TNC2000 - TECHNICAD

System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wiruj cych
TNC2000
Opis systemu TNC2000
Zastosowanie
System
TNC2000
do
zabezpieczenia
maszyn i monitorowania ich stanu zapewnia ci gły
nadzór pracy maszyn wiruj cych takich jak
turbozespoły, spr arki, dmuchawy, wentylatory,
pompy, przekładnie, silniki elektryczne i inne.
System oparty jest na pomiarach drga
bezwzgl dnych obudów ło ysk, drga wzgl dnych
wału, poło enia osiowego wału wzgl dnego ło ysku
oporowym, cieplnego wydłu enia wzgl dnego wału,
cieplnego wydłu enia bezwzgl dnego korpusu,
temperatury ło ysk, poło enia zaworów i pr dko ci
obrotowej.
System zastosowany do realizacji zadania
monitoringu i zabezpieczenia maszyny wiruj cej
zapewnia na wyj ciu sygnały binarne(dwustanowe)
od
przekrocze
zaprogramowanych
warto ci
progowych
w
poszczególnych
kanałach,
standardowe sygnały stałopr dowe 4-20mA oraz
szeregowy interfejs cyfrowy RS485 z protokołem
Modus RTU lub TCPIP do komunikacji z nadrz dnym
systemem sterowania
System rozbudowany o realizacje zada
diagnostycznych zapewnia ci gł akwizycj danych,
ich przechowywanie w bazie danych oraz interfejs do
sieci Ethernet dla celów komunikacji ze stacj
robocz diagnosty poprzez zakładow sie typu
LAN. Oprogramowanie do akwizycji danych
zainstalowane jest w Jednostce Akwizycji Danych
JAD, za oprogramowanie diagnostyczne SMM jest
instalowane na stacji roboczej diagnosty(komputer
klasy PC). Takich stacji roboczych mo e by wi cej
ni jedna i poza diagnost mog one słu y tak e
innym osobom nadzoruj cym prac danej maszyny
lub grupy maszyn - oprogramowanie SMM mo e
współpracowa z wieloma Jednostkami Akwizycji
Danych, dla jednej maszyny wymagana jest jedna
Jednostka Akwizycji Danych.
W oparciu o serwer FTP wyposa ony w
dodatkowe oprogramowanie oraz zabezpieczenie
typu firewall mo liwy jest zdalny dost p do danych
systemu co daje mo liwo
oceny stanu maszyn
przez zewn trzne centrum diagnostyczne.
System w sposób ci gły mierzy i kontroluje
parametry potrzebne do nadzorowania pracy
maszyny. Dostarcza w ten sposób wa ne informacje
o takich problemach stanu dynamicznego maszyny
jak:
Wysoki poziom drga
synchronicznych
(zwi zanych z obrotami maszyny)
Ugi cie wału
P kni cie wału
Drgania od niestabilno ci filmu olejowego
Przytarcia wirnika
Obluzowane cz ci
Uszkodzenie ło yska lizgowego
Wyst powanie obci e
promieniowych
(wewn trznych i zewn trznych, w tym nie
osiowo ci )
Opis
Wszystkie elementy systemu zaprojektowane
s zgodnie z wymaganiami norm API670, ISO7919,
ISO10816 i innych dzi ki czemu system mo e
współpracowa z ró nymi systemami automatyki, na
przykład systemem sterowania procesem. System
TNC2000 zło ony jest z kilku ró nych elementów
składowych, które mo na podzieli na nast puj ce
grupy:
czujniki i przetworniki
moduły elektroniczne – wzmacniacze
pomiarowe,
zasilacze,
moduły
przeka nikowe, moduł komunikacyjny
jednostka akwizycji danych
obudowy mechaniczne – kaseta 19”,
szafa 19”
akcesoria
mechaniczne
–
przepusty
kablowe, uchwyty czujników, pancerze
ochronne kabli
sprz t serwisowy
oprogramowanie do akwizycji danych oraz
diagnostyczne
Grupa czujników i przetworników stosowanych w
systemie TNC2000 składa si z :
czujników wiropr dowych do bezdotykowego
(zbli eniowego) pomiaru przemieszcze i
drga wzgl dnych serii MDS/MDT
czujników wiropr dowych dotykowych do
pomiaru wydłu enia cieplnego korpusu oraz
poło enia zaworów serii LDS/LDT
czujników drga bezwzgl dnych do pomiaru
pr dko ci drga (elektrodynamiczny VST i
piezoelektryczny VT1 lub przy pieszenia
drga (AT2/100, AT3/100)obudów ło ysk
czujników temperatury typu Pt100 i
termopara do pomiaru temperatury ło ysk
1
Przedsi biorstwo Wdra ania Diagnostyki Technicznej TECHNICAD Spółka z o.o. 44 -100 Gliwice, ul Kozielska 18, Poland
phone/fax: +48 32 279 07 56/ +48 32 279 07 57, e-mail: [email protected], www.technicad.gliwice.pl
System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wiruj cych
dodatkowo zabezpiecza maszyn od ewentualnego
nieuzasadnionego zadziałania zabezpieczenia.
