罗克韦尔自动化—恩泰克公司XM~(TM)产品的选型与应用

优化监测技术提升设备效率　｜８　Ｊ｜　蔑０　

压缩　

的损　

软件　

以及　

罗克韦尔自动化一恩泰克公司ＸＭ　产品　

的选型与应用　

西安陕鼓动力股份有限公司自动化技术部　王东升　

通过罗克韦尔自动化一恩泰克公司的ＸＭＴＭ系统的实际安装、运行案例，详细介绍了ｘＭ　系统的技术特点，　

供业内人士参考。　

一、×Ｍ　产品概述　

轴振动、轴位移及相位监测和保护系统广泛应用于烟气　

轮机、汽轮机、压缩机、泵等关键旋转设备，是旋转设备监　

测、保护的重要措施。ＸＭＴＭ系列产品是罗克韦尔自动化一恩　

泰克公司（ＲＡ—ＥＮＴＥＫ）于２００３年下半年推出的产品，是世界　

上第一种采用开放式标准工业总线的分布式状态监测保护系　

统。ＸＭ　系列产品采用ＤＩＮ导轨安装，包括测量、继电器及　

通信模块等各种模块，可用于各种监测和保护应用场合。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　

ＰＬＣ及其他控制系统集成。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。与传统的　

框架模式系统相比，ｘＭ喉装和维护简单、易于扩展、可以　

分布式应用，能更好的保护设备免受剧烈振动以及过度振动　

的伤害，而且可以方便地将相关信号数据与现有自控系统集　

成。ｘＭ　可以广泛应用于制造型企业生产线的关键环节如涡　

轮、压缩机、泵、风机、马达等装备上。　

二、×Ｍ　产品的选型、安装和设置　

１．选型　

２１００电涡流非接触式位移传感器系统和ｘＭ　护系统共　

同组成的轴振动、轴位移在线监测保护系统。２１００传感器　

系统包括传感器探头、延长电缆、前置器等３部分ｆ图１）。　

ＸＭ一１２０振动监测模块是一种双通道通用监测模块，用　

于监测旋转机械的轴振、壳振或轴承座振动，可以接受来　图１　

自电涡流传感器、内置压电回路的加速度传感器或其他电　

压输出的传感器如速度传感器或压力传感器的信号输入，　

还可以接受一路转速信号输入用于转速测量和节比分析。　

模块采用２４一位Ａ／Ｄ转换器，精度极高，是检测机械故障的　

理想工具。ＸＭ一１２０内置１个继电器，可以扩展到５个。　

ＸＭ一３２０位置测量模块是１个双通道通用监测模块，用　

于以下参数的监测：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－－Ｎ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。ＸＭ一３２０接受来自线性差分　

变压器（ＬＶＤ　、非接触电涡流传感器、旋转凸轮（阀）电位计　

或其他电压输出的位置测量传感器的信号。ＸＭ一３２０内置１　

个继电器，可扩展到５个。　

ＸＭ－－４４０主继电器模块有４个继电器输出，通过总线扫　

描卡为总线上分布式安装的ｘＭ　４量模块提供远程、共享　

２ｏ１３年８月　ｌ中国设备工程　

５　专题；报道　优化监测技术提升设备效率　

和带逻辑表决的继电器动作功能。ＸＭ一４４０可扩展连接１￣２　

个ＸＭ一４４１扩展继电器模块，可用于几乎所有需要保护的场　

合。模块提供“Ａ　ｏｕｔ　ｏｆ　Ｂ”方式的逻辑表决，每个继电器　

均可定义特定的逻辑，作用于来自分布式安装在ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ　

总线上的各种ｘＭ　测量模块发出的报警状态。此功能与各　

测量模块中的各报警和继电器逻辑配套，成为目前最灵活　

和最强大的继电器逻辑表决系统。　

ＸＭ一４４１提供４个大功率继电器，可用于几乎所有需要　

保护的应用场合。但不能独立使用，必须和标准的ＸＭＴＭ￣，０　

量模块或主继电器模块配套使用。ＸＭ一４４１扩展继电器模块　

用于为任一ｘＭ１Ｍ｝则量模块或ＸＭ一４４０主继电器模块扩展另外　

４个继电器。当和ＸＭ一４４０主继电器模块配套使用时，　

ＸＭ一４４１可再连接１个ＸＭ一４４１，这样可使ＸＭ一４４０扩展８个继　

电器即总计１２个继电器。　

１７８８一ＥＮ２ＤＮ以太网网关模块连结ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ网络和信息　

或控制层Ｅｔｈｅｍｅｔ／ＩＰ网络，可以作为ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ的主站和其他　

ｘＭ　块建立连接，采集ＸＭ　块的测量数据和报警、继电　

器数据。它能够连结６３个ｘＭ　块，有１个Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　ＴＣＰ／ＩＰ接　

