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本特利TSI3500


TSI 培训总结
主要内容有涡流传感器和速度传感器的原理、特性及使用条件,TSI3500 系统简介、框架与主计算机的通讯、框架组态及探头安装时的注意事项等,现 将其总结如下,与大家共飨。

一、 测量约定
约定就是一种协议, 一种规定, 是以语言或文字形式订立的在某个群体或范围内应共同遵守的条件。 对于本特利系统来说,为了便于更好的理解和交

流各设备、系统的特性,制定一套大家都习惯和认可的 约定是十分必要的,其主要的内容有以下几个: 1、 测量速度、加速度和位移的传感器,当探头向测量面靠近时,输出信号趋向正方向; 、 测量速度、加速度和位移的传感器,当探头向测量面靠近时,输出信号趋向正方向; 如图 1 所示即为测量位移传感器趋向被测面时的电压曲线图;图 2 为当拿锤子沿其敏感极轴方向轻 敲一个速度或加速度传感器时,其输出电压曲线图;
-电压

电压趋向正方向

0 电压 向探头方 向运动 +电压 仅供参考 间隙减小 间隙增大 间隙以千分之一寸或微米计

图1
传感器 时间

位移、速度、加 速度敏感轴

轻敲

图2 2、观察或标注设备时,默认方向为从驱动端向被驱动端看; 、观察或标注设备时,默认方向为从驱动端向被驱动端看;

如汽轮发电机组,通常是从汽轮机向发电机看,电泵就是从电动机向给水泵侧方向看。 3、当测量探头采用 X 向和 Y 向方式时,从驱动端向被驱动端看,各探头名称和安装角度如下图 3、图 向方式时,从驱动端向被驱动端看, 、 、 4 所示; 所示;
观察方向

驱动侧

负载

负载

从驱动端看

任意旋转方向 驱动端

左上 右上

图3
向(0°)

向(0°)

向(左45°)

向(右45°)

向(右90°)

向(左90°)

图4 4、通常 Y 向探头接至 1 通道,X 向探头接至 2 通道,各信号线的颜色如下: 通道, 通道,各信号线的颜色如下: 、 Y 向振动信号线 X 向振动信号线 键相信号线 公共端 电源线 蓝色 黄色 结合以上各规则,我们就可以清楚的理解以下图 5、图 6 所示,当转动轴 红色 沿所示特定轨迹运动时,其轴心轨迹及 X 轴、Y 轴输出电压随时间变化的曲线 图了。 黑色 如按照此规则接线,不仅使整个系统接线与本特利的各种资料能对照起

绿色 来,对系统以后的调试、维护等都将带来很大的方便。

垂直,通道 1

垂直探头

水平,通道 2

水平探头

从驱动端看

垂直

水平

图5
垂直,通道 1 垂直探头 水平探头 水平,通道 2

垂直

水平

图6

二、传感器特性
本特利传感器一般分为位移传感器、速度和加速度传感器和机壳膨胀传感器。

1、 电涡流位移传感器 、
我们常接触到的本特利涡流传感器有直径5mm涡流传感器、8mm涡流传感器、 11mm涡流传感器、14mm涡流传感器、25mm涡流传感器、50mm差胀传感器、3300 耐高温电涡流传感器几种,其中5mm探头和14mm探头不常用。每个传感器系统都由探头、延长线和前 置器组成,本特利探头、延长线和前置器具有完全的可互换性,只要部件号一致,各部分可以互换。 电涡流传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移、振动传感器,其基本原理是探头、延 伸电缆、 前置器以及被测体构成基本工作系统。 前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈, 在探头头部的线圈中产生交变的磁场。 如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近, 则这

一磁场能量会全部损失;当有被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,电磁学上 称之为电涡流。 与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场, 由于其反作 用,使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗) ,这一变化与金属体磁导率、 电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。 通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性, 则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属 导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω 参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω 这几个参数在一定范围内不变,则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数,虽然它整个函数是 一非线性的,其函数特征为“S”型曲线,但可以选取它近似为线性的一段。于此,通过前置器电子 线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的 变化。 输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化, 电涡流传感器就是根据这一原理实 现对金属物体的位移、振动等参数的测量。 ①8mm探头,现在常用的为3300XL 8mm系统,其系统能输出正比于探头端部与被测导体表面之间 探头 的距离的电压信号。它既能进行静态(位移)测量又能进行动态(振动)测量,主要用于油膜轴承 机械的振动和位移测量,以及键相位和转速测量。 3300 XL 8mm 传感器系统的每一个组件都是向后兼容的,并且和其它 的非XL 3300 系列的5mm和8mm 传感器系统组件可互换。例如,当没有足 够的空间安装8mm 探头时,通常使用3300 5mm 探头来代替。其线性范围为 2mm(80mils),从距被测靶面约0.25mm(10mils)处开始,从0.25 至2.3mm (10 至90mils) (约-1至-17Vdc) ;探头灵敏度系数为7.874V/mm,前置器在 出厂时都经过AISI4140钢校准,如被测表面特性与AISI4140钢差异很大,可根据 被测表面特性重新校准。前置器的电源要求在无安全栅时为-17.5Vdc 至-26Vdc, 电流最大为12mA,有安全栅时要求-23V dc 至-26Vdc。当在高于-23.5V dc
电压下工作时 将导致线性范围减小。 现场联线要求0.2 至1.5mm (16 至24AWG) [有金属环时0.25 至 0.75mm (18 至23AWG) 建议使用三芯屏蔽电缆。 ]。 从3300 XL 前置器到监测器的最大长度为305 米 (1000 英尺) 探头要求最小靶面尺寸: 直径15.2mm(0.6inch) (平面靶面) 轴直径: 。 , 最小50.8mm (2in) 推荐最小:76.2mm (3in) 当对直径小于50mm(2in) 的轴进行测 量时,通常要求径向振动或轴向位移传 感器间距很近, 这将导致因传感器的电磁场相互干扰而发生读数错误。 应注意保持传感器端面之间的最 小距离以防止交叉干扰,对于轴向位移测量不小于40mm(1.6in), 对于径向 振动测量不小于 38mm(1.5in)。 对于轴直径小76.2mm(3in)的径向振动或位移测量, 将导致灵敏度发生变化。其他安装 安装时应注意的最小尺寸如下图7所示。
2 2

图7 对于油膜轴承机器非接触式振动和位移测量, 3300 XL ②11mm探头, 探头 现在常用的为3300XL 11mm系统, 11mm 电涡流传感器系统灵敏度可输出3.94 V/mm ( 100mV/mil )。 11mm 的探头端部使这种传感器与 我们标准的3300 XL8mm 传感器系统相比具有更大的线性区,线性范围为4.0mm(160mils),从距被测靶 面约0.5mm(20mils)处开始,从0.5 至4.5mm(20至180mils) 。它主要应用在要求大线性范围的下列测 量: ? 轴向(推力)位移测量 ? 蒸汽轮机的斜面差胀测量

? 往复式压缩机活塞杆位移或下降的测量 ? 转速计和零转速测量 ? 相位参考(键相位)信号 3300 XL11 mm 前置器的设计目标是取代7200 系列11mm和14mm 传感器系统。当从7200 系统升 级到3300 XL11mm系统时,所有的部件都必须被3300 XL11mm 部件替换;同时,监测系统 也要升级。 如果使用3500 监测系统,则需要软件组态的升级版本,该版本可以兼容3300 XL11mm 系统;现存的 3300 监测系统也需要 作相应的修改。 应用建议: 3300 XL11mm趋近式传感器系统设计用于频率范 围从0 到8kHz 的位移或振动测量,典型应用包括径向振动和位移、轴向位移以及键相位测量。 探头要求最小靶面尺寸:直径30.5mm(1.2inch)(平面靶面) ,推荐最小轴直径:152mm (6.0inch) 当对直径小于76mm(3.0in) 的轴进行测 量时,通常要求径向振动或轴向位移传感器间距很近,将导致 因传感器的电磁场相互干扰而发生读数错误。应注意保持传感器端面之间的最小距离以防止交叉干扰, 对于复合轴向位移测量不小于64mm(2.5in), 对于径向 振动测量不小于54mm(2.1in)。 对于轴直径小于 152mm(6.0in)的径向振动或 位移测量,轴表面的曲率将导致灵敏度发生变化。其他安装安装时应注意 的最小尺寸如下图8所示。 11mm探头前置器电源要求、现场联线等其他特性与8mm探头一致。

