مقياس الاهتزاز CA202 144-202-000-126 مقياس التسارع الكهرضغطي

يعد مقياس التسارع الكهرضغطي CA202 أحد أجهزة استشعار الاهتزازات الصناعية الرائدة من العلامة التجارية لمقياس الاهتزاز من شركة Meggitt Sensing Systems، وهو مصمم للمراقبة المستمرة عالية الدقة والموثوقة للغاية وطويلة الأجل في البيئات الصناعية القاسية للغاية والمناطق الخطرة التي يحتمل أن تكون قابلة للانفجار. يعرض هذا التقرير تفاصيل الطراز 144-202-000-126، وهو الإصدار المعتمد للسلامة الجوهرية (Ex ia) المجهز بكابل متكامل بطول 11 مترًا. يعد هذا النموذج مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب مسافات أطول لنقل الإشارات في المواقع المصنفة على أنها مناطق خطرة 0 أو 1 أو 2، مثل مراقبة اهتزاز الآلات الدوارة المهمة في مصانع البتروكيماويات ومحطات ضغط الغاز الطبيعي والمنصات البحرية والتعدين.

يستخدم المستشعر عنصر استشعار كهروضغطي متعدد البلورات متقدم في وضع القص مع عزل كامل للحالة الداخلية، مما يضمن تناسق إشارة ممتاز، وحساسية عرضية منخفضة للغاية، ومناعة عالية لتداخل الحلقة الأرضية. وتتمثل الميزة المميزة له في اللحام المحكم بالكامل لعلبة المستشعر المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بخرطوم حماية من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاوم لدرجات الحرارة العالية، مما يشكل وحدة متجانسة قوية مانعة للتسرب. يتحمل هذا البناء التعرض طويل الأمد للملوثات الصناعية المعقدة مثل الرطوبة بنسبة 100%، والبخار عالي الضغط، وزيوت التشحيم، والمواد الكيميائية المسببة للتآكل، ورذاذ الملح، والغبار.

باعتباره مكون الاستشعار الأساسي لأنظمة الصيانة التنبؤية الصناعية، يعمل CA202-126 بالتنسيق مع مضخمات شحن مقياس الاهتزاز® (على سبيل المثال، IPC704/705)، ووحدات العزل الجلفاني (سلسلة GSI)، وأنظمة المراقبة الذكية ذات المستوى العلوي (على سبيل المثال، VM600) لتشكيل سلسلة قياس اهتزاز كاملة - بدءًا من استشعار الإشارة والتكييف والنقل إلى التحليل واتخاذ القرار. فهو يوفر أساس البيانات الذي لا غنى عنه لضمان التشغيل الآمن والمستقر وطويل الأجل للأصول الصناعية الرئيسية.

---

2. المزايا الأساسية وعرض القيمة

1. التسامح البيئي الاستثنائي والموثوقية:

• نطاق درجة الحرارة القصوى: يعمل رأس الاستشعار من -55 درجة مئوية إلى +260 درجة مئوية، مما يسمح بتركيبه مباشرة على المناطق الساخنة مثل قنوات عادم توربينات الغاز أو أغلفة المضخات ذات درجة الحرارة العالية دون ترتيبات تبريد معقدة.

• حصن متجانس محكم الغلق: يوفر الختم الملحوم بالكامل من رأس الاستشعار إلى مخرج الكابل مستوى حماية يفوق أجهزة الاستشعار التقليدية القائمة على الموصل، مما يزيل تمامًا الدوائر القصيرة الداخلية أو تدهور الأداء بسبب تسرب المفاصل، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف دورة الحياة.

2. أداء قياس فائق ودقة الإشارة:

• الأساس ذو نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية: حساسية عالية تبلغ 100 قطعة/جرام، جنبًا إلى جنب مع كابل متحد المحور منخفض الضوضاء، تتيح التقاط دقيق لتوقيعات اهتزاز الأعطال الضعيفة في المرحلة المبكرة.

