سری بنتلی نوادا ۳۵۰۰: سیستم یکپارچه‌ی محافظت از ماشین‌آلات برای تجهیزات چرخان حیاتی

معرفی

The سیستم حفاظت ماشین‌آلات بنتلی نوادا سری ۳۵۰۰ برای نظارت مداوم بر پارامترهای عملیاتی حیاتی طراحی شده است. پلتفرم ۳۵۰۰ ترکیبی از محافظت از ماشین‌آلات، جمع‌آوری داده‌های وضعیت، اطلاعات رویدادها و ارتباط با سیستم‌های نیروگاهی را در یک معماری قفسه‌ای ماژولار فراهم می‌کند. انعطاف‌پذیری این سیستم به مهندسان اجازه می‌دهد راه‌حل نظارتی را متناسب با طراحی مکانیکی و پروفایل ریسک هر مجموعه‌ی ماشینی تنظیم کنند. این سیستم برای انطباق با الزامات API ۶۷۰ طراحی شده و با انتخاب پیکربندی مناسب، می‌تواند کاربردهای دیگری را نیز که نیازمند تأییدیه‌های صنعتی، مناطق خطرناک، دریایی یا ایمنی عملکردی هستند، پشتیبانی کند.

معماری ماژولار و اجزای اصلی سیستم

معمولی سیستم 3500 در اطراف سیستم ۳۵۰۰/۰۵ رک. رک فضای مکانیکی، اتصالات پشت‌برد و موقعیت‌های ماژول‌ها را فراهم می‌کند تا بتوان یک پیکربندی نظارتی مخصوص کاربرد ساخت. آرایش‌های تمام‌اندازه، رک کوچک، نصب روی پنل و نصب روی دیواره‌ی جداکننده امکان سازگاری این پلتفرم با طرح‌های مختلف کابینت و محیط‌های نصب را فراهم می‌کنند.

منبع تغذیهٔ ۳۵۰۰/۱۵ در موقعیت مشخص‌شدهٔ رک نصب می‌شود و انرژی الکتریکی ورودی کارخانه را به ولتاژهای تنظیم‌شده‌ای تبدیل می‌کند که ماژول‌های نظارتی از آن استفاده می‌کنند. یک رک می‌تواند با منابع تغذیهٔ اصلی و پشتیبان تجهیز شود. پشتیبان‌بودن، در دسترس‌پذیری سیستم بهبود ایجاد می‌کند، زیرا هر یک از این منابع تغذیه به‌طور مستقل می‌توانند رک را تغذیه کنند، در صورت قطع شدن منبع دیگر یا منبع ورودی آن.

عملکردهای ارتباطی و سطح رک معمولاً توسط رابط داده‌های گذرا ۳۵۰۰/۲۲M یا تی‌دی‌آی. این ماژول قفسهٔ حفاظتی را به نرم‌افزار پیکربندی و نظارت بر وضعیت سازگار متصل می‌کند. این ماژول ترکیبی از عملکردهای رابط قفسه و قابلیت جمع‌آوری پویای داده‌ها است که امکان انتقال اطلاعات ماشین‌آلات را برای تحلیل بیشتر فراهم می‌سازد. مهم‌تر اینکه تی‌دی‌آی بخشی از مسیر حفاظتی حیاتی نیست؛ بنابراین، هرگونه مشکل در ارتباطات مانع از انجام عملکردهای اصلی حفاظتی ماژول‌های نظارتی نمی‌شود.

قفسه می‌تواند چندین ماژول نظارتی تخصصی را در خود جای دهد. ماژول نظارتی پروکسیمیتور/لرزه‌ای ۳۵۰۰/۴۲ام سیگنال‌های مرتبط با ارتعاش شعاعی، موقعیت محوری، انبساط تفاضلی و ارتعاش لرزه‌ای را پردازش می‌کند. ماژول تاکومتر ۳۵۰۰/۵۰ام ورودی‌ها را از پروب‌های نزدیکی یا سنسورهای مغناطیسی دریافت می‌کند تا سرعت شفت، شتاب روتور یا جهت چرخش را اندازه‌گیری کند. نظارت بر دما را می‌توان با ماژول‌های ۳۵۰۰/۶۰ یا ۳۵۰۰/۶۱ انجام داد که ورودی‌های ترموکوپل و تشخیص‌کننده‌های دمای مقاومتی را می‌پذیرند.

