何冀川

[中圖分類號(hào)] TH45

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]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(kāi)發(fā)的RS6000旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置是旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)及故障診斷專家系統(tǒng)（ TSI+TDM+ES）。它集設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷于一身，具有傳統(tǒng)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)保護(hù)不可比擬的優(yōu)越性，適用于人中型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的在線監(jiān)測(cè)保護(hù)，可連續(xù)：監(jiān)測(cè)振動(dòng)和過(guò)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(shè)備故障如不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、軸承損壞等故障提供強(qiáng)有力的分析，并對(duì)設(shè)備運(yùn)行提供可靠的保護(hù)。

本文主要介紹瑞視RS6000系統(tǒng)在空分裝置中的應(yīng)用以及RS6000系統(tǒng)應(yīng)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(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、貯運(yùn)系統(tǒng)組成，其各個(gè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)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(duì)壓縮機(jī)的性能及運(yùn)行必須做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在進(jìn)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(diǎn)的不同（在人氣壓下氧的沸點(diǎn)為-182.98℃，氮的沸點(diǎn)為-195.8c），在精餾塔內(nèi)通過(guò)汽液的相互接觸進(jìn)行充分的傳熱傳質(zhì)，從而將空氣中的氧、氮分離的物理過(guò)程。

2.2 壓縮機(jī)參數(shù)及作用

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

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

兩臺(tái)機(jī)組采用先進(jìn)的離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行性能計(jì)算與性能保證，并采用成套設(shè)備以充分保證機(jī)器具有先進(jìn)的性能指標(biāo)。

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(jìn)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(jī)組設(shè)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(guò)計(jì)算機(jī)完成。

3 瑞視RS6000系統(tǒng)介紹

RS6000旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)采用先進(jìn)的電子技術(shù)，采用雙電源冗余，在主電源發(fā)生故障時(shí)，依然能保證RS6000裝置正常運(yùn)行。整合振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)和故障診斷功能，通過(guò)組態(tài)軟件可設(shè)置振動(dòng)監(jiān)測(cè)類型、振動(dòng)范圍、傳感器靈敏度、報(bào)警值、報(bào)警危險(xiǎn)延時(shí)、報(bào)警邏輯、零點(diǎn)值置、有無(wú)鍵相、齒數(shù)、閥值電壓等狀態(tài)監(jiān)測(cè)中用到的重要參數(shù)。帶有RS485通信接口，能直接與計(jì)算機(jī)和DCS系統(tǒng)通信。每個(gè)振動(dòng)監(jiān)測(cè)卡件都有一個(gè)或多個(gè)BNC接頭，提供實(shí)時(shí)的振動(dòng)信號(hào)，方便外接便攜式故障診斷設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析。在空分裝置壓縮機(jī)系統(tǒng)中主要應(yīng)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(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置可安裝一個(gè)或兩個(gè)電源。如果安裝兩個(gè)電源，第二個(gè)電源可做為第一個(gè)電源的備份。單電源：RS6000可在滿負(fù)荷情況下使用單電源運(yùn)行，當(dāng)安裝一個(gè)電源使用單電源供電時(shí)，建議將電源安裝在上邊的插槽里而。雙電源：當(dāng)安裝兩個(gè)電源時(shí)，下邊的電源作為主電源，上邊的電源作為備用電源。當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，備份電源將為框架供電而不會(huì)影響框架的運(yùn)行。當(dāng)使用髓個(gè)電源時(shí)，兩電源將同時(shí)上電。每一個(gè)電源將給一個(gè)獨(dú)立的電源分布網(wǎng)供電，這將保證在一個(gè)電源分布網(wǎng)中發(fā)生任何故障時(shí)（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(cè)系統(tǒng)和RS6000機(jī)械管理軟件之間的接口。TDI運(yùn)行在RS6000框架的RIM插槽中，與其他監(jiān)測(cè)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(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到主計(jì)算機(jī)軟件。

TDI為全部框架提供通用功能，但并不是關(guān)鍵監(jiān)測(cè)通道的組成部分，不影響整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正確和常規(guī)運(yùn)行。對(duì)于三重模塊冗余（ FMR）應(yīng)用，RS6000系統(tǒng)要求TMR形式的TDI。除了所有標(biāo)準(zhǔn)TDI的功能，TMR TDI還具有“監(jiān)測(cè)器通道比較功能”。通過(guò)選擇監(jiān)測(cè)器選項(xiàng)的安裝功能，RS6000TMR組態(tài)執(zhí)行監(jiān)測(cè)表決功能。采用這種方式，TMR TDI連續(xù)比較3個(gè)冗余監(jiān)測(cè)器的輸出。如果TMR TDI檢測(cè)出其中一個(gè)監(jiān)測(cè)器的輸出信息與其它兩個(gè)監(jiān)測(cè)器不相等（在組態(tài)的百分比之內(nèi)），它就會(huì)向監(jiān)測(cè)器發(fā)出錯(cuò)誤指示，并在系統(tǒng)事件列表中加入一個(gè)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(cè)模塊提供鍵相位信號(hào)。此模塊接收來(lái)自電渦流傳感器或磁電式傳感器的輸入信號(hào)，并轉(zhuǎn)換此信號(hào)為數(shù)字鍵相位信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)可指示何時(shí)轉(zhuǎn)軸上的鍵相位標(biāo)記通過(guò)鍵相位探頭。該裝置可接收4個(gè)鍵相位信號(hào)。一個(gè)鍵相位信號(hào)就是一個(gè)數(shù)字化的時(shí)間信號(hào)，它可被監(jiān)測(cè)器模塊和外部故障診斷設(shè)備測(cè)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(gè)繼電器的輸出量，每個(gè)輸出都可以獨(dú)立編程，以執(zhí)行所需要的表決邏輯。每個(gè)應(yīng)用在4通道繼電器模塊上的繼電器，都具有“報(bào)警驅(qū)動(dòng)邏輯”。該報(bào)警驅(qū)動(dòng)邏輯可用“與門(mén)”、“或門(mén)”邏輯編程，并可利用框架中的任何振動(dòng)卡件或任何卡件的組合所提供的報(bào)警輸入（警告或危險(xiǎn)）。