.
D
M
0
S1
lub
MDS16
M
D
S1
0
10
M
DS
10
lub
DS
M
Typowe konfiguracje obwodów pomiarowych oparte
o elementy systemu TNC2000 pokazane s na
rysunkach 1 do 7.
Pomiar przesuwu osiowego wału dostarcza
informacji o połozeniu wału w łozysku oporowym i
zapewnia wczesne ostrzeganie w przypadku
uszkodzenia tego ło yska. Konfiguracja na rysunku
1 pokazuje pomiar poło enia osiowego wału wirnika
w przypadku , gdy cylindryczny kołnierz na wale lub
wolny koniec wału znajduj si bardzo blisko ło yska
oporowego.
Stosuje
si
wtedy
czujnik
przemieszczenia MDS10 wraz z przetwornikiem
MDT10 na wymagany zakres pomiarowy (typowy
2mm). Idealny przypadek mamy wtedy, gdy czujnik
obserwuje bezpo rednio tarcz oporow ło yska.
Wtedy realizowany pomiar odpowiada poło eniu
tarczy
oporowej
w
obr bie
luzu
ło yskowego(szczeliny roboczej) ło yska oporowego.
TNC2000
MDT10
MDT10
MDT10
MDT10
MDT16
maszyna i jej otoczenie
VMSH
alert/alarm
uszk. toru pomiar.
4-20mA
RS 485
PRZEKA NIKI
system sterowania
i wizualizacji
MDS10
MDS10
JAD
MDS10
MDT10
MDT10
kaseta lub szafa w nastawni
MDT10
maszyna i jej otoczenie
1
2
3
AL
Logika 2 z 3
VMSH
alarm
uszk. toru pomiar.
Zakładowa Sie Komputerowa
PRZEKA NIKI
4-20mA
RS 485
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
alert
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
system sterowania
i wizualizacji
Rys.2 Wydłu enie wzgl dne wirnika
JAD
kaseta lub szafa w nastawni
Zakładowa Sie Komputerowa
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
Rys.1 Poło enie osiowe wirnika
W przypadku maszyn krytycznych (turbozespoły,
spr arki,…) pomiar przesuwu mierzony jest dwoma
lub trzema obwodami pomiarowymi w celach
redundancji. Sygnał dwustanowy zabezpieczaj cy
maszyn
(wył czaj cy maszyn ) jest wtedy
generowany na wyj ciu modułu logicznego,
realizuj cego algorytm „2 z 2” lub „2 z 3”. Układ taki
Rysunek 2 pokazuje pomiar wydłu enia
wzgl dnego
wirnika
–
ró nic
pomi dzy
bezwzgl dnym wydłu eniem cieplnym wirnika a
bezwzgl dnym wydłu eniem cieplnym korpusu. W
tym przypadku, w zale no ci od kształtu dost pnych
na wirniku pier cieni pomiarowych, stosuje si
czujniki/przetworniki zbli eniowe na wi ksze zakresy:
MDS16/MDT16
dla
zakresu
8mm
oraz
MDS30/MDT30 dla zakresu 12(16)mm . W
przypadku kołnierzy pomiarowych w kształcie sto ka
stosowany jest czujnik MDS10.
