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大型旋转机械是石化、电力等工业部门的关键动力设备，实时监测这些机器的工作状态对于确保其安全运行有着重要的指导意义。这些关键设备都配备传感器自动连续地监测机器运行参数，但是这些仪表只能显示和记录被监测信号的幅值，提示信号幅值是否超标，不能记录完整原始数据，不具备分析功能(振动信号频谱反映的信息比振动幅值要多得多)，特别是无法记录突发故障发生时刻的原始数据，不便于查找事故原因[1]。为提高广州石化乙烯裂解三大压缩机组（裂解气压缩机PY1300、乙烯压缩机PY1600、丙烯压缩机PY1650）的监测水平，实现机组振动和主要工艺参数的运行状态网络化在线监测和分析，广州石化乙烯装置在2003年的大修、改造中，引用了S8000 创为实公司研制开发的旋转机械状态监测分析系统，实现对机组的状态监视、过程数据积累、信号分析与故障诊断，最终为机组维修提供决策帮助。
2 S8000 系统功能介绍
S8000 系统是针对石油、化工、电力、冶金等行业的大型关键机组（压缩机、汽轮机、发电机组、高炉风机等）进行在线状态监测与分析系统。它为用户全面、深入地分析机组的运行状态，提供真实、有效、可靠的数据。系统的结构与功能如下：
2．1 系统组成与网络结构
S8000 系统由监测分站 NET8000、中心服务器 WEB8000和浏览站等组成，它们之间通过企业局域网来实现数据的传输。监测分站 NET8000负责实时采集现场机组数据，并不断向中心服务器 WEB8000发送。中心服务器负责存储机组历史数据，并以WEB方式向企业局域网发布机组运行信息。局域网内的浏览站为网络中的任何一台计算机上，浏览站用户通过IE 浏览器对机组的运行情况进行在线监控和分析工作，无需安装特定客户端软件。此外，中心服务器可以通过企业网的防火墙以特定方式向Internet 传送数据，可实现Internet 范围的浏览；通过电话拨号的方式远程登陆服务器，可以对服务器进行例行维护和S8000系统升级工作，从而用户可将精力完全放在机组的监测与诊断工作上。
2．2 MODBUS 通讯
监测分站 NET8000 有两个标准的RS-232C 兼容串行接口，通过与 DCS 或其他智能仪表的通讯，可以使监测相关过程量的信号扩充至256 路。其应用层协议为MODBUS 传输模式，监测分站 NET8000 既可以做主站又可以做从站。
2．3 基于自学习的灵敏监测——S8000 核心监测思想
传统监测分析系统的报警监测仅包括对振动总振值的主报警和预报警，远远不足以充分反映机组的实际运行状态。作为系统的核心监测方案，S8000 系统提出了“灵敏监测”思想。灵敏监测思想是一套关于系统的报警监测、统计学习以及历史数据存储的综合概念[3]。系统可针对不同机组，提供机组振动的矢量及其振动矢量的变化类型的全方位监测。大大增加了监测的信息量，提高了监测灵敏度。灵敏监测具有自学习功能，收集机组正常运行阶段的所有信息，利用专门的数学统计算法对这些信息进行统计学习，从而得到该机组在相应工作状态下的监测门限值。真正做到了有针对性地监测机组日常运行情况。
2．4 自动触发的高密度起停机监测
机组启停机数据是非常重要的，S8000 系统采用自动触发的起停机监测，自动判断进入起停机时间小于0.3 秒，起停机数据密度最多可达到每秒钟20 到50 组数据。起停机数据采集自动识别，无需人工干预，系统可根据转速变化自动识别并触发起停机录波，起停机过程与正常监测互不干扰，可以完成多个机组同时起停机的数据捕捉，避免特殊情况下的数据丢失。即使在无人职守情况下的故障停机，系统也能轻松实现。在机组起停机过程中，正常监测和起停机录波同步进行，可通过各个图谱实时观察机组的运行状态。可完整保留转子动态特性数据及过程量信息。
2．5 基于事件与基于时间的双重存储
同以前的按时间间隔存储数据的方式不同，灵敏监测技术采用基于“事件”与基于时间的相结合的数据存储方法，从根本上解决了数据存储与数据有效性之间的矛盾。机组状态变化超过了限定值（自学习值）称为一次“事件”，它可以触发数采器采集各通道的数据并将状态变化的原因记录下来[3]。另外为了对机组的整个运行状态有彻底的了解，在机组正常运行状态下，每隔一段设定的时间来采集各通道的正常数据。这种双重存储，做到了无故障时少采样，有故障时多采样，保证没有多余的与诊断无关的信息存储，不会丢失重要的机组信息。不仅保存了全部采样数据，而且大大减少了存储量。
