化工裝置關(guān)鍵機(jī)組溫度監(jiān)測回路的優(yōu)化改進(jìn)

化工裝置中用于大型機(jī)組監(jiān)測的控制系統(tǒng)涉及很多參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、位移、振動(dòng)、鍵相和溫度等，探頭將相關(guān)參數(shù)的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓、電阻、電流信號(hào)，進(jìn)入控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，對比系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)值，輸出處理后相對應(yīng)的報(bào)警、聯(lián)鎖，送至安全儀表系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)表決后的緊急停機(jī)。顯然，被測參數(shù)的準(zhǔn)確性以及時(shí)效性對于機(jī)組的監(jiān)測保護(hù)尤為重要。不同裝置在關(guān)鍵機(jī)組上采用的機(jī)組監(jiān)護(hù)控制方案有所不同，往往在對測量信號(hào)的監(jiān)測方面依靠區(qū)別于裝置主系統(tǒng)的機(jī)組自帶的小控制單元或者特殊控制系統(tǒng)來直接完成，這也就意味著信號(hào)監(jiān)測處理的環(huán)節(jié)至關(guān)重要。測量溫度的方法從感受溫度的途徑來分有兩類：一類是接觸式的，即通過測溫元件與被測物體的接觸而感知物體的溫度；另一類是非接觸式，即通過接收被測物體發(fā)出的輻射熱來判斷溫度。離心式壓縮機(jī)的溫度監(jiān)測PP裝置一號(hào)反應(yīng)器的循環(huán)氣壓縮機(jī)采用神鋼供貨的單級(jí)、定速的離心式壓縮機(jī)，其中溫度監(jiān)測點(diǎn)包括軸頸軸承溫度（4支）、推力軸承溫度（4支）、主電動(dòng)機(jī)軸承溫度（4支）和主電動(dòng)機(jī)繞組溫度（V/W/U相，3支）。監(jiān)測回路如圖1所示。

圖1離心式壓縮機(jī)現(xiàn)場監(jiān)測回路離心式壓縮機(jī)監(jiān)測原理如下?，F(xiàn)場測溫元件（Pt100熱電阻）經(jīng)溫度信號(hào)以阻值形式經(jīng)隔離式安全柵進(jìn)入本特利3500溫度監(jiān)測器模塊（3500/1），本特利3500機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)對電阻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測處理，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定值比較，通過2塊繼電器模塊（3500/33）對上述信號(hào)處理后的開關(guān)量進(jìn)行輸出至SIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全保護(hù)。往復(fù)式壓縮機(jī)的溫度監(jiān)測EVA裝置一、二次機(jī)均采用布卡哈德供貨的往復(fù)式壓縮機(jī)，一次機(jī)的大端軸承溫度（

