Metrix setpoint CMS

Новые технологии промышленного виброконтроля и

вибродиагностики. Система Metrix SETPOINT.

Алексей Вострухов Менеджер по развитию бизнеса

Metrix Instrument Company

• Компания основана в 1965 г. Петером Дж. Сандтом.

• Metrix был пионером в разработке концепции простой и доступной защиты оборудования с помощью преобразователей с выходом 4-20 мА.

• В 1998 г. Metrix приобрел PMC/BETA, мирового лидера в производстве электронных вибровыключателей.

• В 2007 г. Metrix приобрел Hardy Instruments (калибровочные вибростенды)

• В России и СНГ Metrix реализовано более 5000 проектов

• В 2009 г. Metrix разработал и в 2010 начал поставку систем защиты оборудования в полном соответствии с API 670.

• С 2013 года Metrix поставляет системы вибродиагностики

Основные причины изменения стратегии развития Metrix

• Глобальный тренд перехода от планово-ремонтного обслуживания на обслуживание по состоянию.

• Рост количества проектов, где требуются решения «под ключ» (датчики, системы виброконтроля, системы диагностики).

• Фактическое отсутствие конкуренции у GE Bently Nevada по крупным проектам (порядка 70% всего рынка систем вибромониторинга - $900 Млн/год).

Metrix Instrument Company

• Эксперты в разработке систем виброконтроля и вибродиагностики

• Команда разработчиков Metrix имеет более 400 лет общего накопленного опыта разработки надежных систем Bently Nevada

• Фокус на заказчика

• Обучение

• Консультационные услуги

Steve Sabin Steve Sabin Matt Nelson Matt Nelson Steve Riggs Steve Riggs Randy

Chitwood

Randy

Chitwood

Scott Breeding Scott Breeding

Системы Вибродиагностики

Типовая Архитектура Системы Вибродиагностики

ПЛК SETPOINT

АСУ ТП

САУ агрегата Реле

Датчики

Остан

ов

Серверный уровень АСУ ТП (Process Historian) и системы Вибродиагностики SETPOINT CMS

Клиенты Process Historian Клиенты Системы Мониторинга Состояния

Уровень 1 – Агрегатный (Датчики)

Уровень 2 – Цеховой (Контроллеры)

Уровень 3 – Сбор и отображение данных (АРМы оператора и

диагноста)

Уровень 4 – Сеть Предприятия

Вихретоковые датчики Metrix

SETPOINT DPS

• Новый Цифровой Преобразователь SETPOINT™ для Вихретоковых Датчиков – Революционно программируемый

– Поддерживает 2-проводную и 3-проводную схему

– Соответствует API 670

– Универсальный: полностью соответствует стратегии по ЗИП один-размер-для-всех

SETPOINT DPS

• Пользователь может перепрограммировать для:

– Датчиков других производителей

– Другой диаметр измерительной головки

– Другой длины кабельной системы

– Другого материала вала

– Выбрать чувствительность / коэффициент преобразования

– Выбрать тип измерения, вибрацию или осевой сдвиг*

– Изменить полную шкалу измерения* *применительно только к преобразователю MX2034

SETPOINT DPS

• Штатное 3-проводное (питание,

сигнал, общий) подключение

• Совместим со всей линейкой датчиков Metrix, GE Bently Nevada и других производителей.

• Работа по штатной схеме по напряжению.

• Использует барьеры MTL 796- I.S. (или эквивалентные) или MTL 5531 (или эквивалентные) для Гальванической Изоляции в при установке во взрывоопасных производствах, Зона 1.

• В качестве кабелей от преобразователей к мониторам используются экранированные триады

• Подключается к системе Metrix SETPOINT используя 2 кабеля (монитор также поддерживает штатную 3-проводную схему).

• Меньше кабелей, на 33% дешевле, проще при установке.

• Работа по изменению тока.

• Менее чувствителен к помехам EMI/RFI (примерно в 40X раз менее чувствителен).

• Используются менее дорогие, чаще используемые барьеры, такие как MTL 7787 (Зинер) или MTL 5541 (гальванические) (или эквивалентные), как на стандартных датчиках техпроцесса.

