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机组教材
空分机组仪表培训
一、机组重要控制仪表:
机组控制重要仪表有:
离心机组的振动、位移、转速、温度、键相、参与防喘振的流量、压力、温度,油系统用的压力变送器与压力开关,汽机排气压力开关(真空度),505、3500和203等。
二、仪表特性及检修控制:
1.轴瓦温度
1.1轴瓦温度一般采用双支Pt100铂电阻,安装前先对电阻进行检测如下内容
(1)外观
(2)阻值(3)绝缘
1.2拆卸程序:
接线盒内把引线断开,并标注好位号,把线抽到压缩机壳旁有顺序的整理好,防止其他检修人员损伤引线。
保全工吊起压缩机大盖时,把引线抽出,并把电阻体从机体上拆下,并把同一瓦块上的两个电阻做好标记,避免接错。
拆下后检查电阻体及引线
(1)外观有无损伤及磨损,
(2)阻值大小(3)绝缘情况,如不合格将更换合格的新电阻。
1.3安装程序:
先把电阻体固定在机体上,防止电阻体从轴瓦上脱落,必要时用胶粘牢,把电阻引线穿出机壳,不要与转动部分接触,引出孔处一要密封防止漏油;二要防止润滑油冲击引线造成磨损导致显示失灵。
安装轴瓦电阻时千万注意不能砸坏电阻或压坏引线,扣好大盖前后分别进行电阻阻值、绝缘检查,合格后把接线箱端子排按原位置接好,最后到DCS画面确认显示是否正确。
1.4关键确认点:
(1)电阻的牢固固定
(2)电阻阻值的确认(3)引出线的固定、防挤压措施、防磨损措施(4)引线的绝缘、接地(5)位号与瓦块要对应。
以前机组的温度是单点联锁,在机组运行的过程中经常出现单点温度故障引发跳车事故,之后对温度联锁进行改造,将机组的单点联锁改为同一瓦块的2选2联锁,提高联锁系统的稳定性和可靠性。
但是要注意的一个问题:
安装过程中一定要做好标识,不能将不是同一瓦块的温度进行混淆,那样会造成机组联锁失去保护作用。
另外就是检修前要在故障的电阻上做好标记,有些时候在机组运行的过程中电阻显示波动或者失灵,但是在停车检修的过程中,再次测量发现又没有什么问题导致分不清楚是哪个电阻发生了故障,所有所做好标记是非常重要的。
(开车之前对MTL、P+F温度变送器根据其参数联锁的性质,进行了断线低报或高报设置,不会因电阻损坏而造成停车。
)
2、3500监测系统
1)测量速度、加速度和位移的传感器,当探头向测量面靠近时,输出信号趋向正方向;
如图1所示即为测量位移传感器趋向被测面时的电压曲线图;图2为当拿锤子沿其敏感极轴方向轻敲一个速度或加速度传感器时,其输出电压曲线图;
+电压
图1
图2
2)、观察或标注设备时,默认方向为从驱动端向被驱动端看;
如汽轮发电机组,通常是从汽轮机向发电机看,电泵就是从电动机向给水泵侧方向看。
3)、当测量探头采用X向和Y向方式时,从驱动端向被驱动端看,各探头名称和安装角度如下图3、图4所示;
图3
图4
4)、通常Y向探头接至1通道,X向探头接至2通道,如按照此规则接线,不仅使整个系统接线与本特利的各种资料能对照起来,对系统以后的调试、维护等都将带来很大的方便。
结合以上各规则,我们就可以清楚的理解以下图所示,当转动轴沿所示特定轨迹运动时,其轴心轨迹及X轴、Y轴输出电压随时间变化的曲线图了。
图5
2、传感器特性
我们常接触到的本特利涡流传感器是8mm涡流传感器。
每个传感器系统都由探头、延长线和前置器组成,本特利探头、延长线和前置器具有完全的可互换性,只要部件号一致,各部分可以互换。
电涡流传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移、振动传感器,其基本原理是探头、延伸电缆、前置器以及被测体构成基本工作系统。
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈,在探头头部的线圈中产生交变的磁场。
如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近,则这一磁场能量会全部损失;当有被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,电磁学上称之为电涡流。
与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场,由于其反作用,使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗),这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。
通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性,则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。
则线圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函数来表示。
通常我们能做到控制τ,ξ,б,I,ω这几个参数在一定范围内不变,则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数,虽然它整个函数是一非线性的,其函数特征为“S”型曲线,但可以选取它近似为线性的一段。
