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[中图分类号] TH45
[文献标志码]A
[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0113-02
Ruishi RS6000 is Used in Air Separation Compressor Unit
He Ji-chuan
[ Abstract]
raking the application of RS6000 rotating machinery condition monitoring and protection device in air separation plant as anexample， the sofiware and hardware configuration of RS6000 system are introduced. The RS6000 vibration and displacement module is mainly used inthe air separation plant. At the same time， the vibration and displacement signals are introduced into the Distributed Control System （DCS） and SafetyInstrumented System （SIS） by means of communication to help us grasp the operating status of the equipment in time and diagnose common ones early.Mechanical failure， in order to ensure the status monitoring of the unit system， so as to achieve the purpose of safe production
[ Keywords] condition monitoring; configuration; vibration; displacement; safe production
上海瑞視开发的RS6000旋转机械状态监测保护装置是旋转机械振动监测保护及故障诊断专家系统（ TSI+TDM+ES）。它集设备状态监测与故障诊断于一身，具有传统振动在线监测保护不可比拟的优越性，适用于人中型旋转机械的在线监测保护，可连续：监测振动和过程参数，如轴振、烈度、瓦振、偏心、胀差、轴位移、热膨胀、转速及温度等，能为设备故障如不平衡、不对中、轴承磨损、轴承损坏等故障提供强有力的分析，并对设备运行提供可靠的保护。
本文主要介绍瑞视RS6000系统在空分装置中的应用以及RS6000系统应用于空分装置各卡件的组态和功能，以供参考。
空分装置由压缩系统、预冷系统、纯化系统、膨胀系统、精馏系统、贮运系统组成，其各个系统相对独立又联为一体。其中压缩系统是十分重要的一环，因此对压缩机的性能及运行必须做到实时监测，在进行多系统比较后，引入RS6000系统。
空气分离的基本原理是将空气压缩后经膨胀降温，冷却节流液化，利用液化空气中氧、氮组份沸点的不同（在人气压下氧的沸点为-182.98℃，氮的沸点为-195.8c），在精馏塔内通过汽液的相互接触进行充分的传热传质，从而将空气中的氧、氮分离的物理过程。
（1）主空压机（MAN TURBO）采用汽轮机驱动，把经空气过滤器处理后的原料空气压缩至0.51 MPa（ G），再送至预冷系统空冷塔进行冷却、洗涤。
（2）增压机（ATLAS）采用电机驱动，把纯化后的0.49 MPa（ G）压缩空气进行增压至6.9MPa （G），再经高压氧换热器与液氧进行换热。
两台机组采用先进的离心压缩机设计技术进行性能计算与性能保证，并采用成套设备以充分保证机器具有先进的性能指标。
空分装置DCS控制系统采用先进可靠的日本横河CS3000型，具有控制器电源、通信总线的兀余结构，可靠性高。装置各机组设备流程参数的显示与主要操作调节功能均可在总控室通过计算机完成。
