本特利3500监测系统的模块选择与组态

□ 吴 勇 □ 潘 航

中国石油集团济柴动力有限公司成都分公司 成都 610100

1 项目背景

笔者以某电机驱动、四缸四列储气库压缩机为设计基础,通过对整个设计选型过程的回溯,了解模块选择和组态依据,为后续的本特利3500监测系统模块选择与组态布局提供依据。

2 模块选择

根据本特利模块选型手册,针对电驱的储气库压缩机组,除本特利3500监测系统必备的系统框架、电源模块、通信模块外,还需要选择相位基准模块、电机振动速度模块、压缩机振动速度模块、压缩机活塞杆位置模块、压缩缸动态压力模块。各功能模块的简要说明如下。

2.1 系统框架

本特利3500监测系统框架用于安装所有的监测器模块和框架电源,为本特利3500监测系统各个框架之间的相互通信提供背板通信,并为每个模块提供所要求的电源。本特利3500监测系统框架有两种尺寸。一种为全尺寸框架——19 in框架,有14个可用模块插槽。另一种为迷你型框架——12 in框架,有7个可用模块插槽。笔者所述项目因为功能模块较少,采用迷你型框架。

电源和框架接口模块必须安装于最左侧的两个插槽中,剩余的12个框架位置或5个框架位置可以安装任意模块。

2.2 电源模块

本特利3500监测系统电源是半高模块,必须安装在框架左侧的特殊设计的插槽内。本特利3500监测系统框架可装有一个或两个电源,交流或直流任意组合,其中任何一个电源都可以给整个系统框架供电。如果安装了两个电源,第二个电源可作为第一个电源的备份。当两个电源安装至系统框架上时,上部的电源作为主电源,下部的电源作为备用电源。只要安装了双电源,移除或安装任何一个电源模块都不会影响系统框架的运行。

本特利3500监测系统电源能接受大范围的输入电压,并可将该输入电压转换为其它模块能接受的电压。对于本特利3500监测系统机械保护,有三种电源,分别为交流电源、高压直流电源、低压直流电源。

2.3 瞬态数据接口

本特利3500监测系统瞬态数据接口模块是本特利3500监测系统和本特利机械管理软件之间的接口。本特利3500监测系统瞬态数据接口模块结合了3500/20M系统框架接口模块和具有数据采集功能的通信处理器,如TDXnet等。

瞬态数据接口模块运行在本特利3500监测系统框架的框架接口模块插槽中,与M系列监测器配合使用,连续采集稳态和瞬态波形数据,并通过以太网将数据传送至主机软件。瞬态数据接口模块具有标准的稳态数据采集功能,但同样也可采集瞬态数据。瞬态数据接口模块与以前的通信处理器相比,除了将通信处理器的功能集成至本特利3500监测系统框架以外,还有其它几方面的改进。

虽然瞬态数据接口模块为整个系统框架提供一些通用功能,但并不是关键监测通道的组成部分,不影响整个监测系统的正确和常规运行。每个本特利3500监测系统框架要求一个瞬态数据接口模块或框架接口模块。瞬态数据接口模块只占系统用框架中的一个槽位,且必须位于第一个插槽中,紧邻电源模块。

2.4 键相模块

键相模块是一个半槽高度、二通道模块,用于为本特利3500监测系统框架中的监视器模块提供键相位信号。该模块接收来自电趋近式探头或磁阻式转速传感器的输入信号,并转换该信号为数字键相位信号,该数字信号可指示转轴上的键相位标记通过键相位探头。本特利3500监测系统在正常配置下,能够接收四个键相信号或成对配置的八个键相信号。

键相位信号是来自旋转轴或齿轮每转一次或每转多次的脉冲信号,能够提供精确的时间测量。允许本特利3500监测系统器模块和外部诊断设备来测量旋转速度和矢量参数,例如一倍幅值和相位。

2.5 电涡流/地震式监测器

电涡流/地震式监测器是一个四通道监测器,可以接收电涡流和地震式传感器的信号,可以完成各种不同的振动和位置测量,并将处理的信号与用户编程的报警值进行比较。地震式检测器每个通道均可以使用本特利3500监测系统框架组态软件进行编程,完成下列各种功能:径向振动、轴向位移、差胀、偏心、加速度、速度、轴绝对振动、圆形可接收区。

该监测器通道成对编程,可同时完成最多两个功能。通道1和通道2可以完成一个功能,通道3和通道4可以完成另外一个或相同的功能。

2.6 往复式冲击振动/速度监测器

往复式冲击振动/速度监测器是四通道监测器,可以作为往复式压缩机解决方案包的一部分,用于监测压缩机曲轴箱和十字头振动。监测器接收来自地震式振动传感器的输入,处理信号以得到各种振动测量值,与用户可编程的报警进行比较。可以用本特利3500监测系统框架组态软件对速度监测器的每个通道进行编程,完成下列功能:冲击加速度、往复式振动加速度、往复式振动速度。

该监测器通道成对编程,一次最多实现上述两个功能。通道1和通道2可以实现一个功能,通道3和通道4可以实现另外一个或同一个功能。

2.7 活塞杆位置监测器

活塞杆位置监测器是四通道监测器,接收本特利电涡流传感器的输入,将信号处理为多种动态和静态位置测量参数,与组态的报警设置点进行比较。活塞杆位置监测器的每个通道都可以由本特利3500监测系统组态软件进行编程,实现如下功能:活塞杆位置测量、活塞杆沉降测量、超高压压缩机测量。

