005 Основная часть с содержанием, введением и списком лит-ры (1217416), страница 5
Текст из файла (страница 5)
- преобразования амплитуды сигналов в цифровую форму;
- передачи цифровой информации по сигнальной линии в компьютер.
Модуль PIM содержит следующие составные части:
- устройство гальванической развязки линии питания и управления (УГР) для гальванической развязки внутренней схемы модуля от линии питания и управления;
- источник питания (ИП) для питания электронных схем модуля;
- калибратор (К) для увеличения точности измерения сигналов с датчиков;
- источник сигнала самоконтроля (ИСС) для формирования сигнала самоконтроля, необходимого для проверки состояния измерительных каналов связи и измерительных датчиков;
- мультиплексор (М) для мультиплексирования сигналов с датчиков;
- преобразователь с гальванической развязкой (ПГР) для усиления сигналов с датчиков и для гальванической развязки внутренней схемы модуля от сигнальной линии;
- аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразования амплитуды сигнала в цифровой код;
- устройство обработки сигнала (УОС) для предварительной обработки аналогового сигнала;
- формирователь дискретных сигналов (ФДС) для формирования сигналов из (в) дискретных модулей ввода (вывода).
В состав системы «КОМПАКС-М» входят:
- диагностическая станция на базе промышленного диагностического контроллера со специальным программным обеспечением, осуществляющим обработку, отображение и регистрацию данных;
- программное обеспечение COMPACS-OPC-Server, устанавливается на интеграционную станцию АСУ ТП;
- распределенная сеть измерительных выносных модулей PIM;
- распределенная система датчиков, контролирующих основные параметры оборудования.
Принципы работы системы:
- последовательное подключение каналов на вход измерительного устройства;
- выполнение коммутатора каналов в виде набора выносных программируемых интерфейсных модулей PIM устанавливаемых в непосредственной близости от контролируемого объекта, что позволяет существенно уменьшить суммарную длину линий связи;
- выполнение измерительного устройства на базе быстродействующего аналого-цифрового преобразователя;
- применение алгоритмов цифровой обработки сигналов для вычисления диагностических признаков.
Связь диагностической станции с программируемыми интерфейсными модулями PIM осуществляется по двум линиям:
- сигнальной линии, по которой передается измерительный сигнал;
- линии питания и управления, (ЛПУ), которая служит для питания и управления режимами работы модулей.
Сигналы с первичных преобразователей поступают на входы измерительных модулей PIM. Модули выполняют следующие функции: коммутация, усиление, фильтрация, модуляция сигналов, преобразование в выходной ток и трансляцию по сигнальной линии. Аналого-цифровое преобразование сигналов и их дальнейшая обработка (фильтрация, интегрирование, определение характеристик и т.д.) осуществляется в цифровом виде в диагностической станции.
Инициализация системы – начальная установка системы при первоначальном запуске или восстановлении состояния системы при повторном за-
пуске в случае отключения питания.
Измерение параметров включает в себя процедуры переключения каналов, аналого-цифрового преобразования сигнала, цифровой фильтрации, вычисления диагностических признаков, включая параметры самоконтроля.
Анализ состояния включает в себя процедуры сравнения измеренных значений параметров с пороговыми значениями и определения состояния, как объектов контроля, так и аппаратуры.
По результатам анализа состояния производится отображение на экране дисплея условных обозначений объектов контроля или аппаратных модулей, в зависимости от режима работы системы. Здесь же производится выдача диагностических сообщений, а при возникновении аварийной ситуации - выдача речевого сообщения.
Архивирование данных производится каждые 1,5 минуты. Архивирование реализовано на основе метода эффективного уплотнения результатов измерения в базу данных. В системе «КОМПАКС-М» используются 5 баз с различным разрешением по времени (от 1,5 минуты до 7 суток), способных хранить до 2400 значений параметров, снабженных отметками времени внесения соответствующего значения параметра в базу данных.
По мере поступления новых данных происходит одновременное обновление содержимого упомянутых буферов с соответствующим уплотнением данных. Информация, хранящаяся в базе данных, содержит: минимальное, максимальное и последнее в выборке значения измеренного параметра в пределах разрешения буфера, и одной отметки времени.
