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集成机械保护和预测

供稿:艾默生自动化解决方案 2013/10/18 12:08:50

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  • 关键词: 集成机械
  • 摘要:资产管理可定义为:为优化成本、性能及风险对业务的影响,而采取的一套规则、方法、程序和工具。谁对资产管理负责?操作和维护小组必须共同努力识别并实施改进设备健康状况的方法。两个小组通过读取涡轮机资产信息获得所需信息,从而为每一台设备制定操作与维护策略。

DeltaV™ 过程自动化系统通过实时集成机械信息,为操作人员提供实用的信息并保护关键的设备资产。

简介

       资产管理可定义为:为优化成本、性能及风险对业务的影响,而采取的一套规则、方法、程序和工具。谁对资产管理负责?操作和维护小组必须共同努力识别并实施改进设备健康状况的方法。两个小组通过读取涡轮机资产信息获得所需信息,从而为每一台设备制定操作与维护策略。

传统集成

复杂而且昂贵

        在传统的控制系统中,读取机械健康诊断信息的过程十分复杂,成本高昂,而且相关人员必须掌握Modbus、系统以及特定机械设备方面的专业知识。典型的配置步骤包括但不限于:

 ●  命名模块(一次性输入的概念并不适合)
 ●  指定数据方向
 ●  数据类型选择(有符号、无符号、16 位、32位)
 ●  浏览标签类型
 ●  确定数据类型(1 = 输出寄存器,2 = 输入寄存器)
 ●  数据起始地址(不可忘记起始地址的偏移量。16 位与 32位的情况不同)
 ●  控制系统配置(功能块,控制模块)
 ●  面板设计(比例系数、工程单位、量程、报警门限值、单位转换、链接数据值)
 ●  操作员画面设计和数据值链接
 ●  报警配置
 ●  其他内容请参见手册。

图 1 – 传统的机械健康信息集成非常复杂

        对于振动值、报警门限值、传感器健康状况、继电器状态这四个(或更多)参数,每个参数都对应着30多个步骤,12台显示器上的两个通道更是让步骤数量成倍增加。机械保护系统需要24 个振动通道执行 2,400 个步骤才能完成集成过程。如果不熟悉这一过程,无法轻松完成如此复杂的步骤。只有精通设备的人员才能胜任集成工作,否则必须通过一段时间的学习才能了解如何使用振动和过程自动化系统。

操作员画面

        以前,一旦通过 Modbus或者其他总线协议建立了数据管道,还必须完成大量工作才能真正做到为操作员提供实用的数据。必须使用映射数据组态控制策略、报警门限值等内容。此后还必须组态操作员画面和面板,以显示控制策略、机械参数和报警。

是否行之有效?

        通常整个集成过程需要长达 5天的时间。即使完成了配置,配置的复杂和繁琐程度也可能增加网络问题、测试时间和干扰报警。工厂操作人员、维护人员和管理人员常常无法获取重要的机械健康诊断信息,因为许多工厂都没有认识到读取健康状况信息的益处,比配置与组态过程所需的成本和人力更重要。

       然而,涡轮机价格昂贵,一旦失效,可能对人员安全和预算造成难以估量的影响。如果涡轮机开裂,人员安全将受到极大威胁。涡轮机的维修可能耗时数周甚至数月,导致维护预算不断攀升,生产计划也被延误。此外,如果得不到机械反馈,操作员无法了解工厂操作对机械健康产生的影响。近半数设备故障都与不良操作习惯有关。

       掌握设备健康数据有助于防止灾难性故障的发生、降低维护成本并最大限度提升产能。但是,人们往往很难看到这一点,因为要为操作员和其他人员提供设备健康数据,通常都需要付出艰苦的工作。

来自艾默生的集成机械健康方案

       艾默生过程管理在决定改进哪些技术时,采取了"以人为本"的设计方案。该方案关注人们如何完成每天的任务,而不是单纯为了技术创新而改进技术。艾默生"以人为本"的设计方案消除了不必要工作、降低了技术的复杂程度,并将专业知识嵌入到技术中。

       艾默生的集成机械保护和预测技术消除了将涡轮机信息整合到过程自动化系统时的繁冗任务。这种更简便的方式能全面实现机械健康信息的无差错整合,可节省大量工时。配备DeltaV v10.3(或更高版本)、AMS® Machinery Manager 5.3(或更高版本)和CSI 6500 Machinery Health® Monitor A6824R 通信模块后,用户能够:

 ●     消除复杂和昂贵的集成工作
 ●     为操作员提供可直接使用的机械健康诊断信息
 ●  使用预置画面元素(图符)迅速绘制操作员画面
 ●     实施全面的机械监控,从而实现保护、预测和性能监控功能

