瑞視RS6000在空分壓縮機組應用

何冀川

[中圖分類號] TH45

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0113-02

Ruishi RS6000 is Used in Air Separation Compressor Unit

He Ji-chuan

[ Abstract]

raking the application of RS6000 rotating machinery condition monitoring and protection device in air separation plant as anexample， the sofiware and hardware configuration of RS6000 system are introduced. The RS6000 vibration and displacement module is mainly used inthe air separation plant. At the same time， the vibration and displacement signals are introduced into the Distributed Control System （DCS） and SafetyInstrumented System （SIS） by means of communication to help us grasp the operating status of the equipment in time and diagnose common ones early.Mechanical failure， in order to ensure the status monitoring of the unit system， so as to achieve the purpose of safe production

[ Keywords] condition monitoring; configuration; vibration; displacement; safe production

1 慨述

上海瑞視開發(fā)的RS6000旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測保護裝置是旋轉(zhuǎn)機械振動監(jiān)測保護及故障診斷專家系統(tǒng)（ TSI+TDM+ES）。它集設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷于一身，具有傳統(tǒng)振動在線監(jiān)測保護不可比擬的優(yōu)越性，適用于人中型旋轉(zhuǎn)機械的在線監(jiān)測保護，可連續(xù)：監(jiān)測振動和過程參數(shù)，如軸振、烈度、瓦振、偏心、脹差、軸位移、熱膨脹、轉(zhuǎn)速及溫度等，能為設備故障如不平衡、不對中、軸承磨損、軸承損壞等故障提供強有力的分析，并對設備運行提供可靠的保護。

本文主要介紹瑞視RS6000系統(tǒng)在空分裝置中的應用以及RS6000系統(tǒng)應用于空分裝置各卡件的組態(tài)和功能，以供參考。

2 空分裝置介紹

空分裝置由壓縮系統(tǒng)、預冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、貯運系統(tǒng)組成，其各個系統(tǒng)相對獨立又聯(lián)為一體。其中壓縮系統(tǒng)是十分重要的一環(huán)，因此對壓縮機的性能及運行必須做到實時監(jiān)測，在進行多系統(tǒng)比較后，引入RS6000系統(tǒng)。

2.1 空分基本原理

空氣分離的基本原理是將空氣壓縮后經(jīng)膨脹降溫，冷卻節(jié)流液化，利用液化空氣中氧、氮組份沸點的不同（在人氣壓下氧的沸點為-182.98℃，氮的沸點為-195.8c），在精餾塔內(nèi)通過汽液的相互接觸進行充分的傳熱傳質(zhì)，從而將空氣中的氧、氮分離的物理過程。

2.2 壓縮機參數(shù)及作用

（1）主空壓機（MAN TURBO）采用汽輪機驅(qū)動，把經(jīng)空氣過濾器處理后的原料空氣壓縮至0.51 MPa（ G），再送至預冷系統(tǒng)空冷塔進行冷卻、洗滌。

（2）增壓機（ATLAS）采用電機驅(qū)動，把純化后的0.49 MPa（ G）壓縮空氣進行增壓至6.9MPa （G），再經(jīng)高壓氧換熱器與液氧進行換熱。

兩臺機組采用先進的離心壓縮機設計技術(shù)進行性能計算與性能保證，并采用成套設備以充分保證機器具有先進的性能指標。

2.3 集散控制系統(tǒng)（DCS）介紹

空分裝置DCS控制系統(tǒng)采用先進可靠的日本橫河CS3000型，具有控制器電源、通信總線的兀余結(jié)構(gòu)，可靠性高。裝置各機組設備流程參數(shù)的顯示與主要操作調(diào)節(jié)功能均可在總控室通過計算機完成。

3 瑞視RS6000系統(tǒng)介紹

RS6000旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測保護系統(tǒng)采用先進的電子技術(shù)，采用雙電源冗余，在主電源發(fā)生故障時，依然能保證RS6000裝置正常運行。整合振動監(jiān)測保護和故障診斷功能，通過組態(tài)軟件可設置振動監(jiān)測類型、振動范圍、傳感器靈敏度、報警值、報警危險延時、報警邏輯、零點值置、有無鍵相、齒數(shù)、閥值電壓等狀態(tài)監(jiān)測中用到的重要參數(shù)。帶有RS485通信接口，能直接與計算機和DCS系統(tǒng)通信。每個振動監(jiān)測卡件都有一個或多個BNC接頭，提供實時的振動信號，方便外接便攜式故障診斷設備進行現(xiàn)場分析。在空分裝置壓縮機系統(tǒng)中主要應用6000/15、6000/22、6000/25、6000/32、6000/42、6000/92、6000/93等模塊。