于此,通过前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。
输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。
8mm探头,现在常用的为3300XL8mm系统,其系统能输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电压信号。
它既能进行静态(位移)测量又能进行动态(振动)测量,主要用于油膜轴承机械的振动和位移测量,以及键相位和转速测量。
3300XL8mm传感器系统的每一个组件都是向后兼容的,并且和其它的非XL3300系列的5mm和8mm传感器系统组件可互换。
例如,当没有足够的空间安装8mm探头时,通常使用33005mm探头来代替。
其线性范围为2mm(80mils),从距被测靶面约0.25mm(10mils)处开始,从0.25至2.3mm(10至90mils)(约-1至-17Vdc);探头灵敏度系数为7.874V/mm,前置器在出厂时都经过AISI4140钢校准,如被测表面特性与AISI4140钢差异很大,可根据被测表面特性重新校准。
前置器的电源要求在无安全栅时为-17.5Vdc至-26Vdc,电流最大为12mA,有安全栅时要求-23Vdc至-26Vdc。
当在高于-23.5Vdc电压下工作时将导致线性范围减小。
现场联线建议使用三芯屏蔽电缆。
从3300XL前置器到监测器的最大长度为305米(1000英尺)。
探头要求最小靶面尺寸:
直径15.2mm(0.6inch)(平面靶面),轴直径:
最小50.8mm(2in)推荐最小:
76.2mm(3in)当对直径小于50mm(2in)的轴进行测量时,通常要求径向振动或轴向位移传感器间距很近,这将导致因传感器的电磁场相互干扰而发生读数错误。
应注意保持传感器端面之间的最小距离以防止交叉干扰,对于轴向位移测量不小于40mm(1.6in),对于径向振动测量不小于38mm(1.5in)。
对于轴直径小76.2mm(3in)的径向振动或位移测量,将导致灵敏度发生变化。
3、TSI3500系统
3500系统提供连续、在线监测功能,适用于机械保护应用,并为早期识别机械故障提供重要的信息。
3500应用了最新的微处理器技术,它是本特利内华达采用传统框架形式的系统中功能最强、最灵活的系统,具有其它系统所不具备的多种性能和先进功能。
该系统高度模块化的设计包括:
•3500/05仪表框架(要求)
•一或两个3500/15电源(要求)
•3500/20框架接口模块(要求)
•一或两个3500/25键相器模块(可选)
•一个或多个3500/42M、3500/40M模块
•一个或多个3500/32继电器模块
•一个或多个3500/92通讯网关模块(可选)
从现场取得的传感器输入信号提供给3500监测器框架内的监测器和键相位通道,机器的数据被采集后,与报警点比较并从监测器框架送到以下一个地方或多个地方处理:
1)、3500/05系统框架
3500框架用于安装所有的监测器模块和框架电源。
它为3500各个框架之间的互相通讯提供背板通讯,并为每个模块提供所要求的电源。
3500框架有两种尺寸:
1全尺寸框架——19英寸EIA框架,有14个可用模块插槽
2迷你型框架——12英寸框架,有7个可用模块插槽
电源和框架接口模块必须安装于最左边的两个插槽中。
其余14个框架位置(对于迷你型框架来说是其余7个位置)可以安装任何模块。
2)、3500/15电源模块
3500电源是半高度模块,必须安装在框架左边特殊设计的槽口内。
3500框架可装有一个或两个电源(交流或直流的任意组合)。
其中任何一个电源都可给整个框架供电。
如果安装两个电源,第二个电源可做为第一个电源的备份。
当安装两个电源时,上边的电源作为主电源,下边的电源作为备用电源,只要装有一个电源,拆除或安装第二个电源模块将不影响框架的运行。
3500电源能接受大范围的输入电压,并可把该输入电压转换成其它3500模块能接受的电压。
对于3500机械保护系统,有以下三种电源:
1.交流电源
2.高压直流电源
3.低压直流电源
输入电源选项:
175到264Vacrms,47到63Hz。
该选项使用交流电源且为高电压(通常220V)交流电源输入模块(PIM)。
85到132Vacrms,47到63Hz。
该选项使用交流电源并且是低电压(通常110V)交流电源输入模块(PIM)。
88到140Vdc:
该选项使用直流电源,并且是高电压直流电源输入模块(PIM)。
20到30Vdc:
该选项是低压直流供电,是低压直流供电模块(PIM)。
3)、3500/20框架接口模块
框架接口模块(RIM)是3500框架的基本接口。
它支持本特利内华达用于框架组态并调出机组中信息的专有协议。
框架接口模块必须放在框架中的第一个槽位(紧靠电源的位置)。
RIM可以与兼容的本特利内华达通讯处理器,如TDXnet、TDIX和DDIX等连接。
虽然RIM为整个框架提供某些通用功能,但它并不是重要监测路径中的一部分,对整个监测系统的正确和正常运行没有影响。
每个框架需要一个框架接口模块。