RS6000旋转机械状态监测保护系统采用先进的电子技术，采用双电源冗余，在主电源发生故障时，依然能保证RS6000装置正常运行。整合振动监测保护和故障诊断功能，通过组态软件可设置振动监测类型、振动范围、传感器灵敏度、报警值、报警危险延时、报警逻辑、零点值置、有无键相、齿数、阀值电压等状态监测中用到的重要参数。带有RS485通信接口，能直接与计算机和DCS系统通信。每个振动监测卡件都有一个或多个BNC接头，提供实时的振动信号，方便外接便携式故障诊断设备进行现场分析。在空分装置压缩机系统中主要应用6000/15、6000/22、6000/25、6000/32、6000/42、6000/92、6000/93等模块。
RS6000/15电源模块，RS6000旋转机械状态监测保护装置可安装一个或两个电源。如果安装两个电源，第二个电源可做为第一个电源的备份。单电源：RS6000可在满负荷情况下使用单电源运行，当安装一个电源使用单电源供电时，建议将电源安装在上边的插槽里而。双电源：当安装两个电源时，下边的电源作为主电源，上边的电源作为备用电源。当主电源发生故障时，备份电源将为框架供电而不会影响框架的运行。当使用髓个电源时，两电源将同时上电。每一个电源将给一个独立的电源分布网供电，这将保证在一个电源分布网中发生任何故障时（例如-5VDC电源短路）将不影响第二电源供电。
RS6000/22是采集数据功能的土控模块，其瞬态数据接口（ TDI）是RS6000监测系统和RS6000机械管理软件之间的接口。TDI运行在RS6000框架的RIM插槽中，与其他监测器（RS6000/40、RS6000/42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。对于三重模块冗余（ FMR）应用，RS6000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，RS6000TMR组态执行监测表决功能。采用这种方式，TMR TDI连续比较3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。
RS6000/25是4通道键相卡件，为监测模块提供键相位信号。此模块接收来自电涡流传感器或磁电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。该装置可接收4个键相位信号。一个键相位信号就是一个数字化的时间信号，它可被监测器模块和外部故障诊断设备测量诸如1X幅值和相位等向量参数。
RS6000/32是4通道冗余继电器模块，它可提供4个继电器的输出量，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”、“或门”逻辑编程，并可利用框架中的任何振动卡件或任何卡件的组合所提供的报警输入（警告或危险）。
RS6000/42是4通道振动监测模块，可以接收来自电涡流、速度、加速度传感器的信号，能连续地对当前机械的振动与组态的报警设置点进行比较，以驱动报警对机械进行保护。对运行人员及维护人员提供基本的机械振动信息。报警设置点通过RS6000框架组态软件来实现。对每个有效的比例值可进行报警设置点的组态，而危险设置点只能对所有比例值的两个进行组态。
需要注意的是卡件前板OK灯状态：只有4路信号同时接进卡件时，OK灯才被点亮;如信号少于4路时，需要在组态软件里执行旁路空余通道，這时OK灯才会被点亮。卡件后板通过短针跳线的设置来分别选择：电涡流/加速度、磁电速度、压电速度等传感器。
RS6000/93是一块全高度的带曼示功能的功能模块，显示屏为4.3英寸，分辨率为480×272。可实现RS6000旋转机械状态监测保护装置各振动监测卡件之间的相互通信，并可通过按键选择显示各功能卡件的相关信息，是RS6000框架监测保护系统的重要构成部分（非必需模块）。
在空分装置中，主要应用瑞视RS6000旋转机械状态监测保护装置中的位移和振动探头，在压缩系统运行中，通过对压缩机转子的位移和振动进行实时监测，并将测量到的实时数据传入RS6000监控系统中进行处理，处理后由继电器模件输出联锁节点信号送至SIS中实现紧急停车，通过RS6000/92模块的通信功能将实时数据引入DCS中显示，以实现对压缩机运行状态的}瓶控，便于操作人员对压缩机机械故障的提前预判，从而保证生产装置的安全运行。
空分装置空分装置的联锁停车，特别是压缩系统（主空压机与增压空压机）的停车联锁都通过现场振动、位移变送器直接接入醇醚主控SIS机柜实现。
空压机振动、位移联锁由空压机轴位移（21-3550A/B）、空压机DE端振动（VI-3550X/Y）、空压机NDE端振动（VI-35 54X/Y>组成，当空压机轴位移超过0.6 mm或DE端X/Y轴向振动人于94 /um或NDE端X/Y轴向振动人于94 /um中任一条件触发，都会引起空压机振动、位移联锁触发，从而造成联锁动作，导致空压机非正常工况下停车。