3.1 RS6000/15電源模塊

RS6000/15電源模塊，RS6000旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測保護裝置可安裝一個或兩個電源。如果安裝兩個電源，第二個電源可做為第一個電源的備份。單電源：RS6000可在滿負荷情況下使用單電源運行，當安裝一個電源使用單電源供電時，建議將電源安裝在上邊的插槽里而。雙電源：當安裝兩個電源時，下邊的電源作為主電源，上邊的電源作為備用電源。當主電源發(fā)生故障時，備份電源將為框架供電而不會影響框架的運行。當使用髓個電源時，兩電源將同時上電。每一個電源將給一個獨立的電源分布網(wǎng)供電，這將保證在一個電源分布網(wǎng)中發(fā)生任何故障時（例如-5VDC電源短路）將不影響第二電源供電。

3.2 RS6000/22主控模塊

RS6000/22是采集數(shù)據(jù)功能的土控模塊，其瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口（ TDI）是RS6000監(jiān)測系統(tǒng)和RS6000機械管理軟件之間的接口。TDI運行在RS6000框架的RIM插槽中，與其他監(jiān)測器（RS6000/40、RS6000/42等）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)傳送到主計算機軟件。

TDI為全部框架提供通用功能，但并不是關鍵監(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。對于三重模塊冗余（ FMR）應用，RS6000系統(tǒng)要求TMR形式的TDI。除了所有標準TDI的功能，TMR TDI還具有“監(jiān)測器通道比較功能”。通過選擇監(jiān)測器選項的安裝功能，RS6000TMR組態(tài)執(zhí)行監(jiān)測表決功能。采用這種方式，TMR TDI連續(xù)比較3個冗余監(jiān)測器的輸出。如果TMR TDI檢測出其中一個監(jiān)測器的輸出信息與其它兩個監(jiān)測器不相等（在組態(tài)的百分比之內(nèi)），它就會向監(jiān)測器發(fā)出錯誤指示，并在系統(tǒng)事件列表中加入一個事件。

3.3 RS6000/25鍵相器模塊

RS6000/25是4通道鍵相卡件，為監(jiān)測模塊提供鍵相位信號。此模塊接收來自電渦流傳感器或磁電式傳感器的輸入信號，并轉(zhuǎn)換此信號為數(shù)字鍵相位信號，該數(shù)字信號可指示何時轉(zhuǎn)軸上的鍵相位標記通過鍵相位探頭。該裝置可接收4個鍵相位信號。一個鍵相位信號就是一個數(shù)字化的時間信號，它可被監(jiān)測器模塊和外部故障診斷設備測量諸如1X幅值和相位等向量參數(shù)。

3.4 RS6000/32冗余繼電器模塊

RS6000/32是4通道冗余繼電器模塊，它可提供4個繼電器的輸出量，每個輸出都可以獨立編程，以執(zhí)行所需要的表決邏輯。每個應用在4通道繼電器模塊上的繼電器，都具有“報警驅(qū)動邏輯”。該報警驅(qū)動邏輯可用“與門”、“或門”邏輯編程，并可利用框架中的任何振動卡件或任何卡件的組合所提供的報警輸入（警告或危險）。

3.5 RS6000/42振動監(jiān)測模塊

RS6000/42是4通道振動監(jiān)測模塊，可以接收來自電渦流、速度、加速度傳感器的信號，能連續(xù)地對當前機械的振動與組態(tài)的報警設置點進行比較，以驅(qū)動報警對機械進行保護。對運行人員及維護人員提供基本的機械振動信息。報警設置點通過RS6000框架組態(tài)軟件來實現(xiàn)。對每個有效的比例值可進行報警設置點的組態(tài)，而危險設置點只能對所有比例值的兩個進行組態(tài)。