口，支持ＩＴ协议ＳＭＴＰ、ＦＴＰ、ＨＴＦＰ和控制协议Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ。　

２．安装　

（１）２１　０（】非接触式传感器系统现场安装示意图见图２，其　

安装注意事项如下：　

。　

图２　①传感器探头调整完毕应将放松螺栓锁紧；　

②应采用线夹等措施防止探头自带电缆和延长电缆接　

头承受过大拉力；　

③延长电缆接头应与外界绝缘。　（２）ＸＭ　模块和传感器前置放大器仪表箱现场安装示意　

图见图３，其安装注意事项如下：　

①现场保证导轨接地；　

②现场提供＋２４Ｖ电源；　

③前置放大器应固定于绝缘板上，保持与外界（机箱）绝　

缘；　

④现场仪表箱应保证防水，并考虑遮蔽以防雨水直淋　

和阳光直晒。　

（３）ＸＭ模块和传感器前置放大器连线示意图见图４，其　

安装注意事项如下：　

①为了给２１００传感器系统提供一２４Ｖ供电，应保证　

６　中国设备工程ｌ　２ｏ１３年８月　祷叠敷太嚣斑嘲爨芋艳毒Ｉ馘　，保持与井舁（机精）绝缘　图３　

图４　

ＸＭ１２０模块上的端子５和２１、６和２２短接；　

②第一个传感器前置器上的一２４Ｖ端子接ＸＭ１２０模块上　

的端子５或２１、第一个传感器前置器上的信号（Ｓｉｇ）端子接　

ＸＭ１２０模块上的端子０、第一个传感器前置器上的公用（Ｃｏｍ）　

端子接ＸＭ１２０模块上的端子１６；　

③第二个传感器前置器上的一２４Ｖ端子接ＸＭ１２０模块上　

的端子５或２ｌ、第二个传感器前置器上的信号（Ｓｉｇ）端子接　

ＸＭ１２０模块上的端子１、第二个传感器前置器上的公用（Ｃｏｒｎ）　

端子接ＸＭ１２０模块上的端子１７；　

④ｘＭ１２０模块和ＸＭ４４１模块向ＰＬＣ控制系统输出；　

⑤ＸＭ１２０模块上的端子１１（４～２０ｒｅＡｌ＋）和１２（４～２０ｍＡ　

１－）输出传感器１的４～２０ｍＡ直流振动信号；　

⑥ＸＭ４４１模块的端子２１（继电器１＊的１号公共触点）和３９　

ｆ继电器１　的１号常关触点）输出传感器ｌ的报警开关量信号；　

（￣）ＸＭ４４１模块的端子２４（，继电器２　的１号公共触点）和４２（继　

电器２　的１号常关触点１输出传感器１的危险报警开关量信号。　

３．设置　

ＸＭ－－Ｍ模块的设置可利用罗克韦尔自动化公司的专用设　

置软件（）（Ｍ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｕｔｉｌｉｔｙ）在电脑中进行，然后利　

用专用串口线在现场下载到ＸＭＴＭ。ＸＭ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　

Ｕｔｉｌｉｔｙ为免费软件，由罗克韦尔自动化公司免费提供或从公　

司网站下载。其设置内容包括：传感器设置；报警、继电　

器设置；４－２０ｍＡ输出设置等。　

三、ＸＭＴ

Ｍ系列的应用　优化监测技术　

¨－　提升设备效率　专题捅　

ＰｅａｋＶｕｅ测振新技术的应用及评价　

上海外高桥发电责任有限公司　史啸曦　艾默生过程控制有限公司　景东华　

介绍了Ｐｅａｌ（ｖｕｅ测振技术及其在风机振动诊断中的作用，并通过实例说明计划抢修可为企业降低损失，对延长　

设备的寿命管理很重要。　

一、ＣＳＩ　ＰｅａｋＶｕｅ诊断技术介绍　

１．ＰｅａｋＶｕｅ概述　

ＰｅａｋＶｕｅ是Ｅｍｅｒｓｏｎ公司针对滚动轴承和齿轮故障诊断　

开发的一种全新的诊断技术，是Ｅｍｅｒｓｏｎ的专利技术。通过　

