本特利3500監測系統的模塊選擇與組態

□ 吳 勇 □ 潘 航

中國石油集團濟柴動力有限公司成都分公司 成都 610100

1 項目背景

筆者以某電機驅動、四缸四列儲氣庫壓縮機為設計基礎,通過對整個設計選型過程的回溯,了解模塊選擇和組態依據,為后續的本特利3500監測系統模塊選擇與組態布局提供依據。

2 模塊選擇

根據本特利模塊選型手冊,針對電驅的儲氣庫壓縮機組,除本特利3500監測系統必備的系統框架、電源模塊、通信模塊外,還需要選擇相位基準模塊、電機振動速度模塊、壓縮機振動速度模塊、壓縮機活塞桿位置模塊、壓縮缸動態壓力模塊。各功能模塊的簡要說明如下。

2.1 系統框架

本特利3500監測系統框架用于安裝所有的監測器模塊和框架電源,為本特利3500監測系統各個框架之間的相互通信提供背板通信,并為每個模塊提供所要求的電源。本特利3500監測系統框架有兩種尺寸。一種為全尺寸框架——19 in框架,有14個可用模塊插槽。另一種為迷你型框架——12 in框架,有7個可用模塊插槽。筆者所述項目因為功能模塊較少,采用迷你型框架。

電源和框架接口模塊必須安裝于最左側的兩個插槽中,剩余的12個框架位置或5個框架位置可以安裝任意模塊。

2.2 電源模塊

本特利3500監測系統電源是半高模塊,必須安裝在框架左側的特殊設計的插槽內。本特利3500監測系統框架可裝有一個或兩個電源,交流或直流任意組合,其中任何一個電源都可以給整個系統框架供電。如果安裝了兩個電源,第二個電源可作為第一個電源的備份。當兩個電源安裝至系統框架上時,上部的電源作為主電源,下部的電源作為備用電源。只要安裝了雙電源,移除或安裝任何一個電源模塊都不會影響系統框架的運行。

本特利3500監測系統電源能接受大范圍的輸入電壓,并可將該輸入電壓轉換為其它模塊能接受的電壓。對于本特利3500監測系統機械保護,有三種電源,分別為交流電源、高壓直流電源、低壓直流電源。

2.3 瞬態數據接口

本特利3500監測系統瞬態數據接口模塊是本特利3500監測系統和本特利機械管理軟件之間的接口。本特利3500監測系統瞬態數據接口模塊結合了3500/20M系統框架接口模塊和具有數據采集功能的通信處理器,如TDXnet等。

瞬態數據接口模塊運行在本特利3500監測系統框架的框架接口模塊插槽中,與M系列監測器配合使用,連續采集穩態和瞬態波形數據,并通過以太網將數據傳送至主機軟件。瞬態數據接口模塊具有標準的穩態數據采集功能,但同樣也可采集瞬態數據。瞬態數據接口模塊與以前的通信處理器相比,除了將通信處理器的功能集成至本特利3500監測系統框架以外,還有其它幾方面的改進。

雖然瞬態數據接口模塊為整個系統框架提供一些通用功能,但并不是關鍵監測通道的組成部分,不影響整個監測系統的正確和常規運行。每個本特利3500監測系統框架要求一個瞬態數據接口模塊或框架接口模塊。瞬態數據接口模塊只占系統用框架中的一個槽位,且必須位于第一個插槽中,緊鄰電源模塊。

2.4 鍵相模塊

鍵相模塊是一個半槽高度、二通道模塊,用于為本特利3500監測系統框架中的監視器模塊提供鍵相位信號。該模塊接收來自電趨近式探頭或磁阻式轉速傳感器的輸入信號,并轉換該信號為數字鍵相位信號,該數字信號可指示轉軸上的鍵相位標記通過鍵相位探頭。本特利3500監測系統在正常配置下,能夠接收四個鍵相信號或成對配置的八個鍵相信號。

鍵相位信號是來自旋轉軸或齒輪每轉一次或每轉多次的脈沖信號,能夠提供精確的時間測量。允許本特利3500監測系統器模塊和外部診斷設備來測量旋轉速度和矢量參數,例如一倍幅值和相位。

2.5 電渦流/地震式監測器

電渦流/地震式監測器是一個四通道監測器,可以接收電渦流和地震式傳感器的信號,可以完成各種不同的振動和位置測量,并將處理的信號與用戶編程的報警值進行比較。地震式檢測器每個通道均可以使用本特利3500監測系統框架組態軟件進行編程,完成下列各種功能:徑向振動、軸向位移、差脹、偏心、加速度、速度、軸絕對振動、圓形可接收區。

該監測器通道成對編程,可同時完成最多兩個功能。通道1和通道2可以完成一個功能,通道3和通道4可以完成另外一個或相同的功能。

2.6 往復式沖擊振動/速度監測器

往復式沖擊振動/速度監測器是四通道監測器,可以作為往復式壓縮機解決方案包的一部分,用于監測壓縮機曲軸箱和十字頭振動。監測器接收來自地震式振動傳感器的輸入,處理信號以得到各種振動測量值,與用戶可編程的報警進行比較。可以用本特利3500監測系統框架組態軟件對速度監測器的每個通道進行編程,完成下列功能:沖擊加速度、往復式振動加速度、往復式振動速度。

該監測器通道成對編程,一次最多實現上述兩個功能。通道1和通道2可以實現一個功能,通道3和通道4可以實現另外一個或同一個功能。

2.7 活塞桿位置監測器

活塞桿位置監測器是四通道監測器,接收本特利電渦流傳感器的輸入,將信號處理為多種動態和靜態位置測量參數,與組態的報警設置點進行比較。活塞桿位置監測器的每個通道都可以由本特利3500監測系統組態軟件進行編程,實現如下功能:活塞桿位置測量、活塞桿沉降測量、超高壓壓縮機測量。

