Intelligence on Duty PROGNOST®-SILver 回転機の機器保護 8 同時 8台まで に 可 能 IEC61508:2010 フィールドディスプレイ リングバッファ コンテンツ 利点一覧 ................................................................................................................................................................................................................................ 4 PROGNOST®-SILverによる解析とシステム概要 ................................................................................................................................................. 5 PROGNOST®-SILver安全性分析の概要対象：往復動圧縮機 ...................................................................................................................... 6 PROGNOST®-SILver安全性分析の概要対象：遠心式機器 ........................................................................................................................... 8 PROGNOST®-ナビゲーター . ........................................................................................................................................................................................ 9 センサからリレー接続の安全ループ ..................................................................................................................................................................... 12 インプットカードの技術仕様 .................................................................................................................................................................................... 14 推奨される信号分析 . .................................................................................................................................................................................................... 15 ハウジングとアセンブリオプション ......................................................................................................................................................................... 16 記録データや破損の主原因解析サービス . ...................................................................................................................................................... 18 3 利点一覧 4 PROGNOST®-SILver PROGNOST®-SILverの追加機器 • • • • • • • PROGNOST®-データセンター • DCS/PLCとプラグ&プレイ可能なインターフェース •オプションのリングバッファ機能では、PROGNOST®SILverにより監視されたパラメータや解析値をトレンド として記録します。 トレンド値はダウンロードすることが できるため、専門の担当者による主原因解析が可能で す(例：警報発生や機器停止後)。 SIL2規格で認定された機器保護 すべての信号タイプ(振動、 変位、温度、圧力、基準位相、電圧等)に適用 特に往復動圧縮機／ 往復動ポンプおよびハイパー圧縮機の回転機向けに 開発 冗長化された信号処理 信号精度の常時監視 誤報および緊急停 止を防止するための信号精度チェッ クによる信頼性の高い安全性 現場設置を含めた、様々なハウジングとアセンブリが 適用可能 アセットパフォーマンス管理のためにPROGNOST®-NT とシームレスな統合が可能 PROGNOST®-ナビゲーターによるフィー ルドディスプレイ(HMI) • 機器 の状態情報表示 • ベーシックなトレンドデータ • 各センサと計装ループに関する情報を表示 • PROGNOST®-SILverの状態情報へ容易にアクセス • PROGNOST®-SILverの健全性と環境設定 PROGNOST®-SILverによる解析とシステム概要 変位 圧力 温度 振動 PROGNOST®-SILver セグメント セグメント セグメント Max ピーク トゥ ピーク 平均値 ピーク トゥ ピーク Min 安全コントローラ 全リレー出力に 警告−停止−不安全 平均値 RMS PROGNOST®-データセンター リングバッファ トレンドデータ DCS / PLC PROGNOST®-ナビゲーター 5 PROGNOST®-SILver安全性分析の概要 対象：往復動圧縮機 ピークトゥピーク圧力(差圧) シリンダ内での1回転当たりの最大 差圧を分析することで、バルブ閉塞、 ピストンロッドの応力増加を検知す ることができます。 