（1）瑞视RS6000与其他控制系统通信即是对其RS6000/92卡进行组态设置，先选择卡槽编号，一般卡槽编号选择为6，由于I/0模块只有网关I/O双RS-485 -项，故不用选择，然后对通信通道进行激活，如果不清楚要与其他控制系统的哪个通道进行通信，那么可直接将通道一与通道二中Active的白框同时勾选。
（2）设置Register Address（寄存器地址），寄存器地址即为Modbus协议的起始地址，只有设置对起始地址，其他控制系统才能从RS6000中读取数据，一般寄存器地址从45000开始，一共500个寄存器。设置好起始地址后，将需要进行数据通信的卡件变量复制到500个寄存器中的其中一个内，一般情况下每个变量之间应相隔一个寄存器。将RS6000的通信设置好以后对其他控制系统进行通信设置，在设置过程中一定要做到对应的通信设置相匹配，才能实现与DCS和SIS系统通信。
本文主要介绍RS6000状态监测保护系统在空分装置中的应用，由于系统组态比较简单，在使用的过程中只需要对现场各类监测传感器进行维护即可，在系统使用期间，该系统的故障率较低，这说明RS6000运用于空分装置压缩系统中各压缩机的振动、位移等监测集成化程度高，抗干扰能力强，可靠性高，安装方便，基本达到了国外同类系统的水平。
参考文献
[1]纪云锋，秦国良，秦悦明.大型空分装置压缩机控制技术探讨[J]气体分离，2017 （4）：70-72.
[2]张毅涵离心式压缩机状态监测及故障诊断与系统应用[D]武汉：湖北工业大学，2016
[3]晁澄先进过程控制系统在空分装置的应用[J]大氮肥，2019，42 （6）：422-425
[4]董晖空分装置自动化控制系统的设计与实现[D]成都：电子科技大学，2015
[5]李耀空分装置工艺路线选择及设备选型[J].中国氯碱，2019（ 7）：27-29
[文献标志码]A
[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0113-02
Ruishi RS6000 is Used in Air Separation Compressor Unit
He Ji-chuan
[ Abstract]
raking the application of RS6000 rotating machinery condition monitoring and protection device in air separation plant as anexample， the sofiware and hardware configuration of RS6000 system are introduced. The RS6000 vibration and displacement module is mainly used inthe air separation plant. At the same time， the vibration and displacement signals are introduced into the Distributed Control System （DCS） and SafetyInstrumented System （SIS） by means of communication to help us grasp the operating status of the equipment in time and diagnose common ones early.Mechanical failure， in order to ensure the status monitoring of the unit system， so as to achieve the purpose of safe production
[ Keywords] condition monitoring; configuration; vibration; displacement; safe production
1 慨述
上海瑞視开发的RS6000旋转机械状态监测保护装置是旋转机械振动监测保护及故障诊断专家系统（ TSI+TDM+ES）。它集设备状态监测与故障诊断于一身，具有传统振动在线监测保护不可比拟的优越性，适用于人中型旋转机械的在线监测保护，可连续：监测振动和过程参数，如轴振、烈度、瓦振、偏心、胀差、轴位移、热膨胀、转速及温度等，能为设备故障如不平衡、不对中、轴承磨损、轴承损坏等故障提供强有力的分析，并对设备运行提供可靠的保护。