其前面板上有RS-232串行接口,可以与主机连接进行数据采集和框架组态,波特率最大38.4K,电缆长度要求最长30m。
后面的I/O(输入/输出)模块上有RS-232/RS-422串行接口,同样可以与主机连接进行数据采集和框架组态,最大波特率38.4K,电缆长度:
RS232为最长30m,RS422为最长1200m。
RS422接口还能使使多台3500框架以菊花链连接同3500主机软件进行通讯。
连接下一个框架
连接计算机或上一个框架
菊花链方式连接的框架
数据管理者系统I/O模块(两套端口)功能:
使用本特利内华达外部瞬态数据接口或动态数据接口外部通讯处理器采集静态和动态数据。
电缆长度:
最长3m(10英尺),波特率只有9600波特。
前面板上各LED(发光二极管)含义:
OKLED:
当框架接口模块操作正常时闪亮;
TX/RXLED:
当RIM与3500框架中的其它模块相互通讯时闪亮;
TMLED:
当3500框架处于报警倍增状态时闪亮;
CONFIGOKLED:
当3500框架的组态正确时闪亮。
前面板各硬件开关作用:
框架复位按钮:
清除锁定的报警和延时正常通道(TimedOK)失败,同输入/输出模块上的“框架复位”触点有相同的功能。
地址开关:
用来设置框架地址,共有63个可选地址。
组态钥匙锁:
是用来设定3500框架处于"RUN"(“运行”)模式或"PROGRAM"(“编程”)模式。
RUN模式允许框架正常操作并且锁定任何组态变化。
PROGRAM模式允许框架正常运行并且允许对框架进行远程或本地组态。
钥匙键可以在框架中的两个位置之间任意转还,允许开关保持在RUN或PROGRAM位置。
锁定至RUN方式可以防止任何非授权的框架组态。
锁定至PROGRAM方式可以在任何时间对框架进行远程组态。
LED:
显示模块运行状态;
硬件开关;
组态端口:
使用使用RS-232协议,从框架中组态或调出机械数据;
4)框架接口I/O模块:
使用RS-232和RS-422通讯协议以菊花链形式连接或
组态框架;
5)数据管理者系统I/O模块:
连接两个本特利内华通讯处理器到3500框架。
5、3500/25键相器模块
3500/25改进的键相器模块是一个半高度,2通道模块,用来为3500框架中的监视器模块提供键相位信号。
此模块接收来自电涡流传感器或电磁式传感器的输入信号,并转换此信号为数字键相位信号,该数字信号可指示何时转轴上的键相位标记通过键相位探头。
每个键相模块有2个输入通道,3500机械保护系统可安装2个键相器模块,接收4个键相位信号。
注:
键相位信号是来自旋转轴或齿轮的每转一次或每转多次的脉冲信号,提供精确的时间测量。
允许3500监测器模块和外部故障诊断设备用来测量诸如1X幅值和相位等向量参数。
下图所示为键相模块前视图和几种不同类型I/O模块的后视图。
1)缓冲的传感器输出
2)I/O模块,绝缘内部端子
3)I/O模块,绝缘外部端子
4)I/O模块,非绝缘内部端子
5)I/O模块,非绝缘外部端子
6)带安全栅的I/O模块,内部端子
6)、3500/40M位移监测器
3500/40M是4通道位移监测器,接收本特利内华达位移传感器的输入,对信号进行处理后生成各种振动和位移测量量,并将处理后的信号与用户可编程的报警设置点进行比较。
可以使用3500框架组态软件对3500/40M的每个通道进行组态,使其具有如下功能:
•径向振动
•轴向位移
•差胀
•轴偏心
•REBAM
滚动轴承振动
注:
该监测器通道成对组态,一次最多可执行上述功能中的2个。
通道1和通道2执行一个功能,通道3和通道4执行另一个功能或同一功能。
3500/40M监测器的主要功能为:
1)通过连续不断地将机器振动当前值与组态中的报警值进行比较,并驱动报警系统,从而达到保护机器的目的;
2)为操作人员和维护人员提供关键设备的振动信息。
通过组态,每一通道通常将输入信号处理成“静态值”。
每一静态值都有组态好的警告报警值,每两个静态值都可组态一个危险报警值。
报警的延迟时间可通过软件设定。
前面板LED(发光二极管)OKLED:
指示3500/40M正常运行
TX/RXLED:
指示3500/40M正与3500框架内其它模块通讯
BypassLED:
指示3500/40M处于旁路模式
传感器缓冲输出:
前面板对应每一通道均有同轴接头,每一同轴接头都有短路保护
1.主模块前视图
2.状态发光二极管
3.缓冲传感器输出
4.I/O模块
5.安全栅I/O模块,
内部端子
6.I/O模块,内部端子
7.I/O模块,外部端子
8.I/O模块,外部端子
我们还可以根据前面板上各个LED(发光二极管)的状态来判断模块的故障状态,如下表所示,其他模块与其类似。
7)、3500/42M位移、速度加速度监测器
3500/42M位移/速度加速度监测器和3500/40M功能相似,只是功能更强一些,它也是一个4通道
监测器,它可以接受来自位移、速度、加速度传感器的信号,通过对这些信号的处理,它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。
3500/42M的每个通道均可以使用3500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
•REBAM.