В системе «КОМПАКС-М» реализована двухуровневая защита от несанкционированного доступа:
- аппаратная защита диагностического контроллера системы «КОМПАКС –М» обеспечена введением ограничений на доступ к схеме включения/выключения и перезагрузки контроллера путем обеспечения диагностической станции и диагностического контроллера металлическими дверями с замками;
- защита программного обеспечения от несанкционированного доступа обеспечена введением ограничений на доступ к настройкам системы путем установки индивидуальных паролей в режимах «Администратор» и «Пользователь».
Подготовка агрегатов к монтажу датчиков вибрации заключается в установке на них датчикодержателей и доработке при необходимости защитного кожуха соединительной муфты. Все работы проводить на остановленных агрегатах.
Установку трансформаторных преобразователей тока (ТПТ) необходимо производить в трансформаторных подстанциях при обесточенном оборудовании. ТПТ устанавливать в силовой цепи контролируемого агрегата перед электромагнитным пускателем. Преобразователь подключается к экранированному кабелю с 2-мя жилами (типа МКЭШ), причем экран кабеля заземляется на модуле.
Датчик температуры устанавливается в датчикодержатель и закрепляется гайкой.
На рисунке 3.6 представлена структурная схема АСУ ТП бойлерной установки, в которую входят аппаратная и операторная.
В операторной находятся два автоматизированных рабочих места оператора (АРМ), на которых установлена SCADA-система Citect для визуализации технологических процессов, в аппаратной находится одно АРМ. Кроссовые шкафы и шкафы со вторичным оборудованием находятся в аппаратной. В эту структурную схему необходимо включить систему мониторинга электропривода «КОМПАКС-М».
Система «КОМПАКС-М» может работать самостоятельно, выводя данные на свой дисплей, а также параллельно передавать данные через OPC-протокол на верхний уровень, в данном случае, SCADA-систему Citect на АРМы операторов. Для наилучшего контроля за состоянием электропривода было принято решение изменить джины мнемосхемы путем добавления сигналов из системы «КОМПАКС-М». Этими сигналами являются температура полевого и коренного подшипников каждого насоса, величина виброперемещения подшипников каждого насоса, а также состояние запорной арматуры Z1, Z2 и Z3.
Рисунок 3.6 Структурная схема АСУ ТП бойлерной установки
без системы «КОМПАКС-М»
Подключение приборов КИП представлено на схеме БР 13.03.02 Э33.
На разработанной в SCADA-системе CITECT (Schneider Electric) мнемосхеме (рисунок 3.7) оператор имеет возможность управления насосами, вводить и выводить насосы из работы, управлять запорной арматурой, судить о состоянии эксплуатационных параметров, а также снимать и взводить блокировки [8].
В приложении А приведен приведена схема работы программы разрешения пуска насоса Н-1 в программе Allen-Bradley RSLogix, для насосов Н-2 и Н-3 данная схема будет выглядеть аналогично. Функциональный блок «TON-Timer on delay» служит для задержки по времени в 3000 мс (3 сек) перед остановом насоса Н-1 с АРМ оператора.
Рисунок 3.7 Мнемосхема системы управления и контроля насосов Н-1,
Н-2 и Н-3 с сигналами системы «КОМПАКС-М»
4 ВИБРОДИАГНОСТИКА ПОДШИПНИКОВ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Для количественного описания вибрации вращающегося оборудования и в диагностических целях используют виброускорение, виброскорость и виброперемещение [9, 10, 11].
Виброускорение – это значение вибрации, прямо связанное с силой, вызвавшей вибрацию, измеряется в м/сек2 или Дб. Виброускорение характеризует то силовое динамическое взаимодействие элементов внутри агрегата, которое вызвало данную вибрацию. Обычно отображается амплитудой (Пик, Peak) - максимальное по модулю значение ускорения в сигнале. Применение виброускорения теоретически идеально, т. к. пъезодатчик (акселерометр) измеряет именно ускорение и его не нужно специально преобразовывать. Недостатком является то, что для него нет практических разработок по нормам и пороговым уровням, нет общепринятого физического и спектрального толкования особенностей проявления виброускорения. Успешно применяется при диагностике дефектов, имеющих ударную природу - в подшипниках качения, редукторах.