• В качестве кабелей от преобразователей к мониторам используется витая пара с попарным экранированием

Датчики Абсолютной Вибрации Metrix

Вибровыключатели Metrix

Переносные устройства Metrix

SETPOINT™

SETPOINT™

Система Защиты Агрегатов

Что это такое?

• Совершенно новая система защиты агрегатов, соответствующая стандарту API 670 и состоящая из:

– Шасси 19“/9.5”/4.75”

– Источников Питания

– Сенсорного Экрана

– Конфигурационного ПО

– Модуля Связи Шасси (RCM)

– Системного Модуля Доступа (SAMs)

– Универсальных Модулей Мониторинга (UMMs)

– Температурных Модулей Мониторинга (TMMs)

SETPOINT™

Преимущества

Почему SETPOINTTM?

Наилучшее соотношение цена / качество

Новая надежная архитектура

Огромный опыт и современные технологии

Не имеющая аналогов масштабируемость и универсальность

Открытость для интеграции

Простота и удобство обслуживания

Архитектура SETPOINTTM более надежная

Переадресация

Сигнала Другие 3 лидирующих

брэнда копируют такую

архитектуру для

систем защиты по

API670.

Для Защиты

Агрегата это все

должно работать

вместе:

• Модуль I/O

• Плата Мониторинга

• Задняя Стенка

• Плата Реле

• Модуль I/O для

реле

Вхо

ды

Си

гнал

ов

Custom-made connectors between separate cards

Плата Модуля

Вставляется

Спереди

Задняя Стенка с

Сопрягающими

Соединителями

Одтельные

Модули I/O

подключаются к

Задней Стенке

RC

M

Межмодульные соединения

устранены:

Повышение надежности

Уменьшение переходов сигнала

• Уменьшение точек отказа

• Уменьшение шума

• Уменьшение стоимости

• Уменьшение EMI / RFI

Мониторы автономны

Независимы

Могут обеспечивать Защитные

Функции без других плат

Нет отдельных плат реле Более надежные, чем другие,

использующие отдельные платы

реле

Нет отдельных модулей I/O:

Рэк более компактен

Уменьшена глубина панели

Используется панель с одной

дверцей

Возможно настенное крепление

Уменьшение стоимости ЗИП

Можно выбрать подключение

спереди или сзади

Защита подключения с

передней панели

Лицевая панель защищает

провода при закрытой дверце

SAM

Переходы от разъемов в плату и от платы в разъемы

UM

M

TMM

5

6

7

8

9

1

0

11

1

2

13

1

4

15

1

6

Переходы от

Разъема в Плату

или от Платы в

Разъемы

SETPOINT предлагает наилучшую плотность каналов

Slot 1 & 2 Slot 3 Slot 4 Slot 5 Slot 6 Slot 7 Slot 8 Slot 9 Slot 10 Slot 11 Slot 12 Slot 13 Slot 14 Slot 15 Slot 16 Slot 17

Up

per

Po

wer

Su

pp

ly

Up

per

Keyp

haso

r card

Lo

wer

Po

wer

Su

pp

ly

Lo

wer

Keyp

haso

r card

Rela

y C

ard

Dis

pla

y D

river

Card

Co

mm

Gate

way

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Rela

y C

ard

Rack In

terf

ace M

od

ule

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Slot 1 & 2 Slot 3 Slot 4 Slot 5 Slot 6 Slot 7 Slot 8 Slot 9 Slot 10 Slot 11 Slot 12 Slot 13 Slot 14 Slot 15 Slot 16 Slot 17

Up

per

Po

wer

Su

pp

ly

Up

per

Keyp

haso

r card

Lo

wer

Po

wer

Su

pp

ly

Lo

wer

Keyp

haso

r card

Rela

y C

ard

Dis

pla

y D

river

Card

Co

mm

Gate

way

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Rela

y C

ard

Rack In

terf

ace M

od

ule

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

Mo

nit

or

card

The other leading brand

Другой лидирующий брэнд

• Минимум 8 типов карт

• Максимум 9 x 4 = 36 Каналов Вибрации

• 9-слотовая система

− Просто НЕ конкурентна.