Oczywi cie w obu przypadkach pomiarów –
przesuwu osiowego i wydłu enia wzgl dnego –
czujniki montowane s poprzez uchwyty do korpusu
maszyny(stojaka ło yskowego).Wzmacniacz
pomiarowy VMSH zapewnia sygnały wyj ciowe dla
nadzoru, zabezpieczenia i diagnostyki.
2
Przedsi biorstwo Wdra ania Diagnostyki Technicznej TECHNICAD Spółka z o.o. 44 -100 Gliwice, ul Kozielska 18, Poland
phone/fax: +48 32 279 07 56/ +48 32 279 07 57, e-mail: [email protected], www.technicad.gliwice.pl
System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wiruj cych
TNC2000
0
S1
D
M
X
MDT10
M
D
S1
0
pomiarowych X i Y oraz o przekroczeniu warto ci
progowej parametru Smax wspólnego dla obu kanałów
(norma ISO 7919). Ponadto dostarcza sygnały
wyj ciowe dla celów nadzoru i diagnostyki.
Y
maszyna i jej otoczenie
MDT10
MDA5
MDT10
maszyna i jej otoczenie
RDM
Miernik obrotów
w nastawni
VMSH
alert/alarm
uszk. toru pomiar.
4-20mA
RS 485
PRZEKA NIKI
JAD
system sterowania
i wizualizacji
kasety lub szafa w nastawni
JAD
Zakładowa Sie Komputerowa
kasety lub szafa w nastawni
Zakładowa Sie Komputerowa
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
Rys.3 Pr dko
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
obrotowa i znacznik fazy
Obwód
pomiarowy
wg
rysunku
3
odzwierciedla sposób pomiaru znacznika fazy oraz
pr dko ci obrotowej.
Czujnik MDS10 obserwuje rowek na wale. Sygnał z
przetwornika
MDT10
przetworzony
przez
wzmacniacz
pomiarowy
MDA5
mo e
by
wykorzystany podwójnie: do wy wietlania warto ci
pr dko ci obrotowej w po danym miejscu, np. w
nastawni przy pomocy miernika obrotów RDM oraz
dla celów diagnostyki poprzez przesłanie jednego
impulsu/obrót do wzmacniacza pomiarowego VMSH
(pomiar k ta fazowego wektora drga , pomiar
amplitudy harmonicznych cz stotliwo ci obrotowej) i
Jednostki
Akwizycji
Danych
JAD
w
celu
synchronizacji rejestracji danych pomiarowych w
całym systemie .
Aplikacja pokazana na rysunku 4 zawiera
dwa czujniki MDS10 zamocowane wzajemnie
prostopadle na jednym ło ysku i współpracuj ce ze
wzmacniaczem
pomiarowym
VMSH
skonfigurowanym programowo do pomiaru drga
wzgl dnych wału. Taka konfiguracja umo liwia
pokazanie ruchu dynamicznego wału wzgl dem
ło yska w postaci trajektorii
rodka wału.
Zastosowanie kilku układów pomiarowych wg rys.4
(dla kolejnych ło ysk maszyny) umo liwi okre lenie
linii ugi cia wału.
Wzmacniacz pomiarowy VMSH informuje o
przekroczeniach
dopuszczalnych
(zało onych)
warto ci progowych drga wzgl dnych w obu osiach
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
Rys.4 Przemieszczenia promieniowe – drgania
wzgl dne wału
VT1
VST3
SKRZYNKA
POŁ CZENIOWA
maszyna i jej otoczenie
VMSH
alert/alarm
uszk. toru pomiar.
4-20mA
RS 485
PRZEKA NIKI
system sterowania
i wizualizacji
JAD
kasety lub szafa w nastawni
Zakładowa Sie Komputerowa
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
Rys.5 Drgania bezwzgl dne obudowy ło yska
3
Przedsi biorstwo Wdra ania Diagnostyki Technicznej TECHNICAD Spółka z o.o. 44 -100 Gliwice, ul Kozielska 18, Poland
phone/fax: +48 32 279 07 56/ +48 32 279 07 57, e-mail: [email protected], www.technicad.gliwice.pl
System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wiruj cych
LDS50
LDT50
maszyna i jej otoczenie
VMSH
alert/alarm
uszk. toru pomiar.
