作者：郑晓敏
1项目背景
空压机是空分装置中的龙头设备，其运行的稳定性对整个60 000 m3／h制氧空压机机组举足轻重，是保证各类气体有效供应、轧线生产顺利的第一必要条件。
空压机的振动检测系统是所有检测仪表中最为重要的，它能够最快速、最直接地反映空压机的运行状态。如果该系统检测到异常的振动情况，就会快速联锁空压机停车；如果空压机有异常的振动而没有检测到，将会引起重大设备安全事故，还有可能对人身和厂房基础造成不可逆转的危害；如果空压机没有异常振动而出现误报，将会联锁空压机停车，造成整个空分机组瘫痪，影响后续的生产运行。因此，对于空压机而言，振动检测系统的稳定性至关重要。目前，莱钢制氧区域的几个机组陆续停车，处于冷备状态，整个生产区域对60 000 m3/h制氧机组的依赖程度越来越高，如果该机组因空压机的振动检测系统故障导致停车，将会对整个莱钢的后续轧线生产造成不可估量的影响。
2项目改造方案的提出和实施
2.1 改造前的情况
改造前空压机的振动检测系统采用振动探头、延伸电缆和振动变送器的方式构建，振动变送器将振动探头检测到的间隙变化转换为4 mA～20 mA电流信号发送给DCS的AI模块。由于检测振动的信号点较多，信号在传输过程中，一旦受到电磁干扰将会影响测量数据的准确性，严重的干扰将会造成空压机的联锁停车；且振动探头和延伸电缆是本特利的产品，振动变送器为派利斯公司的产品，不同厂家的设备用在同一振动检测系统上兼容性也存在问题。基于上述考虑，为了保证空压机振动检测系统的稳定性，提出了以下改造方案。
2.2 具体改造方案
通过向振动检测设备厂家咨询和多方考察，目前大多数大型空压机和汽轮机的振动检测系统都采用本特利公司生产的3500保护系统。该系统是计算机化的振动信息系统，可对旋转机械和往复式机械的状态提供所需要的信息，如对不平衡、不对中、轴裂纹和轴承故障等机械问题的早期判定提供可靠依据。3500保护系统是当今使用最广泛的大型机组保护系统，此系统能够通过多种传感器采集数据，是专门为帮助和管理关键设备而制作的。3500保护系统采用模块化设计，能够通过多种方式将3500框架组态成所需要的模式。其工作原理为：前置器采集振动探头检测到的间隙变化信号，并将其转化为电压信号送至3500保护系统进行处理，处理后由继电器模块输出报警、联锁停车信号等，通讯网关模块通过MODBUS输出4 mA～20 mA信号至DCS上位机显示其数值。
通过以上的分析，确定的改造方案如下：①把振动变送器更换为本特利的产品，即把派利斯的振动变送器更换为本特利的前置器；②用振动探头、延伸电缆、前置器和3500保护系统来构建空压机振动检测系统，即在目前基础上增加前置器和3500保护系统。
3 系统组态
3.1硬件组态
3500保护系统可以按照机组测点的类型和数量进行组态，每个系统的组成至少需1个3500框架，最多可以扩展到12个框架。扩展后所有框架与主机的通讯通过专用电缆连接，在上位机安装相应的组态软件后，即可根据要求进行硬件组态和参数设定，如图1所示。
框架为本特利3500保护系统所组态的各个模块提供背板通讯，并为每个模块提供所需要的电源。每个框架有16个槽可以供插入各种模块，除了电源模块必须安装在0#槽，框架接口模块必须安装在1#槽外，其余第2#～15#槽可以根据工程需要任意配置。下面对3500保护系统正常配置的模块作一介绍。
(1)电源模块：电源模块是半高度模块，安装在3500框架最左侧的槽内（0#槽），可以安装一个或两个电源。若采用单电源供电时，一般电源都安装在框架的上部；采用双电源供电模式时，上部则为备用电源，下部为主电源，这两个电源相互冗余，如果其中一个电源故障，或者需要拆装其中一个电源时将不会影响到整个框架的运行。正常供电时，电源模块前面板发光二极管LED点亮。为了安全起见，本次的改造方案选用高压交流双电源供电模式，选用的订货号为：3500／15-02-02-00。
(2)框架接口模块：该模块安装在框架的1#槽位，紧靠电源模块的位置，它为框架与主机之间提供通讯，支持本特利内华达公司用于框架组态的专有协议，可以提供诊断信息和报警事件列表。在该模块的前视图，由4个发光二极管、编程和运行钥匙开关、模块地址设置开关、编程接口等组成，这4个发光二极管的闪烁情况可以反映出该模块的故障问题，如表1所示。本次改造方案选用的框架接口模块订货号为：3500/20-01-02-00，数量为1个。
(3)监测器位移振动模块：该模块是可组态的4通道检测模块，是使用数量最多的模块之一，通过软件编程，可以实现位移、振动、胀差、速度、加速度、偏心等工程量的测量，还可以接收多种本特利公司的传感器信号输入。3500/42可安装在框架中，完成组态所要求的监测功能，这可以使一个监测器起到几种不同的作用。
3500监测器的主要功能是可以连续地对机械振动与组态的报警值进行比较，以驱动报警，进行保护，给运行人员和维修人员提供基本的机械振动信息。
莱钢60 000m3／h制氧空压机共有19个振动和位移测点，需要5个3500/42模块，再留1个备用，共需要6个模块，应用模块的型号为：3500/42-04-00。
(4)4通道继电器模块：该模块可以从一个或多个监测器模块接收报警数值，并使用与、或进行逻辑判断，触发报警或连锁停车信号产生继电器输出。该模块有4通道普通继电器模块(3500/32)和4通道三重冗余继电器模块(3500/34)两种。两种不同的继电器模块需配不同的通讯接口模块，3500框架中可安装多个继电器模块，以满足信号发送和机械保护的要求。该模块需求的型号为：3500/32-01-00，数量为5个。
(5)通讯网关模块：通讯网关是一种充当转换重任的设备，作为3500监测器框架和其他供应商的硬件和软件系统之间的接口。该模块从监测器、键相位、继电器模块接收数据并以工业标准格式输出这些数据。为了控制3500监测器框架，这些模块同样以一样的标准格式接收特定的模块和框架参数。该模块需求的型号为：3500/92-04-01-00，数量为1个。
3.2软件组态
3500框架的组态软件为“3500 Rack ConfigurationSoftware”，版本V3. 93，该软件支持WINDOWS平台，操作简单、使用方便，不再加以叙述。
4结束语
通过这种改造，可以明显地提高机组的运行效率和寿命，降低机组的停车时间和次数，保证各类气体的有效供应，对整个莱钢的后续轧线生产提供强有力的保障。
5摘要：针对莱钢60000m3／h制氧空压机振动检测系统稳定性能不足的问题，提出了利用本特利公司3500保护系统的改造方案，该方案技术成熟、稳定性高、拓展性强，完全符合空压机振动检测系统的要求。介绍了改造后的系统组态及各类模块实现的功能。