• Внешний дисплей – дополнительная функция (Стоимость? Место?)

Metrix SETPOINT

• Только 4 типа карт

• До 56 каналов вибрации или 84 каналов температур

• Пол-рэка SETPOINT может принять до 24 динамических или 36 статических измерений

Размеры SETPOINT™

Дисплей может располагаться

как перед передней панелью,

так и в любом другом месте.

Опциональный Удаленный Дисплей

¼ слота, четверть рэка, 8 каналов вибрации или 12 каналов температуры

Полный рэк без дисплея

Пол-рэка, без дисплея 24 канала вибрации или 36 каналов температуры

Пол-рэка, с дисплеем 24 канала вибрации или 36 каналов температуры

Полный Рэк с дисплеем и 14 мониторами, до 56 каналов вибрации или 84 канала температуры

Компоненты SETPOINT™

Основы: – Размещение: Слот №1

– Максимальное количество RCM в шасси: 1

– Требуемый модуль: Да

RC

M

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

1

12

1

3

14

1

5

16

Модуль Связи Шасси (RCM)

Компоненты SETPOINT™

Модуль Связи Шасси (RCM)

Backup Power

Функции: – Принимает питание 24 В постоянного тока и распределяет по

модулям через заднюю соединительную панель

– Определяет соответствие входящего напряжения допустимому диапазону (18–36 В DC) и сообщает посредством светодиодного индикатора LED

– Возможно подключение резервированного источника питания 24 В DC

Primary Power

24

24

Каждый модуль обнаруживает «лучшее» напряжение на задней панели и генерирует все остальные необходимые регулируемые

напряжения (нет отказа, вызванного неисправностью одного элемента шасси)

Компоненты SETPOINT™

Модуль Системного Доступа (SAM)

Основы: – Размещение: слот №2 и (опционально) №3

– Максимальное количество SAM в шасси: 2

– Требуемый модуль: Нет (но сильно рекомендуется)

– Две версии: • Основная (поддерживает связь с АСУ ТП, без отображения и

передачи динамических данных)

• Расширенная (имеется дополнительный процессор для поддержки отображения и передачи динамических данных)

RC

M

SAM

3

SA

M #2

4

5

6

7

8

9

1

0

11

1

2

13

1

4

15

1

6

Компоненты SETPOINT™

Модуль Системного Доступа (SAM)

Функции: 1. Имеет “бортовой самописец” в виде Карты Памяти SDHC

(до 32 ГБ) на случай прерывания связи с модулем

2. Обеспечивает связь по 10/100 Base-T Ethernet с АСУ ТП (РСУ, SCADA, ПЛК, и пр.) • MODBUS® через TCP/IP

• Возможно подключение MODBUS RS-485

3. Обеспечивает связь по 10/100/1000 Base-T (Гигабит) Ethernet с локальным или удаленным компьютером для конфигурирования и/или сбора диагностических данных

4. Имеется светодиодная сигнализации, сообщающая о состояниях “SAM OK” “Trip Multiply” and “Display Communications OK”

5. Обеспечивает связь с сенсорным дисплеем

5

4

3

2

1

Компоненты SETPOINT™

Универсальный Модуль Мониторинга (UMM)

Основы: – Размещение: слоты шасси 3-16

Максимальное количество модулей UMMs в шасси: 14 (один модуль SAM) 13 (два модуля SAM)

– Требуемый модуль: Да (если только не требуется только мониторинг температуры)

– Число каналов: 4

RC

M

SAM

U

MM

4

5

6

7

8

9

1

0

11

1

2

13

1

4

15

1

6

Компоненты SETPOINT™

Функции: 1. Принимает 1-4 датчиков любого типа: виброперемещения,

виброскорости, виброускорения, техпроцесса 4-20 мА, реле

• Мониторинг вибрации, положения и скорости

• Осевой сдвиг, радиальная (относительная) вибрация, корпусная (абсолютная) вибрация

• Встроенная обработка сигнала (фильтрация, интегрирование, огибающая и пр. )