•加速度
•速度
•轴绝对振动
•圆形可接受区
注:
监测器通道成对编程,可以同时完成最多以上两个功能。
通道1和2可以完成一个功能,而通道3和4完成另一个(或相同的)功能。
3500/42M前面板LED(发光二极管)的含义及通过其进行的故障诊断与前面的3500/40M模件相似。
下图所示为其前后面板示意图:
1.状态发光二极管
2.传感器缓冲输出
3.位移/速度加速度带内部端子的I/O模块
4.位移/速度加速度带外部端子的I/O模块
5.带外部端子的三重冗余I/O模块
11、3500/324通道继电器模块
4通道继电器模块是一个全高度的模块,它可提供四个继电器的输出量。
任何数量的4通道继电器模块,都可放置在框架接口模块右边的任一个槽位里。
4通道继电器模块的每个输出都可以独立编程,以执行所需要的表决逻辑。
每个应用在4通道继电器模块上的继电器,都具有“报警驱动逻辑”。
该报警驱动逻辑可用“与门”和“或门”逻辑编程,并可利用框架中的任何监测器通道或任何监测器通道的组合所提供的报警输入(警告或危险)。
该报警驱动逻辑应用框架组态软件编程,可满足应用中的特殊需要。
前面板LED含义:
OKLED(发光二极管):
模块工作正常时闪亮
TX/RXLED:
用于传送和接收,当该模块与框架中其它模块间通讯正常时闪亮
CHALARMLED:
当该继电器通道处于报警状态时闪亮
继电器类型:
两个单极双掷(SPDT)继电器,连接在一起组成一个双极双掷(DPDT)形式
密封形式:
环氧树脂密封;接触寿命100,000次@5A,24Vdc或120Vdc;
工作方式:
每个通道都可以通过开关,选择成正常情况不带电或正常情况带电
1)发光二级管,用来指示继电器通道的情况
2)用来把继电器触点联到外部设备的终端
3)控制继电器触点如何工作的开关
4)4通道继电器及I/O模块
通过前面板发光二极管的状态,我们可以诊断该模件的故障,如下图所示:
8)、3500/92通讯网关
3500/92通讯网关具有广泛的通讯能力,可通过以太网TCP/IP和串行(RS232/RS422/RS485)通讯协议将所有框架的监测数据和状态与过程控制和其它自动化系统集成。
它也支持与3500框架组态软件和数据采集软件的以太网通讯。
支持的协议包括:
•ModiconModbus®(通过串行通讯)
•Modbus/TCP(用于TCP/IP以太网通讯的串行Modbus的另一种形式)
•有的本特利内华达协议(与3500框架组态和数据采集软件包通讯)
3500/92通过RJ45与10BASE-T星型拓扑以太网络连接。
3500/92具有与3500/90相同的通讯接口、通讯协议以及其它特点,不同的是,3500/92具有可组态的Modbus寄存器功能,能提供与初始值寄存器一样的功能。
前面板发光二极管(LED)状态
OKLED:
指示3500/92运行正常。
TX/RXLED:
指示3500/92与3500框架中的其它模块通讯。
3500/92通讯网关的前后视图如下所示:
1)状态发光二极管
2)通讯网关模块
3)RS485I/O模块
4)RS232/RS422I/O模块
5)以太网/RS232I/O模块
6)以太网/RS485I/O模块
其他还有:
3500/3316通道继电器模块
4、TSI3500探头安装
保证系统单端接地至关重要,要避免由于接地回路而导致干扰信号无处释放或因无处接地使设备无端损坏。
下图1为前置器至3500机柜I/O模块之间正确的接地方式,在I/O模块处单点接地;而图2所示即为错误的接地方式,这就造成了信号线从端子排到信号输入端没有屏蔽层保护。
像这样的联线如无干扰源则太平无事,一旦出现干扰信号则毫无防范能力,而且查找起来非常难。
