化工裝置關鍵機組溫度監(jiān)測回路的優(yōu)化改進

化工裝置中用于大型機組監(jiān)測的控制系統(tǒng)涉及很多參數(shù)，如轉速、位移、振動、鍵相和溫度等，探頭將相關參數(shù)的物理信號轉換成對應的電壓、電阻、電流信號，進入控制系統(tǒng)進行處理，對比系統(tǒng)內部預設值，輸出處理后相對應的報警、聯(lián)鎖，送至安全儀表系統(tǒng)從而實現(xiàn)表決后的緊急停機。顯然，被測參數(shù)的準確性以及時效性對于機組的監(jiān)測保護尤為重要。不同裝置在關鍵機組上采用的機組監(jiān)護控制方案有所不同，往往在對測量信號的監(jiān)測方面依靠區(qū)別于裝置主系統(tǒng)的機組自帶的小控制單元或者特殊控制系統(tǒng)來直接完成，這也就意味著信號監(jiān)測處理的環(huán)節(jié)至關重要。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。離心式壓縮機的溫度監(jiān)測PP裝置一號反應器的循環(huán)氣壓縮機采用神鋼供貨的單級、定速的離心式壓縮機，其中溫度監(jiān)測點包括軸頸軸承溫度（4支）、推力軸承溫度（4支）、主電動機軸承溫度（4支）和主電動機繞組溫度（V/W/U相，3支）。監(jiān)測回路如圖1所示。

圖1離心式壓縮機現(xiàn)場監(jiān)測回路離心式壓縮機監(jiān)測原理如下?，F(xiàn)場測溫元件（Pt100熱電阻）經溫度信號以阻值形式經隔離式安全柵進入本特利3500溫度監(jiān)測器模塊（3500/1），本特利3500機組保護系統(tǒng)對電阻信號進行監(jiān)測處理，并根據(jù)預先設定值比較，通過2塊繼電器模塊（3500/33）對上述信號處理后的開關量進行輸出至SIS系統(tǒng)，實現(xiàn)機組的安全保護。往復式壓縮機的溫度監(jiān)測EVA裝置一、二次機均采用布卡哈德供貨的往復式壓縮機，一次機的大端軸承溫度（

支）、十字頭銷溫度（

支），二次機的連桿曲軸銷溫度（8支）、連桿十字頭銷溫度（1支）。監(jiān)測回路如圖2所示。圖2往復式壓縮機現(xiàn)場監(jiān)測回路往復式壓縮機監(jiān)測原理如下。安裝在機組轉動部位上鉆取孔內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現(xiàn)勵磁，兩根天線一根固定，一根放在轉動部件上。當兩根天線彼此相距約50mm時，RF脈沖會傳輸給傳感器，并且傳感器產生反射。系統(tǒng)使用短時高頻脈沖來詢問無源GBW系列傳感器，傳感器的反射由4個這樣的脈沖組成，其相對位置取決于傳感器元件的溫度。傳感器信號通過連接到固定天線的一根同軸電纜傳回信號處理單元（SPU），在信號處理單元（SPU）進行信號處理和采樣。此后，絕對溫度由SPU中的微控制器計算，溫度信息作為CANOpen或RS485信號或者4~20mA輸出電流傳輸給發(fā)動機報警監(jiān)控系統(tǒng)。一個信號處理單元最多可連接20個不同的傳感器，微控制器具有自動增益控制（AGC）功能，可以自動補償因各種裝置中的天線之間的距離變化等原因導致的系統(tǒng)衰減變化。SentryGB200是一種無線測溫系統(tǒng)，該技術使無源、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個不同部件構成：傳感器、固定天線、電纜接頭、同軸電纜和信號處理單元（即SPU）。傳感器安裝在發(fā)動機/機器內部，對面位置是相應的固定天線。電纜接頭可將同軸電纜穿過發(fā)動機/機器壁。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)控多個傳感器。溫度監(jiān)測回路的優(yōu)化改進信號監(jiān)測系統(tǒng)方面的優(yōu)化改進1.典型故障處理離心式壓縮機的定子繞組溫度在DCS系統(tǒng)內顯示瞬間升高，已超過報警值，但SIS系統(tǒng)內無相關報警記錄，同時機組保護系統(tǒng)（本特利3500）機架也無報警。檢查該溫度點所在回路，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，進而不能有效準確地排除故障，保證機組平穩(wěn)運行。同時，排查故障過程中發(fā)現(xiàn)部分參與“三取二”“二取二”聯(lián)鎖的測點分配在同一塊監(jiān)測模塊上，未實現(xiàn)冗余配置，存在安全隱患。2.優(yōu)化改進方案方案一：對比SIS系統(tǒng)與本特利3500系統(tǒng)安全性認證等級、掃描周期以及安全冗余配置，因此取消溫度測點進入3500系統(tǒng)，現(xiàn)場信號直接引入SIS系統(tǒng)進AI卡件信號監(jiān)測處理，并組態(tài)相應聯(lián)鎖邏輯，實現(xiàn)聯(lián)鎖保護功能，同時，實現(xiàn)對測點的歷史趨勢記錄及關鍵點的事件記錄。其中，參與“三取二”“二取二”聯(lián)鎖的測點分配在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作相應組態(tài)，實現(xiàn)顯示和記錄功能。離心式壓縮機優(yōu)化后監(jiān)測回路如圖3所示。圖3離心式壓縮機信號監(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)安全性認證等級、掃描周期以及安全冗余配置，因此取消溫度測點進入3500系統(tǒng)，現(xiàn)場信號直接引入SIS系統(tǒng)進AI卡件信號監(jiān)測處理，并組態(tài)相應聯(lián)鎖邏輯，實現(xiàn)聯(lián)鎖保護功能，同時，實現(xiàn)對測點的歷史趨勢記錄及關鍵點的事件記錄。其中，參與“三取二”“二取二”聯(lián)鎖的測點分配在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作相應組態(tài)，實現(xiàn)顯示和部分功能。如圖4所示。