• Питание датчиков

• 2 уровня уставок

• Релейные выходы и релейная логика

2. Имеет буфферизированные выходы на все 4 канала посредством кабеля RJ-45

3. Имеет вход mini USB для конфигурирования модуля либо всего шасси (SAM требуется для конфигурации всего шасси)

1

2

3

Универсальный Модуль Мониторинга (UMM)

Компоненты SETPOINT™

Универсальный Модуль Мониторинга (UMM)

Функции: 4. Имеет светодиодное LED оповещение реле, OK, и байпас

5. Имеет индивидуальные выходы 4-20мА для каждого канала

6. Имеет 4 конфигурируемые электромеханические SPDT (однополюсные двухпозиционные) реле

5

1

2

3 4

6

OK LED BYP LED R1 LED R2 LED R3 LED R4 LED

● Нет ошибок в каналах

● NOT OK по одному из каналов

● Неустранимая ошибка

Один или более каналов в BYP

Сработало реле 1

Сработало реле 2

Сработало реле 3

Сработало реле 4

● Отсутствует питание модуля

Нет каналов в BYP

Реле 1 не сработало

Реле 2 не сработало

Реле 3 не сработало

Реле 4 не сработало

Компоненты SETPOINT™

Универсальный Модуль Мониторинга (UMM)

Опции для разъемов буферизированных выходов

RJ45 BNC

Опция B Кабель перехода с RJ45

на BNC

Опция A Конвертер

(allows long CAT5 runs)

4X BNC OUT

RJ45 IN RJ45

IN

4X BNC OUT

Компоненты SETPOINT™

Опции для разъемов буферизированных выходов

Опция C Специализированная комутационная

панель

Специализированный кабель

Универсальный Модуль Мониторинга (UMM)

Компоненты SETPOINT™

Опции для разъемов буферизированных выходов

Опция D Сенсорный экран с выходами BNC на

выбор

Универсальный Модуль Мониторинга (UMM)

Компоненты SETPOINT™

Температурный Модуль Мониторинга (TMM)

Основы:

– Размещение: Слоты шасси 3-16

– Максимальное количество TMM в шасси: 14 (один модуль SAM) 13 (два модуля SAM)

– Требуемый модуль: Да (если не требуются только модули мониторинга вибрации)

– Количество каналов: 6

RC

M

SAM

TM

M

4

5

6

7

8

9

10

1

1

12

1

3

14

1

5

16

A

B

C

D

Shld

A

B

C

D

Shld

A

B

C

D

Shld

Rec

Com

Rec

Com

Rec

Com

OK R1 R2

BYP R3 R4

USB Config

NC

ARM

NO

NC

ARM

NO

NC

ARM

NO

NC

ARM

NO

Компоненты SETPOINT™

Температурный Модуль Мониторинга (TMM)

A

B

C

D

Shld

A

B

C

D

Shld

A

B

C

D

Shld

Rec

Com

Rec

Com

Rec

Com

OK R1 R2

BYP R3 R4

USB Config

NC

ARM

NO

NC

ARM

NO

NC

ARM

NO

NC

ARM

NO

Функции: 1. Принимает 1-6 датчиков RTD, TC или 4-20 мА

2. Имеет вход mini USB для конфигурирования модуля либо всего шасси (SAM требуется для конфигурации всего шасси)

3. Имеет светодиодное LED оповещение реле, OK, и байпас

4. Имеет индивидуальные выходы 4-20мА для каждого канала

5. Имеет 4 конфигурируемые электромеханические SPDT (однополюсные двухпозиционные) реле

1

2

3

5

4

OK LED BYP LED R1 LED R2 LED R3 LED R4 LED

● No faults present in any channel

● NOT OK on one or more channels

● Fatal HW error One or more channels BYP

Relay 1 in alarm

Relay 2 in alarm

Relay 3 in alarm

Relay 4 in alarm

● Module has lost power

No channels in bypass

Relay 1 no alarm

Relay 2 no alarm

Relay 3 no alarm

Relay 4 no alarm

Компоненты SETPOINT™

Температурный Модуль Мониторинга (TMM)

Особенности: – Полностью замкнутый 6-канальный монитор температуры

• Простой / Надежный (всего 3 соединения на критическом пути)

• Очень высокая плотность (не нужны отд. модули реле, модули скорости и пр.)

