羅克韋爾ENTEK設備狀態監測技術在CACT采油平台的應用
ACT作業者集團是世界領先的專業的海上鑽井采油作業集團，CACT公司是由ACT作業者集團與中國海洋石油公司合資組建的專業采油公司，該公司在惠州灣海域擁有HZ261、HZ323等5個海上鑽井采油平台和1條海上鑽井采油船。
CACT公司於1999年即開始利用RA-ENTEK的DataPAC1500lixianjiancexitong，duihaishangzuanjingcaiyoupingtaidezhuandongjixieshebeizhankaizhuangtaijianceheguzhangzhenduan，bingjicichenggongshishileyuceweixiugongzuomoshi，qudelelianghaodexiaoguo。
但是，CACTgongsisuoshudezhuyaoshebeifenbuzaishugehaishangzuanjingcaiyoupingtaishang，caiyonglixianjiancexitongshideshebeizhuangtaijiancegongchengshibudebupinfandibenboyugegepingtaizhijian，jiangdabufenshijianhejingliyongyushujucaijideguochengzhong，erduiyushebeizhuangtaijiancezhongzuiweizhongyaodeshujufenxihepanduangongzuosuoyongdeshijianquedadajianshaole。suizheCACTgongsihaishangzuanjingcaiyoupingtaishangdejiqishebeishiyongshijiandeyanchangerdailaidejiqizhuangtailiehua，shebeizhuangtaijiancegongzuoxiandeyuelaiyuezhongyao，bingqiexuyaojiancedecishuyebijiangyuelaiyuepinfan。
所以，CACT公司又於2002年8月計劃，於2003年6月實施，在其HZ261和HZ323鑽井采油平台的關鍵設備－－－－輸油管線泵上安裝了RA-ENTEK的Enwatch巡檢式在線監測係統。並且係統剛剛運行，即發現並解決了HZ261平台上管線泵B的Yarway閥故障，消除了潛在生產事故的發生。這一成功案例，充分體現了在線狀態監測係統在生產實踐中的巨大作用。
在Enwatch巡檢式在線監測係統實施前的2002年10月，CACT公司所屬的HZ261zuanjingcaiyoupingtaizengfashengyouyushuyouguanxianbengguzhang，zaochengyuanyouxielouzhehuodezhongdashengchanshigu，qizhongdezhijiehejianjiejingjisunshichaoyiyuan。weifangzhileisishijianzaicifasheng，CACT不得不聘請專人對這些管線泵實行24小時人工監視，但是專人監視的巨大費用和人員監測的不可靠性使得CACT公司決心在現有Enwatch巡檢式在線監測係統的基礎上，引進羅克韋爾自動化RA-ENTEK的最新的XM實時狀態監測與保護係統。
本文通過CACT公司狀態監測工作由離線－－－－巡檢式在線－－－－實時在線和保護的發展過程，說明RA-ENTEK的集成化狀態監測係統在生產實踐中所發揮的巨大作用。
二、RA-ENTEK設備狀態監測係統介紹
RA-ENTEK狀態監測係統以EMONITOR Odyssey或Enshare設備狀態監測檢修集成係統軟件為平台，以其作為設備狀態監測係統的核心，兼容離線監測（dataPAC1500）、巡檢式在線監測（Enwatch）、保護表在線（6600係列）dengjishuheshuju，xiangweixiuguanlihezhixingbumentigongzhenduanxinxihejianxiujianyi，binggenzongjianxiugongzuodejinzhanheyanzhengjianxiujieguo。taketongguogongchangjuyuwangshixianxinxigongxiang，jianglaizilixianshujucaijiqi（dataPAC1500）和在線數據采集模塊（Enwatch或6600係列）的數據集成到一個公共的數據庫。這個係統的突出特點是集成了最廣泛應用的狀態監測技術、實現網絡化在線監測分析功能、提供工廠機器狀況的完整信息。
羅克韋爾自動化恩泰克狀態監測係統的組成如下圖所示：
該係統要解決的問題是：了解全廠關鍵設備和重點設備當前的運行狀況、判斷被監測機器的狀態變化趨勢、診斷被監測機器故障的發生部位和故障的嚴重程度，以及檢查和驗收大修或臨時維修的效果，實現對設備故障早知道、早預報、早診斷，把故障消滅在萌芽之中。其目的是提高設備運行完好率、減少設備停機時間及降低維修成本。
1、EMONITOR Odyssey設備狀態監測軟件