圖4離心式壓縮機信號監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化方案二3.方案評價此方案通過將現(xiàn)場信號采用硬線連接的方式進入主系統(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，將現(xiàn)場信號直接引入SIS系統(tǒng)，安全可靠性上有所提高；減少了中間環(huán)節(jié)，維護及故障處理效率有所提升。信號監(jiān)測元件方面的優(yōu)化改進1.典型故障處理為配合設備檢修機組，在拆除軸瓦溫度測量元件時，若直接將熱阻與設備相連處拆開，則不用拆卸導線與葛蘭。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，拆裝時易損壞?；蛘卟鸪龑Ь€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，將帶來極大影響，甚至造成為尋找銅套將連桿解體。經分析，銅套與熱電阻采用導熱膠粘接，強度并不高，同時熱電阻與設備的連接方式造成在拆裝過程中熱電阻整體轉動，銅套會與設備開孔的內壁產生摩擦，這是導致銅套脫落的重要因素，銅套上有摩擦產生的劃痕。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信號監(jiān)測元件優(yōu)化改進方案3.方案評價此方案避免頻繁拆裝造成接線端子損壞、電纜損壞，同時一定程度上也可以減少銅套脫落的風險。信號監(jiān)測回路方面的優(yōu)化改進1.典型故障處理往復式壓縮機的十字頭溫度在DCS系統(tǒng)內顯示瞬間超上限后恢復正常，SIS系統(tǒng)內查看趨勢也顯示瞬間超上限后恢復正常。因此，可以排除DCS系統(tǒng)側的Modbus通信故障引起的數(shù)據(jù)異常，而應是來自現(xiàn)場側的故障導致。檢查該溫度點所在回路，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導致。鑒于開車期間無法拆檢，后期停車時排查發(fā)現(xiàn)確有松動現(xiàn)象。2.優(yōu)化改進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

往復式壓縮機信號監(jiān)測回路優(yōu)化改進方案3.方案評價此方案通過改進連接葛蘭，防止松動甚至脫落，保證監(jiān)測回路的完整性，從而導致機組的非計劃停車。結語目前化工裝置中關鍵機組主要包括大型往復式壓縮機、離心式壓縮機以及擠壓造粒機等，它們的平穩(wěn)高效運行將直接關系著所在企業(yè)的安全平穩(wěn)及經濟效益，甚至是一定程度上的社會影響，因此，機組狀態(tài)的監(jiān)測控制顯得尤為重要。而溫度作為機組狀態(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、主電動機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反映出該機組的運行狀態(tài)，為后續(xù)確定機組的故障診斷，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)等影響測量準確性與穩(wěn)定性的諸多因素分析，本著經濟性和安全性的原則，合理地提出對應的