CE620 444-620-000-011-A2-B100 piezoelektrický akcelerometr

CE620 444-620-000-011-A2-B100 je prémiový piezoelektrický akcelerometr s integrovanou elektronikou z význačné produktové řady vibrometrů® společnosti Meggitt, speciálně navržený pro všeobecné monitorování vibrací v prostředí s nebezpečím výbuchu, kde je vyžadována vlastní bezpečnost. Tato verze s certifikací Ex s citlivostí 100 mV/g je navržena pro instalaci v nebezpečných oblastech klasifikovaných jako zóna 0, 1 nebo 2 (plyn) a zóna 20, 21 nebo 22 (prach) a nabízí jiskrovou bezpečnost (Ex ia) podle nejpřísnějších mezinárodních norem. Senzor poskytuje výstupní napěťový signál úměrný zrychlení s dynamickým rozsahem ±80 g a je ideální pro nepřetržitou ochranu strojů a monitorování stavu v ropných rafinériích, chemických závodech, terminálech plynu a dalších výbušných prostředích.

CE620 444-620-000-011-A2-B100 obsahuje piezoelektrický snímací prvek s vestavěnou integrovanou elektronikou (IEPE – Integrated Electronics Piezo Electric), která převádí náboj generovaný prvkem na nízkoimpedanční napěťový signál. Tento signál je přenášen standardním 2vodičovým stíněným kabelem, který současně napájí senzor a přenáší střídavý vibrační signál superponovaný na stejnosměrné předpětí. Senzor vyžaduje napájení konstantním proudem (0,5 až 8 mA) a funguje od 18 do 30 V DC, takže je kompatibilní s většinou průmyslových monitorovacích systémů. Integrovaná elektronika je zemně izolovaná od skříně, což zajišťuje vynikající odolnost proti šumu a stabilní výkon předpětí, a to i v elektricky hlučném prostředí.

CE620 444-620-000-011-A2-B100 je umístěn v robustním hermeticky uzavřeném pouzdru z nerezové oceli s krytím IP67, které poskytuje plnou ochranu proti prachu, vodě a dalším nečistotám. Jeho kompaktní design a všestranné možnosti montáže (s dodanými adaptérovými čepy pro závity M8×1,25, M8×1 a 1/4‑28UNF) umožňují snadnou instalaci na širokou škálu povrchů strojů. Snímač je vybaven 2kolíkovým konektorem typu MIL-C/DTL-5015, který se hodí k řadě kabelových sestav vhodných pro prostředí s nebezpečím výbuchu (s příslušnou certifikací Ex a bariérami omezujícími proud).

Verze Ex (volba A2) je certifikována pro jiskrovou bezpečnost se sníženým teplotním rozsahem –55 °C až 115 °C ve srovnání s horní hranicí standardní verze 140 °C, aby byla splněna tepelná omezení metody ochrany Ex ia. Snímač nese certifikace ATEX (Baseefa 16 ATEX 0027 X) a IECEx (IECEx BAS 16.0030X) pro Ex ia IIC T4 Ga a Ex ia IIIC T135°C Da, díky čemuž je vhodný pro použití ve skupinách plynů IIC (včetně vodíku, acetylenu) a prachových skupinách IIIC (vodivé prachy). Severoamerická certifikace CCSAus čeká na zajištění budoucí shody pro instalace v USA a Kanadě.

S frekvenční odezvou 2 Hz až 10 kHz (±5 %) a nominální rezonanční frekvencí 18 kHz zachycuje CE620 444-620-000-011-A2-B100 jak nízkofrekvenční strojní dynamiku, tak vysokofrekvenční ozubení a lopatkové podpisy. Jeho odchylka teplotní citlivosti je ±5 % v rozsahu –55 až 115 °C, což zajišťuje spolehlivý výkon v náročných tepelných prostředích.