需要注意的是卡件前板OK燈狀態(tài)：只有4路信號同時接進卡件時，OK燈才被點亮;如信號少于4路時，需要在組態(tài)軟件里執(zhí)行旁路空余通道，這時OK燈才會被點亮?？蟀逋ㄟ^短針跳線的設置來分別選擇：電渦流/加速度、磁電速度、壓電速度等傳感器。

3.6 RS6000/93顯示模塊

RS6000/93是一塊全高度的帶曼示功能的功能模塊，顯示屏為4.3英寸，分辨率為480×272?？蓪崿F(xiàn)RS6000旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測保護裝置各振動監(jiān)測卡件之間的相互通信，并可通過按鍵選擇顯示各功能卡件的相關信息，是RS6000框架監(jiān)測保護系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分（非必需模塊）。

4 RS6000系統(tǒng)在空分裝置中的應用

在空分裝置中，主要應用瑞視RS6000旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測保護裝置中的位移和振動探頭，在壓縮系統(tǒng)運行中，通過對壓縮機轉(zhuǎn)子的位移和振動進行實時監(jiān)測，并將測量到的實時數(shù)據(jù)傳入RS6000監(jiān)控系統(tǒng)中進行處理，處理后由繼電器模件輸出聯(lián)鎖節(jié)點信號送至SIS中實現(xiàn)緊急停車，通過RS6000/92模塊的通信功能將實時數(shù)據(jù)引入DCS中顯示，以實現(xiàn)對壓縮機運行狀態(tài)的}瓶控，便于操作人員對壓縮機機械故障的提前預判，從而保證生產(chǎn)裝置的安全運行。

4.1 壓縮機振動、位移聯(lián)鎖

空分裝置空分裝置的聯(lián)鎖停車，特別是壓縮系統(tǒng)（主空壓機與增壓空壓機）的停車聯(lián)鎖都通過現(xiàn)場振動、位移變送器直接接入醇醚主控SIS機柜實現(xiàn)。

空壓機振動、位移聯(lián)鎖由空壓機軸位移（21-3550A/B）、空壓機DE端振動（VI-3550X/Y）、空壓機NDE端振動（VI-35 54X/Y>組成，當空壓機軸位移超過0.6 mm或DE端X/Y軸向振動人于94 /um或NDE端X/Y軸向振動人于94 /um中任一條件觸發(fā)，都會引起空壓機振動、位移聯(lián)鎖觸發(fā)，從而造成聯(lián)鎖動作，導致空壓機非正常工況下停車。

4.2 瑞視RS6000通信設置

（1）瑞視RS6000與其他控制系統(tǒng)通信即是對其RS6000/92卡進行組態(tài)設置，先選擇卡槽編號，一般卡槽編號選擇為6，由于I/0模塊只有網(wǎng)關I/O雙RS-485 -項，故不用選擇，然后對通信通道進行激活，如果不清楚要與其他控制系統(tǒng)的哪個通道進行通信，那么可直接將通道一與通道二中Active的白框同時勾選。

（2）設置Register Address（寄存器地址），寄存器地址即為Modbus協(xié)議的起始地址，只有設置對起始地址，其他控制系統(tǒng)才能從RS6000中讀取數(shù)據(jù)，一般寄存器地址從45000開始，一共500個寄存器。設置好起始地址后，將需要進行數(shù)據(jù)通信的卡件變量復制到500個寄存器中的其中一個內(nèi)，一般情況下每個變量之間應相隔一個寄存器。將RS6000的通信設置好以后對其他控制系統(tǒng)進行通信設置，在設置過程中一定要做到對應的通信設置相匹配，才能實現(xiàn)與DCS和SIS系統(tǒng)通信。

5 結(jié)束語

本文主要介紹RS6000狀態(tài)監(jiān)測保護系統(tǒng)在空分裝置中的應用，由于系統(tǒng)組態(tài)比較簡單，在使用的過程中只需要對現(xiàn)場各類監(jiān)測傳感器進行維護即可，在系統(tǒng)使用期間，該系統(tǒng)的故障率較低，這說明RS6000運用于空分裝置壓縮系統(tǒng)中各壓縮機的振動、位移等監(jiān)測集成化程度高，抗干擾能力強，可靠性高，安裝方便，基本達到了國外同類系統(tǒng)的水平。

參考文獻

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