本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)的模塊選擇與組態(tài)

□ 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(qū)動、四缸四列儲氣庫壓縮機為設(shè)計基礎(chǔ),通過對整個設(shè)計選型過程的回溯,了解模塊選擇和組態(tài)依據(jù),為后續(xù)的本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)模塊選擇與組態(tài)布局提供依據(jù)。

2 模塊選擇

根據(jù)本特利模塊選型手冊,針對電驅(qū)的儲氣庫壓縮機組,除本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)必備的系統(tǒng)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(tài)壓力模塊。各功能模塊的簡要說明如下。

2.1 系統(tǒng)框架

本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)框架用于安裝所有的監(jiān)測器模塊和框架電源,為本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(cè)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(jiān)測系統(tǒng)電源是半高模塊,必須安裝在框架左側(cè)的特殊設(shè)計的插槽內(nèi)。本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)框架的運行。

本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)電源能接受大范圍的輸入電壓,并可將該輸入電壓轉(zhuǎn)換為其它模塊能接受的電壓。對于本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)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(tài)數(shù)據(jù)接口

本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊是本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)和本特利機械管理軟件之間的接口。本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊結(jié)合了3500/20M系統(tǒng)框架接口模塊和具有數(shù)據(jù)采集功能的通信處理器,如TDXnet等。

瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊運行在本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)框架的框架接口模塊插槽中,與M系列監(jiān)測器配合使用,連續(xù)采集穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)波形數(shù)據(jù),并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至主機軟件。瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊具有標準的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集功能,但同樣也可采集瞬態(tài)數(shù)據(jù)。瞬態(tài)數(shù)據(jù)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(jiān)測系統(tǒng)框架以外,還有其它幾方面的改進。

雖然瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊為整個系統(tǒng)框架提供一些通用功能,但并不是關(guān)鍵監(jiān)測通道的組成部分,不影響整個監(jiān)測系統(tǒng)的正確和常規(guī)運行。每個本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)框架要求一個瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊或框架接口模塊。瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊只占系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)框架中的監(jiān)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(zhuǎn)速傳感器的輸入信號,并轉(zhuǎn)換該信號為數(shù)字鍵相位信號,該數(shù)字信號可指示轉(zhuǎn)軸上的鍵相位標記通過鍵相位探頭。本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)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(zhuǎn)軸或齒輪每轉(zhuǎn)一次或每轉(zhuǎn)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(jiān)測系統(tǒng)器模塊和外部診斷設(shè)備來測量旋轉(zhuǎn)速度和矢量參數(shù),例如一倍幅值和相位。

2.5 電渦流/地震式監(jiān)測器

電渦流/地震式監(jiān)測器是一個四通道監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)框架組態(tài)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(qū)。

該監(jiān)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(fù)式?jīng)_擊振動/速度監(jiān)測器

往復(fù)式?jīng)_擊振動/速度監(jiān)測器是四通道監(jiān)測器,可以作為往復(fù)式壓縮機解決方案包的一部分,用于監(jiān)測壓縮機曲軸箱和十字頭振動。監(jiān)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?？梢杂帽咎乩?500監(jiān)測系統(tǒng)框架組態(tài)軟件對速度監(jiān)測器的每個通道進行編程,完成下列功能:沖擊加速度、往復(fù)式振動加速度、往復(fù)式振動速度。

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

2.7 活塞桿位置監(jiān)測器

活塞桿位置監(jiān)測器是四通道監(jiān)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(tài)和靜態(tài)位置測量參數(shù),與組態(tài)的報警設(shè)置點進行比較?；钊麠U位置監(jiān)測器的每個通道都可以由本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)組態(tài)軟件進行編程,實現(xiàn)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(jiān)測器通道成對編程,一次最多實現(xiàn)上述兩個功能。通道1和通道2可以實現(xiàn)一個功能,通道3和通道4可以實現(xiàn)另外一個或同一個功能。