Tento úvod k produktu poskytuje komplexní popis CE620 444-620-000-011-A2-B100, včetně klíčových funkcí, aplikací, podrobných technických specifikací ve formě tabulky, instalačních pokynů, informací pro objednávání a dostupného příslušenství. Všechny informace jsou odvozeny z oficiálního datového listu Meggitt (stará verze CE620, 2020) a odrážejí závazek společnosti k technické dokonalosti a bezpečnosti v extrémních prostředích.

Klíčové vlastnosti a výhody

Certifikace Ex pro prostředí s nebezpečím výbuchu – CE620 444-620-000-011-A2-B100 je schválena pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu s certifikací ATEX (Baseefa 16 ATEX 0027 X) a IECEx (IECEx BAS 16.0030X), zóna T4 Gas, Ex 10 a ExIC1 pro Ex iagas, Igas mj. IIIC T135°C Da (prachová zóna 20, 21, 22). Čeká se na certifikaci CCSAus, která zajišťuje budoucí shodu pro severoamerické instalace.

Integrovaná elektronika (IEPE) – Vestavěný převodník náboje na napětí eliminuje potřebu externího zesilovače náboje a poskytuje nízkoimpedanční napěťový výstup kompatibilní se standardními systémy sběru dat. Dvouvodičové rozhraní zjednodušuje kabeláž a snižuje náklady na instalaci, zatímco vnitřní bezpečnostní bariéry zajišťují bezpečný provoz ve výbušném prostředí.

Vysoká citlivost a široký dynamický rozsah – S citlivostí 100 mV/g ±5 % a dynamickým rozsahem ±80 g zachycuje snímač jak nízkoúrovňové vibrace ložisek, tak události se střední až vysokou amplitudou. Vysoká kapacita přetížení (7000 g limit otřesů) zajišťuje přežití při těžkých mechanických přechodech.

Vynikající frekvenční odezva – Plochá odezva ±5 % od 2 Hz do 10 kHz v kombinaci s nominální rezonanční frekvencí 18 kHz umožňuje přesné měření pomaloběžných strojů, vysokorychlostních turbín a vibrací převodovky.

Ground-Isolated Case – Základna a pouzdro senzoru jsou elektricky izolovány od signálové země, což zabraňuje vzniku zemních smyček a zajišťuje čistý přenos signálu v elektricky hlučném průmyslovém prostředí. Tato funkce je zvláště výhodná v Ex instalacích, kde může existovat více uzemňovacích bodů.

Široký rozsah provozních teplot (verze Ex) – CE620 444-620-000-011-A2-B100 pracuje nepřetržitě od –55 °C do 115 °C, s minimální teplotní odchylkou citlivosti (typicky ±5 %), díky čemuž je vhodný pro aplikace od chladného venkovního prostředí až po středně horké procesní oblasti.

Robustní krytí IP67 – Hermeticky uzavřené pouzdro z nerezové oceli poskytuje plnou ochranu proti prachu, ponoření do vody a široké škále průmyslových nečistot a zajišťuje dlouhodobou spolehlivost v náročných prostředích.

Nízký elektrický šum – Zbytkový elektrický šum je pouze 0,1 mg (maximum), což zajišťuje vysoký poměr signálu k šumu pro přesná nízkoúrovňová měření vibrací. Elektromagnetická citlivost je výjimečně nízká při 50 μg/gauss.

Ochrana proti obrácené polaritě – Senzor je chráněn proti náhodnému obrácenému připojení napájení, což zabraňuje poškození během instalace nebo údržby.

Snadná montáž – Dodává se se třemi adaptérovými čepy (M8×1,25, M8×1 a 1/4‑28UNF), snímač lze namontovat přímo na různé velikosti závitů bez dalších adaptérů. Vnější závit (1/4-28UNEF-2A nebo 5/8-24UNEF-2A) zajišťuje bezpečné uchycení.

Tovární kalibrace – Každá jednotka je dynamicky kalibrována ve výrobě; při běžném používání není nutná žádná následná kalibrace, což snižuje náklady na údržbu.