該係統的軟件EMONITOR Odyssey可在Windows95/98、NT、2000環境下運行，支持MS-SQL
Serve、ORACLE和CENTURA等數據庫服務器。EMONITOR Odyssey軟(ruan)件(jian)作(zuo)為(wei)監(jian)測(ce)數(shu)據(ju)和(he)分(fen)析(xi)診(zhen)斷(duan)的(de)核(he)心(xin)，它(ta)集(ji)成(cheng)了(le)最(zui)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)預(yu)測(ce)維(wei)修(xiu)技(ji)術(shu)，集(ji)離(li)線(xian)監(jian)測(ce)和(he)在(zai)線(xian)監(jian)測(ce)於(yu)一(yi)身(shen)，它(ta)可(ke)完(wan)成(cheng)建(jian)立(li)機(ji)器(qi)測(ce)點(dian)數(shu)據(ju)庫(ku)、安排巡檢路徑及裝入到數據采集器中、現場采集數據並回放到客戶機中、fenxijizhenduanshebeizhuangtaiheguzhangdenggongzuo。tajiketigongshebeijiancezhenduanquanmiandefangfaheshouduan，youkeweiguanlihejuecerenyuantigongquanchangshebeizhuangtaidexinxi。liyongzaixianxitongtigongdeEnlive?軟件和Enwatch係統可進行遠程實時監測診斷，任一Enwatch上的某個通道的頻譜，時域波形、趨勢、三維譜圖和極坐標圖均可在裝有奧德賽軟件的係統中實時顯示、檢測、包括通過互聯網絡進行遠程監測和診斷。其組成和擴展功能的示意如下圖所示：
2、Enwatch巡檢式在線係統
Enwatch巡檢式在線係統作為RA-ENTEK狀態監測係統的一部分，其基本部件Enwatch是16通道網絡化在線采集模塊，每個采集模塊均配有標準的RJ-45以太網接口，其外形小巧，機箱滿足IP66工gong業ye標biao準zhun，可ke直zhi接jie安an裝zhuang在zai被bei監jian測ce設she備bei附fu近jin，可ke用yong於yu人ren員yuan無wu法fa接jie近jin或huo危wei險xian區qu域yu的de設she備bei的de監jian測ce，數shu據ju采cai集ji回hui放fang的de周zhou期qi也ye比bi人ren工gong數shu采cai方fang式shi快kuai得de多duo，其qi采cai集ji的de數shu據ju通tong過guo以yi太tai網wang定ding期qi回hui放fang到dao數shu據ju庫ku中zhong與yu離li線xian監jian測ce數shu據ju集ji成cheng在zai一yi起qi使shi用yong。下xia圖tu是shiEnwatch係統在現場安裝的示意和網絡拓撲結構示意圖：
目前的Enwatch有三種型號：基本型、CSA型和PX型。基本型可適用於振動（加速度傳感器、速度傳感器）和工藝量的監測；CSA型的應用功能和基本型完全一樣, 但它是設計並得到認證可用於Class1 Div.2危險區域的（Class1區域是指該區域存在可燃性氣體或蒸汽, 當存在空氣時可產生引起爆炸或火花的混合氣體。Div.2指此區域中危險氣體在正常情況下不存在, 而隻在異常情況下存在）；PX型可同時采集兩個通道的數據，一個Enwatch(tm) PX可最多接8對雙通道信號，對來自8對電渦流傳感器的任一對數據，還可以顯示軸心軌跡和軸中心位置圖。
RA-ENTEK狀態監測係統適用於對關鍵機組和相應輔機進行定期監測、分析和診斷，以確定設備運行的狀態。目標是為了預測可能出現的失效以及在這種失效發生以前找出其原因並及時通知設備維修部門。
3、XM實時在線監測與保護係統
XM係統是ENTEK並入羅克韋爾自動化後推出的新一代的實時在線監測與保護係統，它是世界上第一個基於DeviceNET總線的在線監測與保護係統。與傳統的集中式儀表係統相比，它具有分布式、模塊化、可集成、易維修、可擴展等其他現有保護係統所無法比擬的優勢。
該係統目前推出的模塊有：XM120振動信號模塊，XM320位置信號模塊，XM441擴展繼電器模塊，XM440主繼電器模塊，XM500DeviceNET與以太網轉換接口模塊等。這些模塊可單獨組成監測和保護係統，也可與PLC控製係統聯合組成控製係統。如下圖所示：
三、RA-ENTEK的離線和巡檢式在線監測係統在CACT的應用
1、離線監測係統的作用及其局限性