– Гибкость в назначении каналов (нет ограничений по парам каналов)

– Различные типы уставок • Температура (выше и/или ниже)

• Средняя температура по сконфигурированной группе

• Разность температур между каналами или средними значениями групп

– Упрощение требований по ЗИП

– Возможно подключение широкого спектра датчиков температуры • Тип J, K, T, и E термопар (заземленный* и незаземленный наконечник)

*ЗАМЕЧАНИЕ: All tips within a single TMM must share the same ground (400 Vrms isolation)

• 3- и 4-проводные RTD (385 и 392 платина, медь, никель)

– Полностью соответствует требованиям стандарта АPI 670

SETPOINT MPS

Удобный конфигурационный интерфейс

SETPOINT MPS

Конфигурирование собственных частот подшипников качения

SETPOINT MPS

Удобный дисплей оператора

SETPOINT MPS

Удобный дисплей оператора

Референции SETPOINT™

Референции SETPOINT™

Референции SETPOINT™

SETPOINT CMS

Новая онлайн система

мониторинга состояния

SETPOINT CMS

Зачем нужно внедрять системы мониторинга состояния?

Мониторинг Состояния

Основные цели перехода на обслуживание по состоянию:

Мониторинг Состояния

• Уменьшение стоимости техобслуживания и ремонтов

• Увеличение межремонтных интервалов

• Усовершенствованная защита от катастрофических отказов

• Улучшение надежности / коэффициента доступности агрегатов

• Меньшее количество прерываний технологического процесса

• Уменьшение страховых платежей

Основные цели перехода на обслуживание по состоянию:

Чем отличается Metrix?

…и не хватает пропускной способности!

Техпроцесс ПАЗ Турбина Мотор Вибрация Помпаж Разгон

Сервер Historian

АСУ ТП

…и еще данных так много!

…система не может отображать нужные нам графики!

…и, кроме того, эти данные - ОСОБЕННЫЕ!

…и все это так медленно работает!

CMS CMS

T-Диаграмма

Два основных пользователя, у каждого свои потребности…

Данные Оператора

• Статусы • Тревоги / Уставки • События • Текущие Значения • Тренды • Корелляция Техпроцесса

Данные Инженера-Диагноста

• Данные Оператора

ПЛЮС • Осциллограммы • Спектры • Орбиты • …

Система Виброзащиты

Обычный Способ …

Типовое Распределение Потоков Данных

ПАЗ

АСУ ТП

САУ агрегата Реле

Датчики

Остан

ов

Статические данные (т.е. Modbus)

Динамические (Пропраетарные)

Сервер(а) АСУ ТП (Process Historian)

Клиенты Process Historian

Сервер Системы Мониторинга Состояния

Клиенты Системы Мониторинга Состояния

ДВУХ-серверная структура

ЗАКРЫТЫЕ данные

Часто несовместимы с firewall, усложняя или препятствуя

удаленному доступу

???

Способ Metrix

Типовое Распределение Потоков Данных

ПАЗ

АСУ ТП

САУ агрегата Реле

Датчики

Остан

ов

Статические данные (т.е. Modbus)

Динамические данные (Открыты)

Серверный уровень АСУ ТП (Process Historian Server Infrastructure)

Клиенты Process Historian Клиенты Системы Мониторинга Состояния

Возможно хранение данных на сервере

АСУ ТП

ОТКРЫТЫЕ данные

Совместимость с Firewall, упрощенный удаленный доступ

Что такое SETPOINT CMS?

• Condition Monitoring System – Система Мониторинга Состояния

• Передает статические и динамические данные из рэка SETPOINT с CM-модулями

• Использует базы данных PI® System

• Отображает данные посредством двух интегрированных приложений:

– PI ProcessBook • Статические данные (Тренды/Гистограммы)

• Списки Тревог/Событий

• Диаграммы Агрегатов

• Иерархию Активов Предприятия

– SETPOINT CMS • Статически данные (Тренды/Боде/SCL)

• Динамические Данные (Орбиты/Осциллограммы/

Спектры)

Как она работает?