③25mm探头,现在常用的为3300XL 25mm系统,0.787 V/mm(20 mV/mil)的灵敏度输出使系统的线性范 25mm探头
围达12.7 mm(500 mil)。线性范围从距被测靶面约0.63mm(25mils)处开始,从0.63 至13.33mm(25 至 525mils) (约-1.5 至-11.5Vdc) 。由于具有这样的线性范围,3300 XL 25 mm 传感器系统适用于测量中 到大型蒸汽透平发电机上由于透平转子和机器定子(壳体)膨胀率不同所引起的差胀(DE) 差胀测 。 量由两个电涡流传感器实现,测量与推力轴承有一定距离的凸缘或斜面。典型的传感器安装方式包括: ? 两个传感器测量凸缘的同一侧,如下图9; ? 两个补偿式输入传感器分别测量凸缘的相对一侧,有效地使可测量的DE 范围加倍,如下图10; ? 两个传感器中至少有一个传感器测量转子的一个斜面, 另一个传感器测量一个独立斜面或转子上的不 同位置,以补偿径向移动。这种安装方式会对测量引入某些误差,但是能够测量比补偿式测量更长的总 DE 距离,如下图11; 安装方式需要根据可用的靶面尺寸、预计的转子轴向位移量以及机器内部(凸缘相对于斜面)的 DE 靶面类型。当可用的凸缘高度足够时,应采用两个传感器测量凸缘的同一侧这种安装方式。两个传 感器将提供互为冗余的测量。 3300 XL 25mm 探头具有多种壳体配置形式, 可以代替所有标准的7200 25mm、 7200 35mm 和25mm DE 传感器系统(包括侧面和尾部引出探头) 。前置器的输出也与7200和25mm DE 系统的输出相同,使 用户在升级时不需要修改任何监测器组态。当升级以前的系统时,传感器系统的每个组件(探头、延伸 电缆和前置器) 必须全部替换成 3300 XL 25mm 的组件。 3300 XL 25 mm 探头设计用于最苛刻的蒸汽 透平DE 环境。 它能在高达200°C (392°F) 的温度下持续运行并保持精度, 还可以承受250°C (482° F)的间歇高温。25 mm 探头前后密封,并使用FluidLoc? 电缆(所有标准25 mm 探头) ,防止湿气进 入探头端部。特殊的高温ClickLoc? 接头也是探头和延伸电缆的标准配置。每个探头和电缆都带有接 头保护器和一次性接头保护器安装工具,确保接头不受污染。探头头部上的ClickLoc? 接头具有可拆 卸的衬套,帮助在紧密间隙内缠绕电缆。 探头安装时应注意的尺寸如下图12-图14。

图8

图9

图 10

图 11

图 12 推荐最小靶面尺寸

图 13 最小侧面距离

图 14 推荐探头间最小距离

④50mm差胀传感器,它是为大型蒸汽透平的差胀提供精确可靠的测量方法。在用凸缘观测时,选择 差胀传感器
安装方法的准则和25mm探头相似,观测靶面的尺寸以及所预料的轴向差胀的大小。如果凸缘的高度足 够大,用一个传感器观测凸缘的一个侧面,可测量胀差。如果胀差的大小,超过用一个传感器观察凸缘 一个侧面的范围时, 则需要用两个探头采用补偿的安装方式进行测量, 两个探头各观测凸缘的一个侧面, 凸缘在两个探头之间移动,这样可以把测量范围加大一倍。这种方法之所以可以加大差胀的测量范围, 是因为当凸缘移出一个传感器的测量范围时, 它就进入另一个探头的测量范围。 还有一个差胀测量技术 的选项,就是用斜面测量,它较之一般的凸缘测量,可以加大传感器的测量范围。 50mm 差胀传感器,其先进的前置放大器以及非接触式探头,都安装在密封的传感器箱体内部。 这一设计消除了传感器和部件之间的互换误差。由于将整个传感器 作为一个系统进行校准,使传感器系统高度准确。内装的温度敏感 元件在整个温度-35℃到+120℃(-31℉到℉+248℉℉)的范围内, 可以 补偿信号输出。在汽轮机运行温度范围内,传感器的输出是稳定的, 它具有精确的差胀测量。同时在每一传感器的内部,都装有内层屏 蔽,它可以降低对转子表面的侧视,这样就可以允许凸缘的高度 102mm(4.0in)时,传感器可以在27.9mm(1.1in)范围内保持线性。线 性范围从距离观测靶面约1.3 mm (50 mils)处开始, 从1.3 到 29.2 mm (50 到 1150 mils) ,探头的平均灵敏度为0.394±0.008 V/mm。 50mm 差胀传感器电源要求: -17.5 Vdc 到 -26 Vdc,最大电流13.3 mA。 完整的现场联线由5 米或 9 米的三芯绞线、屏蔽层和环形接线端子组成。传感器和监测系统之间的最大长度为610 米 (2000 英 尺) ;观测靶面最小尺寸:最大线性范围在102 mm (4 in) 凸缘高度。

⑤3300耐高温电涡流传感器,因燃气和蒸汽透平可产生高温,其温度之高足以破坏普通的电涡流 3300耐高温电涡流传感器
探头。3300 耐高温电涡流传感器系统(HTPS)的设计可以承受燃气、蒸汽透平和其它类型旋转机械中

产生的高温。HTPS 可以测量这些机器高温区域的振动、轴位移、差胀以及其它参数。其主要特点有: ? 具有整体硬线电缆的电涡流探头在极端条件下可连续承受+350°C(+662°F)的高温 ; ? 具有4mm(160 mils)的线性范围,可在机器的高温部位进行大部分测量 ; ? 密闭式密封的陶瓷探头端部可以防潮,并可防止杂质进入,因而可增加寿命; ? 陶瓷端部以及不锈钢结构耐热、防潮、防腐蚀 ; ? 具有螺纹和无螺纹类型的壳体,适用于多种探头安装类型 ; ? 可采用长度为1、2 和5 米的硬线电缆用于从机械的高温部位引线; ? 具有3.94mv/m(100mv/mil)的信号输出,与新的以及现有的所有本特利内华达监测器及故障诊断设 备兼容。 3300 耐高温电涡流传感器系统可用来保护和管理关键机械,并可以增加安全性和有效性。当在透 平中间部位进行测量时, 还可用来进行模态分析。 模态分析对于研究和开发新的蒸汽透平和燃气透平以 及对现有的透平进行故障诊断时都很重要。 模态识别探头可提供水平的模态信息, 这对于平衡旋转机械 以及确认轴裂纹、轴承失效、转子和静止部分之间的摩擦等故障和其它机械问题是非常有价值的。由于 使用厚的硬线电缆,耐高温电涡流传感器系统不适宜采用传统的螺纹探头和支架方式。因此,我们推荐 使用无螺纹壳体探头,尤其是订购更长(2 米或5 米)的探头系统。无螺纹壳体探头带有夹钳形式的安 装支架,使探头在安装时无需转动。 电源要求-19.6Vdc 至-26Vdc,电流最大为12mA。当在高于-23.5V dc 电压下工作时,将导致线性 范围减小。 现场联线要求从3300 HTPS 前置器到监测器的最大长度为305 米 (1000 英尺) 线性范围: 。 4.0mm(160mils) ,线性范围从距被测靶面约0.5mm(20mils)处开始,从0.5 至4.5mm(20至180mils) (约-2 至-18Vdc) 。推荐最小靶面尺寸: 30.5mm(1.2inch) 直径(平面靶面) ,推荐最小轴直径: 152mm(6.0inch)

2、 速度及加速度传感器 、
常见本特利速度传感器主要有9200, 74712, 47633 Seismoprobe? 速度传感器系统,速度计 (Velomitor? )压电式速度传感器,330525 Velomitor? XA 压电式速度传感器,330750 高温 Velomitor? 速度计系统,190501 Velomitor? CT 速度传感器;加速度传感器主要有330400 和 330425 加速度计加速度传感器及200150 加速度计。这些都是接触式传感器,速度传感器主要测量轴承箱、壳 体的绝对振动,加速度主要用于有撞击或高频地方的测量,如齿轮箱和滚动轴承。