• عرض النطاق الترددي الواسع والخطية العالية: استجابة التردد المسطح من 0.5 هرتز إلى 6 كيلو هرتز (±5%) ونطاق ديناميكي واسع يصل إلى 400 جرام يضمن القدرة على مراقبة كل من الترددات الأساسية للعمود منخفض السرعة والمكونات عالية التردد مثل شبكة التروس أو تمرير الشفرة. الخطأ الخطي أقل من ±1%.

• قدرة ممتازة على مقاومة التداخل: يعمل الإخراج التفاضلي المتماثل وتصميم العزل الداخلي على منع التداخل في الوضع الشائع بشكل فعال. مقاومة العزل التي تبلغ 10^9 أوم تقلل بشكل كبير من خطر تسرب الإشارة.

3. شهادة السلامة الموثوقة للمناطق الخطرة: حصل الطراز 144-202-000-126 على شهادات السلامة الجوهرية (Ex ia IIC) التي تغطي الأسواق العالمية الرئيسية، بما في ذلك EU ATEX، وInternational IECEx، وUK UKEX، وKorea KGS، وروسيا EAC. ويضمن ذلك إمكانية استخدام المنتج بأمان حتى في البيئات الأكثر خطورة التي تحتوي على الغازات المتفجرة من المجموعة IIB+C (المنطقة 0)، مما يوفر ضمانًا قويًا للامتثال للمشروع والإنتاج الآمن.

4. النشر الهندسي المريح والتصميم الخالي من الصيانة:

• كابل طويل مثبت مسبقًا: يوفر الكابل المتكامل الذي يبلغ طوله 11 مترًا مرونة كبيرة في التثبيت، مما يسهل التوجيه حول العوائق في التخطيطات المعقدة ووضع مضخم الشحن في مواقع أكثر قابلية للخدمة.

• الدقة من المصنع: تتم معايرة كل مستشعر ديناميكيًا في ظل الظروف القياسية (5 جرام، 120 هرتز) مع توفير بيانات المعايرة، مما يتيح عملية التوصيل والتشغيل وتبسيط عملية التشغيل في الموقع إلى حد كبير.

• بناء ميكانيكي قوي: هيكل عالي التحمل وكابل مدرع مصمم للبيئات الصناعية يتحمل ضغوط التثبيت والاهتزاز التشغيلي المستمر.

  
  

---

3. مبدأ العمل والشرح الفني

CA202 عبارة عن مقياس تسارع كهرضغطية لإخراج الشحنة عالي المقاومة. عنصر الاستشعار الأساسي الخاص به عبارة عن مادة سيراميكية كهرضغطية متعددة البلورات مستقطبة خصيصًا تعمل في وضع القص. عندما تتعرض للاهتزاز المحوري، تطبق كتلة زلزالية مقترنة بإحكام قوة قص على البلورة الكهرضغطية، مما يؤدي إلى تشوهها.

بناءً على التأثير الكهرضغطي، يحدث الاستقطاب داخل البلورة، مما يولد كمية شحنة (Q) تتناسب مع الضغط الميكانيكي المطبق (أي التسارع) على وجهي القطب الكهربائي. يمكن تبسيط هذه العلاقة على النحو التالي: Q = S * a ، حيث S هي حساسية الشحنة (pC/g) و *a* هي تسارع الاهتزاز (g). تتميز إشارة الشحن هذه بخصائص مقاومة عالية وتكون شديدة التأثر بالتداخل الناتج عن حركة الكابل ومقاومة الموصل والمجالات الكهرومغناطيسية.

لذلك، يجب استخدام مضخم شحن مخصص (على سبيل المثال، IPC70x) لتكييف الإشارة المحلية. مضخم الشحن هو في الأساس دائرة مضخم تشغيلي عالية الكسب ومقاومة عالية المدخلات. وتتمثل وظيفتها الأساسية في تحويل إشارة الشحن الضعيفة إلى جهد منخفض المقاومة أو إشارة تيار. يستخدم جهاز Vibro-meter® تقنية تعديل التيار بسلكين متقدمة: يقوم مضخم الشحن بإخراج إشارة حلقة تيار تبلغ 4-20 مللي أمبير تتناسب مع شحنة الإدخال (أي مستوى الاهتزاز). توفر هذه التكنولوجيا مزايا كبيرة:

• مناعة فائقة للضوضاء: الإشارات الحالية غير حساسة لمقاومة خط النقل وأقل عرضة للضوضاء الكهرومغناطيسية على طول المسار.