さらに脈動などの ガス流や配管の問題が検知できます。 ピーク トゥ ピーク 平均値 p Max ピーク トゥ ピーク RMS 平均値 平均値 Min pV-Diagramm Max RMS Orbit Peak 平均値 Min セグメント セグメント 1 Segment セグメント ピーク トゥ ピーク 平均値 pV-Diagramm Max Peak to Peak RMS RMS Average 6 36 Segments Peak クロスヘッ ド振動のRMS値 平均値 Min クロスヘッ ドガイド部の振動監視に pV-Diagramm Orbit より機器の健全性に関する確かな情 報が得られます。往復動機器には固 有の振動傾向があり、 例えば、ロッド Max 荷重の反転による振動があり、 これ Peak Average を考慮することが誤警報の回避につ Min ながります。 セグメント 8 Segments セグメント セグメント 1 Segment 1 Segment Orbit ピーク トゥ ピーク 平均値 pV-Diagramm 温度 温度モニタリングは、例えばベアリン グ、パッキンなどで生じている損傷の 早期検知を可能にします。 Max RMS 平均値 Min ピーク トゥ ピーク セグメント Orbit プラ ンジャー位置 ピークトゥピーク Peak 超高圧のハイパー圧縮機では、 プラン ジャーの破損を回避するため、1回転ご とに垂直と水平方向のプランジャーポ ジションをピークトゥピークレベルでモ ニターし分析します。 平均値 1 pV-Diagramm Segment セグメント Max RMS 平均値 Orbit Peak Min セグメント ピーク トゥ ピーク セグメント 1 Segment 平均値 pV-Diagramm Max RMS 平均値 Min ピーク トゥ ピーク セグメント 平均値 セグメント Max RMS 平均値 Min Orbit Peak ピストンロッ ド位置のピークト ゥピーク ピストンロッド位置に関する 変位信号 は、ピストンロッドやパッキンの危険な 機械的状態を検知するために、1回転 ごとにモニターし、分析します。 また、任意でライダーリング監視を目 Orbit 1 pV-Diagramm Segment 的としたピストンロッ ド位置の平均値 をPROGNOST®-データセンターから DCSへ転送することも可能です。 Peak 7 PROGNOST®-SILver 安全性分析の概要対象：遠心式機器 Average ピークトゥピーク(軸方向シャフト位置) ピークトゥピーク(径方向シャフト位置) 軸方向スラストを最小限に設計することは、早期のベア リング不良につながり望ましくないため、 シャフトの過 度な軸方向変位が検知できるよう監視を行うことが必須 となっています。遠心式機器の機器保護において軸方向 変位(スラスト)のモニタリングは最も重要な解析手法の pV-Diagramm Orbit 1つです。 ベアリング振動解析は低周波数域のベアリング破損を検 知します。センサによる計測方向に関する考慮が必要で す。 Max Peak Average ピーク トゥ ピーク Min ピーク トゥ ピーク 平均値 pV-Diagramm Max RMS 平均値 平均値 pV-Diagramm Orbit Max Peak RMS Min Min gments Peak 平均値 1 Segment セグメント 1 Segment セグメント ベアリング振動のRMS値 温度温度 ベアリング破損に伴い発生する高振動を検知し、RMS値 解析を実施します。荷重がかかる位置にセンサを設置す れば、 より正確な解析結果が得られます。 温度モニタリングは、例えばベアリングなどで生じている 損傷の早期検知を可能にします。 Peak to Peak Average ピーク トゥ ピーク pV-Diagramm Max RMS Average Min 8 セグメント 1 Segment セグメント Peak RMS 平均値 Orbit pV-Diagramm Max 平均値 Min Peak Orbit PROGNOST®-ナビゲーター PROGNOST®システムのフィールドディスプレイ PROGNOST®-ナビゲーターの特徴 • 最大8台までのモニタリングが可能 • PROGNOST®-SILverの状態表示 • ログブック機能 PROGNOST®-ナビゲーターによるフィールド ディスプレイ(HMI) • • • • • • • 機器の起動時に特に有効な状態に関する情報を表示 ベーシックなトレンドデータ 各センサやループに関する情報 (不安全－警告－機器停止) 直観的なデータ解析が可能 PROGNOST®-SILverの状態情報へ容易にアクセス PROGNOST®-SILverの健全性と環境設定 認証(ATEXゾーン2,22、FMクラス/分類2、cULus クラス/ゾーン2) 9 10 11 1 信号取得 機器に設置された直観 的(「振動」等)のアナログ信 号は配線でPROGNOST®SILverの信号インプットへ伝 達されます。 信号インプット センサ配線はバックプレー ンの前面または背面の信 号入力クランプに取り付け られます。信号入力クランプ は、配線に触れることなくイン プットカードを交換できるようにラックのバックプ レーンに取り付けられています。 