轨道60系列更新:API 670

欢迎来到我们的7点^th文章关注轨道60号。本文发布之际，我们即将发布Orbit 60平台的第一个完整商业版本。随着我们达到这一里程碑，我们已经开始在多个不同的国家和多个细分市场交付和安装多个系统。我们位于内华达州的Minden工厂已经提高了产量，目前正忙于满足排队等候的几十个预定系统。

我们过去的文章主要关注系统的网络安全、硬件和配置方面:

• Q1 2020轨道文章-引入轨道60
• 2020年Q2轨道文章-可引用-探索节约成本
• Q3 2020轨道文章-现在-备件减少!!—如何选择输入模块
• 2020年Q4轨道文章-系统基础-输出卡
• 2021年Q1轨道文章-网络安全状况监测!
• 2021年Q2轨道文章-轨道工作室组态软件

在本文中，我们将重点介绍Orbit 60的设计如何符合API标准670，以及为什么这对你很重要——即使你不是石油行业的人。由于Orbit 60建立在一个全新的架构上，具有许多新功能，包括集中处理、桥接和网络安全状态监测通信，因此人们很自然地会质疑Orbit 60是否符合API 670。

简而言之,是的,这是！

API代表美国石油学会，670代表标准编号。600系列的标准和推荐实践包括机械设备，如蒸汽涡轮机，燃气轮机，齿轮，泵，离心/轴向压缩机，联轴器和往复式压缩机-举几个例子。API是一个非营利性的贸易组织，代表了美国石油和天然气行业的各个方面。API拥有400家公司的会员，从最大的大型石油公司到最小的独立石油公司，无论涉及上游、下游还是中游活动。

API主要集中在美国，但近年来，他们的工作已经扩展到日益增长的国际层面。API是全球公认的广泛的程序，包括:

• 宣传
• 研究和统计
• 标准
• 认证
• 教育

每个标准都是由该领域的专家委员会制定的，代表终端用户、制造商和规格(如工程和采购承包商)，并集中于使用经过验证的使用经验来驱动理想的产品应该提供什么。因此，API标准经常被引用在产品申请中。API 670是详细说明机械保护系统应如何指定的标准。

API 670的其他方面:

• 它实用而详细。记住，委员会成员都是业内人士，他们中的许多人已经学会了——通常是通过艰难的方式——什么管用，什么没用。
• 这是“测试”。换句话说，很容易确定一个系统是否兼容。
• 这是“什么”和“为什么”的平衡。换句话说，它不只是说“这样做”;它通过告诉用户“为什么你应该这样做”来教育用户。
• 由用户自愿使用。换句话说，如果标准建议用户做a、B和C，但用户有自己不做“C”的理由，这是可以接受的;只做A和B。
• 适用于关键叶轮机械。换句话说，如果你正在监控一个低临界、高可靠性的资产，例如5 HP井口，那么API 670的要求可能不适用。
• 它与它要监测的机械设备属于同一系列标准(600系列)，因此由API机械设备小组委员会(SOME)监督。这意味着创建和维护标准的个人既有广泛的和深入的机械专业知识，而不仅仅是一般的仪器专业知识。
• 可应用于其他行业。API 670系统的特性使得它能够在石油和天然气行业中很好地工作，这与它的一般规定通常也适用于你的行业的原因是一样的。

• 设计和性能规范…
  • 传感器
  • 监控系统
  • 显示/指标
  • 现场布线，导管和外壳
• 功能需求
  • 响应速度
  • 惊人的能力
  • 信号处理能力
  • 容错与隔离
  • 系统维护功能(旁路、报警抑制、钥匙锁、故障指示器等)
• 安装
  • 传感器
  • 监控机架/系统
  • 现场接线
• 文档
  • 数据表
  • 测试证书
  • 合规证书
• 测试
  • 工厂验收测试
  • 现场验收测试

正如前面提到的，是的。在本节中，我们将讨论一些经常被质疑的关于Orbit 60合规性的具体细节。

670 API的范围是相当广泛的(它涵盖了传感器和监视器),和许多分段项目涵盖详细规格如温度、保形涂层,和地区我们已经证明我们可以符合要求的3500系统,本文将只讨论的一些根本性的变化,我们已经实现了在轨道上,如集中分布式处理器,而不是使用桥接多个机架通过Xtend™光纤电缆,通过在我们的状态监测模块中使用aXess™专利技术进行网络安全状态监测，并在我们的通信网关模块中使用ConneX™技术进行双向通信。在这篇文章中，我们参考了2014年11月发布的API 670的当前版本(第五版)。读者应该意识到，API发布一个标准的新版本后不久，就会开始编写下一个版本，这是10年周期的一部分，以确保标准保持最新和相关。仪器仪表尤其受到技术进步的影响，比如轨道60，这就是为什么6^thAPI 670版本目前正在准备中，预计发布日期为2023/2024年。