4-20mA
RS 485
PRZEKA NIKI
system sterowania
i wizualizacji
JAD
kaseta lub szafa w nastawni
Zakładowa Sie Komputerowa
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
Rys.6 Wydłu enie bezwzgl dne obudowy
LDS75
Schemat pomiaru drga bezwzgl dnych w
jednym kierunku pokazany jest na rysunku 5. Do
realizacji tego zadania mog by wykorzystane dwa
rodzaje czujników: czujniki pr dko ci drga
(piezoelektryczny typuVT1 lub elektrodynamiczny
VST3) preferowane dla maszyn z łozyskami
lizgowymi lub czujniki przyspieszenia drga
(akcelerometry typu AT2/100, AT3/100) preferowane
dla maszyn z łozyskami tocznymi. Konfiguracja
obwodu
wykorzystuj ca
jeden
z nazwanych
czujników oraz wzmacniacz pomiarowy VMSH
zapewni standardowe sygnały wyj ciowe do
nadzoru, zabezpieczenia i diagnostyki. Wielkosci
mierzon mo e by pr dko
lub przy pieszenie
drga . W przypadku maszyn krytycznych, tzn.
wa nych ze wzgl du na udział w procesie
technologicznym lub z powodu du ych strat z tytułu
nieplanowanego postoju maszyny, standardem jest
stosowanie pomiaru drga
bezwzgl dnych dla
jednego łozyska w dwóch kierunkach wzajemnie
prostopadłych – poziomo(H) i pionowo(V).
Konfiguracja wg rysunku 6 prezentuje pomiar
wydłu enia
bezwzgl dnego(cieplnego)
korpusu
maszyny wzgl dem fundamentu w oparciu o czujnik
nurnikowy serii LDS z przetwornikiem LDT,
współpracuj cy ze wzmacniaczem pomiarowym
VMSH.
Identyczna
konfiguracja
sprz towa
stosowana jest do pomiaru poło enia zaworów
odcinaj cych lub regulacyjnych co pokazane jest na
rysunku 7.
Wzmacniacze
pomiarowe
systemu
TN\C2000 montowane s w kasecie no nej 19“
standardu Eurocard 3U/84T.W zalezno ci od ilo ci
obwodów pomiarowych system mo e zajmowa
przestrze jednej, dwóch lub trzech kaset. Kasety
zabudowywane s obudowie zewnetzrnej typu szafa
( typowa ma rozmiary szeroko 600mm x gł boko
600mm x wysoko 1 800mm).
System zasilany jest z dwóch zasilaczy
230VAC/DC pracuj cych w układzie redundantnym.
W przypadku uszkodzenia sie jednego z nich drugi
przejmuje pełne obci enie. Wymiana uszkodzonego
zasilacza mo e by wykonana na ruchu.
Moduł logiki alarmu „2 z 3“ („2 z 2“) opisany
wy ej dla pomiaru przesuwu osiowego mo e byc
zastosowany do dowolnego typu pomiaru jezeli dany
obwód pomiarowy zostanie podwojony lub potrojony.
W przypadku potrzeby realizacji lokalnych
odczytów w kasecie(szafie systemowej) mo e by
zastosowany wielkonałowy moduł wy wietlacza PW
montowany , podobnie jak wzmacniacze pomiarowe,
tak e w kascecie 19“.
TNC2000
LDT75
VMSH
maszyna i jej otoczenie
alert/alarm
uszk. toru pomiar.
