Technická příručka systému snímačů přiblížení TQ 402 & TQ 412 / EA 402 / IQS 452: Konfigurace, instalace, provoz, ladění a údržba

Kapitola 1: Úvod – Přehled systému

TQ 402 & TQ 412 / EA 402 / IQS 452 Bezdotykový snímačový systém zodpovědný za přesné zachycení relativních vibrací hřídele a axiální polohy kritických rotačních strojů (jako jsou parní turbíny, plynové turbíny, kompresory a čerpadla), poskytující nejzákladnější a nejzákladnější data pro ochranu zařízení a prediktivní údržbu. Tato příručka si klade za cíl poskytnout inženýrům a technikům kompletní technické reference pokrývající celý životní cyklus od výběru systému a konfigurace až po dlouhodobý provoz a údržbu.

Základní součásti systému:

• TQ 402 / TQ 412 Proximity Transducer: Základní snímací prvek systému, pracující na principu vířivých proudů.

• TQ 402: Verze se standardní montáží, tělo s plným závitem, vhodné pro přímou instalaci uvnitř strojů.

• TQ 412: Verze se zpětnou montáží, s integrovanou pojistnou maticí, navržená speciálně pro instalaci přes adaptéry sondy z vnějšku stroje.

• Prodlužovací kabel EA 402: Propojuje převodník s kondicionérem signálu a zajišťuje, že celková délka systému splňuje přísné elektrické požadavky.

• IQS 452 Signal Conditioner: 'mozek signálu' systému, který poskytuje vysokofrekvenční budicí výkon převodníku a demoduluje, zesiluje a vydává signál úměrný mezeře. Jeho podverze zahrnují:

• IQS 452 Ver. 0XX/1XX: Poskytuje lineární rozsah 4 mm s napěťovým výstupem (4 mV/μm) a proudovým výstupem (1,25 μA/μm).

• IQS 452 Ver. 2XX/3XX: Poskytuje lineární rozsah 2 mm s napěťovým výstupem (8 mV/μm) a proudovým výstupem (2,5 μA/μm).

Klíčové certifikace a kompatibilita:

• Certifikace v nevýbušném provedení: Komponenty systému jsou dostupné v jiskrově bezpečných (Ex i) verzích certifikovaných ATEX (LCIE 02 ATEX 6086 X) a CSA (1514309), vhodných pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

• Systémová integrace: Standardní výstupní signály tohoto systému lze bez problémů integrovat do běžných systémů ochrany strojů.

Základ dokumentace: Veškerý obsah této příručky je extrahován, integrován a sestaven z oficiálního dokumentu MANUAL – Vibration System Field Equipment (Seq # 36400), který zajišťuje přesnost a autoritu.

Kapitola 2: Konfigurace – Návrh systému a technická příprava

Předpokladem pro zajištění jeho výkonu a přesnosti měření je správná konfigurace systému, která zahrnuje především výběr převodníku, určení délky systému a nastavení kondicionéru signálu.

2.1 Konfigurace převodníku a kabelu

• Výběr převodníku:

• Na základě cíle měření (vibrace/poloha) a prostorových omezení zvolte TQ 402 (standardní montáž) nebo TQ 412 (obrácená montáž).

• Na základě očekávaného rozsahu posunutí hřídele určete požadovaný lineární rozsah měření (2 mm nebo 4 mm), který určí vhodnou verzi IQS 452.

• Určení celkové délky systému (TSL):

• Zlaté pravidlo: Celková délka kabelu od hrotu převodníku ke vstupu kondicionéru signálu (integrovaný kabel + prodlužovací kabel) musí být striktně 5 metrů nebo 10 metrů. Elektrické charakteristiky systému jsou optimalizovány pro tuto délku. Jakákoli odchylka povede ke ztrátě kalibrace a snížení výkonu.

• Výpočet délky a objednání: Na základě instalační vzdálenosti vyberte vhodnou délku integrovaného kabelu (např. 1m, 5m) a prodlužovacího kabelu EA 402 (např. 4m, 9m), přičemž součet je 5m nebo 10m.