ماژول‌های دیگر سیستم را به متغیرهای ماشین اضافی گسترش می‌دهند. برای مثال، نظارت‌کننده موقعیت ۳۵۰۰/۴۵ می‌تواند موقعیت تراست، موقعیت شیر، انبساط پوسته و انبساط تفاضلی را نظارت کند. نظارت‌کننده متغیرهای فرآیند ۳۵۰۰/۶۲ سیگنال‌هایی را پردازش می‌کند که فشار، دبی، دما و سطح را نشان می‌دهند. ماژول‌های رله خروجی‌های برنامه‌پذیر ارائه می‌دهند که می‌توان آن‌ها را به اعلان‌گرها، مدارهای کنترل یا منطق قطع ماشین متصل کرد.

این ساختار ماژولی مانع از خرید بسته‌ای ثابت و با قابلیت‌های اضافی و غیرضروری توسط کاربران می‌شود. مهندسان می‌توانند انواع کانال‌های مورد نیاز، ماژول‌های ورودی/خروجی، منطق رله، رابط‌های ارتباطی و آرایش منبع تغذیه را برای هر پروژه انتخاب کنند.

نظارت بلادرنگ، پردازش هشدارها و حفاظت از ماشین‌آلات

هدف اصلی از سری 3500 هدف شناسایی شرایط مکانیکی یا فرآیندی است که ممکن است به سلامت دستگاه آسیب برساند. ترانسدوسرهای نصب‌شده در محل، رفتار فیزیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. هر نظارت‌کننده سیگنال‌های ورودی خود را پردازش کرده و پارامترهای اندازه‌گیری تنظیم‌شده را محاسبه می‌کند. مقادیر حاصل به‌صورت مداوم با نقاط تنظیم‌شدهٔ کاربر برای هشدار و خطر مقایسه می‌شوند. وضعیت هشدار معمولاً نشان‌دهندهٔ این است که دستگاه نیازمند بررسی است، درحالی‌که وضعیت خطر نشان‌دهندهٔ حالتی جدی‌تر است که ممکن است اقدامات محافظتی را فعال کند. تأخیرهای زمانی و ترتیب‌های رأی‌گیری منطقی را می‌توان تنظیم کرد تا احتمال هشدارهای ناخواسته ناشی از اختلالات کوتاه‌مدت سیگنال کاهش یابد.

پایش ارتعاش شعاعی به تشخیص عدم تعادل روتور، نامحوری، خم‌شدگی محور، ناپایداری ناشی از جریان سیال، شل‌شدگی مکانیکی و تخریب یاتاقان کمک می‌کند. اندازه‌گیری موقعیت محوری تغییرات در مکان روتور نسبت به یاتاقان هل‌دهنده را آشکار می‌سازد. حرکت محوری بیش از حد ممکن است نشان‌دهنده سایش یاتاقان هل‌دهنده، بار فرآیندی غیرطبیعی یا تماس مکانیکی داخلی باشد. پایش انبساط تفاضلی رشد حرارتی نسبی بین روتور و پوسته دستگاه را ارزیابی می‌کند که به‌ویژه در زمان راه‌اندازی و خاموش‌کردن توربین اهمیت دارد.

اندازه‌گیری‌های سرعت و مرجع فاز، بعدی دیگر از تشخیص را فراهم می‌کنند. اطلاعات سرعت چرخشی به آگاهی از سرعت بیش از حد، تشخیص سرعت صفر و نظارت بر شتاب کمک می‌کند. مرجع کی‌فیزور (Keyphasor) اطلاعات زمان‌بندی یک‌بار در هر دور را تأمین می‌کند که امکان همبستگی داده‌های ارتعاشی با موقعیت زاویه‌ای شافت را فراهم می‌سازد. این رابطه هنگام ارزیابی زاویه فاز، نمودارهای مداری (orbit plots)، حرکت خط مرکزی شافت و رفتار راه‌اندازی یا توقف تدریجی (coast-down) برای متخصصان ارزشمند است.