センサからリレー接続の安全ループ 5 4 3 2 1 メンテナンス時信号バイパス用スイッチ(MOS) メンテナンス時信号バイパス用スイッチ 信号バイパス用スイッチは、ループテスト、センサやトラ ンスミッターの故障、ケーブル接続といったメンテナンス 中のループ内信号のバイパス目的で使用されます。 PROGNOST®-SILverに使用されるMOSは安全保護機能 を有し、専用のデジタル入力信号を介すことで、所定数の チャネルの安全保護機能無効化が自由に設定可能です。 12 2 4 データ入力 アナログインプット(Aix) 最大68個の本質安全防爆規格の入力部 が17個の各カードに配列されており、各 カードは1つの信号タイプで4つのチャネ ルを演算取得します。 25kHzのアナログ信号を取得後、デジタ ル信号へと変換されます。 各チャネルはバリア機能を有します。接 続された計装ループと信号統合機能は 継続的にモニターされます。 安全保護 機器保護(MP1) MP1カードは、最大で8台分の機器の信 号を分析します。 この結果として生じる 状態メッセージ(警告－停止－不安全) は、Profibus DP/PROFIsafe電信として FB1カードへ転送され、LED上に表示さ れます。同時に、 この状態メッセージは PROGNOST®-SILver とPROGNOST®-NT とを接続するDC1カードへ送信されま す。安全性分析の精度は常時モニターさ れます。 安全コントローラ(SC1) 安全コントローラは、その安全リレー出力に状態メ ッセージ(警告－停止－不安全)を割り当てます。 3 5 データ転送 データコントロール(DC1) PROGNOST®-SILver－PROGNOST®NT17枚のインプットカードすべて が、DC1カードへデジタル信号を送信し ます。DC1カードには2つの出力インター フェースがあり、バックプレーン内部バス を経由してのMP1カードへのデータ送 信、およびイーサーネットを経由しての PROGNOST®-NTへのデータ送信があり ます フィールドバス Profibus DP (FB1) FB1カードは、状態メッセージ(警告－停 止－不安全)をProfibus DP/PROFIsafeイ ンターフェイスを経由して安全コントロー ラへ転送します。 イーサーネット／FOコンバータ(MC1) イーサーネット／FOコンバータは光 ファイバー線を通じてPROGNOST®SILverへ接続します。 このコンバータ は、PROGNOST®-ADMINsafeを用いて PROGNOST®-SILverを構成します。 ま た、PROGNOST®-データセンターおよ びPROGNOST®-NTへ接続するために 使用されます。 DCS接続(PROGNOST®-データセンター) PROGNOST®-データセンターとPROGNOST®-SILver はイーサーネットを経由して接続されます。解析結 果ステータス情報および安全限界値の転送にあた り、MODBUS(RS484/RS232)インターフェースおよび TCP/IPを備えています。オプションでOPCによる接 続の確立が可能です。 13 インプットカードの技術仕様 仕様 測定パラメータ／信号 入力パラメータ • アンチエイリアシング処理フィルター • 解像度16ビット AI1 ICP 振動(加速) • クロスヘッド • シリンダ • ベアリング • フレーム(クランクケース) 振動 (速度) • ケーシング • ベアリング • 配管 • ベッセル型ローパスフィルター • 8段階可変のカットオフ周波数 • 解像度16ビット AI2 4-20 mA シリンダのインジケーター圧力 • 圧縮室 吸入／吐出圧力 • 配管 温度 • ベアリング • ガス • 弁 • その他 AI3 渦電流 動的ポジション(変位) • ピストンロッドポジション • プランジャーポジション • 軸振動 • 軸力 • アンチエイリアシング処理フィルター • 解像度16ビット AI4 ボルト 間接的圧力測定 • シリンダタイロッド • ひずみゲージ • その他 • 入力電圧範囲 +/-10、+/-5、+/-2、+/-1ボルト • アンチエイリアシング処理フィルター • 解像度16ビット 基準位相 • EN 60947-5-6に準拠するNAMUR入力 • トリガーカムまたはトリガーホール の検知 アナログインプットカードAI1 ～ AI4 および TI1 カードの一般的技術データ • ATEX、c CSA us、Kosha、GOST-Rに準拠する 4個の本質安全防爆インプットEx ia IIC T4、 クラス1、Zone 1 • 各インプットチャンネルのガルバニック絶縁 • チャンネルごとにA/D コンバータ2 つ (冗長化) • サンプリングレート =チャンネルごと25 kHz • DSP と FPGA の技術 • カードのセルフテスト • 継続的な信号統合テスト: 損傷検知 オープンサーキット 損傷検知 ショートサーキット 損傷検知 冗長化信号 損傷検知 電圧供給 DCSインターフェースPROGNOST®-データセンターの技術データ • 電力仕様：9V～36V (DC) • 寸法：幅:195mm(7.7”)、奥行:200 mm (7.9“)、高さ:65 mm (2.6“) • 使用環境：温度(IEC60068-2-1, IEC60068-2-2, IEC60068-2-14に準拠) 通気無状態での周囲温度：-20～+60 ° C(-4～+140 ° F), 通気状態での周囲温度：-20～+70 ° C(-4～+158 ° F) • 認証：CE認可、FCCクラスA 14 推奨される信号分析 信号 ピストン圧縮機 ハイパー圧縮機 プランジャーポンプ 遠心式機器 ＲＭＳ 36セグメント ＲＭＳ 36セグメント ＲＭＳ 36セグメント - ケーシング (速度) ＲＭＳ 1回転 ＲＭＳ 1回転 ＲＭＳ 1回転 ＲＭＳ ピークトゥピーク( ピーク値) ベアリング (加速度) ＲＭＳ 36セグメント ＲＭＳ 36セグメント ＲＭＳ 36セグメント ＲＭＳ ピークトゥピーク( ピーク値) ピークトゥピーク 8セグメント - - - - ピークトゥピーク 1回転 - - 径方向変位 - - - ピークトゥピーク (RMS値) 軸方向変位 - - - 平均値 ピーク値 ピークトゥピーク 1回転 - - - ピークトゥピーク 1回転 - ピークトゥピーク 1回転 - 平均値 平均値 平均値 平均値 振動 クロスヘッド (加速度) ポジション(変位) ピストンロッドポジション プランジャーポジション 動的圧力 インジケーター圧力 吸入圧と吐出圧 温度 ベアリング ボーティング センサ冗長化とボーティング適用可 機器やプロセスのリスク評価(HAZOP)から、生産設備の 検査によるSIL認証の要求に至っています。 