Виброскорость – это скорость перемещения контролируемой точки оборудования во время её прецессии вдоль оси измерения, измеряется в мм/сек, дюймах в секунду, либо в Дб.
Виброперемещение (вибросмещение, смещение) показывает максимальные границы перемещения контролируемой точки в процессе вибрации, измеряется в мкм, мм, либо в миллидюймах. Обычно отображается размахом (двойной амплитудой, Пик-Пик, Peak to peak). Виброперемещение – это растояние между крайними точками перемещения элемента вращающегося оборудования вдоль оси измерения.
4.1 Датчики вибрации
В системе «КОМПАКС М» используются следующие датчики: преобразователи виброизмерительные (ВИП) типа AB-311FR, AB-311FRU, AB-320FRM, AB-321FK, AK-3165, которые предназначены для измерения параметров вибрации объектов промышленного оборудования. На рисунке 4.1 представлен ВИП AB-320FRM, который крепится на три винта равномерно притягивающих его к площадке. Винты должны быть закручены полностью. Не допускается замыкание контактов датчика с корпусом ответвительной коробки, а также замыкание контактов датчика между собой.
Рисунок 4.1 ВИП AB-320FRM
В таблице 4.1 в качестве примера представлено сравнение технических характеристик ВИП AB-311FRU и ВИП AB-320FRM, взятое из брошюры производителя системы «КОМПАКС-М» НПЦ «Динамика».
Таблица 4.1 – технические характеристики ВИП AB-311FRU и ВИП AB-320FRM
| Технические характеристики | AB-311FRU | AB-320FR |
| Номинальный коэффициент преобразования: | ||
| по заряду, пКл*м-1*с2 | 50±6 | 10±2 |
| по напряжению, мВ*м-1*с2 | 1,5±0,3 | 1,0±0,3 |
| Нелинейность амплитудной хар-ки, %, не более: | ±2 | ±3 |
| Диапазон рабочих частот, Гц: | 2-3000 | 2-3000 |
| Резонансная частота закрепленного датчика, кГц, не менее: | 11 | 12 |
| Номинальная электрическая емкость, мф: | 32,0±6 | 9,5±1,7 |
| Предельное рабочее ускорение, м*с-2, не менее: | ||
| вибрационное | 2500 | 300 |
| ударное | - | 1000 |
| Диапазон рабочих температур вне взрывоопасных зон, ºС: | -60…+150 | -40…+130 |
| Диапазон рабочих температур во взрывоопасных зонах, ºС: | -60…+75 | -40…+75 |
| Длина кабеля для соединения датчика с модулями системы «КОМПАКС-М», м, не более: | 300 | 100 |
| Относительная влажность окружающего воздуха при температуре +35ºС и более низких температурах без образования конденсата, %, не более: | 98 | 98 |
| Степень защиты от воздействия пыли и воды по ГОСТ 14254-96: | IP67 | IP67 |
| Габаритные размеры, мм, не более: | 45x37 | 45x37 |
| Масса без кабеля и защитного металлорукава, кг, не более: | 0,12 | 0,12 |
| Тип крепления датчика к объекту | фланец | фланец |
ВИП состоит из основания, ввернутой в него шпильки, закрепленного на ней пьезоэлемента и крышки. Механические колебания корпуса через шпильку воздействуют на пьезоэлемент, который вырабатывает электрический заряд. На частотах, значительно меньших резонансной частоты чувствительной системы ВИП, ее ускорение идентично ускорению корпуса ВИП и, следовательно, вырабатываемый ВИП электрический сигнал пропорционален ускорению воздействующих на него механических колебаний. Схема включения преобразователей AB-311FR, AB-311FRU, AB-320FRM, AB-321FK, AK-3165 приведена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 Схема включения ВИП AB-311FR, AB-311FRU,
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