①9200, 74712, 47633 Seismoprobe? 速度传感器系统,本特利内华达Seismoprobe. 速度传感器 速度传感器系统,
系统测量轴承箱、机壳或结构的绝对(相对于自由空间)振动。该两线系统由传感器、电缆和可选的速 度-位移转换器组成。 Seismoprobe. 系列速度传感器是两线结构,采用动线圈技术,提供直接 正比于传感器振动速度的电压输出。与固体速度传感器(本质上是加速度计 中嵌入积分电子电路)不同,动线圈传感器对冲击或脉冲励磁的敏感性降低, 是更好的应用选择。此外,由于它们不要求外部电源,所以使便携式测量应 用更加方便。所有Seismoprobe.速度传感器的安装角度从驱动端看,0°是垂 直方向。 Seismoprobe. 速度传感器共有三种: ? 9200: 9200 是两线传感器, 适用于连续监测或与测试或故障诊断仪表一起应用于周期性测量中。 当 与整体电缆一同订购时,9200 具有卓越的抗腐蚀性,不需要额外保护。 ? 74712: 74712 是9200 的高温应用版本。 ? 47633: 47633 的安装方式较少,只提供整体铠装电缆。它的设计采用可替换的夹头,当动线圈磨损 后易于替换。它用于速度传感器安装方式有限且只需提供简单性能的一般用途机械。 多种联接电缆可以将9200和74712 传感器与其它仪表或速度-位移转换器联接起来。 这些电缆以300 毫米(1 英尺)递增,有或没有不锈钢铠装。

有两种类型的速度-位移转换器 (VDC)可供选择: ? 9513: 与 9200 和74712 传感器一起使用。 ? 46687: 与47633 传感器一起使用。 9200 和 74712 Seismoprobe. 速度传感器灵敏度: 当正确地终止并定位在校准角时,在100 Hz (6,000 cpm)时为20 mV/mm/s (500 mV/in/s) ±5%, 在100 Hz (6,000 cpm) 时为25 mm/s 速度-位移转换器电源要求: 型号9513 要求: -18 Vdc 型号46687 要求: -24 Vdc 输出灵敏度 (输入为500 mV/in/s) 9513-02: 200 mV/mil (8 V/mm) ±5% 46687-01: 200 mV/mil (8 V/mm) ±5% (1 in/s) 零到峰值±5%

压电式速度传感器, ②速度计(Velomitor? )压电式速度传感器,Velomitor.压电式速度传感器用于测量轴承箱体、 速度计(
壳体或结构的绝对(相对于自由表面)振动。与带有运动部件的速度传感器,如本特利内华达 Seismoprobe.系列速度传感器不同,Velomitor.传感器采用晶体形式,在压电式加速度计的基础 上进行专业化设计,嵌入积分电路。因其采用晶体电路,没有移动部件,所以不会产生磨损和 退化, 并且可以垂直、 水平或以任何角度安装。 灵敏度: 3.94mV/mm/s (100 mV/in/s) ±5% 在 100 Hz 时,最大电缆长度: 305 米(1,000 英尺)电缆, BN部件号02173006, 将不会引起信号 衰减 。

③330525 Velomitor? XA 压电式速度传感器,Velomitor. XA (扩展应用)是本特利内华达330500
速度传感器的坚固耐用型。它具有不锈钢外壳、环境防护接头和电缆组件,在安装时不需要箱体。 Velomitor. XA 及电缆组件可应用于潮湿环境中, 在正确安装时可满足IP-65 和 NEMA 4X 的要求。灵敏度: 4mV/mm/s (100 mV/in/s) ±5%,在 100 Hz 时,最大电缆长度: 305 metres (1,000 feet) 电缆, BN 部件号02173006, 将不会引起信号衰减 。

④330750 高温 Velomitor? 速度计系统,标准330500 Velomitor?压电速度计由于其信号处理电
子元件与敏感元件位于同一壳体内,所以能承受的外界温度受到限制电子元 件的温度限制将它的最大使用温度限制在+121°C (+250°F)。 330750 高温 Velomitor?系统(HTVS)以完全不同的结构解决了这个问题。它的设计将敏感 元件和信号处理电子元件隔离,通过硬质电缆将两者永久性联结。这种结构 允许敏感头安装在温度高达+300°C (+572°F)的表面,而信号处理电子元件 可以安装在温度低的位置。它达到了与其它速度计传感器系统同样的功能,但可以工作在更高的温度。 由于消除了敏感头和信号处理电子元件之间的连接,因而也消除了潜在的传感器故障(接头问题)发生 的可能性。灵敏度: 5.7 mV/mm/s (145 mV/in/s) ±5% 在100 Hz 。最大电缆长度: 在305 米 (1000 英 尺)之内信号不会衰减 。

⑤190501 Velomitor? CT 速度传感器,Velomitor. CT 速度传感器是我们标准Velomitor.压电速度
传感器的低频版本。它专门用于测量转速等于或大于90 rpm 的冷却塔和空气冷却热交换器风扇的壳体 振动速度。这些机器的运行转速通常在100 到300 rpm。速度计CT 传感器测量这些频率下的 振动幅值以及由风扇马达和减速器产生的振动频率。灵敏度: 3.94 mV/mm/s (100 mV/in/s) ±5%,在 100 Hz 时。

⑥330400 和 330425 加速度计加速度传感器,其应用于要求对壳体加速度进行测量的关键机
械,如齿轮啮合监测。330400 的设计满足美国石油协会标准670 对加速度计的要 求。它提供50 g峰值的振幅和100 mV/g 的灵敏度。330425 与330400 基本相同,除 了它的振幅范围更大(75 g 峰值),灵敏度为25 mV/g。 330400灵敏度: 10.2mV/m/s2 (100 mV/g) ±5% 在100 Hz 。加速度范围: 在 1 Hz 到 20 kHz 频带内整体加速 度为490 m/ s2 (50 g) 峰值 。振动频率超过20 kHz,尤其是在传感器的共振频率时, 加速度范围将严重降低。330425灵敏度: 2.5 mV/m/s2 (25 mV/g)±5% 在 100 Hz 。 加速度范围: 在 1 Hz 到 20 kHz 频带内整体加速度为735 m/s2 (75 g) 峰值。电源 要求:偏置电流: 额定2 mA; 输出偏置电压: 额定-8.5 Vdc。最大电缆长度: 在305 米 (1000 英尺) 内无信号衰减 。

⑦200150 加速度计,200150 加速度计是一般用途的壳体安装地震式传感器,专门与Trendmaster.
2000 加速度-速度传感器接口模块(TIM 和flexiTIMTM 版本)以及本特利内华达 1900/25 和1900/27 监测器一起使用。 200150 是固定在热塑壳体内的压电式传感器。 这 种结构使传感器极其坚固耐用,非常适用于恶劣的工业环境。传感器顶部安装的四针螺 钉式接头使传感器电缆的拆装都很方便。 传感器底部具有一个3/8-24 UNF 螺纹阴接头, 允许有多种安装方式。灵敏度: 10.2 mV/m/s2 (100 mV/g) ±12%,在80 Hz 时。

