压缩体系实现的功能及效果

　　1概述随着空分工艺技术的发展，大型制氧机组的出现，对制氧机各机组轴位移、轴振动的监测与保护要求更加精细化、复杂化、智能化，因此传统测振仪表已无法满足现在空分系统高度自动化水平的要求。本文所介绍的系统采用罗克韦尔自动化公司的Entek品牌XM系列产品是世界上**种采用开放式标准工业总线的分布式状态监测保护系统，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DCS或其它控制系统集成。由于采用了模块化设计、基于开放工业标准DeviceNet，XM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。

　　2系统的构成酒泉钢铁（集团）有限责任公司（以下简称酒钢）21000m 3 /h制氧机氮气透平压缩机和氧气透平压缩机的振动保护系统采用的是Entek振动保护监测XM系列产品，而整套制氧机的控制系统则采用Honeywell公司的PKS系列DCS.DCS系统和XM振动保护系统之间采用硬接线连接方式进行数据交换。来自于现场电涡流传感器的信号，经过前置器放大后进入XM振动或位移监测模块，XM振动保护系统一方面把检测到的信号从端子上输出给DCS控制系统进行联锁保护；另一方面根据工艺的设计要求，按设定好的逻辑通过自身带的继电器点或扩展的主继电器模块进行机旁报警和联锁保护，从而实现了XM系统和DCS系统对轴振动、轴位移双回路保护的功能，增加了系统的稳定性和安全性。XM振动保护系统的报警或联锁保护继电器激活闭锁后，可通过系统模块上的继电器复位按钮或来自DCS的复位输出来实现闭锁继电器的复位功能。

　　XM系统一般由现场一次检测元件（探头：电涡流传感器）+前置器+XM模块组成。每套氮气透平压缩机和氧气透平压缩机分别有8个振动测点和2个轴位移测点，分别由两套相对独立的XM振动保护系统组成。下面以氧透的XM保护系统为例，进行系统配置说明。

　　2.1氧气透平压缩机XM振动保护系统的组成按工艺设计要求，每套氧气透平压缩机有低压缸电机侧水平、垂直轴振动、低压缸联轴侧水平、垂直轴振动、高压缸联轴侧水平、垂直轴振动、高压缸推力侧水平、垂直轴振动以及高、低压缸轴位移等测点，其系统组成原理如所示。

　　氧气透平压缩机XM振动保护系统的组成示意图（1） XM-120振动模块XM-120振动模块是一个双通道通用型监测仪。XM-120振动模块用来监控旋转设备中的转轴、机体以及基座的振动。

　　本模块可以接收从标准涡流传感器以及集成电子压电加热器（IEPE）产生的信号。XM-120振动模块同样也可以接受从各种测量设备比如速度传感器或压力传感器发出的电压信号。除了接收振动信号，XM-120振动模块还可以接收转速计信号，测量转速并进行阶次分析。

　　XM-120振动模块采用24位、96ksa/s（每秒采样96000次）模/数（A/D）转换器，它采用的非并行处理方式，适合故障检测、不稳定检测以及检测任何通过振动幅值大小和相位变化所能反应的一些故障。

　　（2） XM-320位置监测模块XM-320是一个2通道通用监测表，XM-320用于以下几种参数的监测：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。X M - 3 2 0接受来自线性差分变压器（LV D T），非接触电涡流传感器，旋转凸轮（阀）电位计或其它电压输出的位置测量传感器的信号。XM-320内置一个继电器，可以通过441模块扩展到五个。

　　在酒钢氧气压缩机和氮气压缩机轴承振动的测量原理中，利用了XM-120振动模块及XM-320位置监测模块提供的模拟连接方案，来自涡流传感器的信号，在内部利用自身来的继电器和扩展的继电器进行报警、联锁逻辑处理的同时，每个通道输出4～20mA工业标准电流值信号给DCS系统，用对应的测量参数，在DCS系统中实现相应的报警和联锁，其模块与外部涡流传感器之间的接线如所示。