支）、十字頭銷溫度（

支），二次機(jī)的連桿曲軸銷溫度（8支）、連桿十字頭銷溫度（1支）。監(jiān)測回路如圖2所示。圖2往復(fù)式壓縮機(jī)現(xiàn)場監(jiān)測回路往復(fù)式壓縮機(jī)監(jiān)測原理如下。安裝在機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部位上鉆取孔內(nèi)盡可能靠近受熱表面（例如軸瓦）的Sentry溫度傳感器，在采用聲表面波（SAW）技術(shù)的Kongsberg無線測溫系統(tǒng)中，通過兩根天線將低能量/高頻RF脈沖傳輸給傳感器來實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁，兩根天線一根固定，一根放在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上。當(dāng)兩根天線彼此相距約50mm時(shí)，RF脈沖會(huì)傳輸給傳感器，并且傳感器產(chǎn)生反射。系統(tǒng)使用短時(shí)高頻脈沖來詢問無源GBW系列傳感器，傳感器的反射由4個(gè)這樣的脈沖組成，其相對位置取決于傳感器元件的溫度。傳感器信號(hào)通過連接到固定天線的一根同軸電纜傳回信號(hào)處理單元（SPU），在信號(hào)處理單元（SPU）進(jìn)行信號(hào)處理和采樣。此后，絕對溫度由SPU中的微控制器計(jì)算，溫度信息作為CANOpen或RS485信號(hào)或者4~20mA輸出電流傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)。一個(gè)信號(hào)處理單元最多可連接20個(gè)不同的傳感器，微控制器具有自動(dòng)增益控制（AGC）功能，可以自動(dòng)補(bǔ)償因各種裝置中的天線之間的距離變化等原因?qū)е碌南到y(tǒng)衰減變化。SentryGB200是一種無線測溫系統(tǒng)，該技術(shù)使無源、無線傳感器成為可能，無需電池或電感系統(tǒng)供電的外部電源。完整的Sentry無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)由5個(gè)不同部件構(gòu)成：傳感器、固定天線、電纜接頭、同軸電纜和信號(hào)處理單元（即SPU）。傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)/機(jī)器內(nèi)部，對面位置是相應(yīng)的固定天線。電纜接頭可將同軸電纜穿過發(fā)動(dòng)機(jī)/機(jī)器壁。具體布局取決于傳感器和固定天線的數(shù)量，使用觸發(fā)器也可以通過一根固定天線監(jiān)控多個(gè)傳感器。溫度監(jiān)測回路的優(yōu)化改進(jìn)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)方面的優(yōu)化改進(jìn)1.典型故障處理離心式壓縮機(jī)的定子繞組溫度在DCS系統(tǒng)內(nèi)顯示瞬間升高，已超過報(bào)警值，但SIS系統(tǒng)內(nèi)無相關(guān)報(bào)警記錄，同時(shí)機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)（本特利3500）機(jī)架也無報(bào)警。檢查該溫度點(diǎn)所在回路，在測溫元件、電纜接線、隔離柵、溫度監(jiān)測卡件及對應(yīng)DCS系統(tǒng)的modbus通道，均未發(fā)現(xiàn)明顯故障。因此，在硬線回路與通信兩方面是否存在故障，目前無法確定，進(jìn)而不能有效準(zhǔn)確地排除故障，保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)，排查故障過程中發(fā)現(xiàn)部分參與“三取二”“二取二”聯(lián)鎖的測點(diǎn)分配在同一塊監(jiān)測模塊上，未實(shí)現(xiàn)冗余配置，存在安全隱患。2.優(yōu)化改進(jìn)方案方案一：對比SIS系統(tǒng)與本特利3500系統(tǒng)安全性認(rèn)證等級(jí)、掃描周期以及安全冗余配置，因此取消溫度測點(diǎn)進(jìn)入3500系統(tǒng)，現(xiàn)場信號(hào)直接引入SIS系統(tǒng)進(jìn)AI卡件信號(hào)監(jiān)測處理，并組態(tài)相應(yīng)聯(lián)鎖邏輯，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)功能，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對測點(diǎn)的歷史趨勢記錄及關(guān)鍵點(diǎn)的事件記錄。其中，參與“三取二”“二取二”聯(lián)鎖的測點(diǎn)分配在SIS系統(tǒng)不同的AI卡件通道；然后再由SIS系統(tǒng)通過AO卡件輸出至DCS系統(tǒng)，在DCS作相應(yīng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)顯示和記錄功能。離心式壓縮機(jī)優(yōu)化后監(jiān)測回路如圖3所示。圖3離心式壓縮機(jī)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化方案一方案二：對比SIS系統(tǒng)與本特利3500系統(tǒng)安全性認(rèn)證等級(jí)、掃描周期以及安全冗余配置，因此取消溫度測點(diǎn)進(jìn)入3500系統(tǒng)，現(xiàn)場信號(hào)直接引入SIS系統(tǒng)進(jìn)AI卡件信號(hào)監(jiān)測處理，并組態(tài)相應(yīng)聯(lián)鎖邏輯，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)功能，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對測點(diǎn)的歷史趨勢記錄及關(guān)鍵點(diǎn)的事件記錄。其中，參與“三取二”“二取二”聯(lián)鎖的測點(diǎn)分配在SIS系統(tǒng)不同的AI卡件通道；然后再由SIS系統(tǒng)通過Modbus通信至DCS系統(tǒng)，在DCS作相應(yīng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)顯示和部分功能。如圖4所示。