3、机壳膨胀传感器系统和高温机壳膨胀传感器系统 、
机壳膨胀是透平监测仪表的一项重要位移测量参数。机壳膨胀(有时称构架膨胀)是指机壳在机器 起动或在线运行期间产生的热膨胀。机壳膨胀传感器系统通常安装在与汽 轮机机壳固定端相对的基础上,提供机壳相对于基础的膨胀信息。机壳膨 胀参数应使用双重传感器进行测量。这种测量方式可以随时显示机壳滑动 支脚的位置。当一个支脚受到阻碍或被卡住时,将导致机壳变形和机器损 坏。双重机壳膨胀传感器系统与3500或3300 监测器共同使用时,可以对 这种情况提供报警信息。高温双重机壳膨胀传感器系统只与3500/45 位移 监测器兼容。 机壳膨胀测量能够帮助用户决定机器的热膨胀差是否超过了预期值。 这是一个起机参数, 从而可以 确保机壳和转子以几乎相同的速率膨胀。 如果热膨胀速率不同, 将引起机器转动部件和静止部件之间发 生内部摩擦。机壳膨胀传感器组件由一个LVDT (线性可变差动互感器)和对 其进行保护的防护罩组成。 机壳膨胀传感器的工作原理为:机壳膨胀传感器系统使用LVDT 测量机壳的热膨胀。LVDT 有一 个探杆与机器相连。当机壳膨胀时,探杆在LVDT 内移动,引起LVDT 信号发生变化。信号经过调节 后输出到监测器上,用于显示和报警。 24765 dc LVDT 比例因子 24765 -01: 24765 -02: 24765 -03: 组件的电气特性为: 0.346 V/mm (8.79 V/in) 0.404 V/mm (10.25 V/in) 0.143 V/mm (3.63 V/in)

线性范围 24765 -01 : 25.4 mm (1.0 in) 24765 -02: 50.8 mm (2.0 in) 24765 -03: 101.6 mm (4.0 in)

135613 dc LVDT 高温机壳膨胀传感器系统的电气特性为: 比例因子 13561 3-01 和 -11 : 0.20 V/mm (5.0 V/in) 135613 -02 和-12: 0.10 V/mm (2.5 V/in) 135613 -03 和 -13: 线性范围 135613 -01 和-11: 135613 -02 和 -12: 135613 -03 和 -13: 0.049 V/mm (1.25 V/in) 25.4 mm (1.0 in) 50.8 mm (2.0 in) 101.6 mm (4.0 in)

三、TSI3500系统
3500系统提供连续、 在线监测功能, 适用于机械保护应用, 并为早期识别机械故障提供重要的信息。 3500应用了最新的微处理器技术, 它是本特利内华达采用传统框架形式的系统中功能最强、 最灵活的系 统,具有其它系统所不具备的多种性能和先进功能。该系统高度模块化的设计包括: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3500/05 仪表框架 (要求) 一或两个 3500/15 电源 (要求) 3500/20 框架接口模块 (要求) 一或两个3500/25 键相器模块 (可选) 3500 框架组态软件 (要求) 一个或多个 3500/XX 监测器模块 (要求) 一个或多个 3500/32 继电器模块或 3500/34 三重冗余继电器模块 (可选) 一个或多个 3500/92 通讯网关模块 (可选) 3500/93、3500/94 或 3500/95 显示装置或运行于兼容PC 机上的3500 操作者显示软件 (可选) 内部或外部本质安全栅,或用于危险地区安装的电绝缘装置。 (可选)

从现场取得的传感器输入信号提供给3500监测器框架内的监测器和键相位通道, 机器的数据被采集 后,与报警点比较并从监测器框架送到以下一个地方或多个地方处理: ▲ 连接运行3500数据采集软件的主机的框架接口模块 ▲ ▲ ▲ 位于3500监测器框架内的Gateway模块 位于3500监测器框架内的4通道继电器模块 用于传输机械故障诊断数据的TDIX和DDIX通讯处理器

机器数据可在以上各个地方为工厂内其他控制系统提供显示、 比较或格式化数据。 其数据能以多种 格式显示,包括机组图、棒状图、当前值、实时和历史趋势图及报警、系统、计算机列表。 3500框架中模件的共同特征是带电插拔和内部、 外部接线端子。 任何主模件 (安装在3500框架前端) 能够在系统供电状态中拆除和更换而不影响不相关模块的工作, 如果框架有两个电源, 插拔其中一块电 源不会影响3500框架的工作。外部端子使用多芯电缆(每个模块一根线)把输入\输出模块与终端连接 起来, 这些终端设备使得在紧密空间内把多条线与框架连接起来变的非常容易, 内部端子则用于把传感 器与输入\输出模块直接连接起来。外部端子块一般不能与内部端子输入/输出模块一起使用。

1、3500/05系统框架 、 系统框架
3500框架用于安装所有的监测器模块和框架电源。它为3500各个框架之间的互相通讯提供背板通 讯,并为每个模块提供所要求的电源。 3500框架有两种尺寸: 1 全尺寸框架——19英寸EIA框架,有14个可用模块插槽 2 迷你型框架——12英寸框架,有7个可用模块插槽 电源和框架接口模块必须安装于最左边的两个插槽中。其余14个框架位置(对 与迷你型框架来说是其余7个位置)可以安装任何模块。

2、3500/15电源模块 、 电源模块

3500 电源是半高度模块, 必须安装在框架左边特殊设计的槽口内。 3500 框架可装有一个或两个电 源(交流或直流的任意组合)。其中任何一个电源都可给整个框架供电。如果安装两个电源,第二个电源 可做为第一个电源的备份。当安装两个电源时,上边的电源作为主电源,下边的电源作为备用电源,只 要装有一个电源,拆除或安装第二个电源模块将不影响框架的运行。3500 电源能接受大范围的输入电 压, 并可把该输入电压转换成其它3500 模块能接受的电压。 对于3500 机械保护系统, 有以下三种电源: 1.交流电源 2.高压直流电源 3.低压直流电源 输入 电源选项: 175 到 264 Vac rms: (247 到 373 Vac, pk),47 到 63 Hz。该选项使用交流电源且为高电压(通 常220V)交流电源输入模块(PIM)。 安装版本R 以前的交流电源输入模块(PIM)和/或版本M 以前的电源模 块要求电压输入:175 到250 Vac rms。 85 到 132 Vac rms: (120 到 188 Vac, pk), 47 到 63 Hz。该选项使用交流电源并且是低电压(通 常110V)交流电源输入模块(PIM)。 安装版本R 以前的交流电源输入模块(PIM)和/或版本M 以前的电源模 块要求电压输入:85 到125 Vac rms。 88 到 140 Vdc: 该选项使用直流电源,并且是高电压直流电源输入模块(PIM)。 20 到 30 Vdc: 该选项是低压直流供电,是低压直流供电模块(PIM)。

超限保护:对于所有电源类型,低电压不会损坏电源或PIM。一个超范围电压将使PIM 上的保险丝开路。

满框架电流值: 175 到 254Vac 输入: 2.3 A rms (最大)。 85 到 132 Vac 输入: 4.5 A rms (最大)。 88 到 140 Vdc 输入: 2.5 A (最大)。 20 到 30 Vdc 输入: 10.0 A (最大)。 输出:前面板发光二极管 电源OK LED: 当电源工作正常时,灯亮。 单点接地线连接:为避免接地回路,系统必须提供一单点接地,电源输入模块为你提供了一个开关,来 区别控制系统在哪儿接地。 如果装了两个电源, 那么两个开关需要调到同一位置。 电源输入模块出厂时, 开关调到关(CLOSED);接地系统通过末端(END)引到端子连接器上,如果系统在另一个地方接地, 比如用外部安保器,需把开关调到(OPENED)。下图演示了如何把开关跳到(OPENED)位置。

1. 从端子连接器上拆除导线保护罩; 2. 拆下边上的十字槽螺钉,该螺钉用来固定电源 输入模块的金属罩片; 3. 松开固定外壳地线夹子的两个螺钉,该螺钉位 于端子连接器下,拆下外壳的地线夹子; 4. 拆下金属罩片底部的薄金属片,端子连接器滑 过金属罩片。 5. 把开关推向开(OPENED)位置; 6. 把金属罩片和外壳地线夹子在电源输入模块上 复位。