ＰｅａｋＶｕｅ技术可以发觉机械振动异常信号尤其是初期潜在而　

细微的异常信号。而此种初期的异常信号，能量一般很低，　

通过常规振动频谱分析时，往往隐藏在振动频谱底层的背　

景能量当中，无法发现。ＰｅａｋＶｕｅ￣ｔ］可以用来分离这些低能　

量的周期性损坏信号，这些信号的成因多为滚动轴承和齿　

轮的早期磨损，并且可以捕获和保留这些真实的冲击信号，　

从而能够更准确地显示损坏根源和反应故障的严重程度。　

２．ＰｅａｋＶｕｅ的工作原理　

要了解ＰｅａｋＶｕｅ的工作原理，需首先了解应力波。应力　

波发生于机械的金属对金属的冲击、应力裂痕或摩擦现象，　

是一种非常短暂的连续性脉冲１０－６￣１０。ｓ信号，即频率非常　高，常常在１—５０ｋＨｚ。上述冲击、裂痕或摩擦会发生于滚动　

轴承出现损坏因素以及齿轮箱的齿轮啮合不当时。　

工作时，ＰｅａｋＶｕｅ首先使用固定的约１００ｋＨｚ的高频采样　

采集原始数据，并使用高通滤波器从振动时域波形中分离　

出应力波的脉冲信号，再经过二次采样等信号处理手段，　

计算处理此应力波，保留真实的脉冲幅值，得￣１］ＰｅａｋＶｕｅ时　

域波形。最后通过ＦＦＴ快速傅里叶变换计算得￣ｌＪＰｅａｋＶｕｅ频　

谱。事实上，任何损坏形式所产生的应力波皆可被测出，　

并且与其损坏形式的频率无关，如诊断滚动轴承问题和齿　

轮箱齿轮啮合的问题。　

在机械故障类型中最常见的是轴承故障，检测轴承通常　

最关注的是确认轴承故障和评估其严重程度。利用ＰｅａｋＶｕｅ　

技术采得的频谱和波形就能够反映故障的原因和严重程度。　

因此，ＰｅａｋＶｕｅ比普通振动分析更容易判断轴承等故障。　

二、一次风机振动诊断案例　

罗克韦尔自动化一恩泰克公司的ＸＭＴＭ系列产品已在延　

炼实业集团公司２ｏ０万ｔ，年催化裂化装置主风机组（ＡＶ７１）及其　

备用主风机组（ＡＶ６３）、增压机组中成功应用，其轴振动、轴　

位移及相位监测系统ＸＭ啷分选型见表１。　表１　框架　２台　电源　Ｓ０ＬＡ　４．０Ａ　２块　框架接口模块　２块　继电器模块　ＸＭ一４４０　７块　振动监测器　ＸＭ一１２０　１８块　位移监测器　ＸＭ－３２０　６块　串口配置电缆　１ｏ０英尺　校验仪　１台　ＸＭ安装附件　１套　该机组２００４年起开始投入使用至今，一直２４ｈ不间断地　

监测机组运行状况及状态变化，担负该公司关键机组的安　

全监测任务，实现了对设备故障早知道、早预报、早诊断，　

在提高设备运行完好率的同时减少了设备停机时间、降低　

了维修成本方面。同时，经长期的实际检验，ＸＭＴＭ系统几　乎没做任何维护和更换备件，非常实用。　

在该项目中，ｘＭ　在实现与控制系统硬接线４～２０ｍＡＤＣ　

及报警、联锁接点信号外，不仅实现了与ＴＲＩＣＯＮＥＸ公司　

ＴＳ３０００三重冗余控制系统的ＭＯＤＢＵＳ　４８５通信，同时与深圳　

创为实公司￥８０００在线状态监测系统连接很好。　

四、结语　

ＸＭＴＭ系列产品是罗克韦尔自动化一恩泰克公司基于Ｄｅ—　

ｖｉｃｅＮｅｔ控制总线技术的的ＸＭＴＭ轴振动、轴位移监测和保护　

系统，作为ＥＮＴＥＫ６６００系列新的更新换代产品，在优化原　

有信号检测、数据处理、通信等技术特点的基础上进行了　

设计，其分布式、集成化、模块化、易于扩展、在线软件　

升级、维护方便等优点更加明显，并同时实现了与各类ＰＬＣ　

和ＤＣＳ通信的无缝连接。　

［编辑：黄守宪】　

２ｏ１３年８月　ｌ中国设备工程　

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