Označení CE a v souladu se směrnicí RoHS – CE620 444-620-000-011-A2-B100 splňuje ekologické a bezpečnostní normy Evropské unie a zajišťuje celosvětové přijetí.

Aplikace

CE620 444-620-000-011-A2-B100 se ideálně hodí pro monitorování vibrací v nebezpečných prostorech (prostředí s nebezpečím výbuchu plynu a prachu), kde je vyžadována vlastní bezpečnost, včetně:

• Ropný a plynárenský průmysl – Monitorování kompresorů, čerpadel, turbín a pístových strojů v rafineriích, závodech na zpracování plynu a na pobřežních plošinách, kde se vyskytují hořlavé plyny (skupina IIC).

• Chemické a petrochemické závody – Dohled nad reaktory, mixéry, odstředivkami a ventilátory v klasifikovaných oblastech zóny 0, 1 a 2, kde se mohou vyskytovat výbušné výpary nebo prach.

• Farmaceutický a potravinářský průmysl – Monitorování vibrací v oblastech, kde se manipuluje s rozpouštědly a v prostředí s výbušným prachem (např. cukr, mouka, škrob), kde je povinná vlastní bezpečnost.

• Těžba a zpracování nerostů – Sledování drtičů, mlýnů, dopravníků a větracích ventilátorů v provozech na zpracování uhlí a nerostů s výskytem hořlavých prachů (skupina IIIC).

• Výroba energie – měření vibrací na plynových turbínách, generátorech a pomocných zařízeních v kogeneračních a tepelných elektrárnách s potenciálně výbušnou atmosférou.

• Námořní a pobřežní – Pohonné systémy, palubní stroje a nákladní čerpadla na tankerech a plavidlech FPSO operujících v klasifikaci nebezpečných zón.

• Odpadní voda a bioplyn – Monitoring čerpadel, dmychadel a směšovačů v bioplynových stanicích a čistírnách odpadních vod, kde se může vyskytovat metan nebo sirovodík.

• Testování a měření v nebezpečných oblastech – Dočasné nebo trvalé instalace pro ověřování výkonu a prediktivní údržbu v zónách s klasifikací Ex.

Podrobný popis verze Ex jiskrová bezpečnost (444-620-000-011-A2-B100)

CE620 444-620-000-011-A2-B100 je varianta řady CE620 s certifikací Ex, vyznačující se citlivostí 100 mV/g a sníženým teplotním rozsahem –55 °C až 115 °C (možnost objednávky A2), aby byla dodržena tepelná omezení jiskrové bezpečnosti (Ex jiskrová bezpečnost). Je určen pro všeobecné monitorování vibrací v nebezpečných oblastech, kde se mohou vyskytovat výbušné plyny nebo prašné atmosféry. Senzor je postaven na piezoelektrickém snímacím prvku, který generuje elektrický náboj úměrný zrychlení. Integrovaná elektronika umístěná v krytu snímače převádí tento náboj na nízkoimpedanční napěťový signál, který je přenášen přes dvouvodičový stíněný kabel.

Výstupem snímače je napěťový signál sestávající ze stejnosměrného předpětí (nominální 12 V) a na něm superponované střídavé vibrační složky. Předpětí poskytuje referenční úroveň a také napájí vnitřní elektroniku. Senzor vyžaduje externí zdroj konstantního proudu (IEPE kondicionér), který poskytuje zdroj proudu mezi 0,5 a 8 mA (typicky 2 až 4 mA) a stejnosměrné napětí 18 až 30 V. Zdroj proudu je zapojen do série se signálovým vedením a signál střídavých vibrací je měřen přes zatěžovací odpor v monitorovacím systému, typicky extrahující složku AC filtru přes horní propust.

Pro instalace Ex ia musí být snímač připojen přes schválenou jiskrově bezpečnou bariéru nebo galvanickou izolační jednotku, která omezuje napětí, proud a energii na úrovně, které nemohou zapálit výbušnou atmosféru. Zábrana musí splňovat parametry uvedené v Ex certifikátu (Baseefa 16 ATEX 0027 X a IECEx BAS 16.0030X). Samotný snímač je navržen s vnitřní ochranou, která zajišťuje, že za poruchových podmínek zůstane energie pod prahovými hodnotami vznícení.