3、3500/20框架接口模块 、 框架接口模块
框架接口模块(RIM)是3500框架的基本接口。它支持本特利内华达用于框架组态并调出机组中信息 的专有协议。框架接口模块必须放在框架中的第一个槽位(紧靠电源的位置)。 RIM 可以与兼容的本特 利内华达通讯处理器,如TDXnet、TDIX 和DDIX 等连接。虽然RIM 为整个框架提供某些通用功能,但它 并不是重要监测路径中的一部分, 对整个监测系统的正确和正常运行没有影响。 每个框架需要一个框架 接口模块。 对于三重模块冗余(TMR)应用,3500 系统要求TMR形式的RIM。除了所有的标准RIM 功能外, TMR RIM 还具有“监测器通道比较”功能。3500 TMR 组态根据监测器选项中规定的设置执行监测表决。采 用这种方法,TMR RIM 连续比较来自三个互为冗余监测器的输出。如果TMR RIM 检测到其中一个监测器 的信息与其它两个不相等(在设定的百分比之内), 它将把监测器标记为错误状态, 并且在系统事件列表 中生成一个事件。 其前面板上有RS-232 串行接口,可以与主机连接进行数据采集和框架组态,波特率最大38.4K,电缆长 度要求最长30m。后面的I/O(输入/输出)模块上有 RS-232/RS-422 串行接口,同样可以与主机连接进 行数据采集和框架组态,最大波特率38.4K,电缆长度:RS232为最长30m,RS422为最长1200m。RS422 接口还能使使多台3500框架以菊花链连接同3500 主机软件进行通讯。

连接计算机或 上一个框架

连接下一个框架

菊花链连接

菊花链方式连接的框架

数据管理者系统I/O 模块(两套端口)功能: 使用本特利内华达外部瞬态数据接口或动态数据接口 外部通讯处理器采集静态和动态数据。电缆长度: 最长3m(10 英尺),波特率只有9600 波特。 前面板上各LED(发光 二极管)含义: OK LED: 当框架接口模块操作正常时闪亮; TX/RX LED: 当RIM 与3500 框架中的其它模块相互通讯时闪亮; TM LED: 当3500 框架处于报警倍增状态时闪亮; CONFIG OK LED: 当3500 框架的组态正确时闪亮。 前面板各硬件开关作用: 框架复位按钮: 清除锁定的报警和延时正常通道(Timed OK)失败,同输入/输出模块上的“框架复位” 触点有相同的功能。 地址开关: 用来设置框架地址,共有63 个可选地址。 组态钥匙锁: 是用来设定3500 框架处于"RUN"(“运行”) 模式或"PROGRAM"(“编程”) 模式。 RUN 模 式允许框架正常操作并且锁定任何组态变化。 PROGRAM 模式允许框架正常运行并且允许对 框架进行远程或本地组态。 钥匙键可以在框架中的两个位置之间任意转还, 允许开关保持 在RUN 或PROGRAM 位置。 锁定至RUN 方式可以防止任何非授权的框架组态。 锁定至PROGRAM 方式可以在任何时间对框架进行远程组态。

1) LED:显示模块运行状态; 2) 硬件开关; 3) 组态端口: 使用使用RS-232 协议, 从框架中 组态或调出机械数据; 4) 框架接口 I/O 模块: 使用RS-232 和 RS-422 通讯协议以菊花链形式连接或 组态框架; 5) 数据管理者系统 I/O 模块: 连接两个本 特利内华通讯处理器到3500 框架。

4、3500/22瞬态数据接口 、 瞬态数据接口
3500瞬态数据接口(TDI)是3500监测系统和本特利内华达 System 1TM 机械管理软件之间的接口。 TDI结合了3500/20框架接口模块(RIM)和通讯处理器,如TDXnet的功能。TDI运行在3500框架的RIM插 槽中,与M系列监测器(3500/40M、3500/42M等)配合使用,连续采集稳态和瞬态波形数据,并通过以 太网将数据传送到主计算机软件。TDI具有标准的静态数据采集,但是采用可选的通道使能磁盘,也可 采集瞬态或动态数据。TDI与以前的通讯处理器相比,除了将通讯处理器的功能集成到3500框架以外, 还有其它几方面的改进。 TDI为全部框架提供通用功能,但并不是关键监测通道的组成部分,不影响整个监测系统的正确和 常规运行。每个框架要求一个TDI或RIM。TDI只占用框架中的一个槽位,必须位于第一个插槽中(紧邻 电源模块)。 对于三重模块冗余(TMR)应用,3500系统要求TMR形式的TDI。除了所有标准TDI的功能,TMR TDI 还具有“监测器通道比较功能”。通过选择监测器选项的安装功能,3500TMR组态执行监测表决功能。 采用这种方式,TMR TDI连续比较三个冗余监测器的输出。如果TMR TDI检测出其中一个监测器的输出信 息与其它两个监测器不相等(在组态的百分比之内),它就会向监测器发出错误指示,并在系统事件列 表中加入一个事件。 模件前面板的LED发光二极管的用途和各硬件转换开关与3500/20的相同, 只是它的地址选择开关有 127个地址可选。背面板的接口如下图所示:

1) 主模块 2) 10/100 Base T以太网输入/输出模块,RJ-45(电 话插座类型) 用于10Base-T/100Base-TX以太网电 缆,电缆长度最大100m; 3) 100 Base FX 以太网输入/输出模块,MT-RJ光纤 接头,100Base-FX电缆,最大400米(1312英尺) 多模光纤电缆; 4) 发光二极管:指示模块的运行状态 5) 硬件转换开关 6) 组态端口:采用RS-232协议组态或检索机器数据 7) OK继电器:指示框架的OK状态 8) 光纤以太网端口:用于组态和数据采集 9) RJ45以太网端口:用于组态和数据采集 10) 系统触点

5、3500/25键相器模块 、 键相器模块
3500/25 改进的键相器模块是一个半高度,2 通道模块,用来为3500 框架中的监视器模块提供键 相位信号。 此模块接收来自电涡流传感器或电磁式传感器的输入信号, 并转换此信号为数字键相位信号, 该数字信号可指示何时转轴上的键相位标记通过键相位探头。 每个键相模块有2个输入通道, 3500 机械 保护系统可安装2个键相器模块,接收4个键相位信号。 注: 键相位信号是来自旋转轴或齿轮的每转一次或每转多次的脉冲信号,提供精确的时间测量。 允许3500 监测器模块和外部故障诊断设备用来测量诸如1X 幅值和相位等向量参数。 当TMR(三重模块冗余)的应用,要求有一个系统键相位信号输入时,3500 系统应安装两个键相器 模块。在这种应用中,两个模块以并联方式工作,同时提供基本的和辅助的两种键相位信号给框架中的 其它模块。当键相位信号以并联方式与其它多种设备相连接并且需要与这些系统,如控制系统绝缘时, 将提供绝缘的键相器I/O 模块。绝缘的I/O 模块专门为电磁式传感器应用而设计,但当有外部电源时, 它也可为电涡流传感器应用提供绝缘。该I/O 模块主要用于测量轴转速,而不用于相位测量。当用于相 位测量时,它将产生比非绝缘I/O模块稍高的相位漂移。 每个键相器模块可接收2 个来自涡流传感器或电磁传感器的信号。输入信号范围为-0.8V到 -21.0V(非绝缘I/O 模块)和+5V到-11V(绝缘I/O 模块)。模块内可限幅,使信号不得超过此范围。无源 电磁传感器要求轴转速大于200rpm(3.3Hz)。在框架前面板上,通过同轴接头,有2 个缓冲键相位输出 信号。2 个缓冲键相位输出同样可在框架背面,通过欧式接头得到。前面板发光二极管 OK 指示灯: 可 指示在键相器模块内检测到一个故障。 TX/RX 指示灯: 当键相器模块与框架接口模块(RIM)进行通讯 时,发出指示。 下图所示为键相模块前视图和几种不同类型I/O模块的后视图。

1) 2) 3) 4) 5) 6)

缓冲的传感器输出 I/O 模块,绝缘内部端子 I/O 模块,绝缘外部端子 I/O 模块,非绝缘内部端子 I/O 模块,非绝缘外部端子 带安全栅的I/O 模块,内部端子

6、3500/40M 位移监测器 、
3500/40M Proximitor.是4通道位移监测器,接收本特利内华达位移传感器的输入,对信号进行处理后 生成各种振动和位移测量量, 并将处理后的信号与用户可编程的报警设置点进行比较。 可以使用3500 框 架组态软件对3500/40M 的每个通道进行组态,使其具有如下功能: ? 径向振动 ? ? ? ? 注: 道3 轴向位移 差胀 轴偏心 R REBAM○滚动轴承振动 该监测器通道成对组态,一次最多可执行上述功能中的2 个。通道1 和通道2 执行一个功能,通 和通道4 执行另一个功能或同一功能。

3500/40M 监测器的主要功能为: 1) 通过连续不断地将机器振动当前值与组态中的报警值进行比较, 并驱动报警系统, 从而达到保护机 器的目的; 2) 为操作人员和维护人员提供关键设备的振动信息。

通过组态,每一通道通常将输入信号处理成“静态值”。每一静态值都有组态好的警告报警值,每两 个静态值都可组态一个危险报警值。报警的延迟时间可通过软件设定。 前面板LED(发光二极管)OK LED: 指示3500/40M 正常运行 TX/RX LED: 指示3500/40M 正与3500 框架内其它模块通讯 Bypass LED: 指示3500/40M 处于旁路模式 传感器缓冲输出: 前面板对应每一通道均有同轴接头,每一同轴接头都有短路保护

1. 2. 3. 4. 5.