本特利公司3500监测系统的3500/20框架接口模块和3500/92网关接口模块都是3500监测系统与上位机如3500组态/显示/采集计算机或各类DCS系统通讯的接口模块。
整个系统包括从传感器系统到3500监测系统到计算机/DCS系统在系统接地的处理上,直接影响到这两个模块的使用寿命。
系统正确的接地连接会使这两个模块甚至整个系统的故障率减少到最低程度。
同时,探头与延长电缆之间的接头处也要特别注意,内部接头要与外部屏蔽层保持绝缘,现在我们比较好的做法是:
把探头电缆和延长线之间的接头锁紧以后,缠上几层我们平常密封用的生料带,要缠结实,然后外部用热缩管缩紧。
这样既能防止接头松动,又能防止接头处进油后破坏绝缘。
还有一个要注意的地方就是,3500同轴电缆的结构如下图所示,
不管是探头还是延长线,都要轻拿轻放,敷设时不能硬拉硬扯,防止电缆被扯断或者绝缘层被刮破,导致屏蔽层接地。
检修注意事项:
(1)检查探头和延伸电缆有无外表破损现象,有破损要包扎好。
(2)用万用表测量探头与延伸点电缆阻值应在8~10欧姆。
对地电阻应在50M欧以上。
(3)检查探头与延伸电缆接头处有无赃物,如有赃物用煤油清洗干净,安装时要保障接头清洁,并进行包扎做绝缘处理。
(4)校验时应保证前置器、探头、延伸电缆长度相匹配。
(5)前置其所需电压应在-16V~-27V之间。
(6)安装探头时,机体内的电缆要防止与转动部件相磨擦,必要时捆扎固定好。
(7)探头拆卸时,在外壳做好标记,探头和延伸电缆也要做好标记,以便于回装。
静态校验:
把探头加在TK-3E校验仪上,用螺旋测微仪调整探头与挡板之间的间隙,记录在0、200、400、600……..2200微米是对应的电压值,根据位移和电压值划出斜线,计算灵敏度应在7.87±0.5V处,否则更换探头或延伸电缆。
动态校验:
把校验仪送上220VAC电源,把转速频率调到100Hz,夹紧探头使校验仪转盘与探头保持在某一振动值处,观察DCS显示数值是否稳定,稳定证明系统是好的。
同样我们也是对探头的连锁进行了2选2改造,保证连锁的可靠性,降低误动作的几率。
在这里需要指出的就是现场轴位移的安装,一般安装轴位移时需要设备人员将转子打串量,确认间隙,之后把转子打在中间外置,确定为0位,在进行位移探头的安装,安装时间隙电压要与3500组态电压一致。
安装完毕后要进行反复2到3次的位置确认,设备将转子推至两端,确认两端位移是否平衡。
报警输出模式:
监测器卡件组态中每个通道都有报警模式选择选项,报警模式分Latching(保持)和Nolatching(不保持)。
Latching就是只要发出报警,该通道条件将一直保持触发状态,即使在比例值降至报警设置点后依然保持触发,直至对其进行手动复位。
假如软件逻辑组态为通道一的报警值“与”通道二的报警值且两通道均设置为Latching,在运行过程中,因为某些原因只有通道一到达报警值,若不手动复位通道一报警值就一直保持触发状态,此时二取二逻辑就变成了一取一,只要通道二达到报警值就会导致报警触发。
所以此项设置非常容易导致报警误动,推荐使用Nolatching。
3.505电子调速器
一、505控制器常用键功能:
PRGM——编程RUN——运行RESET——复位
STOP——停止(需要按YES或NO键确认)
F1——报警F2——超速实验[F2+ADJ(上升)]
SELECT——选择SPEED——速度
AUX——功率限制KW——功率(负荷)显示
CLEAR——清除ENTER——回车(确认)
EMERGENCYSHUTDOWN——紧急停机
二、PRGM——编程键
一般情况下用户不能动,编程时设计有密码。
三、通常
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