該監測器通道成對編程,一次最多實現上述兩個功能。通道1和通道2可以實現一個功能,通道3和通道4可以實現另外一個或同一個功能。

2.8 往復式氣缸壓力監測器

往復式氣缸壓力監測器是四通道監測器,接收經過安全認證的本特利壓力傳感器輸入,對信號進行處理,轉換為各種往復式壓縮機汽缸壓力測量值,并與用戶可編程的報警設置點進行比較。

往復式氣缸壓力監測器的主要有以下兩個用途:

(1) 連續比較被監測參數與組態的報警設置點以驅動報警,從而實現機械保護;

(2) 為運行人員和維護人員提供各類重要的機器信息。

根據組態,每個通道通常將輸入信號轉換為各種參數,稱為比例值。用戶可為每個激活的比例值組態為報警設置值,還可以為任意兩個激活的比例值組態危險設置值。往復式氣缸壓力監測器的每個通道將提供與氣缸壓力運行相關的八個比例值。

以下五個比例值與單個氣室相關:排氣壓力、吸氣壓力、最大壓力、最小壓力、壓縮比。另外三個比例值可通過組態的機械參數計算得出,分別為峰值活塞桿壓力、峰值活塞桿張力、活塞桿反轉角。

綜上所述,某儲氣庫壓縮機必備的功能模塊和選配的功能模塊統計見表1。

表1 功能模塊統計

3 系統組態

確定表1的功能模塊與數量,接著對系統框架進行設置,本特利3500監測系統的框架組態軟件為3500 System Configuration。

3.1 電源、接口、框架功能模塊選擇

打開組態軟件,點擊File、New后,出現默認選擇界面,如圖1所示。系統默認選擇瞬態數據接口模塊、標準類型,由于筆者選用的模塊較少,所以在框架規格上,點擊迷你型框架,點擊OK后出現組態初始界面,如圖2所示,電源模塊、瞬態數據接口模塊、框架模塊選擇完畢。

▲圖1 默認選擇界面▲圖2 組態初始界面

3.2 其它功能模塊選擇與組態

根據表1選配的功能模塊,選擇剩余的配置。以電機振動模塊功能為例,詳細介紹對應模塊的選型與組態。

右鍵單擊空白模塊,選擇Monitors,在擴展菜單中選擇與硬件模塊對應的型號。這一模塊功能選擇界面如圖3所示。

▲圖3 電機振動模塊功能選擇界面

設置通道類型,測量振動選擇Radial Vibration,測量位移選擇Thrust Position,并將轉速關聯設置為無轉速。振動選擇與轉速關聯界面如圖4所示。

▲圖4 振動選擇與轉速關聯界面

激活四個通道,點擊選項按鈕,傳感器類型選擇3300XL-8mm Proximitor,隔離柵選擇無,角度根據安裝位置選擇,45°安裝需勾選Left或Right,點擊OK。激活通道與角度選擇界面如圖5所示。

▲圖5 激活通道與角度選擇界面▲圖6 單位選擇與報警聯鎖界面

點擊Customize,進入自定義選項,將英制單位改為公制單位,點擊OK,再點擊變量和報警標簽,量程選擇0～500 μm,或者可以自定義量程,取消報警聯鎖Alert Latching和危險聯鎖Danger Latching,選擇延時Delay值為1 s,點擊OK。單位選擇與報警聯鎖界面如圖6所示。

完成上述設置后,返回至組態畫面,右擊模塊選擇Setpoins,設置報警值及危險值,通常將報警值設置為80 μm,啟用Enabled,將危險值設為100 μm,啟用Enabled。四個通道設置方法相同,依次類推。設置完后,點擊OK,返回組態畫面。再右擊模塊,選擇PointNames對通道命名,或為確省值。報警值設置與通道命名界面如圖7所示。

同理,對其余的鍵相模塊、壓縮機振動模塊、活塞桿沉降模塊、壓縮缸動態壓力模塊也按照上述方式進行選擇與組態,最后完成配置的功能模塊界面如圖8所示。

▲圖8 完成配置功能模塊界面

4 組態文件上傳和下載

功能模塊配置完成后,最終通過瞬態數據接口模塊選擇上傳或下載組態文件。

4.1 組態文件通信

確認本特利3500監測系統通信電纜一端連至計算機的串口上,另一端連至本特利框架接口模塊的背板通信口上,現場組態文件通信如圖9所示。

▲圖9 現場組態文件通信

點擊File、Connect、Direct,在彈出的Direct connect 菜單中選擇連接計算機的COM口,在Port中,選擇波特率為19 200或9 600,推薦使用19 200。然后點擊Connect按鈕即可。最后,點擊備份按鈕將組態文件設置備份,如圖10所示。

▲圖10 組態文件設置備份界面

4.2 注意事項

在連接電纜時,需確認本特利3500監測系統在斷電的條件下,不能帶電操作。

修改組態文件時,先下載文件,點擊File、Downloadto rack,然后再上傳文件,點擊File、Upload from rack,上傳后進行確認。

5 結束語

針對某儲氣庫電驅四缸四列壓縮機本特利3500監測系統,根據用戶的實際需求,對本特利3500監測系統進行功能模塊選擇與組態,最終滿足設計方案。一方面可以讓用戶更好地理解整個本特利3500監測系統的工作原理,另一方面也可以對系統維護保養起到指導作用。同時,對設計者而言,在后續的設計選型、組態過程中,也能更加熟練、準確地掌握該監測系統,從而更好地服務于現場。