主模块前视图 状态发光二极管 缓冲传感器输出

I/O 模块 安全栅 I/O 模块, 内部端子 6. I/O 模块,内部端子 7. 8. I/O 模块,外部端子 I/O 模块,外部端子

我们还可以根据前面板上各个 LED(发光二极管)的状态来判断模块的故障状态,如下表所示, 其他模块与其类似。

7、3500/42M 位移、速度加速度监测器 、 位移、
3500/42M 位移/速度加速度监测器和 3500/40M 功能相似,只是功能更强一些,它也是一个 4 通道 监测器,它可以接受来自位移、速度、加速度传感器的信号,通过对这些信号的处理,它可以完成各种 不同的振动和位置测量,并将处理的信号与用户编程的报警值进行比较。3500/42M 的每个通道均可以 使用 3500 框架组态软件进行编程,完成下列各种功能: ? 径向振动 ? 轴向位移 ? 差胀 ? 偏心 ? REBAM. ? ? ? ? 加速度 速度

轴绝对振动 圆形可接受区 注: 监测器通道成对编程,可以同时完成最多以上两个功能。通道 1 和 2 可以完成一个功能,而通道 3 和 4 完成另一个(或相同的)功能。 3500/42M 前面板 LED (发光二极管) 的含义及通过其进行的故障诊断与前面的 3500/40M 模件相似。 下图所示为其前后面板示意图:

1.

状态发光二极管

2. 传感器缓冲输出 3. 位移/速度加速度带内部端子 的 I/O 模块 4. 位移/速度加速度带外部端子的 I/O 模 块 5. 带外部端子的三重冗余 I/O 模块

8、3500/45 、

差胀∕ 差胀∕轴向位置监测器

3500/45 差胀/轴向位置监测器是一个可接收趋近式涡流传感器、旋转位置传感器(RPT)、DC 线性 可变微分变换器(DCLVDT)、AC 线性可变微分变换器(AC LVDT)和旋转电位计输入信号的4 通道监测 器。测量类型和相关的传感器输入将决定需要哪种输入/输出(I/O)模块。 它对输入信号进行处理,并将 处理后的信号和用户可编程的报警设置进行比较。应用3500 框架组态软件,3500/45 可被编程去完成 如下功能: ? 轴向(侧向)位置 ? 差胀 ? ? ? ? ? ? 标准单斜面差胀 非标准单斜面差胀 双斜面差胀 补偿式差胀 壳胀 阀门位置

注: 监测器通道成对编程, 每次最多能完成上述的两个功能。 通道1 和2 能完成一个功能, 而通道3 和 4 能实现另外一个(或同一个)功能。但是,只有通道3 和4 能实现壳胀监测。 3500/45 监测器的主要功能是:

1) 通过将所监测参数与设定的报警点进行连续比较并驱动报警,以提供机械保护功能 2) 为运行人员和维护人员提供基本的机器信息。 根据组态,每一通道可将输入信号处理为称作“比例值”的多种参数。每一个有效比例值可组态为报 警设置点,而任意两个有效比例值可组态为危险设置点。 前面板LED(发光二极管) OK LED 指示3500/45 运行正常 : TX/RX LED:指示3500/45 正在与3500框架内其它模块通讯 旁路LED:指示3500/45 正处于旁路关态 通过LED进行故障诊断时,3500/45与前面提到的3500/40M相似。 传感器缓冲输出:在监测器前面板上每个通道对应有一个同轴接头。各同轴接头带有短路保护。当 使用DC LVDT 时, 通道3 和通道4 是-10Vdc 的电平转换。 当使用ACLVDT 时, 所有通道均为由LVDT 返回的交流信号的直流显示。 报警点设定: 监测器测量的值均可作为报警点,所测得的任意两个值可作为危险点。所有报警设 置点均通过软件组态方式设定。报警值可调节,且通常可在各自测量值满量程的0~100%范围内任意设 定。但基于传感器类型,对设置点也有限制。在某些情况下,满量程范围和零点位置电压的合成可能引 起满量程的上下顶点量程电压超出设置点上限。 在此情况下, 设置点范围受到限制且不能包括整个测量 范围。报警的精度应在预定值的0.13%之内。 报警时间延迟: 报警延迟可用软件编程,并可按如下设定: 警告: 从1 秒到60 秒,间隔为1 秒 危险: 0.1 秒或1 秒到60 秒,间隔为1 秒 左图为差胀/轴向位置监测 器的前视图和用于电涡流传感 器、旋转位置传感器和DC LVDT 的I/O 的后视图 1) 监测器前视图 2) 状态LED 3) 传感器缓冲输出: 为四 个传感器提供未滤波输出。所有 输出均为短路保护。当使用DC LVDT 时,通道3 和通道4 具有 –10V 的电平转换。当使用AC LVDT 时,所有通道为基于AC LVDT 二级输出经信号处理后的 直流表示 。 4) 用于电涡流传感器、旋 转位置传感器或DC LVDT 的各 种I/O 模块的后视图。 5) 位置I/O 模块,内部端 子,用于电涡流传感器、旋转位 置传感器或DC LVDT 6) 位置I/O 模块,外部端 子,用于电涡流传感器、旋转位 置传感器或DC LVDT 7) 位置I/O 模块,TMR 分

散式,外部端子,用于电涡流传感器DC LVDT 8) 位移/速度加速度I/O 模块,TMR 分散式,外部端子,用于电涡流传感器 左图为用于AC LVDT 和旋转电位 计的I/O 的后视图 9) 用于AC LVDT 的各种I/O 模块的 后视图 10) 位置I/O 模块,内部端子,用于AC LVDT 11) 位置I/O 模块,外部端子,用于AC LVDT 12) 用于旋转电位计的各种I/O 模块的 后视图 13) 位置I/O 模块,内部端子,用于旋 转电位计 14) 位置I/O 模块,外部端子,用于旋 转电位计

9、3500/50 、

转速模块

3500/50 转速表模块是一个两通道模块,它可接收来自涡流传感器或磁传感器(除非另外注明)的 信号, 可确定轴的转速、 转子的加速度或转子的方向。 它将这些测量量与用户可编程的报警点进行比较, 当超过报警点时发出报警。3500/50转速表模块可使用3500 框架组态软件进行编程,可将它组态成下列 四种不同类型: 1. 2. 3. 4. 转速监测,设置点报警和速度带报警 转速监测,设置点报警和零转速指示 转速监测,设置点报警和转子加速度报警

转速监测,设置点报警和反转指示 3500/50 可被组态成向3500框架背板提供键相位信号,供其它监测器使用,因此不必再在框架内安 装键相位模块。3500/50还有一个峰值保持功能;它可以存储机器曾达到的最高转速、最高反转速度或 反转的数量(取决于所选择的通道类型) 。这些峰值可由使用者复位。 应用说明 ? 本特利内华达转速表模块不单独使用或作为某一部件用于转速控制或超速保护系统。 ? ? ? 本特利内华达转速表模块不为转速控制或超速保护系统提供保护冗余和响应转速。 模拟量比例输出只用于数据收集、图表记录或显示。另外,转速的警告设置点只是用于通知目的。 磁传感器不使用反转选项,因为这些传感器在低转速时不能为检测电路提供清晰边沿,这将引起