3步式设置

       涡轮机械与 DeltaV 过程自动化系统的连接只需 3个简单步骤在10 分钟内即可完成。AMS Machinery Manager 和CSI 6500 Machinery Health Monitor能够将资产参数扫描、选择并导入DeltaV 系统:

 ●  第 1 步:– 扫描 CSI 6500 硬件:扫描过程读取插入 CSI 6500 的每一个卡件以及配置信息。您无需翻阅用户手册寻找可用参数。无需重新输入CSI6500内的已输入信息。AMS Machinery Manager 通过以太网扫描 CSI 6500并发现监视器及其所有属性。扫描将返回在 CSI 6500 首次配置时已输入的大量信息。这些信息包括监控模块类型、模块名称、传感器名称、轴承名称、机器名称、工程单位、传感器灵敏度、报警门限值、模块健康状态和继电器状态。通常每个 CSI 6500 系统的扫描需要大约 20 秒。

 ●  第 2 步 – 选择参数和报警:完成数值扫描后,您可选择这些值去设置与工厂相关的参数和报警。从整体振动数据、峰值和相位数据、继电器状态等参数中进行选择,指示应导入哪些监控模块和传感器。在选择过程中,您可选择使用以太网的 DeltaV VIM通信或者DeltaV 串行接口通信方法。这两种通信方法都可根据需要提供冗余配置。您只需三条信息即可完成这一步骤:控制器名称、DeltaV Explorer中的厂区名称,以及第一个虚拟串行端口的名称(通常是 c57)。选择所需的机械健康参数后,您可选择缺省设置或者自定义设置。第2步通常需要大约 5-10 分钟,具体取决于自定义的程度。

 ●  第 3 步 – 导入 DeltaV:确定值之后,轻松将配置文件(.fhx)导入您的 DeltaV系统。在导入过程中自动创建控制模块和功能块。振动功能块成为过程自动化控制策略的一部分。功能块能够利用比例系数、工程单位、报警门限值、满量程范围和在第2步中选择的参数。面板自动链接新控制模块,同时启动机械健康监控。为完成导入过程,需要下装控制器。这一步需要大约 30 秒,至此,集成过程完成。

图 2 – 只需3个步骤,10 分钟即可完成。无比轻松!

操作员画面

       导入过程中DeltaV系统除了自动配置数据集和控制模块外,还能够为操作员画面创建机械健康面板模板和机械健康图符。使用这些基本图符定制操作员画面,轻松创建操作员功能接口。

图 3 – 集成机械健康信息的DeltaV 操作员画面

机械健康诊断

       发生机械健康报警时、它们将自动出现在DeltaV Operate 的报警栏中,无需额外的配置。选择该报警后,将弹出CSI 6500 面板,面板包含了有助于实时决策的关键机械健康信息。面板能够立即为操作员提供信息,例如哪个传感器、轴承或者振动参数处于报警状态。此外,面板还带有柱状图,它使用合适的工程单位显示相对于满量程的振动等级。内置仪表报警与艾默生机械健康系统自动同步报警门限值,因此在故障测量值导致工厂停产之前,能够立即采取措施。

       在 DeltaV控制工作室中自动创建功能块,功能块包含可直接使用的规则并可针对工厂特定的异常情况自定义规则。该方法能够简单快速地为操作员提供决策支持。

易如反掌!

       与耗时5日的配置和映射的做法相比,只需10分钟即可在DeltaV系统 中完成集成机械健康信息的设置不费吹灰之力。过去,即使完成一个最基本参数的映射和配置,也需要执行 30 个步骤,而现在只需要扫描、选择和导入数据这三个步骤,非常轻松。DeltaV 集成机械健康技术实现了预防故障、降低维护成本和最大限度提升产能的所有优点。

       集成机械监控方案具备预测、保护和性能监控等各项功能,提供了全面的解决方案:

       ●  机械保护技术结合全面的 API 670 保护,有助于避免灾难性故障,提高安全系数并保险公司的要求

       ●  预测诊断技术可最大限度提升利用率,提高可靠性并降低维护成本

       ●  性能监控技术能够实现产能最大化、降低能耗并将排放降至最低

        DeltaV集成机械健康技术为操作员提供了至关重要的机械健康信息,能够减少设备故障。操作员能够了解工艺变化对设备性能和健康状况产生的影响。反之,设备故障的减少也降低了人员的安全风险,有助于顺利完成生产计划。艾默生的集成机械保护和预测解决方案是PlantWeb® 数字工厂架构中的一部分,它能够为相关人员提供关于过程、仪表以及其他资产的适当信息。

