产品概述
在高速旋转机械的保护逻辑中，轴向位移的监测拥有独一无二的优先级。因为一旦转子的轴向窜动失控，将在数秒内导致推力轴承瓦块熔化、转子与静止部件发生剧烈碰撞，引发灾难性的、不可修复的损坏。BENTLY 3500/45 轴向位移监测器的设计，正是为了应对这种最高级别的风险。它不仅仅是一个测量模块，更是一个专为“失效安全”原则设计的保护系统前端。其核心任务是提供无可辩驳的、高完整性的证据，在转子轴向位置超越安全极限的瞬间，触发可靠的停机指令。
在Bently Nevada 3500 系统框架中，3500/45 模块通常与两个涡流探头协同工作，这两个探头被面对面安装，共同监测推力盘或轴肩的相对位置。模块的设计理念深深植根于功能安全。它内部采用双通道独立测量，并集成了先进的三重模块冗余(TMR)表决逻辑。这意味着，两个测量通道和一个内部逻辑通道共同参与决策，只有当其中两个或以上通道一致判断“危险”时，才会触发最终的危险继电器输出。这种架构极大地降低了因单一元件故障导致误停车(spurious trip)或拒动作(failure to trip)的概率。对于工程师而言，选择BENTLY 3500/45 不仅是为了获取一个精确的轴向位置读数，更是为整个机组的安全仪表系统(SIS)增加了一道符合IEC 61508 / IEC 61511标准、可达SIL2等级的逻辑层保护。
技术规格
产品型号：BENTLY 3500/45
制造商：Bently Nevada, a Baker Hughes business
产品类型：双通道轴向位移/位置监测器
兼容系统：Bently Nevada 3500 系列状态监测与保护系统
输入信号：2个独立通道，接收来自涡流探头前置器的-2V至-18V DC信号
测量范围：典型量程 0 to 2.0 mm (0 to 80 mils)，可软件组态
报警与危险设定：每通道可独立设置正向(向驱动端)与负向(向非驱动端)的报警(Alert)和危险(Danger)设定点
安全逻辑：内置三重模块冗余(TMR)表决逻辑，用于危险(Danger)继电器输出控制
继电器输出：
报警(Alert)继电器：2个(正向、负向)，遵循“1oo1”(一取一)逻辑
危险(Danger)继电器：2个(正向、负向)，遵循“2oo3”(三取二)TMR表决逻辑，触点额定值5A
模拟量输出：每通道提供1路4-20mA输出，对应轴向位移值
动态信号输出：可输出原始动态波形，用于诊断分析
零位基准：可软件设定机械零点(通常为推力轴承的“K”位置)
认证与标准：设计符合API 670标准，其TMR架构可支持安全仪表系统(SIS)中SIL2等级的应用
工作温度：0°C 至 +60°C
主要特点和优势
BENTLY 3500/45 的核心优势在于其将高精度测量与高安全性逻辑融为一体，为解决旋转机械保护中最致命的威胁之一提供了行业标杆解决方案。与仅提供通断信号的简单开关不同，它提供连续、精确的位移测量，使运维人员不仅能知道“是否超标”，更能掌握“距离极限还有多远”的动态趋势，这对于预测性维护至关重要。而其内置的TMR表决逻辑，则是针对安全停机信号的“防误动”和“防拒动”的双重保险。在项目中，这意味着您可以用一个模块同时实现过程监控(连续趋势)和安全保护(高完整性联锁)，简化了系统架构，同时满足了操作和维护部门的不同需求。
其具体优势体现在以下关键设计上：
三重模块冗余（TMR）安全架构：这是3500/45 区别于普通监测器的根本。对于危险(Danger)停机信号，它采用“2oo3”表决逻辑。两个测量通道和模块内部独立的逻辑处理器构成三个独立的“投票器”。只有当两个或以上“投票器”同时判断危险条件满足时，危险继电器才会动作。这确保了即使单一测量通道或内部逻辑单元发生故障，系统既不会误停车(避免生产损失)，也不会在真实危险时拒动(保障设备安全)，实现了最高的安全可用性。
双向独立监测与智能零位管理：模块允许为正、负两个窜动方向独立设置不同的报警和危险值，因为设备正向(推向电机)和负向(推向透平)的允许位移量可能不同。其软件可设定的“机械零位”功能，允许在机组冷态或检修后，将探头的电气零点(-10V DC间隙电压)与推力轴承的物理设计零点对齐，从而确保所有报警设定值都以正确的机械位置为基准，避免了因安装误差导致的监测失效。
全面的诊断与输出：除了核心的保护功能，模块提供4-20mA输出用于DCS连续监视和记录，提供动态信号用于高级诊断(如分析位移的低频波动)，并持续对传感器回路(探头、延伸电缆、前置器)进行健康诊断。这提供了一个从保护到预测的完整数据链。
BENTLY 3500/45 Axial Position Monitor: Technical Synopsis
The BENTLY 3500/45 is engineered for the most critical monitoring task in machinery protection: safeguarding against catastrophic thrust bearing failure. It goes beyond simple measurement by integrating a high-integrity voting architecture directly into the monitor. The module accepts signals from two independent eddy current probes monitoring the same thrust collar, providing continuous, high-resolution measurement of rotor axial position.
Its defining feature is the built-in Triple Modular Redundant (TMR) voting logic applied to the Danger shutdown outputs. This means the final trip decision is based on a “2-out-of-3” vote between the two independent measurement channels and the monitor’s own internal logic processor. This architecture is designed to prevent both spurious trips (which cause costly downtime) and dangerous failures to trip, aligning with the principles of safety instrumented systems (SIS) and supporting applications up to SIL2. Additionally, the 3500/45 provides invaluable operational data, including a 4-20mA trend output and dynamic waveform output, enabling predictive maintenance and root-cause analysis. It effectively consolidates continuous monitoring and high-integrity protection into a single, trusted device, setting the industry standard for axial position protection.
应用领域
BENTLY 3500/45 的应用场景非常明确：所有配备有推力轴承的大型、高速旋转机械，特别是那些转子承受显著轴向推力的设备。在大型炼油厂的催化裂化装置中，主风机是维持整个反应循环的核心，其转子承受着巨大的气体推力。这里的3500/45 监测器，其危险输出信号通常会直接硬接线接入安全仪表系统（SIS） 或独立的紧急停机系统(ESD)，作为“转子轴向位移高高”的触发条件。一旦监测到位移超过最终安全限值，它将绕过任何软逻辑，直接命令机组跳闸，是防止设备撞毁的最后电子屏障。
其关键的、不可替代的应用包括：
蒸汽轮机和燃气轮机：监测转子相对于气缸的轴向热膨胀和机械位置，防止动、静部件摩擦。
离心式和轴流式压缩机：在石油化工、天然气输送、空分等领域，保护压缩机推力轴承免受工艺气体压力波动引起的轴向力破坏。
大型水泵和风机：特别是多级离心泵，用于监测水推力或叶轮不平衡引起的轴向位移。
集成到安全回路：其通过TMR表决的危险继电器输出，使其能够直接作为安全仪表功能（SIF） 的传感器部分，满足安全完整性等级（SIL） 认证的要求。
