羅克韋爾自動(dòng)化—恩泰克公司XMTM產(chǎn)品的選型與應(yīng)用

西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司自動(dòng)化技術(shù)部 王東升

編者按：企業(yè)生產(chǎn)的順利運(yùn)行離不開設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、動(dòng)力泵等關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅為企業(yè)創(chuàng)造效益，更能減少因意外停機(jī)而造成的損失或事故，有利于提高企業(yè)的市場(chǎng)信譽(yù)度，從而在市場(chǎng)中處于有利位置。同時(shí)，監(jiān)測(cè)技術(shù)、軟件的升級(jí)更新，也在很大程度上支撐了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有助于企業(yè)設(shè)備效率的提升。

有鑒于此，本期專題報(bào)道特別選擇一些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)在選型、應(yīng)用以及通過監(jiān)測(cè)圖判斷設(shè)備反轉(zhuǎn)的典型案例，以饗讀者。

（策 劃 吳建卿）

通過羅克韋爾自動(dòng)化—恩泰克公司的XMTM系統(tǒng)的實(shí)際安裝、運(yùn)行案例，詳細(xì)介紹了XMTM系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，供業(yè)內(nèi)人士參考。

一、XMTM產(chǎn)品概述

軸振動(dòng)、軸位移及相位監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于煙氣輪機(jī)、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、泵等關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)設(shè)備，是旋轉(zhuǎn)設(shè)備監(jiān)測(cè)、保護(hù)的重要措施。XMTM系列產(chǎn)品是羅克韋爾自動(dòng)化-恩泰克公司(RA-ENTEK)于2003年下半年推出的產(chǎn)品，是世界上第一種采用開放式標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線的分布式狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。XMTM系列產(chǎn)品采用DIN導(dǎo)軌安裝，包括測(cè)量、繼電器及通信模塊等各種模塊，可用于各種監(jiān)測(cè)和保護(hù)應(yīng)用場(chǎng)合。既可作為獨(dú)立的系統(tǒng)單獨(dú)使用，也可利用現(xiàn)有控制網(wǎng)絡(luò)資源和PLC及其他控制系統(tǒng)集成。由于采用了模塊化設(shè)計(jì)、基于開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DeviceNet，XMTM系列在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)測(cè)和保護(hù)方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的框架模式系統(tǒng)相比，XMTM安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展、可以分布式應(yīng)用，能更好的保護(hù)設(shè)備免受劇烈振動(dòng)以及過度振動(dòng)的傷害，而且可以方便地將相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有自控系統(tǒng)集成。XMTM可以廣泛應(yīng)用于制造型企業(yè)生產(chǎn)線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如渦輪、壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、馬達(dá)等裝備上。

二、XMTM產(chǎn)品的選型、安裝和設(shè)置

1.選型

2100電渦流非接觸式位移傳感器系統(tǒng)和XMM保護(hù)系統(tǒng)共同組成的軸振動(dòng)、軸位移在線監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。2100傳感器系統(tǒng)包括傳感器探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器等3部分(圖1)。

XM-120振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊是一種雙通道通用監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸振、殼振或軸承座振動(dòng)，可以接受來自電渦流傳感器、內(nèi)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(hào)輸入，還可以接受一路轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入用于轉(zhuǎn)速測(cè)量和節(jié)比分析。模塊采用24-位A/D轉(zhuǎn)換器，精度極高，是檢測(cè)機(jī)械故障的理想工具。XM-120內(nèi)置1個(gè)繼電器，可以擴(kuò)展到5個(gè)。

XM-320位置測(cè)量模塊是1個(gè)雙通道通用監(jiān)測(cè)模塊，用于以下參數(shù)的監(jiān)測(cè)：軸向位置，每個(gè)通道獨(dú)立檢測(cè)；閥位，每個(gè)通道獨(dú)立檢測(cè)；殼脹，獨(dú)立測(cè)量每個(gè)通道或兩個(gè)通道之差；差脹(單一測(cè)量值)，兩個(gè)通道獨(dú)立差脹測(cè)量、斜面式差脹測(cè)量或者補(bǔ)償式差脹測(cè)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(zhuǎn)凸輪(閥)電位計(jì)或其他電壓輸出的位置測(cè)量傳感器的信號(hào)。XM-320內(nèi)置1個(gè)繼電器，可擴(kuò)展到5個(gè)。

XM-440主繼電器模塊有4個(gè)繼電器輸出，通過總線掃描卡為總線上分布式安裝的XMTM測(cè)量模塊提供遠(yuǎn)程、共享和帶邏輯表決的繼電器動(dòng)作功能。XM-440可擴(kuò)展連接1~2個(gè)XM-441擴(kuò)展繼電器模塊，可用于幾乎所有需要保護(hù)的場(chǎng)合。模塊提供“A out of B”方式的邏輯表決，每個(gè)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(cè)量模塊發(fā)出的報(bào)警狀態(tài)。此功能與各測(cè)量模塊中的各報(bào)警和繼電器邏輯配套，成為目前最靈活和最強(qiáng)大的繼電器邏輯表決系統(tǒng)。