圖4離心式壓縮機(jī)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化方案二3.方案評(píng)價(jià)此方案通過將現(xiàn)場信號(hào)采用硬線連接的方式進(jìn)入主系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)或者SIS系統(tǒng)），相對軟通信，可靠性更高。針對出現(xiàn)的故障，可有效監(jiān)控并提供判斷依據(jù)。同時(shí)，將現(xiàn)場信號(hào)直接引入SIS系統(tǒng)，安全可靠性上有所提高；減少了中間環(huán)節(jié)，維護(hù)及故障處理效率有所提升。信號(hào)監(jiān)測元件方面的優(yōu)化改進(jìn)1.典型故障處理為配合設(shè)備檢修機(jī)組，在拆除軸瓦溫度測量元件時(shí)，若直接將熱阻與設(shè)備相連處拆開，則不用拆卸導(dǎo)線與葛蘭。拆裝速度快，但銅套受力易脫落；電纜受油污污染后絕緣外皮變硬，拆裝時(shí)易損壞。或者拆除導(dǎo)線與葛蘭后再拆除熱阻，雖然電纜不受力，但熱阻接線端子易損壞；葛蘭易損壞；銅套易脫落。而一旦熱電阻前端為增加接觸面積的銅套脫落，掉落在安裝孔內(nèi)，將帶來極大影響，甚至造成為尋找銅套將連桿解體。經(jīng)分析，銅套與熱電阻采用導(dǎo)熱膠粘接，強(qiáng)度并不高，同時(shí)熱電阻與設(shè)備的連接方式造成在拆裝過程中熱電阻整體轉(zhuǎn)動(dòng)，銅套會(huì)與設(shè)備開孔的內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，這是導(dǎo)致銅套脫落的重要因素，銅套上有摩擦產(chǎn)生的劃痕。并且，熱電阻的拆裝也易造成熱電阻、葛蘭和電纜的損壞。2.優(yōu)化改進(jìn)方案廠家可將熱電阻的連接接頭改為活接頭，使用壓環(huán)固定熱阻，如圖5所示。

圖5信號(hào)監(jiān)測元件優(yōu)化改進(jìn)方案3.方案評(píng)價(jià)此方案避免頻繁拆裝造成接線端子損壞、電纜損壞，同時(shí)一定程度上也可以減少銅套脫落的風(fēng)險(xiǎn)。信號(hào)監(jiān)測回路方面的優(yōu)化改進(jìn)1.典型故障處理往復(fù)式壓縮機(jī)的十字頭溫度在DCS系統(tǒng)內(nèi)顯示瞬間超上限后恢復(fù)正常，SIS系統(tǒng)內(nèi)查看趨勢也顯示瞬間超上限后恢復(fù)正常。因此，可以排除DCS系統(tǒng)側(cè)的Modbus通信故障引起的數(shù)據(jù)異常，而應(yīng)是來自現(xiàn)場側(cè)的故障導(dǎo)致。檢查該溫度點(diǎn)所在回路，測溫元件、SPU單元和SIS系統(tǒng)均未發(fā)現(xiàn)明顯故障，初步懷疑為同軸電纜中接頭松動(dòng)導(dǎo)致。鑒于開車期間無法拆檢，后期停車時(shí)排查發(fā)現(xiàn)確有松動(dòng)現(xiàn)象。2.優(yōu)化改進(jìn)方案將連接傳感器到SPU的同軸電纜中金屬葛蘭如圖

所示，由目前A/B簡單插接，改為帶鎖緊功能的接頭。圖6

往復(fù)式壓縮機(jī)信號(hào)監(jiān)測回路優(yōu)化改進(jìn)方案3.方案評(píng)價(jià)此方案通過改進(jìn)連接葛蘭，防止松動(dòng)甚至脫落，保證監(jiān)測回路的完整性，從而導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停車。結(jié)語目前化工裝置中關(guān)鍵機(jī)組主要包括大型往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)以及擠壓造粒機(jī)等，它們的平穩(wěn)高效運(yùn)行將直接關(guān)系著所在企業(yè)的安全平穩(wěn)及經(jīng)濟(jì)效益，甚至是一定程度上的社會(huì)影響，因此，機(jī)組狀態(tài)的監(jiān)測控制顯得尤為重要。而溫度作為機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測中最常見的、最基本的工藝參數(shù)之一，測量的對象涵蓋了被壓縮介質(zhì)的溫度、潤滑油油溫、冷卻水水溫、填料函溫度、主軸承溫度、主電動(dòng)機(jī)軸承溫度以及泄漏氣和定子繞組線圈溫度等，這在一定程度上能夠真實(shí)反映出該機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，為后續(xù)確定機(jī)組的故障診斷，提供了有力的理論數(shù)據(jù)支撐。通過對監(jiān)測回路中涉及的測量元件、測量回路以及監(jiān)測系統(tǒng)等影響測量準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性的諸多因素分析，本著經(jīng)濟(jì)性和安全性的原則，合理地提出對應(yīng)的