3.5 RS6000/42振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊

RS6000/42是4通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，可以接收來(lái)自電渦流、速度、加速度傳感器的信號(hào)，能連續(xù)地對(duì)當(dāng)前機(jī)械的振動(dòng)與組態(tài)的報(bào)警設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行比較，以驅(qū)動(dòng)報(bào)警對(duì)機(jī)械進(jìn)行保護(hù)。對(duì)運(yùn)行人員及維護(hù)人員提供基本的機(jī)械振動(dòng)信息。報(bào)警設(shè)置點(diǎn)通過(guò)RS6000框架組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)每個(gè)有效的比例值可進(jìn)行報(bào)警設(shè)置點(diǎn)的組態(tài)，而危險(xiǎn)設(shè)置點(diǎn)只能對(duì)所有比例值的兩個(gè)進(jìn)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(hào)同時(shí)接進(jìn)卡件時(shí)，OK燈才被點(diǎn)亮;如信號(hào)少于4路時(shí)，需要在組態(tài)軟件里執(zhí)行旁路空余通道，這時(shí)OK燈才會(huì)被點(diǎn)亮?？蟀逋ㄟ^(guò)短針跳線的設(shè)置來(lái)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?shí)現(xiàn)RS6000旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置各振動(dòng)監(jiān)測(cè)卡件之間的相互通信，并可通過(guò)按鍵選擇顯示各功能卡件的相關(guān)信息，是RS6000框架監(jiān)測(cè)保護(hù)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(yīng)用

在空分裝置中，主要應(yīng)用瑞視RS6000旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置中的位移和振動(dòng)探頭，在壓縮系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的位移和振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將測(cè)量到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳入RS6000監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行處理，處理后由繼電器模件輸出聯(lián)鎖節(jié)點(diǎn)信號(hào)送至SIS中實(shí)現(xiàn)緊急停車(chē)，通過(guò)RS6000/92模塊的通信功能將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)引入DCS中顯示，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的}瓶控，便于操作人員對(duì)壓縮機(jī)機(jī)械故障的提前預(yù)判，從而保證生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行。

4.1 壓縮機(jī)振動(dòng)、位移聯(lián)鎖

空分裝置空分裝置的聯(lián)鎖停車(chē)，特別是壓縮系統(tǒng)（主空壓機(jī)與增壓空壓機(jī)）的停車(chē)聯(lián)鎖都通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)、位移變送器直接接入醇醚主控SIS機(jī)柜實(shí)現(xiàn)。

空壓機(jī)振動(dòng)、位移聯(lián)鎖由空壓機(jī)軸位移（21-3550A/B）、空壓機(jī)DE端振動(dòng)（VI-3550X/Y）、空壓機(jī)NDE端振動(dòng)（VI-35 54X/Y>組成，當(dāng)空壓機(jī)軸位移超過(guò)0.6 mm或DE端X/Y軸向振動(dòng)人于94 /um或NDE端X/Y軸向振動(dòng)人于94 /um中任一條件觸發(fā)，都會(huì)引起空壓機(jī)振動(dòng)、位移聯(lián)鎖觸發(fā)，從而造成聯(lián)鎖動(dòng)作，導(dǎo)致空壓機(jī)非正常工況下停車(chē)。

4.2 瑞視RS6000通信設(shè)置

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

（2）設(shè)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(shè)置對(duì)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(kāi)始，一共500個(gè)寄存器。設(shè)置好起始地址后，將需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的卡件變量復(fù)制到500個(gè)寄存器中的其中一個(gè)內(nèi)，一般情況下每個(gè)變量之間應(yīng)相隔一個(gè)寄存器。將RS6000的通信設(shè)置好以后對(duì)其他控制系統(tǒng)進(jìn)行通信設(shè)置，在設(shè)置過(guò)程中一定要做到對(duì)應(yīng)的通信設(shè)置相匹配，才能實(shí)現(xiàn)與DCS和SIS系統(tǒng)通信。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹RS6000狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)在空分裝置中的應(yīng)用，由于系統(tǒng)組態(tài)比較簡(jiǎn)單，在使用的過(guò)程中只需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類監(jiān)測(cè)傳感器進(jìn)行維護(hù)即可，在系統(tǒng)使用期間，該系統(tǒng)的故障率較低，這說(shuō)明RS6000運(yùn)用于空分裝置壓縮系統(tǒng)中各壓縮機(jī)的振動(dòng)、位移等監(jiān)測(cè)集成化程度高，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，安裝方便，基本達(dá)到了國(guó)外同類系統(tǒng)的水平。

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