罗克韦尔自动化—恩泰克公司XMTM产品的选型与应用

西安陕鼓动力股份有限公司自动化技术部 王东升

编者按：企业生产的顺利运行离不开设备的正常运转，特别是汽轮机、压缩机、动力泵等关键旋转设备的正常运转，不仅为企业创造效益，更能减少因意外停机而造成的损失或事故，有利于提高企业的市场信誉度，从而在市场中处于有利位置。同时，监测技术、软件的升级更新，也在很大程度上支撑了设备的正常运转，有助于企业设备效率的提升。

有鉴于此，本期专题报道特别选择一些监测系统和技术在选型、应用以及通过监测图判断设备反转的典型案例，以飨读者。

（策 划 吴建卿）

通过罗克韦尔自动化—恩泰克公司的XMTM系统的实际安装、运行案例，详细介绍了XMTM系统的技术特点，供业内人士参考。

一、XMTM产品概述

轴振动、轴位移及相位监测和保护系统广泛应用于烟气轮机、汽轮机、压缩机、泵等关键旋转设备，是旋转设备监测、保护的重要措施。XMTM系列产品是罗克韦尔自动化-恩泰克公司(RA-ENTEK)于2003年下半年推出的产品，是世界上第一种采用开放式标准工业总线的分布式状态监测保护系统。XMTM系列产品采用DIN导轨安装，包括测量、继电器及通信模块等各种模块，可用于各种监测和保护应用场合。既可作为独立的系统单独使用，也可利用现有控制网络资源和PLC及其他控制系统集成。由于采用了模块化设计、基于开放工业标准DeviceNet，XMTM系列在旋转机械设备，尤其是高速运转的关键生产设备监测和保护方面独具优势。与传统的框架模式系统相比，XMTM安装和维护简单、易于扩展、可以分布式应用，能更好的保护设备免受剧烈振动以及过度振动的伤害，而且可以方便地将相关信号数据与现有自控系统集成。XMTM可以广泛应用于制造型企业生产线的关键环节如涡轮、压缩机、泵、风机、马达等装备上。

二、XMTM产品的选型、安装和设置

1.选型

2100电涡流非接触式位移传感器系统和XMM保护系统共同组成的轴振动、轴位移在线监测保护系统。2100传感器系统包括传感器探头、延长电缆、前置器等3部分(图1)。

XM-120振动监测模块是一种双通道通用监测模块，用于监测旋转机械的轴振、壳振或轴承座振动，可以接受来自电涡流传感器、内置压电回路的加速度传感器或其他电压输出的传感器如速度传感器或压力传感器的信号输入，还可以接受一路转速信号输入用于转速测量和节比分析。模块采用24-位A/D转换器，精度极高，是检测机械故障的理想工具。XM-120内置1个继电器，可以扩展到5个。

XM-320位置测量模块是1个双通道通用监测模块，用于以下参数的监测：轴向位置，每个通道独立检测；阀位，每个通道独立检测；壳胀，独立测量每个通道或两个通道之差；差胀(单一测量值)，两个通道独立差胀测量、斜面式差胀测量或者补偿式差胀测量。XM-320接受来自线性差分变压器(LVDT)、非接触电涡流传感器、旋转凸轮(阀)电位计或其他电压输出的位置测量传感器的信号。XM-320内置1个继电器，可扩展到5个。

XM-440主继电器模块有4个继电器输出，通过总线扫描卡为总线上分布式安装的XMTM测量模块提供远程、共享和带逻辑表决的继电器动作功能。XM-440可扩展连接1~2个XM-441扩展继电器模块，可用于几乎所有需要保护的场合。模块提供“A out of B”方式的逻辑表决，每个继电器均可定义特定的逻辑，作用于来自分布式安装在DeviceNet总线上的各种XMTM测量模块发出的报警状态。此功能与各测量模块中的各报警和继电器逻辑配套，成为目前最灵活和最强大的继电器逻辑表决系统。

XM-441提供4个大功率继电器，可用于几乎所有需要保护的应用场合。但不能独立使用，必须和标准的XMTM测量模块或主继电器模块配套使用。XM-441扩展继电器模块用于为任一XMTM测量模块或XM-440主继电器模块扩展另外4个继电器。当和XM-440主继电器模块配套使用时，XM-441可再连接1个XM-441，这样可使XM-440扩展8个继电器即总计12个继电器。