API 670第4.11.1节描述了功能安全，这在过去20年已经成为行业的焦点。功能安全指的是对系统在调用时正常工作的概率进行统计分析。也就是说，是否有任何组件，从传感器，到布线，到监视器，到逻辑驱动器，到触点，到最后的元件，会在危险情况发生时无法正确操作?SIL 1是最低的“安全诚信等级”，而SIL 4是最高的。根据我们的经验，大多数客户使用SIL 2进行径向振动和轴向定位，而SIL 3用于超速。轨道60的设计符合SIL 2标准，没有任何组件冗余。SIL 3超速检测，目前在我们的3701 ESD产品提供，将在不久的将来在轨道60平台发布。

4.11.4 d 670规定所有传感器(除温度外)的单个未过滤缓冲输出连接必须在前面而且机架的后部。在我们过去的产品中，我们提供过前面板BNC连接器。然而，在Orbit 60上，我们将架子的高度降低了50%，并增加了一个可用的(即将推出的)前面板集成显示器，它占据了整个前面板。那么，考虑到减少的机架尺寸和大的整体显示，我们将在哪里安装单独的BNC连接器?好问题。我们的解决方案是一种特殊的断接适配器“软件狗”，可以插入ix工业以太网匹配连接器。这ix个连接器位于每个输入/输出的前面和后面卡．这种信号本质上是模拟的——就像它们一直以来的样子——选择连接器类型是因为它是锁定的，因为它占用很少的面板空间，因为它可以在需要的地方使用标准的CAT6电缆进行更长时间的运行，因为在现场构建扩展电缆的组件是现成的。

下一小节4.11.4 e注意到，如果有规定，应为用于机械保护的每个测量变量提供4-20 mA的直流模拟输出(除4.13.1要求的数字输出外)。在轨道60的第一次发布中，这是通过连接到通信网关的辅助设备来完成的，并为每次测量提供成比例的输出。明年，这个解决方案将被一个专用的轨道60记录器输出卡所增强。该卡非常通用，允许用户输出比例4-20 mA, 1-5 Vdc，或0-10 Vdc信号。此外，如果出于某种原因，您想要一个特定通道的直接和1X振幅，它们可以分配到单独的输出(尽可能多的卡片可以安装在机架和输出通道非常容易配置)。为了使这个输出卡更加独特，我们对它的输出进行采样，以验证它们是正确的，如果这还不够，我们还将这个卡设计为SIL评级，例如当用作安全PLC的输入时!

章节4.12地址中继。3500提供镀金机械继电器，以处理低电流应用，轨道60设计了两种不同类型的继电器卡:机电和固态。两者都满足API要求。

在4.11.3 c节中指出，当系统处于通电状态时，所有模块都能够进行插拔操作。这对Bently Nevada公司的设备来说并不是什么新鲜事，我们的3500系统已经具备这种能力超过20年了。轨道60号也有这个重要的能力。

跳过第5节和第6节中的换能器和换能器安装要求，将我们带到第7节，其中讨论了振动监测系统¹．7.1.2要求，除非另有规定，所有系统部件应包含在一个连续的机架框内。虽然这当然可以通过使用3U(与3500相比为半高)或6U(全高，即将推出)系统来实现，但我们预计，通过我们新的ConneX™桥接功能，在新的安装中，将系统分为机器上的远程输入/输出和控制室的主处理单元，将会更加经济。正如之前所沟通的那样，这个桥接系统是相当强大的，并且使用光纤电缆，允许远程距离高达2公里。此外，远程i/o概念允许用户更容易和更有效地测量辅助支持设备，使他们能够获得额外的可靠性好处。

¹API 670涵盖了四种不同类型的系统:振动监测系统、超速检测系统、喘振检测系统和紧急停车系统。第7节讨论了振动监测特有的系统属性。

章节7.1.3 a要求单个电路故障(电源和监视器电源除外)不应影响超过两个通道的径向轴振动、机匣振动、加速指示转速表或单个机壳上六个通道的温度或杆降。此外，它指出，这一要求的目的是确保设计不会在单个电路故障的情况下失去对机器机箱的所有监控。

轨道60通过几种方式满足了这一需求。首先，我们不需要通道对，X和Y在组态软件中很容易映射。这意味着你可以在一个单独的输入卡上有一个轴承X和一个轴承Y，系统仍然会提供测量，如Smax。我们使用的第二种方法是集中处理能力。对于符合API 670标准的安装，或那些跳台设备，安装两个冗余配置的Processing模块可以避免单点故障的问题。

第7.1.6节要求使用集成的专用显示器。轨道60的集成显示器将显示所有需要的指示和更多，并将在不久的将来发布。然而，就像3500使用外部连接显示器满足这一节一样，现在有各种非整合式显示器可用，可以在本地或远程安装。