• النقل لمسافات طويلة: يتيح النقل الخالي من التشوه لأكثر من 1000 متر باستخدام كابل محمي عادي ملتوي.

• الطاقة والإشارة المجمعة: يوفر سلكان في الوقت نفسه الطاقة لمضخم صوت المستشعر الأمامي ويعيدان الإشارة، مما يبسط الأسلاك.

أخيرًا، يتم استقبال الإشارة الحالية عن طريق حاجز عزل كلفاني عن بعد (سلسلة GSI)، والذي يوفر حدًا آمنًا للطاقة للحلقة ويحول الإشارة الحالية إلى إشارة جهد قياسية يمكن قراءتها بواسطة أنظمة DCS أو PLC أو أنظمة مراقبة الاهتزاز، مما يكمل التحويل الكامل من الاهتزاز المادي إلى المعلومات الرقمية.

تكمن القيمة الهندسية العميقة لاختيار بنية CA202 (المكيف المنفصل) في فصل وحدة الاستشعار النقي المتحملة لدرجة الحرارة العالية عن الدوائر الإلكترونية الدقيقة الحساسة لدرجة الحرارة. وهذا يسمح للمستشعر باختراق 'الخطوط الأمامية' ذات درجة الحرارة العالية، بينما يتم وضع الأجهزة الإلكترونية في 'منطقة خلفية' أكثر اعتدالًا، مما يحقق التوازن الأمثل لأداء النظام وموثوقيته.

---

4. سيناريوهات التطبيق النموذجية

بفضل خصائصه المقاومة للانفجار، ودرجات الحرارة العالية، والمقاومة للتآكل، والكابلات الطويلة، يعد الطراز CA202-126 خيارًا مثاليًا للقطاعات الصناعية التالية ذات المخاطر العالية والقيمة العالية:

• النفط والغاز:

• محطات ضواغط الغاز الطبيعي: مراقبة الاهتزازات في أسطوانات الضاغط الترددية والطرد المركزي، وعلب المرافق، وأنابيب المدخل/المخرج.

• معدات الضخ: مضخات عالية السرعة ومضخات متعددة المراحل لنقل النفط الخام والغاز الطبيعي المسال والمواد الخام الكيميائية.

• منصات الحفر البحرية: المعدات الحيوية لمولدات الطاقة الرئيسية، ومضخات الحريق، ووحدات معالجة النفط والغاز.

• الطاقة والطاقة:

• محطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز: علب تحمل توربينات الغاز، وأغلفة الضاغط والتوربينات؛ معززات النظام المساعد ومضخات الوقود.

• محطات توليد الطاقة بالتوربينات البخارية: محامل أسطوانات التوربينات البخارية HP/IP/LP، ومجموعات مضخات مياه التغذية، والمراوح المستحثة/السحب.

• محطات الطاقة الكهرومائية: محامل توجيه التوربينات المائية، محامل الدفع، أنظمة الحاكم.

• الصناعات الكيميائية والعملياتية:

• أنظمة محرك المحرض على المفاعلات الكبيرة.

• أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة (فواصل، ضواغط).

• مراوح المعالجة والمضخات المتداولة الكبيرة.

• التعدين والمعادن:

• مراوح تهوية رئيسية تحت الأرض ومضخات صرف.

• الكسارات ومطاحن الكرة في مصانع معالجة المعادن.

• مراوح تجميع الغبار ومراوح العادم الرئيسية للتلبيد في مصانع الصلب.

• بنية تحتية:

• مضخات مبخر الاحتراق المغمور الكبيرة (SCV) في محطات استقبال الغاز الطبيعي المسال.

• معدات الضغط في محطات تنظيم الضغط لشبكة توزيع الغاز بالمدينة.