全面监控解决方案

       在工厂资产管理方面合作的操作和维护小组还需要涡轮机以外的其他工厂设备的信息。作为一整套预测维护应用,艾默生的AMS Suite®能够实现轻松浏览和了解所有工厂信息。

图 4 – AMS 应用套件

识别并优先处理生产风险

        由Meridium提供支持的AMS Asset Portal™能够最大限度地提高资产性能、降低风险以及优化企业的维护成本。AMS Asset Portal是艾默生 PlantWeb 数字工厂架构的核心组件,能够整合工厂中的资产数据,帮助用户定义、查看和衡量指标,从而分析您的资产性能。

        AMS Asset Portal 将整个工厂中大量资产数据整合至一个应用程序。用户能够实施全方位的监控,包括过程变量、变送器健康状况,以及关于机械健康状态或者驱动装置健康状态的大量信息。这些资产信息能够避免非计划性停车,也能够将维护费用保持在预算范围内。

       随着工作人员的不断减少,个人承担的责任日益加重,工厂人员没有充足的时间进行资产和生产数据的挖掘,无法实现数据的更高使用价值。当然,我们可以开发定制仪表板,但是需要多少种不同的版本?如果需要分析的数据发生变化,会出现什么情况?

       为了迅速识别并优先处理生产风险,管理人员需要掌握资产的实时状况以及生产信息。想象一下,您可以随时查看锅炉控制仪表与阀门的状态、循环排水泵和电机机组的健康状况,以及整个锅炉单元的性能指标。一眼就能掌握单元的整体状况。

       对于要求迅速响应的条目,可设置报警将电子邮件发送给相关人员,以便采取措施或发出通知。生产经理可能需要在工厂的运行效率低于正常水平时收到电子邮件通知。这时发送的电子邮件会显示整体设备效率在某一工艺单元中开始下降。点击电子邮件中的链接,该生产经理可以进入他/她的专用仪表板,进一步了解效率下降的更多相关信息。经过查看该单元的活动报警,发现某个关键阀门出现了多次行程偏差报警,这导致管线下游出现了液位问题。点击另一个链接可查看相关的建议,包括以前出现该问题时所采取的措施。此时可以立即生成一份带有处理建议的工作单,将其发送到EAM/CMMS 系统,要求维护人员立即响应。在问题得到解决之前,持续监控该过程。

        在工厂运行、可靠性和效益方面有何改进?AMS Asset Portal 能提供即时的可用信息,帮助管理人员将注意力集中在业务目标上。

相关信息

AMS Asset Portal 能够提供确保工厂正常运行的相关信息。用户能够:

 ●     全面了解整个企业的关键资产信息,从而指导决策
 ●  借助针对具体职能所提供的信息,立即关注重点区域
 ●  制定计划并生成有意义的报告,从而发现趋势,定位问题
 ●  在移动设备上接收复杂资产的实时报警,以便管理生产风险
 ●     确定目标和关键性能指标(KPI),推动有助于提升业绩的改进措施
 ●  与 PlantWeb Service协作,实现智能设备和AMS Suite的价值最大化

关键资产详细信息

       AMS Asset Portal 帮助您轻松高效地查找信息。定制的用户首页包含了最常用的信息,例如表格、图形和详细信息链接。查询功能帮助用户深入研究资产数据,精确定位问题并找出问题根源。

图 5 – 定制首页

       建立并跟踪自定义标准,从而显示性能不良的资产部分,制定世界级的维护策略和程序。以图标、图表和表盘形式显示KPI结果, 轻松实现实际性能与目标性能的对比。

        AMS Asset Portal 数据库中的任意查询项或数据项都可以生成报告。对于需要定期查看的报告,可创建常用报告的定期生成功能。即使出现特殊情况,也可以轻松地手动创建报告。此外,将报告通过电子邮件发送给同事,或者在AMS Asset Portal 首页上发出在线协作通知,轻松实现协作。

图 6 – 报告为查看关键性能指标提供了简便方式

提升绩效

        能够将AMS Asset Portal 与维护管理系统集成至一起,从而根据资产状况和性能生成工作通知。与这些系统集成后,整个组织就能通过整合资产信息与业务数据,制定关键标准,推动共同目标的实现。

小结

       为了制定与设备配套的维护策略并达到生产要求,涡轮机的健康信息对于过程工厂的重要性与日俱增。为操作员提供机械健康方面的信息不再需要以往那种大量的工作。PlantWeb 架构帮助操作员迅速查看机械健康信息。由Meridium提供支持的AMS Asset Portal,能够全面整合过程数据、机械健康状况和其他工厂设备信息,为工厂管理提供了最高运行效率所需的工具。

更多内容请访问 艾默生自动化解决方案(http://c.gongkong.com/?cid=2781)

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