CACT公司於1999年購買了RA-ENTEK的DataPAC1500離線監測係統，並設立專門的狀態監測工程師崗位，建立起了設備狀態監測與預測維修的工作模式。通過RA-ENTEK的技術培訓和支持，加上CACT公司設備狀態監測工程師自身的努力和艱苦細致的實踐工作，已能良好的應用DataPAC1500離li線xian監jian測ce係xi統tong對dui海hai上shang平ping台tai的de旋xuan轉zhuan設she備bei進jin行xing定ding期qi或huo不bu定ding期qi的de狀zhuang態tai監jian測ce和he故gu障zhang診zhen斷duan，並bing取qu得de了le一yi定ding的de成cheng績ji，完wan成cheng許xu多duo成cheng功gong的de診zhen斷duan案an例li。僅jin對dui平ping台tai上shang的de輸shu油you管guan線xian泵beng，被bei及ji時shi發fa現xian的de故gu障zhang類lei型xing就jiu包bao括kuo：管線泵電機轉子不平衡、聯軸節對中不好、葉輪摩擦、各種各樣的軸承故障等。
與此同時，離線係統的局限性，也使CACT公司的設備狀態監測工程師深感不便，由於CACT公司的被監測設備分布於五個海上平台和一個采油船上，岸上基地與平台之間的交通需要利用直升飛機或拖船，而CACT公gong司si作zuo為wei世shi界jie領ling先xian的de鑽zuan井jing采cai油you專zhuan業ye作zuo業ye集ji團tuan，對dui工gong程cheng師shi的de工gong作zuo效xiao率lv要yao求qiu很hen高gao，不bu可ke能neng在zai每mei一yi個ge平ping台tai上shang設she置zhi專zhuan門men的de工gong程cheng師shi進jin行xing設she備bei狀zhuang態tai監jian測ce和he分fen析xi。這zhe些xie因yin素su使shi得de設she備bei狀zhuang態tai監jian測ce工gong程cheng師shi不bu得de不bu頻pin繁fan地di奔ben波bo於yu各ge個ge平ping台tai之zhi間jian，將jiang大da部bu分fen時shi間jian和he精jing力li用yong於yu數shu據ju采cai集ji的de過guo程cheng中zhong，而er對dui於yu設she備bei狀zhuang態tai監jian測ce中zhong最zui為wei重zhong要yao的de數shu據ju分fen析xi和he判pan斷duan工gong作zuo所suo用yong的de時shi間jian卻que大da大da減jian少shao了le。即ji使shi這zhe樣yang，數shu據ju采cai集ji密mi度du仍reng顯xian不bu足zu，為wei此ci使shi許xu多duo本ben應ying及ji時shi發fa現xian並bing加jia以yi排pai除chu的de故gu障zhang漏lou過guo最zui好hao的de處chu理li時shi間jian，造zao成cheng一yi定ding的de損sun失shi。所suo以yi，CACT公司認為，僅有離線監測係統已無法滿足預測維修工作的需求。
2、Enwatch在線監測係統的方案確定和實施
為了將CACT公司的設備維護工程師從繁重的數據采集工作中解放出來，從而使其有足夠的精力用於數據分析、設備狀態判斷和故障診斷等工作，羅克韋爾自動化公司於2002年8月向CACT公司推薦在現有的離線監測係統的基礎上，增加Enwatch巡檢式在線監測係統，從而組成離線和在線巡檢集成的設備狀態監測係統。Enwatch係統是基於以太網的自動巡檢係統。設備維護工程師不需到現場，隻需在任意一台聯網的計算機上，即可對安裝在現場的Enwatch（需與網絡連接）采集模塊發出指令，令其定期采集和回收數據。這些過程均通過Odyssey軟件的在線模塊進行控製。由於CACT已擁有RA-ENTEK離線版的Odyssey軟件，所以隻需在該軟件基礎上增加Online模塊，另增加Enwatch和在線傳感器，即可進行在線監測工作。同時，也不會影響離線係統的監測工作。
初始的推薦方案是采用一個Enwatch模塊對一個采油平台（HZ261）上的四台立式多級離心泵進行巡檢式在線振動監測，將在線振動傳感器和Enwatch模塊布置在平台上，Enwatch模塊的輸出接入平台的局域網，而控製並接收Enwatch模塊數據采集的Odyssey軟件則裝在岸上基地的計算機服務器上，其設計安裝方案如下圖所示。
項目經過多方論證，獲得通過，並且CACT公司決定將HZ323平台上的3台管線泵也納入在線監測的範圍內。最終的訂貨信息如下：
在項目論證過程中，充分考慮了CACTgongsixianyoudejisuanjiwangluozhuangkuang。qihaishangpingtaizhijianliyongguangxianzuchengjuyuwang，lushangjidiyexingchengjuyuwang，erlianggejuyuwangzhijianshitongguoweixingtongxunde，zhechengweiyigewangluotongxundepingjing。suoyi，zuizhongjuedingjiangshujucaijihuifangzhanhebaocunshujukudefuwuqijisuanjifangzaiHZ261平台上，岸上狀態監測計算機另建新的數據庫，利用RA-ENTEK的data mover軟ruan件jian定ding期qi從cong平ping台tai上shang的de服fu務wu器qi中zhong取qu得de更geng新xin的de監jian測ce數shu據ju，形xing成cheng服fu務wu器qi數shu據ju庫ku的de備bei份fen數shu據ju庫ku。這zhe樣yang，既ji減jian少shao了le利li用yong衛wei星xing通tong訊xun進jin行xing的de數shu據ju通tong訊xun量liang，又you大da大da提ti高gao了le數shu據ju傳chuan輸shu的de安an全quan性xing。該gai項xiang目mu於yu2003年5月開始工程實施，6月完成調試，目前運行正常。下圖為已經實現的Enwatch遠程自動巡檢式監測係統。