Konstrukce s izolovanou zemí zajišťuje, že pouzdro snímače a montážní základna jsou elektricky izolovány od signálové země. To je kritické v průmyslovém prostředí, kde může více uzemňovacích bodů vytvářet zemní smyčky, což vede k chybám měření a šumu. Izolace také umožňuje namontovat senzor přímo na uzemněné kovové konstrukce bez ovlivnění integrity signálu.

Mechanická konstrukce se vyznačuje hermeticky svařeným pouzdrem z nerezové oceli, které poskytuje ochranu IP67 proti prachu, ponoření do vody a korozi. Konektor snímače je robustní, kruhový 2kolíkový typ MIL-C/DTL-5015, který poskytuje bezpečné rozhraní odolné proti vibracím pro připojení kabelů. Pro aplikace s nebezpečím výbuchu musí být kabelové sestavy vybrány z těch, které zachovávají integritu jiskrové bezpečnosti – typicky takové, které mají odpovídající parametry kapacity a indukčnosti kabelu a často s kovovým opletením nebo ochrannou trubicí, aby se zabránilo mechanickému poškození.

Montážní rozhraní je vnější závit – buď 1/4‑28UNEF‑2A nebo 5/8‑24UNEF‑2A, v závislosti na konkrétní verzi. Dodávané svorníky adaptéru umožňují přeměnu na běžné metrické závity (M8×1,25 a M8×1) i na imperiální 1/4‑28UNF, což poskytuje flexibilitu pro montáž na různé povrchy stroje. Senzor je navržen pro montáž přímo na povrch stroje pomocí čepu s doporučeným utahovacím momentem pro zajištění správného připojení a vysokofrekvenční odezvy.

CE620 444-620-000-011-A2-B100 je z výroby kalibrován na referenční frekvenci (typicky 100 Hz) a amplitudu s ověřenou citlivostí v rozmezí ±5 % nominálních 100 mV/g. Kalibrace se provádí pomocí známého akceleračního standardu a po dobu životnosti senzoru za normálních provozních podmínek není nutná žádná další kalibrace. Pro kritické aplikace související s bezpečností se však doporučuje pravidelné ověřování (např. každých 2–5 let).

Verze Ex (A2) se od standardní verze (A1) liší sníženým horním teplotním limitem (115 °C místo 140 °C) a certifikací pro jiskrovou bezpečnost. Snímač má certifikaci ATEX a IECEx pro plynná i prašná prostředí, pokrývající nejnáročnější skupinu plynů IIC (vodík, acetylen) a prachovou skupinu IIIC (vodivé prachy). Teplotní třída T4 (135 °C) zajišťuje, že povrchová teplota snímače nepřekročí 135 °C za normálních nebo poruchových podmínek, takže je vhodný do atmosféry se zápalnými teplotami nad 135 °C.

Severoamerická certifikace CCSAus čeká na revizi datového listu, ale očekává se, že návrh bude splňovat požadavky pro třídu I, divizi 1, skupiny A-D a třídu II, divizi 1, skupiny E-G, jakož i třídu I, zónu 0, AEx ia IIC T4 Ga. Uživatelé by si měli ověřit aktuální stav certifikace Ex (PL-1511).

Pokyny pro instalaci a montáž

Správná instalace je nezbytná pro dosažení specifikovaného výkonu a zachování certifikace Ex CE620 444-620-000-011-A2-B100. Následující pokyny jsou založeny na doporučených postupech společnosti Meggitt a na požadavcích příslušných certifikátů Ex:

• Příprava montážního povrchu – Montážní povrch by měl být rovný, hladký a čistý. Jakékoli otřepy, barva nebo koroze musí být odstraněny, aby byl zajištěn úplný kontakt mezi základnou snímače (nebo čepem adaptéru) a povrchem stroje. Pro optimální vysokofrekvenční odezvu se doporučuje povrchová úprava 1,6 µm (63 µin) nebo lepší.