  
  

---

5. إرشادات التثبيت والاتصال والسلامة

5.1 تخطيط التثبيت والتحضير

1. التحقق من الامتثال: قبل التثبيت في منطقة خطرة، تأكد من تطابق مجموعة الغاز الموجودة في الموقع وفئة درجة الحرارة وعلامة المنتج المقاومة للانفجار (مثل ia IIC T6...T2 Ga) والالتزام الصارم بـ 'الشروط الخاصة للاستخدام الآمن' المحددة في شهادة فحص النوع EC الخاصة بالمنتج.

2. اختيار الموقع:

• نقطة القياس المثالية: على الجزء الأكثر صلابة من مبيت المحمل في الاتجاه الرأسي أو الأفقي، بالقرب من منطقة حمل المحمل قدر الإمكان. تجنب التركيب على الأغطية ذات الجدران الرقيقة أو الأضلاع الملحومة أو الهياكل غير الحاملة.

• تخطيط توجيه الكابل: استخدم طول الكابل البالغ 11 مترًا لتخطيط مسار توجيه بعيدًا عن مصادر الحرارة المرتفعة والأجزاء الدوارة ومصادر EMI القوية (على سبيل المثال، كابلات VFD وأشرطة التوصيل عالية التيار). السماح بالركود الكافي لتخفيف التوتر.

3. إعداد سطح التركيب:

• التسطيح: ≥ 0.01 مم لضمان الاتصال الكامل بقاعدة المستشعر.

• خشونة السطح: يوصى بـ Ra 1.6 ميكرومتر (الصف N7) أو أفضل.

• التعامد: يجب أن يتماشى الوضع الطبيعي لسطح التركيب مع محور قياس الاهتزاز المقصود. الانحراف المفرط يقدم خطأ جيب التمام.

• النظافة: قم بإزالة الزيت والحطام والطلاء والأكسدة تمامًا.

5.2 خطوات التثبيت الميكانيكي للمستشعر

1. باستخدام قالب التثبيت أو الرسم، حدد موقع الثقوب المسننة 4x M6 وآلاتها على السطح المجهز إلى عمق كافٍ لربط الخيط.

2. ضع كمية معتدلة من مادة لاصقة متوسطة القوة لقفل الخيط (على سبيل المثال، Loctite 241) على أسنان البراغي (M6x35).

3. ضع المستشعر، ثم ضع غسالات القفل الزنبركي، ثم أدخل البراغي.

4. باستخدام مفتاح عزم الدوران المُعاير، قم بربط البراغي الأربعة بالتساوي في نمط متقاطع في خطوتين (على سبيل المثال، أولاً إلى 10 نيوتن متر، ثم إلى 15 نيوتن متر). لا تستخدم الأدوات الهوائية أو الكهربائية مباشرة، ولا تتجاوز أبدًا الحد الأقصى لعزم الدوران.

5.3 توجيه الكابل وتثبيته (خطوات حاسمة)

1. نصف قطر الانحناء: الحد الأدنى المطلق لنصف قطر الانحناء الثابت هو 50 مم. حافظ على نصف قطر أكبر (على سبيل المثال، 100 مم) في المناطق ذات الاهتزاز الديناميكي.

2. مسافة التثبيت: استخدم مشابك الكابلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مناسبة لأنبوب Φ8-10mm) للتثبيت. الفضاء على فترات 0.5-1 متر على التوالي. إصلاح على كلا الجانبين من جميع الانحناءات والاتصالات. يجب ألا تضغط المشابك على الكابل إلى حد التشوه.

3. تخفيف الضغط: عند مخرج كابل المستشعر، قم بتشكيل 'حلقة تنقيط' طبيعية أو 'U-bend' لتخفيف الضغط الميكانيكي لمنع انتقال الاهتزاز مباشرة إلى وصلة اللحام.

4. معالجة التأريض: عادةً ما يتم تأريض درع الكابل عند نقطة واحدة، عادةً عند نهاية مضخم الشحن. يجب أن تتبع نقطة التأريض المحددة المخطط الكامل لأسلاك النظام. تؤدي نقاط التأريض المتعددة غير الصحيحة إلى حدوث ضوضاء في الحلقة الأرضية.