1788-EN2DN以太网网关模块连结DeviceNet网络和信息或控制层Ethernet/IP网络，可以作为DeviceNet的主站和其他XMTM模块建立连接，采集XMTM模块的测量数据和报警、继电器数据。它能够连结63个XMTM模块，有1个Ethernet TCP/IP接口，支持IT协议SMTP、FTP、HTTP和控制协议Ethernet/IP。

2.安装

(1)2100非接触式传感器系统现场安装示意图见图2，其安装注意事项如下：

①传感器探头调整完毕应将放松螺栓锁紧；

②应采用线夹等措施防止探头自带电缆和延长电缆接头承受过大拉力；

③延长电缆接头应与外界绝缘。

(2)XMTM模块和传感器前置放大器仪表箱现场安装示意图见图3，其安装注意事项如下：

①现场保证导轨接地；

②现场提供+24V电源；

③前置放大器应固定于绝缘板上，保持与外界(机箱)绝缘；

④现场仪表箱应保证防水，并考虑遮蔽以防雨水直淋和阳光直晒。

(3)XM模块和传感器前置放大器连线示意图见图4，其安装注意事项如下：

①为了给2100传感器系统提供-24V供电，应保证XM120模块上的端子5和21、6和22短接；

②第一个传感器前置器上的-24V端子接XM120模块上的端子5或21、第一个传感器前置器上的信号(Sig)端子接XM120模块上的端子0、第一个传感器前置器上的公用(Com)端子接XM120模块上的端子16；

③第二个传感器前置器上的-24V端子接XM120模块上的端子5或21、第二个传感器前置器上的信号(Sig)端子接XM120模块上的端子1、第二个传感器前置器上的公用(Com)端子接XM120模块上的端子17；

④XM120模块和XM441模块向PLC控制系统输出；

⑤XM120模块上的端子11(4~20mA1+)和12(4~20mA 1-)输出传感器1的4~20mA直流振动信号；

⑥XM441模块的端子21(继电器1#的1号公共触点)和39(继电器1#的1号常关触点)输出传感器1的报警开关量信号；

⑦XM441模块的端子24(继电器2#的1号公共触点)和42(继电器2#的1号常关触点)输出传感器1的危险报警开关量信号。

3.设置

XMTM模块的设置可利用罗克韦尔自动化公司的专用设置软件(XMSerial Configuration Utility)在电脑中进行，然后利用专用串口线在现场下载到XMTM。XM Serial Configuration Utility为免费软件，由罗克韦尔自动化公司免费提供或从公司网站下载。其设置内容包括：传感器设置；报警、继电器设置；4~20mA输出设置等。

三、XMTM系列的应用

罗克韦尔自动化—恩泰克公司的XMTM系列产品已在延炼实业集团公司200万t/年催化裂化装置主风机组(AV71)及其备用主风机组(AV63)、增压机组中成功应用，其轴振动、轴位移及相位监测系统XMTM部分选型见表1。

表1

该机组2004年起开始投入使用至今，一直24h不间断地监测机组运行状况及状态变化，担负该公司关键机组的安全监测任务，实现了对设备故障早知道、早预报、早诊断，在提高设备运行完好率的同时减少了设备停机时间、降低了维修成本方面。同时，经长期的实际检验，XMTM系统几乎没做任何维护和更换备件，非常实用。

在该项目中，XMTM在实现与控制系统硬接线4~20mADC及报警、联锁接点信号外，不仅实现了与TRICONEX公司TS3000三重冗余控制系统的MODBUS485通信，同时与深圳创为实公司S8000在线状态监测系统连接很好。

四、结语

XMTM系列产品是罗克韦尔自动化—恩泰克公司基于DeviceNet控制总线技术的的XMTM轴振动、轴位移监测和保护系统，作为ENTEK6600系列新的更新换代产品，在优化原有信号检测、数据处理、通信等技术特点的基础上进行了设计，其分布式、集成化、模块化、易于扩展、在线软件升级、维护方便等优点更加明显，并同时实现了与各类PLC和DCS通信的无缝连接。