SIL2を満たすために頻繁に選択される方策はボ ーティングロジックによるセンサ冗長化(二元化)で す。PROGNOST®-SILverのボーティングロジックには1/n ボーティングやn/nボーティング、n/mボーティング(2oo3 or 2oo4)が含まれます。 n/mのボーティングにはより多くのセンサが設置され、 誤っ た偽りのトリップ発生率を減少させる方法の適用が求めら れます。 そこでPROGNOST®-SILverは1点の診断箇所ごとに センサ1個を用いる 「診断範囲(DC)」 を採用しています。 各 箇所につき一つのセンサを設置し、 常にそれが適切に機 能しているかをモニターします(DC>99%) 。 PROGNOST®SILverは上記1/1D(診断)センサアーキテクチャに基づ きSIL2を取得しています。 なおアプリケーションに応じ て、 PROGNOST®-SilverはSIL3の取得も可能です。 15 ハウジングとアセンブリオプション 19”ラックアセンブリ 前面クランプ付き(CRF1) 19”ラックアセンブリ 背面クランプ付き(CRB1) 16 注文番号. 3 000 019 技術データ 周囲温度：-25～+65° C(-13～+149° F) 保存温度：-40～+85 ° C(-40～+185 ° F) 相対湿度：< 95 %、非結露 ハウジングに対する最低要求事項 EN 60529に準じる保護タイプ：IP54 注文番号. 3 000 023 技術データ 周囲温度：-25～+65° C(-13～+149° F) 保存温度：-40～+85 ° C(-40～+185 ° F) 相対湿度：< 95 %、非結露 ハウジングに対する最低要求事項 EN 60529に準じる保護タイプ：IP54 リアパネルアセンブリ 前面クランプ付き(CWF1) Ex dハウジングにアセンブリ(部品CWF1と Ex dハウジング) 注文番号. 3 000 024 技術データ 周囲温度：-25～+65° C(-13～+149° F) 保存温度：-40～+85 ° C(-40～+185 ° F) 相対湿度：< 95 %、非結露 ハウジングに対する最低要求事項 EN 60529に準じる保護タイプ：IP54 注文番号 ご要望に応じて 技術データ ハウジングはZone1と2で使用可能 防爆ハウジングEx d IIB + H2 ジャンクションボックスEx e 周囲温度：-20～+50 ° C(-4～+122 ° F) 保存温度：-40～+85 ° C(-40～+185 ° F) 相対湿度：< 95 %、非結露 EN 60529に準じる保護タイプ：IP66 Ex dハウジングの内部温度が、+65° C(+149° F)を超 えないこと！内部温度とは、内部デバイスの放熱に よる過剰温度を周囲温度に加算したものです。詳 細についてはPROGNOST Systems社へお問い合 わせください。 17 記録データや破損の主原因解析サービス USER Machine Maintenance Data Upload USER PROGNOST Upload to Web Portal Data Analyses and Consultancy Web Portal 緊急停止した場合のオンデマンド型信号分析 PROGNOST®-データセンターの記録機能は、機器保護シ ステムに対し、状態監視システムの利点を部分的に付与 できます。 この独自サービスを受けるには、PROGNOST®-データセ ンター(PROGNOST®-SILverに接続されているデータを記 録するハードウェアモジュール)が必要です。 一般的に重要な機器には状態監視用システム(CMS)であ 該当機器からデータを取り込んだ後で、PROGNOSTカス るPROGNOST®-NT一式を設置することが求められますが、 タマーサポートチームは初期の知見について報告しま 重要性の低い機器に関しては多くの場合、PROGNOST®す。その後、要請に応じて詳細にわたる結果について書 SILverのような機器保護システム(MPS)が設置されます。 し 面による報告を行います。 かし、機器保護システムが機器を停止させたらどうなりま すか？どのようにして問題の原因を突き止めるのですか？ この損傷分析は以下に基づいて行われます。 対策無に再起動という選択肢を取ることはできません！ ・機器が停止する前とその途中のすべてのオンライン信 号を記録するリングバッファ PROGNOST®-SILverユーザーは、診断の専門家から必要 ・モニタリングされたパラメータの長期および短期トレ な答えを得ることができます。緊急停止した場合、 または ンド、各機器、各センサ、およびPROGNOST®-SILverカー それ以外で運転時に危機的状況が発生した場合は、要 ドのすべてのステータス情報に関するプロトコル 請に応じてサポートを利用することができます。 18 PROGNOST Systems GmbH Daimlerstr. 10 48432 Rheine Germany +49 (0)59 71 - 8 08 19 0 +49 (0)59 71 - 8 08 19 42 [email protected] www.prognost.com PROGNOST Systems, Inc. 1018 Hercules Houston, TX, 77058 USA +1 - 281 - 480 - 9300 +1 - 281 - 480 - 9302 [email protected]
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