• Konfigurace ochrany kabelu:

• BOA Stainless Steel Armour: Poskytuje mechanickou ochranu.

• BOA Armor + tepelně smrštitelný návlek KYNAR: Poskytuje mechanickou ochranu a elektrickou izolaci.

• Ochranná trubka KS 106: Poskytuje komplexní mechanickou a environmentální ochranu (IP67).

• Vyberte vhodnou ochranu pro kabely na základě provozního prostředí:

2.2 Konfigurace kondicionéru signálu

• Výběr výstupního režimu:

• 3-Wire Voltage Output (verze 0XX, 2XX): Nízká výstupní impedance, dobrá kompatibilita, maximální přenosová vzdálenost 200 metrů.

• 2-Wire Current Output (verze 1XX, 3XX): Silná odolnost proti rušení, maximální přenosová vzdálenost 1000 metrů, ale musí být použit s izolátorem, jako je GSI 123.

• Citlivost a přizpůsobení rozsahu:

• Ujistěte se, že zvolená citlivost IQS 452 (4 nebo 8 mV/μm) a rozsah (2 nebo 4 mm) odpovídají snímači TQ 402/412 a požadavkům na měření.

• Požadavky na napájení:

• IQS 452 vyžaduje napájení -20 VDC až -32 VDC z ochranného rámu stroje.

2.3 Charakterizace cílového materiálu a systému

• Standardní terčový materiál: Systém je kalibrován pro použití s ​​ocelí VCL 140 (1.7225).

• Nestandardní materiály: Pokud je cílovým materiálem jiná slitina (např. nerezová ocel, hliník), změní se citlivost systému a lineární rozsah. V tomto případě musí být před instalací provedena charakteristika systému, aby se určila skutečná křivka napětí-vzdálenost a skutečný lineární rozsah měření a citlivost prostřednictvím experimentování.

Kapitola 3: Instalace – Mechanické a elektrické provedení

Správná instalace je fyzickým základem pro zajištění dlouhodobého stabilního provozu a přesnosti dat systému.

3.1 Mechanická instalace

• Místo a prostředí:

• Ujistěte se, že místo instalace je čisté, suché a bez korozivních plynů.

• Uchovávejte mimo dosah silných zdrojů vibrací a zdrojů tepla.

• Omezení montáže snímače (Musí být přísně dodržováno):

• Volný prostor: Před, po stranách a za hlavou snímače musí být zachovány minimální vzdálenosti (TQ 402/412 plný rozsah: přední 34 mm, strany 13 mm, zadní 46 mm).

• Vzdálenost k montážní podpěře: Minimální vzdálenost od hlavy snímače k ​​montážní podpěře je 13 mm.

• Vzdálenost mezi snímači: Minimální vzdálenost mezi dvěma snímači vedle sebe je 51 mm.

• Vzdálenost k osazení hřídele/konci: Minimální vzdálenost k osazení hřídele pro radiální měření je 9 mm; minimální vzdálenost ke konci hřídele pro axiální měření je 14 mm.

• Způsoby montáže:

• Uvnitř skříně stroje: Použijte montážní držáky se závitovými nebo volnými otvory. Pro volné otvory jsou zapotřebí dvě pojistné matice. Naneste na závity lepidlo LOCTITE 241, abyste zabránili uvolnění.

• Přes kryt stroje: Použijte adaptéry sondy PA 113 nebo PA 103 (pouze pro TQ 412). To umožňuje seřízení a výměnu převodníku zvenčí.

• Mechanické nastavení počáteční mezery:

• Měření vibrací: Nastavte na střed lineárního rozsahu.

• Měření polohy: Nastavte směrem ke konci proti směru očekávaného pohybu.

• Koncepce: Vzdálenost mezi špičkou snímače a cílovým povrchem, když je stroj v klidu.

• Princip nastavení:

• Způsob nastavení: Pro přesné nastavení mezery použijte spároměr. Bezpečnostní okraj: Minimální mezera nesmí být menší než 0,4 mm (pro systémy 4 mV/μm).