2．6 远程IE 浏览
S8000 系统采用IE 方式浏览，S8000 系统在接入工厂网络后，其网络上的任何一台计算机上，无需安装专用软件就可以通过IE 浏览器进行所有监控和分析工作。同时，Web8000 还可以通过上Internet网的方式访问。S8000 系统支持多种网络协议，可方便的与工厂局域网、Internet 网相连接。各级设备管理人员，无需赶赴现场，在办公室甚至在家中，就可通过局域网或Internet，得到机组状态的各种信息。
2．7 远程诊断、升级和维护
S8000 紧跟技术发展潮流的软硬件设计理念使得机组信息的远传变得十分容易。将S8000 接入 Internet 或通过远程拨号，可在遥控请诊断专家为现场机组会诊，及时了解机组状况或进行分析诊断，系统远程升级和维护也可通过网络来实现。监测分站 Net8000 既是现场采集分析站又是独立运行的WEB 服务器。Net8000 采用专门设计的芯片和内置嵌入式Linux 操作系统构建成为专用采集分析站，打破了国产系统PC 机+数采卡+Windows 或Dos 操作系统的局限，大大提高了系统稳定性和可靠性。
3 S8000 系统在压缩机中的应用
S8000 系统于2003 年4月在广州石化乙烯区乙烯裂解三大压缩机组正式投用，此系统包括3 台 NET8000监测分站 、一台 WEB800 服务器和若干浏览站组成。负责监测裂解气压缩机组PY1300、乙烯压缩机组PY1600、丙稀压缩机组PY1650的转速、振动与位移等参数，并通过科学诊断分析，能及时得到机组的实时、可靠的运行情况并制定相应的措施。
3．1 系统构成
现场压缩机组通过探头传感器、Bently3300监测系统将机组的振动、位移等现场数据传送到3 台独立的现场数据采集监测分站NET8000，每台NET8000负责监测一台机组。该方式可靠性高，不会因为某一套采集监测分站的采集卡或其他硬件设备故障原因而导致其他机组的信息无法采集和分析。NET8000通过广州石化局域网将现场机组实时数据发送到中心服务器WEB8000。浏览站的数量不受任何限制，只要联网的任何一台计算机中安装有 IE 5.0以上版本，经过授权密码均可通过IE 浏览器登录网页，实现对现场机组的远程监测、分析和诊断。
系统组成结构框图如图1所示。
[img]2006698214730772.gif[/img]
3．2 信号来源
NET8000现场监测分站安装在乙烯区控制室的机柜间，三台NET8000均采用盘装的方式，安装在一个独立的机柜内。现场机组与对应监测分站的测量点统计如下表1 所示。
[img]2006698223889076.gif[/img]
3．2．1 径向振动和轴向位移信号
裂解气压缩机组、乙烯压缩机组、丙烯压缩机组的径向振动和轴向位移信号，直接来自 Bently 3300的输出缓冲端口，通过厂家提供的专用25芯电缆接线端子模块和 25芯电缆与 NET 8000监测站连接。采用这种方式，可以将现场众多机组信号通过电缆插拔的方式连接到监测分站NET8000。
现场传感器采用美国 Bently Nevada公司的在线监测保护装置3300传感器系统，可连续测量和监视不同的机械参数，如径向振动和轴向位移信号，并提供机组的运行工况，同时对于早期确认机械故障可提供重要的信息[2]。
本特利Bently 3300传感器系统由8mm趋近式探头传感器、延伸电缆、前置放大器和指示仪等组成。这种探头表面有一个封闭的传感器线圈，通过线圈的高频工作电流在探头前端产生一个交流磁场，当探头靠近转动轴时，轴表面将感应出电涡流，同时，闭合的电涡流也在轴表面感应出一个对应的磁场，与探头线圈的交变磁场作用相反，由于反作用磁场的抵消作用，使探头产生的交变磁场受到损耗，这种损耗能被前置放大器检测出来，这样，探头与轴面的间隙就可以通过磁场耦合反映到前置放大器的输出电压上，并且构成一定的特性曲线关系[4]。其原理图如下。
[img]2006698261060251.gif[/img]
3．2．2 键相位信号
NET 8000 可以处理无键、键槽、测速齿轮、多轴单键等多种信号。让键相探头传感器在轴转动时，每转感测产生一个脉冲信号，该信号即为键相信号。在该系统中，三大机组烯压缩机组的键相信号由Bently3300键相的缓冲输出与 NET8000 监测站相连，其中乙烯压缩机组和丙烯压缩机组为单键相，裂解气压缩机组分为高速轴和低速轴，具有两个键相信号。