• Výběr čepu adaptéru – Senzor je dodáván se třemi čepy adaptéru: jedním M8×1,25, jedním M8×1 a jedním 1/4‑28UNF. Vyberte čep, který odpovídá otvoru se závitem ve stroji nebo montážnímu bloku. Při použití jiného závitu jsou k dispozici volitelné montážní adaptéry (např. MA122 se závitem M6).

• Aplikace krouticího momentu – Našroubujte vybraný čep do základny snímače (pomocí závitu 1/4‑28UNEF‑2A nebo 5/8‑24UNEF‑2A) a utáhněte doporučeným utahovacím momentem (typicky 7‑10 N·m pro čep nebo podle specifikace v datovém listu příslušenství). Poté namontujte sestavený snímač na povrch stroje a použijte odpovídající krouticí moment pro závit stroje (např. 15‑20 N·m pro M8). Neutahujte nadměrným momentem, mohlo by dojít k poškození závitů nebo pouzdra snímače.

• Orientace a vyrovnání – Senzor je citlivý podél své hlavní osy (označené na krytu). Vyrovnejte snímač tak, aby se hlavní osa shodovala se směrem měřených vibrací (axiální, radiální nebo tangenciální). Podrobné orientační schémata naleznete v instalační příručce.

• Vedení kabelů a konektor – Ex požadavky – Senzor používá 2pinový konektor typu MIL‑C/DTL‑5015. Pro instalace Ex ia musí být sestava kabelu vybrána z těch, které jsou certifikovány pro použití se snímačem (např. EC318 s kabelem RADOX® nebo EC319 s ochranou proti stříkající vodě). Kabel musí být veden s minimálním poloměrem ohybu, aby nedošlo k pnutí a vnitřnímu poškození. Stínění kabelu musí být na jednom konci uzemněno (obvykle na ovládacím panelu), aby se zabránilo elektromagnetickému rušení, ale je třeba dávat pozor, aby nevznikly zemní smyčky. Všechny kabelové průchodky a rozvodné krabice v nebezpečném prostoru musí mít certifikaci Ex a musí být instalovány v souladu s místními předpisy.

• Elektrická připojení – Jiskrová bezpečnost – Senzor musí být připojen přes schválenou jiskrově bezpečnou bariéru nebo galvanickou izolační jednotku (např. GSI127), která omezuje napětí, proud a výkon na hodnoty specifikované v certifikátu Ex (Baseefa 16 ATEX 0027 X / IECEx BAS 16.0030X). Zábrana musí být umístěna v bezpečné oblasti nebo musí být certifikována pro instalaci v nebezpečné oblasti. Napájecí napětí musí být v rozmezí 18 až 30 V DC a proud musí být mezi 0,5 a 8 mA. Signál je měřen jako střídavé napětí na úrovni předpětí (typicky 12 V) přes oddělovací kondenzátor v monitorovacím systému. Ujistěte se, že monitorovací systém poskytuje vhodnou filtraci horních propustí (obvykle s mezní frekvencí 0,5 až 1 Hz pro specifikovanou odezvu snímače). Kapacita a indukčnost kabelu musí být v přípustných mezích, aby se zabránilo vznícení jiskry.

• Uzemnění – Základna snímače je izolována od signálové země, takže montážní povrch může mít jakýkoli potenciál bez ovlivnění signálu. Stínění kabelu by však mělo být na jednom konci uzemněno (obvykle u monitorovacího systému), aby se minimalizovalo elektromagnetické rušení. Dodržujte postupy uzemnění doporučené v instalační příručce systému a požadavky na certifikát Ex.

