模塊發出的報警狀態。此功能與各測量模塊中的各報警和繼電器邏輯配套，成為目前最靈活和最強大的繼電器邏輯表決系統。

XM-441提供4個大功率繼電器，可用于幾乎所有需要保護的應用場合。但不能獨立使用，必須和標準的XMTM測量模塊或主繼電器模塊配套使用。XM-441擴展繼電器模塊用于為任一XMTM測量模塊或XM-440主繼電器模塊擴展另外4個繼電器。當和XM-440主繼電器模塊配套使用時，XM-441可再連接1個XM-441，這樣可使XM-440擴展8個繼電器即總計12個繼電器。

1788-EN2DN以太網網關模塊連結DeviceNet網絡和信息或控制層Ethernet/IP網絡，可以作為DeviceNet的主站和其他XMTM模塊建立連接，采集XMTM模塊的測量數據和報警、繼電器數據。它能夠連結63個XMTM模塊，有1個Ethernet TCP/IP接口，支持IT協議SMTP、FTP、HTTP和控制協議Ethernet/IP。

2.安裝

(1)2100非接觸式傳感器系統現場安裝示意圖見圖2，其安裝注意事項如下：

①傳感器探頭調整完畢應將放松螺栓鎖緊；

②應采用線夾等措施防止探頭自帶電纜和延長電纜接頭承受過大拉力；

③延長電纜接頭應與外界絕緣。

(2)XMTM模塊和傳感器前置放大器儀表箱現場安裝示意圖見圖3，其安裝注意事項如下：

①現場保證導軌接地；

②現場提供+24V電源；

③前置放大器應固定于絕緣板上，保持與外界(機箱)絕緣；

④現場儀表箱應保證防水，并考慮遮蔽以防雨水直淋和陽光直曬。

(3)XM模塊和傳感器前置放大器連線示意圖見圖4，其安裝注意事項如下：

①為了給2100傳感器系統提供-24V供電，應保證XM120模塊上的端子5和21、6和22短接；

②第一個傳感器前置器上的-24V端子接XM120模塊上的端子5或21、第一個傳感器前置器上的信號(Sig)端子接XM120模塊上的端子0、第一個傳感器前置器上的公用(Com)端子接XM120模塊上的端子16；

③第二個傳感器前置器上的-24V端子接XM120模塊上的端子5或21、第二個傳感器前置器上的信號(Sig)端子接XM120模塊上的端子1、第二個傳感器前置器上的公用(Com)端子接XM120模塊上的端子17；

④XM120模塊和XM441模塊向PLC控制系統輸出；

⑤XM120模塊上的端子11(4~20mA1+)和12(4~20mA 1-)輸出傳感器1的4~20mA直流振動信號；

⑥XM441模塊的端子21(繼電器1#的1號公共觸點)和39(繼電器1#的1號常關觸點)輸出傳感器1的報警開關量信號；

⑦XM441模塊的端子24(繼電器2#的1號公共觸點)和42(繼電器2#的1號常關觸點)輸出傳感器1的危險報警開關量信號。

3.設置

XMTM模塊的設置可利用羅克韋爾自動化公司的專用設置軟件(XMSerial Configuration Utility)在電腦中進行，然后利用專用串口線在現場下載到XMTM。XM Serial Configuration Utility為免費軟件，由羅克韋爾自動化公司免費提供或從公司網站下載。其設置內容包括：傳感器設置；報警、繼電器設置；4~20mA輸出設置等。

三、XMTM系列的應用

羅克韋爾自動化—恩泰克公司的XMTM系列產品已在延煉實業集團公司200萬t/年催化裂化裝置主風機組(AV71)及其備用主風機組(AV63)、增壓機組中成功應用，其軸振動、軸位移及相位監測系統XMTM部分選型見表1。

表1

該機組2004年起開始投入使用至今，一直24h不間斷地監測機組運行狀況及狀態變化，擔負該公司關鍵機組的安全監測任務，實現了對設備故障早知道、早預報、早診斷，在提高設備運行完好率的同時減少了設備停機時間、降低了維修成本方面。同時，經長期的實際檢驗，XMTM系統幾乎沒做任何維護和更換備件，非常實用。

在該項目中，XMTM在實現與控制系統硬接線4~20mADC及報警、聯鎖接點信號外，不僅實現了與TRICONEX公司TS3000三重冗余控制系統的MODBUS485通信，同時與深圳創為實公司S8000在線狀態監測系統連接很好。

四、結語

XMTM系列產品是羅克韋爾自動化—恩泰克公司基于DeviceNet控制總線技術的的XMTM軸振動、軸位移監測和保護系統，作為ENTEK6600系列新的更新換代產品，在優化原有信號檢測、數據處理、通信等技術特點的基礎上進行了設計，其分布式、集成化、模塊化、易于擴展、在線軟件升級、維護方便等優點更加明顯，并同時實現了與各類PLC和DCS通信的無縫連接。