5.4 التوصيل الكهربائي للنظام

1. الاتصال بمضخم الشحن: قم بتوصيل أسلاك CA202 الطائرة بشكل صحيح (عادةً إشارة حمراء، إشارة أرضية بيضاء، جديلة درع) بمحطات الإدخال ذات المقاومة العالية المخصصة لمضخم الشحن IPC70x. قم بتشديد الغدد المغلقة لصندوق توصيل مكبر الصوت.

2. توصيل كابل النقل: من الخرج الحالي لمكبر الصوت، قم بتوصيل كابل النقل المحمي ثنائي النواة (على سبيل المثال، سلسلة K2XX) المؤدي إلى المنطقة الآمنة.

3. توصيل الحاجز والنظام: في خزانة التحكم بالمنطقة الآمنة، قم بتوصيل كابل النقل بالجانب الآمن جوهريًا وبطاقة الحصول على طاقة/إشارة النظام بالجانب غير الآمن جوهريًا. تأكد من تكوين حاجز الأمان بشكل صحيح واعتماده لهذه الحلقة.

5.5 تحذيرات السلامة

• لا يوجد عمل مباشر: قبل إجراء أي توصيلات أو تفكيك في منطقة خطرة، تأكد من إلغاء تنشيط النظام واتباع إجراءات العمل الآمنة.

• لا توجد تعديلات: لا تقم بقطع أو لصق أو تغيير طول أو هيكل كابل المستشعر المدمج بأي شكل من الأشكال. سيؤدي هذا إلى إبطال شهادة مقاومة الانفجار على الفور وقد يتسبب في حوادث خطيرة تتعلق بالسلامة.

• الصيانة الاحترافية: يجب إجراء أي تشخيص للأخطاء وإصلاحها بواسطة موظفين مدربين على دراية بلوائح الحماية من الانفجار أو عن طريق الاتصال بالدعم الفني لشركة Meggitt مباشرة.

  
  

---

6. الصيانة والتشخيص وخدمة ما بعد البيع

1. الصيانة الوقائية:

• الفحص المنتظم: ربع سنوي أو نصف سنوي، تحقق من الأمان الميكانيكي للمستشعر والكابل بحثًا عن الصدمات أو التآكل أو التآكل المفرط.

• الفحص الكهربائي: أثناء إيقاف تشغيل النظام، قم بقياس مقاومة عزل المستشعر للأرض باستخدام مقياس الضغط العالي (يجب أن يكون في نطاق GΩ) للتحقق من دخول الرطوبة الداخلية.

2. تشخيص الخطأ: إذا اكتشف نظام المراقبة إشارات غير طبيعية (على سبيل المثال، لا توجد إشارة، أو ضوضاء عالية، أو انحراف القراءة)، فاستكشف الأخطاء وإصلاحها بالتسلسل:

• تحقق مما إذا كانت قناة نظام المراقبة تعمل أم لا.

• تحقق من مصدر الطاقة والأسلاك لحاجز الأمان وحلقة النقل.

• تحقق من مؤشرات حالة مضخم الشحن والإخراج.

• اشتبه في أن المستشعر نفسه هو الأخير. يعد فشل المستشعر أمرًا نادرًا للغاية؛ تتعلق المشكلات عادةً بالتركيب أو الأسلاك.

3. الفاصل الزمني للمعايرة: في ظل ظروف التشغيل العادية، لا يحتاج مستشعر CA202 نفسه إلى معايرة دورية. خصائصه الكهرضغطية مستقرة للغاية. فكر في إعادة المستشعر إلى مركز خدمة Meggitt المعتمد لإعادة معايرته فقط بعد تعرضه لصدمة شديدة بسبب الحمل الزائد أو إذا أظهر الاختبار المقارن انحرافًا كبيرًا.

4. الدعم الفني: توفر شركة Meggitt SA دعمًا فنيًا شاملاً وخدمات دورة حياة المنتج. يمكن للمستخدمين الحصول على أحدث وثائق المنتج والشهادات والأدلة من خلال موقعه الرسمي على الإنترنت والحصول على الدعم الهندسي للتطبيقات عبر الموزعين المعتمدين المحليين أو عن طريق الاتصال بالمقر الرئيسي في سويسرا مباشرة.

---