3、Enwatch在線監測係統在CACT公司的成功應用
羅克韋爾自動化公司為CACT公司提供的Enwatch巡檢式在線監測係統於2003年6月初開始調試，在其HZ261和HZ323鑽井采油平台的關鍵設備－－－－輸油管線泵上安裝了該係統。並且係統剛剛運行，即發現並解決了HZ261平台上管線泵B的Yarway閥故障，消除了潛在生產事故的發生。這一成功案例，充分體現了在線狀態監測係統在生產實踐中的巨大作用。
以下是從Enwatch巡檢式在線監測係統下載的有關診斷依據。
下麵是CACT公司的狀態監測工程師陳先生關於此事向基地和平台上的設備管理和維修工程師發出的電子郵件內容。
Dear Sirs,
After the Enwatch P/L pump vibration monitor system was put into service on 2003-06-06, we found the Yarway valve of pump B can impact pump C badly, which has been proved running in poor condition by operator, see detail plots in attachment, so, I suggest it is better we replace it with a new one, otherwise, the mechanical seal and thrust bearings of pump C will wear out soon.We see the system works.
這應該是對RA-ENTEK設備狀態監測係統的最佳褒獎。
四、XM實時在線監測與保護係統的方案確定
在Enwatch巡檢式在線監測係統實施前的2002年10月，CACT公司所屬的HZ261zuanjingcaiyoupingtaizengfashengyouyushuyouguanxianbengguzhang，zaochengyuanyouxielouzhehuodezhongdashengchanshigu，qizhongdezhijiehejianjiejingjisunshichaoyiyuan。weifangzhileisishijianzaicifasheng，CACT不得不聘請專人對這些管線泵實行24小時人工監視，但是專人監視的巨大費用和人員監測的不可靠性使得CACT公司決心安裝實時狀態監測與保護係統。
羅克韋爾自動化公司的XM係統作為世界上第一個基於DeviceNET總線的在線監測與保護係統。其分布式、模塊化、可集成、易維修、可擴展性等功能是目前其他保護係統所無法比擬的。針對CACT管線泵的具體情況，羅克韋爾自動化公司向其推薦在現有Enwatch巡檢式在線監測係統的基礎上，加裝XM實時在線監測與保護係統。其中用到的XM模塊包括XM120振動信號模塊，XM441擴展繼電器模塊，XM500DeviceNET與以太網轉換接口模塊。方案組成如下：
由於CACT現場已經安裝了9200在線加速度傳感器和Enwatch在線采集模塊，所以隻需在9200和Enwatch之間安裝XM模塊即可由XM單獨組成監測和保護係統，其本身既具有繼電輸出（控製報警輸出、停車控製輸出），又有數據顯示輸出（通過XM500）。XM係統的加入不會影響已有的Enwatch巡檢式在線係統的運行。
根據現場分析，隻需將各個管線泵的止推軸承上的軸向和徑向信號引入XM120模塊（每個XM120模塊可進入2路振動信號），XM120上的緩衝輸出端子可將傳感器的原始模擬信號輸出到Enwatch模塊上。每一個XM120後接一個XM441模塊，XM441上的繼電保護輸出信號可送往泵的連鎖停車和報警係統中。每個平台上配置1個XM500模塊，該模塊上的RJ45輸出可將XM120的振動數字信號輸出到監測計算機屏幕上，以便現場人員實時觀察。
根據上述方案，最終的訂貨信息如下：
五、總結
RA-ENTEK的狀態監測係統在CACT公司的不斷升級說明，生產實踐單位的用戶確實需要設備狀態監測係統，而RA-ENTEKdexitongyouqueshinenggoumanzuyonghudeyaoqiu，weiqitigongkekaoshiyongdejiancehebaohu。guanjianshishenrulejieyonghuyaoqiu，yijishuangfangjishurenyuandeshenrugoutonghejiaoliu，shixitongfahuiqizuidazuoyong。
文章來源： CACT作業者集團 陳立新