XM-441提供4個(gè)大功率繼電器，可用于幾乎所有需要保護(hù)的應(yīng)用場(chǎng)合。但不能獨(dú)立使用，必須和標(biāo)準(zhǔn)的XMTM測(cè)量模塊或主繼電器模塊配套使用。XM-441擴(kuò)展繼電器模塊用于為任一XMTM測(cè)量模塊或XM-440主繼電器模塊擴(kuò)展另外4個(gè)繼電器。當(dāng)和XM-440主繼電器模塊配套使用時(shí)，XM-441可再連接1個(gè)XM-441，這樣可使XM-440擴(kuò)展8個(gè)繼電器即總計(jì)12個(gè)繼電器。

1788-EN2DN以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)模塊連結(jié)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)和信息或控制層Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)，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(cè)量數(shù)據(jù)和報(bào)警、繼電器數(shù)據(jù)。它能夠連結(jié)63個(gè)XMTM模塊，有1個(gè)Ethernet TCP/IP接口，支持IT協(xié)議SMTP、FTP、HTTP和控制協(xié)議Ethernet/IP。

2.安裝

(1)2100非接觸式傳感器系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖見圖2，其安裝注意事項(xiàng)如下：

①傳感器探頭調(diào)整完畢應(yīng)將放松螺栓鎖緊；

②應(yīng)采用線夾等措施防止探頭自帶電纜和延長(zhǎng)電纜接頭承受過大拉力；

③延長(zhǎng)電纜接頭應(yīng)與外界絕緣。

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

①現(xiàn)場(chǎng)保證導(dǎo)軌接地；

②現(xiàn)場(chǎng)提供+24V電源；

③前置放大器應(yīng)固定于絕緣板上，保持與外界(機(jī)箱)絕緣；

④現(xiàn)場(chǎng)儀表箱應(yīng)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(xiàng)如下：

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

②第一個(gè)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(gè)傳感器前置器上的信號(hào)(Sig)端子接XM120模塊上的端子0、第一個(gè)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(gè)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(gè)傳感器前置器上的信號(hào)(Sig)端子接XM120模塊上的端子1、第二個(gè)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(tǒng)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(dòng)信號(hào)；

⑥XM441模塊的端子21(繼電器1#的1號(hào)公共觸點(diǎn))和39(繼電器1#的1號(hào)常關(guān)觸點(diǎn))輸出傳感器1的報(bào)警開關(guān)量信號(hào)；

⑦XM441模塊的端子24(繼電器2#的1號(hào)公共觸點(diǎn))和42(繼電器2#的1號(hào)常關(guān)觸點(diǎn))輸出傳感器1的危險(xiǎn)報(bào)警開關(guān)量信號(hào)。

3.設(shè)置

XMTM模塊的設(shè)置可利用羅克韋爾自動(dòng)化公司的專用設(shè)置軟件(XMSerial Configuration Utility)在電腦中進(jìn)行，然后利用專用串口線在現(xiàn)場(chǎng)下載到XMTM。XM Serial Configuration Utility為免費(fèi)軟件，由羅克韋爾自動(dòng)化公司免費(fèi)提供或從公司網(wǎng)站下載。其設(shè)置內(nèi)容包括：傳感器設(shè)置；報(bào)警、繼電器設(shè)置；4~20mA輸出設(shè)置等。

三、XMTM系列的應(yīng)用

羅克韋爾自動(dòng)化—恩泰克公司的XMTM系列產(chǎn)品已在延煉實(shí)業(yè)集團(tuán)公司200萬t/年催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組(AV71)及其備用主風(fēng)機(jī)組(AV63)、增壓機(jī)組中成功應(yīng)用，其軸振動(dòng)、軸位移及相位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)XMTM部分選型見表1。

表1

該機(jī)組2004年起開始投入使用至今，一直24h不間斷地監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀況及狀態(tài)變化，擔(dān)負(fù)該公司關(guān)鍵機(jī)組的安全監(jiān)測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備故障早知道、早預(yù)報(bào)、早診斷，在提高設(shè)備運(yùn)行完好率的同時(shí)減少了設(shè)備停機(jī)時(shí)間、降低了維修成本方面。同時(shí)，經(jīng)長(zhǎng)期的實(shí)際檢驗(yàn)，XMTM系統(tǒng)幾乎沒做任何維護(hù)和更換備件，非常實(shí)用。

在該項(xiàng)目中，XMTM在實(shí)現(xiàn)與控制系統(tǒng)硬接線4~20mADC及報(bào)警、聯(lián)鎖接點(diǎn)信號(hào)外，不僅實(shí)現(xiàn)了與TRICONEX公司TS3000三重冗余控制系統(tǒng)的MODBUS485通信，同時(shí)與深圳創(chuàng)為實(shí)公司S8000在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接很好。

四、結(jié)語

XMTM系列產(chǎn)品是羅克韋爾自動(dòng)化—恩泰克公司基于DeviceNet控制總線技術(shù)的的XMTM軸振動(dòng)、軸位移監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，作為ENTEK6600系列新的更新?lián)Q代產(chǎn)品，在優(yōu)化原有信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、通信等技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其分布式、集成化、模塊化、易于擴(kuò)展、在線軟件升級(jí)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)更加明顯，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與各類PLC和DCS通信的無縫連接。