本文主要介绍瑞视RS6000系统在空分装置中的应用以及RS6000系统应用于空分装置各卡件的组态和功能，以供参考。
2 空分装置介绍
空分装置由压缩系统、预冷系统、纯化系统、膨胀系统、精馏系统、贮运系统组成，其各个系统相对独立又联为一体。其中压缩系统是十分重要的一环，因此对压缩机的性能及运行必须做到实时监测，在进行多系统比较后，引入RS6000系统。
2.1 空分基本原理
空气分离的基本原理是将空气压缩后经膨胀降温，冷却节流液化，利用液化空气中氧、氮组份沸点的不同（在人气压下氧的沸点为-182.98℃，氮的沸点为-195.8c），在精馏塔内通过汽液的相互接触进行充分的传热传质，从而将空气中的氧、氮分离的物理过程。
2.2 压缩机参数及作用
（1）主空压机（MAN TURBO）采用汽轮机驱动，把经空气过滤器处理后的原料空气压缩至0.51 MPa（ G），再送至预冷系统空冷塔进行冷却、洗涤。
（2）增压机（ATLAS）采用电机驱动，把纯化后的0.49 MPa（ G）压缩空气进行增压至6.9MPa （G），再经高压氧换热器与液氧进行换热。
两台机组采用先进的离心压缩机设计技术进行性能计算与性能保证，并采用成套设备以充分保证机器具有先进的性能指标。
2.3 集散控制系统（DCS）介绍
空分装置DCS控制系统采用先进可靠的日本横河CS3000型，具有控制器电源、通信总线的兀余结构，可靠性高。装置各机组设备流程参数的显示与主要操作调节功能均可在总控室通过计算机完成。
3 瑞视RS6000系统介绍
RS6000旋转机械状态监测保护系统采用先进的电子技术，采用双电源冗余，在主电源发生故障时，依然能保证RS6000装置正常运行。整合振动监测保护和故障诊断功能，通过组态软件可设置振动监测类型、振动范围、传感器灵敏度、报警值、报警危险延时、报警逻辑、零点值置、有无键相、齿数、阀值电压等状态监测中用到的重要参数。带有RS485通信接口，能直接与计算机和DCS系统通信。每个振动监测卡件都有一个或多个BNC接头，提供实时的振动信号，方便外接便携式故障诊断设备进行现场分析。在空分装置压缩机系统中主要应用6000/15、6000/22、6000/25、6000/32、6000/42、6000/92、6000/93等模块。
3.1 RS6000/15电源模块
RS6000/15电源模块，RS6000旋转机械状态监测保护装置可安装一个或两个电源。如果安装两个电源，第二个电源可做为第一个电源的备份。单电源：RS6000可在满负荷情况下使用单电源运行，当安装一个电源使用单电源供电时，建议将电源安装在上边的插槽里而。双电源：当安装两个电源时，下边的电源作为主电源，上边的电源作为备用电源。当主电源发生故障时，备份电源将为框架供电而不会影响框架的运行。当使用髓个电源时，两电源将同时上电。每一个电源将给一个独立的电源分布网供电，这将保证在一个电源分布网中发生任何故障时（例如-5VDC电源短路）将不影响第二电源供电。
3.2 RS6000/22主控模块
RS6000/22是采集数据功能的土控模块，其瞬态数据接口（ TDI）是RS6000监测系统和RS6000机械管理软件之间的接口。TDI运行在RS6000框架的RIM插槽中，与其他监测器（RS6000/40、RS6000/42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。对于三重模块冗余（ FMR）应用，RS6000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，RS6000TMR组态执行监测表决功能。采用这种方式，TMR TDI连续比较3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。
3.3 RS6000/25键相器模块
RS6000/25是4通道键相卡件，为监测模块提供键相位信号。此模块接收来自电涡流传感器或磁电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。该装置可接收4个键相位信号。一个键相位信号就是一个数字化的时间信号，它可被监测器模块和外部故障诊断设备测量诸如1X幅值和相位等向量参数。