错误的反转指示。 ? 磁传感器不推荐使用零转速选项,因为这些传感器在低转速时不能为检测电路提供清晰边沿。 每个转速表模块接收一或两个涡流传感器或磁传感器信号,信号范围是+10.0V 到-24.0V,信号超 出此范围在模块内部受限。报警点设置: 一级报警可由转速表为每一测量值设置。除此之外,二级报警 可由转速表测量值中的任意两个值设置。所有报警点由软件组态。报警点可调,通常可在满量程的 0~100%范围内设置。报警延迟可由软件编程,并设置如下:报警1: 从1 到60 秒,调节间隔为1 秒; 报警2: 从1 到60 秒,调节间隔为0.1 秒。前面板LED灯的含义与前面提到的模件相似, 下图为转速模件前视图和几种I/O模件的后视图

1. 状态LED 2. 缓冲传感器输出 3. I/O 模块,带内部端子 4. I/O 模块,带外部端子 5. I/O 模块,TMR,带外部端子 6. I/O 模块,带内部安全栅和内部端子

10、3500/53 、

超速检测模块

本特利内华达的3500 系列机械检测系统的电子超速检测系统是高度可靠、快速响应的冗余转速表

系统,专门用于机械的超速保护。3500/53 模块可用于组成2 选2 或3 选2(推荐)表决系统。安装超速检 测系统的3500框架要求配备冗余电源。 每一个超速检测模块接收一个涡流传感器或磁传感器的信号,输入信号的范围是+10.0V 至 -24.0V。信号超出此范围,在模块内受限。适用于本特利内华达3300 8mm 涡流传感器,3300 16mm 高 温涡流传感器(HTPS) ,7200 5mm、8mm、11mm和14mm 涡流传感器,3300 RAM涡流传感器,或磁 传感器。 前面板LED(发光二极管)含义: OK LED: 指示3500/53 模块工作正常 TX/RX(传送/接收)LED: 指示3500/53 模块正在与3500 框架内其它模块进行通讯 Bypass(旁路)LED: 指示3500/53 模块处于旁路状态 Test Mode (测试模式)LED: 指示3500/53 模块处于测试状态 Alarm(报警)LED: 指示一个报警条件已发生,与之联系的继电器已动作传感器缓冲 输出: 每一模块前部都有一个用于缓冲输出的同轴接头,每一接头均有短路和静电保护 对于转速,可以设置低于或高于报警水平(设置点)。另外,对转速可设置危险 (超速)设置点。所有 报警设置点均由软件组态来设置。报警点可调,并通常在0~100%的满量程范围内调整。 报警时间延迟: 在频率高于300 Hz 时少于30ms 。 其他功能详见3500/53 超速保护系统操作与维护手册。

1) 主模块,前视图 2) 状态LED 3) 缓冲传感器输出, 为传感器提供未滤波 的输出,输出具有短路保护 4) I/O 模块,后视图

根据 3500/53 超速检测模块前面板 LED 状态同样可以判断模件的故障,如下表所示:

11、3500/32 、

4通道继电器模块 通道继电器模块

4 通道继电器模块是一个全高度的模块,它可提供四个继电器的输出量。任何数量的 4 通道继 电器模块,都可放置在框架接口模块右边的任一个槽位里。4 通道继电器模块的每个输出都可以独 立编程,以执行所需要的表决逻辑。 每个应用在 4 通道继电器模块上的继电器,都具有“报警驱动逻辑”。该报警驱动逻辑可用“与 门”和“或门”逻辑编程,并可利用框架中的任何监测器通道或任何监测器通道的组合所提供的报警 输入(警告或危险)。该报警驱动逻辑应用框架组态软件编程,可满足应用中的特殊需要。 注意: 需要三重模块冗余(TMR)的情况下应使用 3500/34 TMR 继电器模块。 前面板 LED 含义: OK LED(发光二极管) :模块工作正常时闪亮 TX/RX LED:用于传送和接收,当该模块与框架中其它模块间通讯正常时闪亮 CH ALARM LED:当该继电器通道处于报警状态时闪亮 继电器类型: 两个单极双掷(SPDT)继电器,连接在一起组成一个双极双掷(DPDT)形式 密封形式:环氧树脂密封;接触寿命 100,000 次@5A,24Vdc 或 120Vdc ; 工作方式:每个通道都可以通过开关,选择成正常情况不带电或正常情况带电

1) 2) 3) 4)

发光二级管,用来指示继电器通道的情况 用来把继电器触点联到外部设备的终端 控制继电器触点如何工作的开关 4 通道继电器及 I/O 模块

通过前面板发光二极管的状态,我们可以诊断该模件的故障,如下图所示: 图中所提到的系统事件清单详见该模块操作与维护手册。

12、3500/34 、

三重模块冗余( 三重模块冗余(TMR)继电器模块 )

对于满足 ISA S84.01-1996 对安全仪表系统极高可靠性要求的应用,3500 系列机械保护系统支 持三重模块冗余(TMR)继电器模块。TMR 继电器模块采用三个独立的继电器提供一个继电器输出。 TMR 继电器模块与专门的 TMR 框架接口模块和三个监测器模块一起使用, 提供 3 选 2 表决输出。 TMR 继电器模块中的每个继电器包含“报警驱动逻辑”。报警驱动逻辑采用“与”和“或”逻辑编 程,可以应用于来自框架中任何监测器通道或几个监测器通道的报警输入(警告和危险) 。报警驱 动逻辑由 3500 框架组态软件根据不同的应用需要编程。 TMR 继电器模块的功能: 3500/34 TMR 继电器模块由两部分组成:TMR 继电器模块(两个)和 TMR 继电器输入/输出 (I/O)模块。通过编程,两个 TMR 继电器模块 同时行使同样的功能,有效地提供冗余支持。 每一部分的功能如下: TMR 继电器模块 TMR 继电器模块根据用户编程的报警驱动逻辑,为 4 个继电器通道的每个 继电器模块: 通道提供 3 个独立的报警触点信号。每个继电器通道的报警驱动逻辑由 3500 框架组态软件编程。 在 TMR 框架内,用于报警驱动逻辑的报警信号(通道警告、通道危险、监测器警告等)由三个监 测器通过三个独立的数据通道同时提供。TMR 继电器模块分别检测每个数据通道,生成三个报警 触点信号,并发送到 TMR 继电器 I/O 模块。如果某一个数据通道的 OK 状态为 NOT OK,则与该 通道相关的报警触点信号将被置为无效。 TMR 继电器 I/O 模块 TMR 继电器 I/O 模块包含 12 个继电器, 模块: 分为 4 个通道组, 每组 3 个

继电器。这种方式为 4 个继电器通道提供 3 选 2 继电器表决功能。 对于每个继电器通道, TMR 继 电器模块提供 3 个报警触点信号。 每个报警触点信号输入到通道组中的一个继电器。 这些继电器通 道组从电气设计上可以提供下表中所列的 3 选 2 表决。此外,每个 TMR 继电器模块提供一个经 TMR 继电器 I/O 模块检测的 OK 状态。如果模块处于 NOT OK 状态,来自该模块的报警触点信号 将不被检测。

TMR 继电器模块包含六个 LED,用于指示运行状态 OK LED: 当模块正常工作时点亮 传送/接收(TX/RX) LED: 指示传送和接收。当框架内的模块之间通讯正常时闪亮 通道报警(CH ALARM) LED: 当继电器通道处于报警状态时点亮 继电器类型:三个双极双掷(DPDT)继电器连接成一个单极单掷 (SPST) 形式 ,不支持灭弧功能。 环氧密封,触点寿命 100,000 次 @ 1.5 A, 24 Vdc 或 1 A, 120 Vac 继电器在使用时每个通道为常带电