4-20mA
RS 485
PRZEKA NIKI
system sterowania
i wizualizacji
JAD
kaseta lub szafa w nastawni
Zakładowa Sie Komputerowa
Stacja robocza PC
Oprogramowanie SMM
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
Rys.7 Poło enie zaworu
4
Przedsi biorstwo Wdra ania Diagnostyki Technicznej TECHNICAD Spółka z o.o. 44 -100 Gliwice, ul Kozielska 18, Poland
phone/fax: +48 32 279 07 56/ +48 32 279 07 57, e-mail: [email protected], www.technicad.gliwice.pl
TNC2000
DRGANIA
BEZWZGL DNE
TEMPERATURA ŁO YSKA
DRGANIA WZGL DNE
DRGANIA WZGL DNE
TEMPERATURA ŁO YSKA
DRGANIA
BEZWZGL DNE
WYDŁU ENIE
WZGL DNE WIRNIKA
TEMPERATURA ŁO YSKA
DRGANIA
BEZWZGL DNE
DRGANIA WZGL DNE
WYDŁU ENIE
BEZWZGL DNE KORPUSU
TEMPERATURA ŁO YSKA
DRGANIA
BEZWZGL DNE
PRZESUW OSIOWY
DRGANIA WZGL DNE
ZNACZNIK FAZY
(PR DKO
OBROTOWA)
System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wiruj cych
ZASILACZ
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
VMSH
MONITOR
OK1
TXD
N
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
TXD
PRZESUW
OSIOWY
N
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
TXD
PRZESUW
OSIOWY
OK2
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
TXD
TXD
OK2
TXD
WYDŁU ENIE
WZGL DNE
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
ZNACZNIK FAZY
DRGANIA
WZGL DNE
DRGANIA
WZGL DNE
DRGANIA
WZGL DNE
DRGANIA
WZGL DNE
VMSH
MONITOR
VMSH
MONITOR
VMSH
MONITOR
VMSH
MONITOR
VMSH
MONITOR
OK1
OK1
OK1
TXD
WYDŁU ENIE
BEZWZGL DNE
OK2
TXD
MIMO RODOWO
OK1
OK2
TXD
DRGANIA
BEZWZGL DNE
OK1
OK2
TXD
DRGANIA
BEZWZGL DNE
OK2
TXD
DRGANIA
BEZWZGL DNE
OK2
TXD
DRGANIA
BEZWZGL DNE
TRYB
OK2
DRGANIA
BEZWZGL DNE
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
TXD
DRGANIA
BEZWZGL DNE
VMSH
MONITOR
VMSH
MONITOR
OK1
OK1
OK2
TXD
POŁO ENIE
ZAWORU
TA1
SKRZYNKA
POŁ CZE
AT2
MDS10
MDT10
MDS10
MDT10
uszkodzenie toru
ŁO YSKO
TXD
MDS10
alerty/alarmy
1
2
3
4
VMSH
MONITOR
MDT10
MDS10
TA1
Miernik Systemowy PW
PRZEKA NIKI
OK1
MDT10
SKRZYNKA
POŁ CZE
AT2
MDS16
MDT16
TA1
SKRZYNKA
POŁ CZE
AT2
MDS10
VMSH
MONITOR
OK1
TXD
N
O
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
MDT10
MDS10
MDA 5
MONITOR
ZASILACZ
MDT10
LDS25
TA1
LDT25
AT2
SKRZYNKA
POŁ CZE
MDS10
MDS10
MDS10
MDT10
MDT10
MDT10
MDT10
MDS10
ŁO YSKO
OPOROWE
OK2
TXD
POŁO ENIE
ZAWORU
4-20mA
VMSH
MONITOR
OK1
OK2
TXD
RS 485 Modbus RTU
TCP/IP Modbus RTU
POŁO ENIE
ZAWORU
SYSTEM ZABEZPIECZENIA I NADZORU MASZYN TNC 2000
Technicad - Gliwice
ZASILANIE
POMIAR
ZAPIS
system sterowania
i wizualizacji
JEDNOSTKA AKWIZYCJI DANYCH
JAD 32/32
RJ45
Zakładowa Sie Komputerowa
inni u ytkownicy:
Szef Zakładu,
Specjalista d/s turbin
Zakładowy diagnosta
Rys.8 Konfiguracja i przykładowe rozmieszczenie elementów systemu TNC2000
5
Przedsi biorstwo Wdra ania Diagnostyki Technicznej TECHNICAD Spółka z o.o. 44 -100 Gliwice, ul Kozielska 18, Poland
phone/fax: +48 32 279 07 56/ +48 32 279 07 57, e-mail: [email protected], www.technicad.gliwice.pl