3．2．3 过程量信号
为了获得更多与机组运行相关的过程量，NET 8000 监测分站突破传统的仅采用硬接线的方式，其自身具有2个串行口。根据 MODBUS 通讯协议，可从DCS 系统将必要的过程变量信号采入NET 8000监测分站，最多接入256 个过程变量信号，大大丰富了机组监测与故障诊断的信息。
3．3 系统软件功能
3．3．1 分析功能
S8000 监测系统监测的数据类型包括：实时数据、趋势数据（短时、小时、天、周、月、年）、历史数据及启停机数据等4大类。
S8000监测系统提供以下分析功能：
?机组总貌图：用户可以了解选定监测分站选定机组各个振动通道的总振值、轴位移量以及机组的转速情况；
?单质棒图：是以棒图的形式显示选定监测分站选定机组键相的振动通道的实时振动幅值；
?多值棒图：和单值棒图相似，不同的是，它将振动通道的总振值和各倍频幅值都用棒图显示出来；
?时域频谱图：用来查看选定机组键相的选定振动通道的波形及频谱；
?全息谱图：全息谱图是显示选定机组键相的某一选定振动通道的一、二、三倍频轨迹；
?参数列表：记录了机组在实时，历史，短时，启停机情况下各个振动通道的全部特征值，包括转速、间隙电压等信息；
?报警日志：记录了机组键相在实时、历史趋势情况下过程量的主报警、预报警值；
?过程振动趋势图：是以振动图的形式分别显示选定机组键相的四个振动通道的趋势数据或一段时间的历史数据或一组启停机数据；
?转速时间图：转速时间图是用来绘制在启停机时，转速随时间的变化而变化的情况。
3．3．2 统计学习功能
?统计学习分析：对于指定机组，选定历史数据库的的一段时间，通过统计学习，给出选定监测分站选定机组键相振动通道的各类门限值，并显示最终结果；
?灵敏监测门限列表：用于保存主报警和预报警外，经过历史数据自学习得到的各类灵敏监测门限值及相关参数，该部分参数可以通过用户界面中的灵敏监测自学习模块实现。
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jhlu3 发表于 2009/8/15 13:16:45
4 技术应用实例2楼 回复本楼
以裂解气压缩机PY1300为例，裂解气压缩机是乙烯裂解装置三大压缩机组中的一台关键设备，其运行正常与否，直接影响到装置的安全、稳定、长周期运行生产，最终影响到全厂的经济效益。可以从浏览站上获得机组的常规图谱（包括机组总貌图、单值棒图、多值棒图、振动趋势图）和列表日记、启停机图谱等信息画面监测机组的运行情况。6 结束语
重大机器设备的状态监测技术已是企业现代化管理的重要组成部分。机器状态的在线监测与故障诊断是保证机器设备长周期安全运行，提高企业生产率的重要手段[5]。该旋转机械状态监测和分析系统自投用以来，能准确地对乙烯的三大压缩机组进行实时状态检测和故障分析、诊断。同时为了保证机组系统正常稳定运行，最快解决故障，最大限度地减少维护工作量，实现了远程诊断、维护。一旦设备出现故障迹象，立刻记录该状态下的相关图谱，并进行诊断、分析，掌握现状，进行研究并制定维护、解决方案，将故障消灭在萌芽状态，避免不必要的停车。用户还能根据诊断的结果，提前做好了对机组设备的检修、维护的准备，指导排除故障，大大提高了排障的效率和准确率。并能提高设备的管理水平，取得了很好的经济效果和社会效益。
另外该大型机组监测系统的投用为乙烯压缩机的长周期运行奠定的了基础，对石油化工企业、炼油厂、乙烯厂等厂矿的大型旋转机组有参考性作用。
参考文献
[1] 压缩机状态监测系统． 北京东方中科集成科技有限公司， 2000年．
[2] 大型旋转机械监测保护故障诊断系统． 美国本特利·内华达公司北京办事处， 1994年．
[3] S8000 旋转机械状态监测和分析系统使用手册． 深圳创为实技术发展有限公司编，2003年．
[4] 袁振东．大型机组状态监测系统常见故障及维修．化工自动化及仪表，2001.28(3)：70-71．
[5] 王晓萍．风机机组群的在线状态监测与控制系统．化工自动化及仪表，2001.28(1)：37
引用 jhlu3 2009/8/15 13:16:45 发表于2楼的内容
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