该监测器通道成对编程,一次最多实现上述两个功能。通道1和通道2可以实现一个功能,通道3和通道4可以实现另外一个或同一个功能。

2.8 往复式气缸压力监测器

往复式气缸压力监测器是四通道监测器,接收经过安全认证的本特利压力传感器输入,对信号进行处理,转换为各种往复式压缩机汽缸压力测量值,并与用户可编程的报警设置点进行比较。

往复式气缸压力监测器的主要有以下两个用途:

(1) 连续比较被监测参数与组态的报警设置点以驱动报警,从而实现机械保护;

(2) 为运行人员和维护人员提供各类重要的机器信息。

根据组态,每个通道通常将输入信号转换为各种参数,称为比例值。用户可为每个激活的比例值组态为报警设置值,还可以为任意两个激活的比例值组态危险设置值。往复式气缸压力监测器的每个通道将提供与气缸压力运行相关的八个比例值。

以下五个比例值与单个气室相关:排气压力、吸气压力、最大压力、最小压力、压缩比。另外三个比例值可通过组态的机械参数计算得出,分别为峰值活塞杆压力、峰值活塞杆张力、活塞杆反转角。

综上所述,某储气库压缩机必备的功能模块和选配的功能模块统计见表1。

表1 功能模块统计

3 系统组态

确定表1的功能模块与数量,接着对系统框架进行设置,本特利3500监测系统的框架组态软件为3500 System Configuration。

3.1 电源、接口、框架功能模块选择

打开组态软件,点击File、New后,出现默认选择界面,如图1所示。系统默认选择瞬态数据接口模块、标准类型,由于笔者选用的模块较少,所以在框架规格上,点击迷你型框架,点击OK后出现组态初始界面,如图2所示,电源模块、瞬态数据接口模块、框架模块选择完毕。

▲图1 默认选择界面▲图2 组态初始界面

3.2 其它功能模块选择与组态

根据表1选配的功能模块,选择剩余的配置。以电机振动模块功能为例,详细介绍对应模块的选型与组态。

右键单击空白模块,选择Monitors,在扩展菜单中选择与硬件模块对应的型号。这一模块功能选择界面如图3所示。

▲图3 电机振动模块功能选择界面

设置通道类型,测量振动选择Radial Vibration,测量位移选择Thrust Position,并将转速关联设置为无转速。振动选择与转速关联界面如图4所示。

▲图4 振动选择与转速关联界面

激活四个通道,点击选项按钮,传感器类型选择3300XL-8mm Proximitor,隔离栅选择无,角度根据安装位置选择,45°安装需勾选Left或Right,点击OK。激活通道与角度选择界面如图5所示。

▲图5 激活通道与角度选择界面▲图6 单位选择与报警联锁界面

点击Customize,进入自定义选项,将英制单位改为公制单位,点击OK,再点击变量和报警标签,量程选择0～500 μm,或者可以自定义量程,取消报警联锁Alert Latching和危险联锁Danger Latching,选择延时Delay值为1 s,点击OK。单位选择与报警联锁界面如图6所示。

完成上述设置后,返回至组态画面,右击模块选择Setpoins,设置报警值及危险值,通常将报警值设置为80 μm,启用Enabled,将危险值设为100 μm,启用Enabled。四个通道设置方法相同,依次类推。设置完后,点击OK,返回组态画面。再右击模块,选择PointNames对通道命名,或为确省值。报警值设置与通道命名界面如图7所示。

同理,对其余的键相模块、压缩机振动模块、活塞杆沉降模块、压缩缸动态压力模块也按照上述方式进行选择与组态,最后完成配置的功能模块界面如图8所示。

▲图8 完成配置功能模块界面

4 组态文件上传和下载

功能模块配置完成后,最终通过瞬态数据接口模块选择上传或下载组态文件。

4.1 组态文件通信

确认本特利3500监测系统通信电缆一端连至计算机的串口上,另一端连至本特利框架接口模块的背板通信口上,现场组态文件通信如图9所示。

▲图9 现场组态文件通信

点击File、Connect、Direct,在弹出的Direct connect 菜单中选择连接计算机的COM口,在Port中,选择波特率为19 200或9 600,推荐使用19 200。然后点击Connect按钮即可。最后,点击备份按钮将组态文件设置备份,如图10所示。

▲图10 组态文件设置备份界面

4.2 注意事项

在连接电缆时,需确认本特利3500监测系统在断电的条件下,不能带电操作。

修改组态文件时,先下载文件,点击File、Downloadto rack,然后再上传文件,点击File、Upload from rack,上传后进行确认。

5 结束语

针对某储气库电驱四缸四列压缩机本特利3500监测系统,根据用户的实际需求,对本特利3500监测系统进行功能模块选择与组态,最终满足设计方案。一方面可以让用户更好地理解整个本特利3500监测系统的工作原理,另一方面也可以对系统维护保养起到指导作用。同时,对设计者而言,在后续的设计选型、组态过程中,也能更加熟练、准确地掌握该监测系统,从而更好地服务于现场。