第7.4.3节讨论往复式压缩机活塞杆下降的测量。在不久的将来，轨道60将发布往复式压缩机监测功能。虽然该功能将包含触发(7.4.3.11.a)和平均(7.4.3.11.b)活塞杆下降测量模式，但我们发现，在许多应用中，使用X-Y排列的正交探头而不是单个垂直探头会产生更好的结果。第二个探针是第6.1.4.7段中的“如果指定”选项，第7.4.3.3段为第二个通道提供了一个“如果指定”选项来监视这个X-Y探针安排。杆降是一种单通道的测量，可以推断骑环磨损。抽油杆位置探头可用于测量抽油杆的下落，以及整个行程和油缸间隙内所有位置的瞬时运动，而不仅仅是单个轴。有关活塞杆位置的更多信息，请参阅我们的轨道的文章关于新的活塞杆状态监测功能。

第8节介绍电子超速检测系统。我们目前为此提供了ADAPT 3701/55系统。按照API 670(见8.3.3)的要求，它将超速检测和紧急停车(ESD)功能结合为一个单一的集成解决方案。在即将发布的版本中，轨道60平台将提供超速检测功能。需要注意的是，虽然轨道60能够提供集成的超速检测(API 670第8节)、ESD(第9节)和振动监测功能(第7节)，但API 670明确排除了将振动监测与超速系统集成(见8.3.4)。因此，当需要严格遵守API 670要求时，需要一个单独的轨道60系统，带有自己的双重保护处理器，以防止超速。当不要求严格遵守时，超速和振动监测可以位于同一系统。

附录N被列为“信息性的”而不是“规范性的”，它讨论了状态监测，包括方法、间隔、所需的数据等。

• 它的第一点，这是一个警告性的声明，并在大胆的字体条件监测功能不应以任何方式妨碍或损害保护系统的目的。在60号轨道上，这两个功能是完全分开的。已经在我们的文章“轨道60系列更新:网络安全状态监测”，轨道60的状态监测模块CMM的架构是这样的，它可以侦听系统上的所有信号，并向系统1报告，但——这是非常重要的——它不能与系统对话在所有．这意味着CMM没有办法中断或影响轨道60系统的保护功能。
• 处理数据第3.2节。附录N的D讨论了从控制和自动化系统引入状态监测系统(CMS)的过程数据的有效性。虽然系统1一直通过Modbus连接获得这些数据，但在轨道60，我们通过将于2022年投入使用的ConneX™通信网关(ConneX™Communications Gateway)使其更加容易。该网关不仅将我们的数据提供给您的DCS/历史学家，它还将从这些系统查询数据，并将其传递给处理模块，以实现基于状态的报警和CMM，以网络安全的数据传递到系统1。
• 附件N第11.6节重点介绍了减摩轴承。2021年晚些时候，轨道60将包括最先进的滚动轴承诊断信息，包括加速度包络(N.13.2.14)。由于该技术能够检测峰值冲击，因此通常被认为是最早的检测滚动元件、保持架、外滚道和内滚道缺陷的方法。轨道60的算法已经被开发，包括加速度计通道的这种测量。因为它是可用的标准测量，所以它在系统1中是趋势。正如在N.13.2.14中提到的，这种技术也适用于变速箱。
• 附件N第12节讨论了流体引起的不稳定性。油旋和油鞭通常与略低于运行速度的一半(小于0.5X)的振动有关。有了轨道60，我们现在有能力为每个振动通道添加趋势变量。这些可以是带通变量或nX向量。nX中的“n”可以是0.1到100的任意值，以0.1 x为增量。可以想象，除了流体不稳定之外，这些新函数还有更多的应用。例如，5X可用于五叶片泵的叶片通过频率，齿轮啮合频率，滚珠通和滚珠旋转频率，滚动轴承缺陷等。
• 远程接入远程接入是N.17.6节的主题。我们的状态监测模块使用了本质上的网络安全aXess™技术，可以访问轨道60系统中的数据，而不需要更改警报设定值或保护系统配置。这意味着，轨道60可以直接与互联网连接，而不必担心有恶意的一方会干扰其操作。虽然直接连接到互联网是可能的，但任何想要访问数据的人都必须有适当的证书和握手才能获准进入。

附件P也是资料性的，而不是规范性的。它涉及到监测往复式压缩机的细节，这在API标准618中有涉及。这一功能将在不久的将来在Orbit 60平台上引入。

所以，简单地说，是的，轨道60是API 670兼容的!

更多信息请访问我们的网站．

我们的团队很乐意讨论轨道60更详细地说，我们有多个技术白皮书可以更深入地研究以下主题。请通过下面的“联系我们”链接获取副本，我们将为您联系当地专家。

• 轨道60系列或3500详细比较-该文件详细说明了内华达公司轨道60系列机械保护系统与3500系统之间的区别。
• 轨道60号数据安全状况监测模块-本文档旨在描述轨道60系列监测系统中的状态监测模块如何在不危及保护功能运行的情况下，向外部网络提供完整的高分辨率数据的安全解决方案。
• 轨道60系列桥接概念- Bently Nevada公司引入了轨道60系列系统架构的桥接概念。
• 即将到来的:保护方案和3500改装白皮书