　　XM-120及XM-320模块与外部涡流传感器接线图（3） XM-440继电器模块XM-440主继电器包含四个继电器输出和XM总线，能够为分布式XM管理模块提供远程、共享和表决等继电器操作。XM-440带有四个强继电器，用于系统保护。该模块还可以连接一个或二个XM-441扩展继电器模块，使继电器总数*多达到12个。

　　2.2系统的接地和电源要求（1）系统的接地要求DIN导轨接地DIN导轨必须接地。接地可以连接到框架或者地线，方法为使用DIN导轨接地端子或DIN导轨安装螺栓。假如DIN导轨覆盖有非导电性材料（阳极氧化、油漆等），需要刮擦安装孔附近的表面以保证导电性。 XM系统接地XM系统必须单点连接到框架或者地线，即所有地连接到单一位置以防止出现设备之间的接地回路。笔者强烈推荐接地点连接到XM模块（24V公共端），或者接在24V电源处，线径为14 AWG.传感器接地确定传感器和框架电气隔离。信号电缆的屏蔽必须在电缆的一端接地，同时另一端浮起或者不连接。笔者推荐在尽可能的情况下电缆屏蔽应该在XM端子板的一端接地，不要在传感器一端。？开关输入电源接地另外，转换输入电源必须单点接地。在XM系统、转换开关或者其他连接到这个转换开关的设备处连接转换RTN信号到框架或者大地地线。

　　（2）系统的电源要求在安装振动模块之前，需计算安装在同一框架上所有振动模块的总电源要求，选择满足要求的电源。流经侧向连接器的电流之和不能超过3A，否则需要使用分离的电源供应。不同振动模块的电源要求查阅与其配套说明书。

　　3系统实现的功能及效果3.1系统实现的功能如所示的氧气透平压缩机XM振动保护系统主要实现了机组低压缸电机侧、低压缸联轴侧、高压缸联轴侧、高压缸推力侧等8点水平和垂直方向的轴承振动以及高、低压缸轴承位移的检测与报警输出，并把检测到的振动和位移值通过输出通道，输出给DCS系统进行监视和停车联锁。通过振动检测模块、位移检测模块自带的继电器以及扩展的主继电器模块，用相应的配置软件，组态继电器的激活逻辑和激活条件，对每一点按照工艺的设定值进行报警激活的同时，只要振动和位移中任何一点的检测值超出停车越限时，就激活高压柜侧的氧压机和氮压机的停车逻辑。

　　酒钢氧压机和氮压机的轴振动和轴位移设计为两路保护方式，即通过XM自身的保护逻辑和通过DCS的停车保护逻辑。而一般的机组在启机之初的振动值往往会超出越限停车值，如果对起机过程的轴振动保护功能不进行屏蔽的话，经常会由于轴振动保护导致不能成功启机。经过与氧压机和氮压机厂家的双方确认，在酒钢的氧压机和氮压机的启机过程中对轴振动保护功能进行60秒的屏蔽，即在启机之初的60秒内，考虑机组自身的启动特性，不会由于轴振动参数越限而停车。这功能主要在DCS侧的保护中进行实现，所以在启车过程中，解除了XM系统的轴振动保护，XM则只是起到监测的作用，待启机正常以后，把XM的振动和位移保护投入，与DCS系统实现机组振动和位移的双重保护功能。

　　3.2系统所实现的效果考虑到电涡流传感器、延伸电缆易受外界电磁场和振动等的干扰，引起测量值瞬间波动而引发信号突变，为避免非正常信号的检测，在XM-120振动监测模块内加3秒延时滤波，在XM-320位置监测模块内加1秒延时滤波，从而有效消除外界电磁场和振动等干扰的进入，使XM模块工作在有效状态。和是酒钢制氧机组**套氧气透平压缩机振动检测实测数据。

　　酒钢制氧机组**套氧气透平压缩机振动检测实测数据酒钢制氧机组**套氧气透平压缩机轴位移检测实测数据4结语酒钢21000m 3 /h制氧1空分氧压机和氮压机的XM系统自2004年12月投运至今，系统稳定可靠，从未发生故障，其监测功能完全满足了制氧工艺需求。制氧系统实现了整个工艺流程的自动检测、控制及管理监视，减轻了生产操作的难度与强度，取得了显著的经济效益，具有较强的推广应用价值。