3.2 Elektrické zapojení

• Instalace kabelu:

• Uvnitř stroje zajistěte kabely každých 100 až 200 mm pomocí kabelových svorek.

• Striktně dodržujte minimální poloměr ohybu: 40 mm pro koaxiální kabel FEP, 50 mm pro kabel s pancéřováním BOA.

• Nikdy nezkracujte ani neprodlužujte kabely. Přebytečný kabel by měl být stočen s průměrem ne menším než minimální poloměr ohybu a zajištěn.

• Připojení a ochrana:

• Spojte konektor integrovaného kabelu převodníku s konektorem prodlužovacího kabelu EA 402 a ihned jej umístěte do JB 118 Junction Box nebo ochranného krytu PA 113 pro krytí IP65.

• Kritické: Kovové pouzdro konektoru se nesmí dotýkat uzemněných kovových částí, aby se zabránilo rušení zemní smyčky.

• Kabelová průchodka:

• Použijte kabelovou průchodku SG 102, omotejte závity teflonovou páskou, abyste zajistili utěsnění (IP68).

• Montáž kondicionéru signálu:

• Namontujte IQS 452 na izolační desku uvnitř průmyslového krytu ABA 15X, abyste zabránili zemním smyčkám.

• Zapojení systému:

• 3-Wire: Použijte kabel K 309/K 310, připojte k 'OUT', 'COM', '-24V'.

• 2-Wire: Použijte kabel K 209/K 210, připojte se k 'OUT', '-24V' a připojte se k izolátoru GSI 123.

• Připojte prodlužovací kabel ke vstupu IQS 452.

• Připojte přenosový kabel podle výstupního režimu:

• Stínění: Stínění přenosového kabelu musí být uzemněno pouze v jednom bodě: na konci systému ochrany strojního zařízení (uvnitř skříně). Konce převodníku a kondicionéru musí zůstat plovoucí.

Kapitola 4: Provoz – Doba běhu systému a monitorování

Jakmile je systém zapnutý a funkční, je každodenní provoz a monitorování stavu klíčové pro zajištění bezpečnosti výroby.

4.1 Sledování stavu

• Stav IQS 452 Signal Conditioner: Monitorujte jeho stav 'OK', 'Alert', 'Fault' prostřednictvím kontrolek stavu karty systému ochrany strojů nebo doprovodného softwaru (např. ToolboxST).

• Monitorování výstupního signálu: Monitorujte dynamickou hodnotu signálu převodníku (stejnosměrná složka představuje průměrnou mezeru, složka střídavá představuje vibrace) a tvar vlny v reálném čase na HMI nebo diagnostických stránkách řídicího systému.

4.2 Datová komunikace

• Integrace s řídicím systémem: Výstup analogového napěťového/proudového signálu z IQS 452 je přímo připojen k analogové vstupní kartě systému ochrany strojů (např. Bently Nevada 3500/42M).

• Alarm a Trip: Když hodnoty vibrací nebo polohy překročí přednastavené prahové hodnoty alarmu a nebezpečí, systém vygeneruje alarmy a spustí ochranné akce.

• Záznam a analýza dat: Signály lze odesílat do historické databáze pro analýzu trendů a diagnostiku poruch.

4.3 Základní operace

• Online monitorování: Sledujte celkovou hodnotu vibrací, napětí v mezeře, tvar vlny a spektrum v reálném čase prostřednictvím systémového softwaru bez zastavení stroje.

• Opatření:

• V blízkosti snímače nepoužívejte elektrické nářadí nebo jiná zařízení se silným elektromagnetickým rušením.

• Zajistěte, aby byl cílový povrch čistý, bez oleje, rzi nebo magnetických usazenin, protože ty ovlivňují přesnost měření.

Kapitola 5: Ladění – Ověření systému a funkční testování

Ladění je nezbytný proces k ověření, že je systém správně nainstalován, přesně nakonfigurován a funguje tak, jak bylo navrženo.