The نظارت رک (rack) همچنین عملکردهای خودبررسی را انجام می‌دهد. چراغ‌های LED روی پنل جلویی نشان‌دهنده وضعیت ماژول، فعالیت ارتباطی، حالت دور زدن (bypass) و وضعیت هشدار به‌صورت محلی هستند. خروجی‌های بافرشده اجازه می‌دهند تا تکنسین‌ها بدون اختلال در سیم‌کشی دائمی، به سیگنال‌های ترانسدیوسر دسترسی پیدا کنند و از ابزارهای تشخیصی قابل حمل استفاده نمایند. با ترکیب اندازه‌گیری پیوسته و پردازش قطعی هشدارها، این سیستم دو وظیفه مکمل را انجام می‌دهد.

یکپارچه‌سازی صنعتی، قابلیت اطمینان و مزایای چرخه عمر

تجهیزات حفاظت ماشین‌آلات باید به‌عنوان بخشی از زیرساخت گسترده‌تر نیروگاه عمل کنند. سری ۳۵۰۰ می‌تواند مقادیر اندازه‌گیری، وضعیت هشدارها و اطلاعات وضعیت رک را با سیستم‌های کنترل توزیع‌شده، پلتفرم‌های نظارتی و سایر شبکه‌های اتوماسیون تبادل کند. دروازه ارتباطی ۳۵۰۰/۹۲ از ارتباطات اترنت و سریال، از جمله مُدباس و مُدباس تی‌سی‌پی، برای ادغام با سیستم‌های سطح نیروگاه پشتیبانی می‌کند.

این قابلیت ارتباطی به اپراتوران امکان می‌دهد تا وضعیت ماشین‌آلات را در کنار متغیرهای فرآیندی به‌صورت یکپارچه مشاهده کنند. به‌عنوان مثال، افزایش لرزش کمپرسور را می‌توان در کنار فشار مکش، فشار تخلیه، بار و سرعت عملیاتی ارزیابی کرد. همبستگی اطلاعات مکانیکی و فرآیندی، عیب‌یابی را کارآمدتر می‌کند و احتمال درمان علائم بدون شناسایی علت عملیاتی آن را کاهش می‌دهد.

داده‌های پویا که از طریق سیستم TDI جمع‌آوری می‌شوند، نیز می‌توانند به نرم‌افزارهای نظارت بر وضعیت سازگار منتقل شوند. تحلیل‌گران می‌توانند با بررسی امواج، طیف‌ها، روندها، مدارهای چرخشی و نمودارهای گذرا، تغییرات رفتار دستگاه را در طول زمان و در حالت‌های مختلف کاری بررسی کنند. این امر به‌ویژه در زمان راه‌اندازی، خاموش‌کردن، تغییر بار یا اختلالات فرآیندی مفید است، زیرا مقادیر حالت پایدار به‌تنهایی ممکن است منشأ مشکل را توضیح ندهند.

قابلیت اطمینان از طریق گزینه‌های پشتیبان برق، اجرای مستقل نظارت‌کننده‌ها، منطق رله‌های قابل پیکربندی و جداسازی مسیر محافظت از عملکردهای ارتباطی سطح بالاتر تقویت می‌شود. در پروژه‌های مناطق خطرناک می‌توان از آرایش‌های تأییدشدهٔ ورودی/خروجی و موانع داخلی در صورت لزوم استفاده کرد. موانع داخلی رابط‌های ذاتاً ایمنی برای سیستم‌های ترانسدوسر سازگار فراهم می‌کنند و نیازی به تابلوهای مانع خارجی جداگانه ندارند.

نتیجه‌گیری

The سری bently nevada 3500 معماری قابل پیکربندی برای حفاظت مکانیکی است که طراحی ماژولار آن امکان نظارت بر ارتعاش، موقعیت، سرعت، دما، فشار، دبی و سایر متغیرهای مکانیکی حیاتی را در یک سیستم رک هماهنگ فراهم می‌کند. برای نیروگاه‌هایی که توربین‌ها، کمپرسورها، پمپ‌ها، ژنراتورها و سایر تجهیزات چرخان با ارزش بالا را بهره‌برداری می‌کنند، پلتفرم ۳۵۰۰ حفاظت مکانیکی را بهبود می‌بخشد، شفافیت خطاها را افزایش می‌دهد، نگهداری مبتنی بر وضعیت را پشتیبانی می‌کند و زیان‌های عملیاتی ناشی از خرابی‌های غیرمنتظره را کاهش می‌دهد.