TMR 继电器方块图

下图为 TMR 继电器模 块的前后视图

1) 状态 LED 2) 继电器触点与外部仪表的连接端口 3) 主模块,前视图 4) TMR I/O 模块

13、3500/92 、

通讯网关

3500/92 通讯网关具有广泛的通讯能力,可通过以太网 TCP/IP 和串行(RS232/RS422/RS485)通 讯协议将所有框架的监测数据和状态与过程控制和其它自动化系统集成。它也支持与 3500 框架组 态软件和数据采集软件的以太网通讯。支持的协议包括: ? Modicon Modbus?(通过串行通讯) ? Modbus/TCP(用于 TCP/IP 以太网通讯的串行 Modbus 的另一种形式) ? 有的本特利内华达协议(与 3500 框架组态和数据采集软件包通讯) 3500/92 通过 RJ45 与 10BASE-T 星型拓扑以太网络连接。 3500/92 具有与 3500/90 相同的通讯接口、通讯协议以及其它特点,不同的是,3500/92 具有可 组态的 Modbus 寄存器功能,能提供与初始值寄存器一样的功能。 前面板发光二极管(LED)状态 OK LED: 指示 3500/92 运行正常。 TX/RX LED: 指示 3500/92 与 3500 框架中的其它模块通讯。 3500/92 通讯网关的前后视图如下所示:

1) 状态发光二极管 2) 通讯网关模块 3) RS485 I/O 模块 4) RS232/RS422 I/O 模块 5) 以太网/RS232 I/O 模块 6) 以太网/RS485 I/O 模块 其他还有: 通道继电器模块 水电监测器、 温度监测器、 其他还有:3500/33 16通道继电器模块,3500/46M水电监测器、3500/60和3500/61温度监测器、3500/62 通道继电器模块, 水电监测器 和 温度监测器 过程变量监测器、 活塞杆位置监测器、 汽缸压力监测器、 过程变量监测器、3500/72M活塞杆位置监测器、3500/77汽缸压力监测器、3500/93 LCD显示装置和 活塞杆位置监测器 汽缸压力监测器 显示装置和 3500/95系统集成 显示装置,我们不常用,这里不再赘述。 系统集成pc显示装置 系统集成 显示装置,我们不常用,这里不再赘述。

14、3500系统软件 、 系统软件
在 3500 机械保护系统中共有如下三个软件包: 1. 框架组态软件 – 用于组态所有的 3500 模块。 2. 数据采集/DDE (动态数据交换)服务器软件:用于采集和保存来自 3500 系统的静态数据。 DDE 服务器具有数据输出功能,用于与第三方软件集成,如工厂历史数据、过程控制系统以及人 机接口等。 3. 操作者显示软件 – 用于显示 3500 数据采集软件采集的信息。 所有的 3500 软件都是基于微软 Windows 系统的。

注: 3500 数据采集软件和操作者显示软件主要是作为仿真软件包,用于显示通常在机械保护系 统前面板上显示的数据。它还提供基本的趋势分析和事件存档功能。但它不提供机械故障诊断或连 接到本特利内华达决策支持(decision support? )系统,如 机械管理者 2000( Machine Condition Manager 2000)所要求的动态数据采集和绘图功能。

关于 3500 系统软件及系统组态的详细说明, 见所附各模件的操作和维 护手册、 监测系统硬件及软件手册及框架组态和应用程序手册。 护手册、3500 监测系统硬件及软件手册及框架组态和应用程序手册。

四、TSI3500 探头安装
探头安装是一项需要技术加细心的工作, 具体安装时的细节不再详述, 这里从设计和安装的技术角 度举一些错误安装的例子,以供大家注意。 1、劣质安装举例 、 ★ 测量环节 · 因为参考位置不对,导致测量尺寸不准确。 · 测量的尺寸有误,导致选错传感器。 · 测量时没有考虑周边部件,使支架或传感器无法安装或没有安装空间。 因此,测量时应认真、仔细,它是设计与安装的基础。 ★ 设计环节 · 传感器支架固有频率过低。机组运行时,支架自身会有振动。一般支架的固有频率至少应是机器 频率的 10 倍。如汽轮机转子频率为 50HZ,则传感器支架的频率至少应为 500HZ。 · 轴向安装键向探头。因为一般轴向运动都较大,较大的轴向位移可能导致前置器输出电压变化过 大,从而导致键向器信号具有不正确的振幅。 · 轴位移探头离推力轴承的止推法兰过远。 但如果距离止推法兰很远, 则所测结果不仅含有轴位移, 也包括差胀在内。 · 根本没有安装键向探头。振动是与相位角有关的矢量,没有键向探头,振动就变成了只有大小的 标量。系统提供的信息就不全面,无法进行进一步的振动信号分析和处理。 · X & Y 探头没有正交安装。 · X & Y 探头没有安装在同一平面。 · 探头靶面小于满足正确测量的最小尺寸(半径)。 · 安装时使用的不是正规的图纸,而仅是徒手画的草图。 因此,传感器系统的设计应从振动理论、仪电知识、产品技术出发,并结合机组的实际情况及 相关的标准和产品技术规范进行。API 670 标准是一个应用广泛的“ 通用” 标准。 ★ 安装及调试环节 · 趋近式传感器靶面存在额外的附着物,成为干扰源(Runout),如凹坑、锈斑等。 · 接头没有作绝缘保护。 · 支架螺钉没有锁紧防松处理。 · 探头离被测表面距离不合适,导致系统可能运行在线性范围之外或不能正常工作。 · 现场走线不当,机壳内电缆没有固定,或机壳外电缆与强电电缆过近,信号受到干扰。 · 探头与延伸电缆间的接头在机壳内,导致维护不便。 · 多点接地。 · 没有进行回路检查,或标识不明,给振动分析及系统维护带来困难。 · 传感器系统没有校准,或没有校准报告,丢失原始数据。 · 没有向用户提供完整的设计、安装及调试文档。

安装和调试是最容易出现错误的环节,有条不紊、认真仔细地实施是好的安装的关键之一。因此, 注意在上述环节中查找可能出现的设计与安装不稳定因素,是您改善机组保护系统可靠性的重要一步, 同时,应采用具备专业知识和熟练经验的人员进行安装调试,以保证: · 正确的测量。 · 选择合适的传感器。 · 精确的尺寸。 · 合理的配置。 · 恰当地集成。 · 认真的测试和校验。 · 及时地建档。 · 系统可靠。 · 完整的数据和信息。 2、接地 、 上述各种注意事项中,特别强调一下接地的问题。 保证系统单端接地至关重要, 要避免由于接地回路而导致干扰信号无处释放或因无处接地使设 备无端损坏。下图 1 为前置器至 3500 机柜 I/O 模块之间正确的接地方式,在 I/O 模块处单点接地; 而图 2 所示即为错误的接地方式,这就造成了信号线从端子排到信号输入端没有屏蔽层保护。就如 同一个奔赴失火现场的消防对员全身都穿好了防火服,但却忘记戴头盔一样。像这样的联线如无干 扰源则太平无事,一旦出现干扰信号则毫无防范能力,而且查找起来非常难。 本特利公司 3500 监测系统的 3500/20 框架接口模块和 3500/92 网关接口模块都是 3500 监测系 统与上位机如 3500 组态/显示/采集计算机或各类 DCS 系统通讯的接口模块。整个系统包括从传感 器系统到 3500 监测系统到计算机/DCS 系统在系统接地的处理上,直接影响到这两个模块的使用寿 命。系统正确的接地连接会使这两个模块甚至整个系统的故障率减少到最低程度。

同时,探头与延长电缆之间的接头处也要特别注意,内部接头要与外部屏蔽层保持绝缘,现在 我们比较好的做法是:把探头电缆和延长线之间的接头锁紧以后,缠上几层我们平常密封用的生料 带,要缠结实,然后外部用热缩管缩紧。这样既能防止接头松动,又能防止接头处进油后破坏绝缘。 还有一个要注意的地方就是,3500 同轴电缆的结构如下图所示,

中心导体

外部屏蔽层

内部屏蔽层

绝缘层

不管是探头还是延长线,都要轻拿轻放,敷设时不能硬拉硬扯,防止电缆被扯断或者绝缘层被刮破,导 致屏蔽层接地。

五、总结
本特利公司的 3500 安全监视系统是一个复杂的、先进的控制监视系统,功能十分强大,从安装到 调试,需要我们了解、掌握和注意的非常多,短短 3 天的培训非常有限,在此把我能带回来的资料和信 息共享给大家,希望能和大家共同探讨、共同进步,也希望能为我们以后更好的完成 3500 系统的安装 和调试带来促进作用。


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