2.8 往復(fù)式氣缸壓力監(jiān)測器

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

往復(fù)式氣缸壓力監(jiān)測器的主要有以下兩個用途:

(1) 連續(xù)比較被監(jiān)測參數(shù)與組態(tài)的報警設(shè)置點以驅(qū)動報警,從而實現(xiàn)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(jù)組態(tài),每個通道通常將輸入信號轉(zhuǎn)換為各種參數(shù),稱為比例值。用戶可為每個激活的比例值組態(tài)為報警設(shè)置值,還可以為任意兩個激活的比例值組態(tài)危險設(shè)置值。往復(fù)式氣缸壓力監(jiān)測器的每個通道將提供與氣缸壓力運行相關(guān)的八個比例值。

以下五個比例值與單個氣室相關(guān):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(tài)的機械參數(shù)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(zhuǎn)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(tǒng)計見表1。

表1 功能模塊統(tǒng)計

3 系統(tǒng)組態(tài)

確定表1的功能模塊與數(shù)量,接著對系統(tǒng)框架進行設(shè)置,本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)的框架組態(tài)軟件為3500 System Configuration。

3.1 電源、接口、框架功能模塊選擇

打開組態(tài)軟件,點擊File、New后,出現(xiàn)默認選擇界面,如圖1所示。系統(tǒng)默認選擇瞬態(tài)數(shù)據(jù)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(guī)格上,點擊迷你型框架,點擊OK后出現(xiàn)組態(tài)初始界面,如圖2所示,電源模塊、瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊、框架模塊選擇完畢。

▲圖1 默認選擇界面▲圖2 組態(tài)初始界面

3.2 其它功能模塊選擇與組態(tài)

根據(jù)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(yīng)模塊的選型與組態(tài)。

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(yīng)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(shè)置通道類型,測量振動選擇Radial Vibration,測量位移選擇Thrust Position,并將轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)設(shè)置為無轉(zhuǎn)速。振動選擇與轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)界面如圖4所示。

▲圖4 振動選擇與轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)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(jù)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(lián)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(lián)鎖Alert Latching和危險聯(lián)鎖Danger Latching,選擇延時Delay值為1 s,點擊OK。單位選擇與報警聯(lián)鎖界面如圖6所示。

完成上述設(shè)置后,返回至組態(tài)畫面,右擊模塊選擇Setpoins,設(shè)置報警值及危險值,通常將報警值設(shè)置為80 μm,啟用Enabled,將危險值設(shè)為100 μm,啟用Enabled。四個通道設(shè)置方法相同,依次類推。設(shè)置完后,點擊OK,返回組態(tài)畫面。再右擊模塊,選擇PointNames對通道命名,或為確省值。報警值設(shè)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(tài)壓力模塊也按照上述方式進行選擇與組態(tài),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(tài)文件上傳和下載

功能模塊配置完成后,最終通過瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口模塊選擇上傳或下載組態(tài)文件。

4.1 組態(tài)文件通信

確認本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)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(xiàn)場組態(tài)文件通信如圖9所示。

▲圖9 現(xiàn)場組態(tài)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(tài)文件設(shè)置備份,如圖10所示。

▲圖10 組態(tài)文件設(shè)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(jiān)測系統(tǒng)在斷電的條件下,不能帶電操作。

修改組態(tài)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(jié)束語

針對某儲氣庫電驅(qū)四缸四列壓縮機本特利3500監(jiān)測系統(tǒng),根據(jù)用戶的實際需求,對本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)進行功能模塊選擇與組態(tài),最終滿足設(shè)計方案。一方面可以讓用戶更好地理解整個本特利3500監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理,另一方面也可以對系統(tǒng)維護保養(yǎng)起到指導(dǎo)作用。同時,對設(shè)計者而言,在后續(xù)的設(shè)計選型、組態(tài)過程中,也能更加熟練、準確地掌握該監(jiān)測系統(tǒng),從而更好地服務(wù)于現(xiàn)場。