• Tepelná hlediska – Teplotní třída Ex – Senzor je dimenzován pro nepřetržitý provoz až do 115 °C, což zajišťuje, že povrchová teplota nepřekročí jmenovitou hodnotu T4 (135 °C) ani v případě poruchy. Pokud montážní plocha přesahuje 115 °C, použijte tepelně izolační adaptér nebo namontujte snímač dálkově pomocí prodlužovací tyče. Konektor a kabel musí být také dimenzovány na očekávanou teplotu; pro vysokoteplotní Ex aplikace použijte kabely s vhodnou izolací (např. RADOX® 125 nebo metalické opletení).

• Ochrana před fyzickým poškozením – V drsném prostředí chraňte snímač a kabel před nárazy, otěrem a chemickým napadením. V případě potřeby použijte ochranné kryty nebo potrubí. Stupeň krytí IP67 zajišťuje, že snímač je prachotěsný a chráněný proti ponoření do vody, přesto se doporučuje mechanická ochrana.

• Opatření v nebezpečném prostředí – Instalaci musí provést kompetentní personál vyškolený v Ex praxi. Veškerá kabeláž, kabelové průchodky a spojovací krabice musí odpovídat místním předpisům a příslušným normám Ex. Senzor a jeho přidružené kabely musí být chráněny před mechanickým poškozením a chemickým napadením. Pravidelná kontrola a údržba v souladu s bezpečnostními postupy elektrárny jsou povinné. Certifikát Ex obsahuje speciální podmínky pro bezpečné použití (např. snímač musí být používán s certifikovanou bariérou a kabel musí být zajištěn proti namáhání).

• Uvedení do provozu – Před připojením napájení zkontrolujte, zda jsou všechna připojení správná, že je Ex bariéra správně nainstalována a vedení kabelu nevystavuje konektor nadměrnému namáhání. Proveďte funkční test pomocí známého zdroje vibrací, abyste potvrdili citlivost a výstupní proud (předpětí). Zaznamenejte si předpětí a úrovně signálu pro budoucí použití.

Uvedení do provozu a ověření

Po instalaci by měl být CE620 444-620-000-011-A2-B100 ověřen pomocí známého zdroje vibrací (např. přenosná třepačka nebo referenční akcelerometr) nebo porovnáním se známým dobrým snímačem. Předpětí by mělo být změřeno, aby se potvrdilo, že je přibližně 12 V (v rozmezí ±1 V). Je třeba zkontrolovat správnou citlivost AC signálu; známá úroveň zrychlení (např. 1 g při 80 Hz) by měla produkovat očekávaný výstup (100 mV/g). Ověřte také, že signál neobsahuje nadměrný šum a zda je nízkofrekvenční omezení vhodné pro zamýšlené měření. V Ex instalacích ověřte, že závora funguje v rámci svých specifikovaných parametrů. Pro dlouhodobé sledování se doporučují pravidelné kontroly systému během běžné údržby.

Příslušenství

K doplnění CE620 444-620-000-011-A2-B100 je k dispozici řada příslušenství, se zvláštní pozorností na kabely a bariéry kompatibilní s Ex:

Poznámka: Délka kabelu musí být specifikována při objednávce jakékoli kabelové sestavy. U instalací s nebezpečím výbuchu zajistěte, aby kabelová sestava a konektor byly certifikovány pro zamýšlenou nebezpečnou oblast a aby celkové parametry smyčky (kapacita, indukčnost) zůstaly v mezích uvedených v certifikátu Ex. Bariéra GSI127 je vysoce doporučena pro aplikace Ex ia, aby bylo zajištěno bezpečné oddělení.

Likvidace a dodržování ekologických zásad

Na konci své životnosti musí být CE620 444-620-000-011-A2-B100 zlikvidován v souladu s místními předpisy na ochranu životního prostředí. Senzor obsahuje nerezovou ocel, elektronické součástky a piezoelektrické materiály. V Evropské unii platí směrnice o odpadních elektrických a elektronických zařízeních (WEEE) – oddělený sběr a recyklace jsou povinné. Společnost Meggitt podporuje ekologicky odpovědnou likvidaci a může poskytnout pokyny pro správné způsoby recyklace.