• Модули UMMcm и TMMcm постоянно собирают данные и отсылают их в модуль eSAM

• eSAM отсылает эти данные в компьютер, на котором установлено ПО OSIsoft’s PI Server

• Небольшое приложение “SETPOINT-to-PI Adapter” используется между рэком и PI Server для конвертации нашего протокола обмена данных в формат PI Server

• В PI Server данные сохраняются и отображаются следующими совместимыми приложениями:

– CMS Display

– PI ProcessBook

– Microsoft® Excel

– И т.д.

Чем отличается SETPOINT CMS?

• Простота Использования

• Интеграция с PI System

• Безопасность

• Скорость обработки

• Интеграция Данных Техпроцесса

И еще одно…

SETPOINT CMS

Пример Мнемосхемы и Диалогового Окна:

i-зн

ач

ен

ие

i0

0 5 10 15 20 25 30 35

i0 +3%

i0 -3%

i5

i5 +3%

i5 -3%

i25

+3%

i25 -

3%

i25 i30

i30

+3%

i30 -

3%

0

Время (секунды)

Осциллограмма

сохранена

Перезназначение исходной

отметки i-value (i-значение)

i-value

ОБОЗНАЧЕНИЯ

Полоса нечувствительности

i-зн

ач

ен

ие

i0

0 5 60

5

1205

Время (секунды)

i0 +3%

i0 -3%

i5

i5 +3%

i5 -3%

0

1200 610

10 Минут 10 Минут

I600

+3%

i600 -3%

19 мин. 54

сек.

2 1202 10 60

0

i60

0

8

Ключевые Особенности

• СТАТИЧЕСКИЕ (Тренды) – UMM: Каждые 80мс по изменению на х% (конфигурируемо)

– TMM: Каждые 500мс по изменению на х% (конфигурируемо)

• Динамические (Осциллограммы) – “Умный” сбор осциллограмм, основанный на их “интересности”

(алгоритм i-value)

– Минимальное время между сбором осциллограмм: одна осциллограмма каждые 5 секунд (интервал может быть от 40 мсек до 10 сек)

• SCADA инженера-диагноста – Может быть полностью идентична SCADA оператора АСУ ТП

• Цена

Демонстрация SETPOINT CMS

SETPOINT CMS

Пример Мнемосхемы и Диалогового Окна:

SETPOINT CMS

Пример Мнемосхемы и Диалогового Окна:

SETPOINT CMS

Пример Мнемосхемы и Диалогового Окна:

SETPOINT CMS

Пример Мнемосхемы и Диалогового Окна:

SETPOINT CMS

Пример Мнемосхемы и Диалогового Окна:

SETPOINT CMS

Инструменты анализа вибрационного состояния агрегатов:

1. Тренды

2. Гистограммы

3. Осциллограммы / Спектры (синхронные и асинхронные)

4. Орбиты (Общая, 1Х, 2Х, nX)

5. Диаграммы Боде и Найквиста (1Х, 2Х, nX)

6. Диаграммы всплытия вала

7. Каскадные и Водопадные диаграммы

8. Огибающая / Спектр огибающей

9. Положение штока

SETPOINT CMS Инструменты анализа вибрационного состояния поршневиков:

SETPOINT CMS Инструменты анализа вибрационного состояния поршневиков:

SETPOINT CMS

Диагностика неисправностей:

1. Дисбаланс

2. Несоосность роторов

3. Задевания вала о неподвижные части агрегата (уплотнения, подшипники)

4. Автоколебания

5. Аномальная нагрузка / жесткость

6. Трещина вала

7. Неисправности деталей подшипников качения

8. Неисправности поршневых компрессоров

9. Неисправности электрических машин (электромагнитный небаланс, межвитковые замыкания)

Размеры SETPOINT™

Размеры SETPOINT™

Примеры Проектов

Примеры Проектов

SETPOINT CMS

Преимущества

• Максимальная универсализация / унификация оборудования.

• Увеличенная Надежность.

• Лучшее соотношение цена / качество на рынке

• Новое ПО SETPOINT CMS, не имеющее аналогов по эффективности, простоте использования, возможностям доступа и интеграции

• Возможности автоматизированной идентификации неисправностей