5.1 Kontroly před zapnutím

• Znovu zkontrolujte, zda jsou splněna všechna mechanická montážní omezení.

• Zkontrolujte, zda jsou všechny kabelové spoje bezpečné a stínění je správně uzemněno (jednobodové).

• Zkontrolujte polaritu napájecího zdroje.

5.2 Testování a ověřování smyčky

• Ověření charakteristiky mezerového napětí:

• Pomocí spároměru nastavte mezeru na několik známých bodů v lineárním rozsahu (např. min, střední, max).

• Změřte odpovídající výstupní napětí nebo proud na straně systému ochrany stroje nebo přímo na výstupních svorkách IQS 452.

• Porovnejte naměřené hodnoty s teoretickou křivkou z datového listu nebo křivkou získanou z charakterizace; chyba by měla být v přijatelném rozsahu.

• Dynamický funkční test:

• Pro měření vibrací jemně poklepejte na hřídel (pokud je to bezpečné) a sledujte, zda vibrační signál odpovídajícím způsobem reaguje.

• Pro měření polohy pomalu pohybujte hřídelí a sledujte lineární změnu napětí v mezeře.

5.3 Testování systémové integrace

• Test funkce alarmu a vypnutí:

• Simulujte signály vysokých vibrací nebo překročení polohy, abyste ověřili, že řídicí systém správně generuje signály alarmu a nebezpečí (vypnutí).

• Zkontrolujte správnost zobrazení alarmů na HMI.

• Test redundance kanálu (je-li k dispozici): Pokud je systém nakonfigurován s redundantními převodníky a kanály, simulujte poruchu primárního kanálu a ověřte, zda se systém plynule přepne na záložní kanál.

Kapitola 6: Údržba – Preventivní a nápravná opatření

Systematická údržba je základním kamenem pro zajištění dlouhodobé spolehlivosti systému.

6.1 Běžná údržba

• Pravidelné kontroly:

• Vizuální kontrola: Zkontrolujte snímače, kabely a ochrany, zda nejsou fyzicky poškozeny (škrábance, promáčkliny, popáleniny).

• Mechanická kontrola: Ujistěte se, že snímače jsou bezpečně namontovány a nejsou uvolněné. Zkontrolujte stav kabelových svorek.

• Elektrická kontrola: Pravidelně provádějte smyčkové testy (viz 5.2), zaznamenávejte data, abyste mohli pozorovat dlouhodobé trendy posunu.

• Kontrola konektoru: Zkontrolujte neporušenost těsnění na JB 118 nebo ochranných krytech a hledejte známky vlhkosti nebo koroze uvnitř.

• Čištění: Udržujte hlavu snímače a cílový povrch v čistotě. Pečlivě očistěte čelo sondy pomocí isopropylalkoholu a nekovových nástrojů.

6.2 Diagnostika a odstraňování problémů

6.3 Výměna součástí

• Výměna převodníku:

1. Vypněte stroj a proveďte Lockout-Tagout (LOTO).

2. Odpojte kabely poté, co si poznamenejte jejich spojovací body.

3. Vyjměte starý převodník.

4. Nainstalujte nový snímač a striktně dodržujte kroky v kapitole 3 pro opětovné nastavení mechanické počáteční mezery.

5. Znovu připojte kabely.

6. Proveďte testování a ověření smyčky (oddíl 5.2), abyste se ujistili, že nový systém snímače funguje správně.

• Výměna kondicionéru signálu (IQS 452):

1. Připravte si nový IQS 452 stejného modelu a verze.

2. Vypněte a vyměňte kondicionér.

3. Po zapnutí napájení, protože systémové parametry jsou uloženy na straně řídicího systému, není obvykle potřeba žádná další konfigurace. Mělo by však být provedeno ověření výstupu.

6.4 Správa náhradních dílů

• Doporučuje se skladovat kritické náhradní díly, jako jsou převodníky, prodlužovací kabely a kondicionéry signálu.

• Poznamenejte si čísla modelů, verze a sériová čísla náhradních dílů, abyste zajistili kompatibilitu se stávajícím systémem.