3.4 RS6000/32冗余继电器模块
RS6000/32是4通道冗余继电器模块，它可提供4个继电器的输出量，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”、“或门”逻辑编程，并可利用框架中的任何振动卡件或任何卡件的组合所提供的报警输入（警告或危险）。
3.5 RS6000/42振动监测模块
RS6000/42是4通道振动监测模块，可以接收来自电涡流、速度、加速度传感器的信号，能连续地对当前机械的振动与组态的报警设置点进行比较，以驱动报警对机械进行保护。对运行人员及维护人员提供基本的机械振动信息。报警设置点通过RS6000框架组态软件来实现。对每个有效的比例值可进行报警设置点的组态，而危险设置点只能对所有比例值的两个进行组态。
需要注意的是卡件前板OK灯状态：只有4路信号同时接进卡件时，OK灯才被点亮;如信号少于4路时，需要在组态软件里执行旁路空余通道，這时OK灯才会被点亮。卡件后板通过短针跳线的设置来分别选择：电涡流/加速度、磁电速度、压电速度等传感器。
3.6 RS6000/93显示模块
RS6000/93是一块全高度的带曼示功能的功能模块，显示屏为4.3英寸，分辨率为480×272。可实现RS6000旋转机械状态监测保护装置各振动监测卡件之间的相互通信，并可通过按键选择显示各功能卡件的相关信息，是RS6000框架监测保护系统的重要构成部分（非必需模块）。
4 RS6000系统在空分装置中的应用
在空分装置中，主要应用瑞视RS6000旋转机械状态监测保护装置中的位移和振动探头，在压缩系统运行中，通过对压缩机转子的位移和振动进行实时监测，并将测量到的实时数据传入RS6000监控系统中进行处理，处理后由继电器模件输出联锁节点信号送至SIS中实现紧急停车，通过RS6000/92模块的通信功能将实时数据引入DCS中显示，以实现对压缩机运行状态的}瓶控，便于操作人员对压缩机机械故障的提前预判，从而保证生产装置的安全运行。
4.1 压缩机振动、位移联锁
空分装置空分装置的联锁停车，特别是压缩系统（主空压机与增压空压机）的停车联锁都通过现场振动、位移变送器直接接入醇醚主控SIS机柜实现。
空压机振动、位移联锁由空压机轴位移（21-3550A/B）、空压机DE端振动（VI-3550X/Y）、空压机NDE端振动（VI-35 54X/Y>组成，当空压机轴位移超过0.6 mm或DE端X/Y轴向振动人于94 /um或NDE端X/Y轴向振动人于94 /um中任一条件触发，都会引起空压机振动、位移联锁触发，从而造成联锁动作，导致空压机非正常工况下停车。
4.2 瑞视RS6000通信设置
（1）瑞视RS6000与其他控制系统通信即是对其RS6000/92卡进行组态设置，先选择卡槽编号，一般卡槽编号选择为6，由于I/0模块只有网关I/O双RS-485 -项，故不用选择，然后对通信通道进行激活，如果不清楚要与其他控制系统的哪个通道进行通信，那么可直接将通道一与通道二中Active的白框同时勾选。
（2）设置Register Address（寄存器地址），寄存器地址即为Modbus协议的起始地址，只有设置对起始地址，其他控制系统才能从RS6000中读取数据，一般寄存器地址从45000开始，一共500个寄存器。设置好起始地址后，将需要进行数据通信的卡件变量复制到500个寄存器中的其中一个内，一般情况下每个变量之间应相隔一个寄存器。将RS6000的通信设置好以后对其他控制系统进行通信设置，在设置过程中一定要做到对应的通信设置相匹配，才能实现与DCS和SIS系统通信。
5 结束语
本文主要介绍RS6000状态监测保护系统在空分装置中的应用，由于系统组态比较简单，在使用的过程中只需要对现场各类监测传感器进行维护即可，在系统使用期间，该系统的故障率较低，这说明RS6000运用于空分装置压缩系统中各压缩机的振动、位移等监测集成化程度高，抗干扰能力强，可靠性高，安装方便，基本达到了国外同类系统的水平。
参考文献
[1]纪云锋，秦国良，秦悦明.大型空分装置压缩机控制技术探讨[J]气体分离，2017 （4）：70-72.
[2]张毅涵离心式压缩机状态监测及故障诊断与系统应用[D]武汉：湖北工业大学，2016
[3]晁澄先进过程控制系统在空分装置的应用[J]大氮肥，2019，42 （6）：422-425
[4]董晖空分装置自动化控制系统的设计与实现[D]成都：电子科技大学，2015
[5]李耀空分装置工艺路线选择及设备选型[J].中国氯碱，2019（ 7）：27-29