TWW 103 M1 je vysoce výkonný, jednokanálový vysílač pro měření vibrací a polohy z produktové řady VM. Navrženo pro monitorování stavu a ochranu točivých strojů v průmyslovém prostředí, jeho hlavní funkcí je bezkontaktní měření relativní polohy (posunu) cíle. Obvykle se používá ve spojení se snímačem (sondou) na bázi vířivých proudů WW 018 k vytvoření kompletního systému měření dráhy, který nabízí statický rozsah měření až 10 mm.
TWW 103 M1, známý pro svou vysokou přesnost, spolehlivost a robustní konstrukci, je vhodný pro drsná průmyslová prostředí a dokonce i pro nebezpečné prostory (potenciálně výbušné atmosféry). Jeho hlavním výstupem je signál proudové smyčky 4 až 20 mA, který lze přímo připojit k řídicím systémům (např. PLC, DCS) nebo monitorovacím systémům pro ochranu stroje a/nebo monitorování stavu. Převodník je k dispozici ve standardních verzích a verzích Ex certifikovaných pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu, splňující bezpečnostní požadavky různých scénářů použití.
Zařízení je vybaveno krytem z hliníkové slitiny s vysokým krytím IP66, který zajišťuje stabilní provoz v náročných podmínkách. Jeho vestavěná autodiagnostika nepřetržitě monitoruje stav systému a poskytuje jasnou indikaci poruch pomocí LED a výstupního signálu, což z něj činí ideální volbu pro zabezpečení kritických zařízení, jako jsou turbíny, kompresory, čerpadla a ventilátory.
Pracovní princip
Provoz převodníku TWW 103 M1 je založen na efektu vířivých proudů, což je fyzikální základ bezkontaktního měření výchylky. Kompletní měřicí systém se skládá z přibližovacího senzoru (sondy) na bázi vířivých proudů WW 018 a vysílače TWW 103 M1.
1. Efekt vířivých proudů a generování signálu:
Hlava snímače WW 018 obsahuje cívku. Když touto cívkou prochází vysokofrekvenční proud z vysílače, generuje vysokofrekvenční elektromagnetické pole. Pokud je tento senzor namířen na vodivý kovový terč (např. povrch hřídele), toto elektromagnetické pole indukuje vířivé proudy na povrchu terče. Tyto vířivé proudy zase generují nové magnetické pole, které je proti původnímu magnetickému poli, které odolává změnám v počátečním poli, což následně mění impedanci cívky snímače. Velikost této změny impedance přímo souvisí se vzdáleností mezi hrotem sondy a povrchem cíle: čím je vzdálenost bližší, tím silnější je účinek a tím větší je změna impedance; čím větší vzdálenost, tím slabší efekt a menší změna impedance.
2. Úprava a zpracování signálu:
Primární úlohou vysílače je detekovat a zpracovat tuto změnu impedance způsobenou změnou vzdálenosti. Jeho vnitřní obvod provádí tyto klíčové kroky:
Demodulace signálu: Přijímá surový RF signál ze senzoru a demoduluje jej na signál stejnosměrného napětí, který je funkcí vzdálenosti.
Linearizace: Vztah mezi vzdáleností a napěťovým signálem generovaným účinkem vířivých proudů není dokonale lineární. Vnitřní linearizační obvody vysílače to kompenzují a zajišťují, že konečný výstup má vysoce lineární vztah se skutečnou vzdáleností.
Filtrování: Vysílač obsahuje dolnopropustný filtr s mezní frekvencí (fo) 5 Hz a útlumem 20 dB/dekádu. Tento filtr je navržen tak, aby zachoval stejnosměrné nebo velmi nízkofrekvenční signály odrážející pomalé změny polohy hřídele a zároveň účinně potlačoval vysokofrekvenční vibrační hluk a jiné elektrické rušení, čímž zajišťuje stabilní, čistý výstupní signál, který přesně odráží statickou polohu hřídele.
Převod signálu a výstup: Zpracovaný, linearizovaný napěťový signál je převeden na standardní analogový proudový signál 4-20 mA. Jedinečnou vlastností TWW 103 M1 je poskytování dvou nezávislých, galvanicky oddělených výstupů 4-20 mA:
Hlavní výstup (zátěž 500 Ω): Přes svorky 3-4. Tento signál je určen pro monitorování strojů a je přenášen do velínu nebo monitorovacího systému.
Pomocný výstup (zátěž 25 Ω): Přes svorky 6-7. Tento signál je speciálně určen pro pomoc při umístění snímače během instalace a uvádění do provozu. Technici mohou k tomuto výstupu na místě připojit přenosný ampérmetr (zatížení <25Ω) a odečítat hodnotu polohy v reálném čase, což umožňuje přesné nastavení snímače na přednastavenou pracovní mezeru (obvykle odpovídající konkrétní hodnotě výstupního napětí nebo proudu), aniž by se spoléhali na hlavní monitorovací systém ve velínu.
3. Výstupní charakteristika:
Je důležité si uvědomit, že výstupní charakteristika vysílače je inverzní: výstupní proud klesá se zmenšující se vzdáleností (mezera se uzavírá) a zvyšuje se, když se vzdálenost zvětšuje (mezera se otevírá). Specifická shoda je: 0 mm mezera odpovídá 20 mA, 10 mm mezera odpovídá 4 mA.
4. Vlastní monitorování a diagnostika poruch:
Převodník obsahuje vnitřní monitorovací obvody, které nepřetržitě kontrolují:
Přerušený obvod nebo zkrat v senzoru nebo jeho kabelu.
Cíl je výrazně mimo efektivní měřicí rozsah snímače.
Při detekci jakékoli poruchy převodník okamžitě nastaví analogový výstupní proud na 0 mA a rozsvítí červenou poruchovou LED na předním panelu, což poskytuje místní i vzdálenou indikaci alarmu, což výrazně zvyšuje spolehlivost systému.
Klíčové vlastnosti a funkce
1. Vysoce přesné měření posunu
Rozsah měření: Poskytuje maximální rozsah statického posunutí 10 mm při použití se snímačem WW 018.
Linearita: Odchylka linearity ≤ 2 % (měřeno pomocí referenčního senzoru WW 018-R), zajišťující přesná a spolehlivá měření.
2. Duální izolované analogové výstupy
Hlavní monitorovací výstup (500 Ω): 4-20 mA signál pro ochranu stroje a monitorování stavu, podporuje přenos na dlouhé vzdálenosti.
Instalační pomocný výstup (25 Ω): Signál 4-20 mA vyhrazený pro instalaci a uvedení senzoru do provozu, vhodný pro čtení na místě.
Galvanické oddělení: Dva výstupy jsou izolovány od sebe a od napájecího zdroje, což zajišťuje vysokou odolnost proti rušení a bezpečnost systému.
Inverzní výstupní charakteristika: 0 mm → 20 mA, 10 mm → 4 mA.
3. Komplexní interní autodiagnostika a indikace poruch
Monitorování v reálném čase pro otevřený obvod snímače, zkrat a chyby cíle mimo rozsah.
Indikace dvojité poruchy:
Zelená LED indikuje normální provoz zařízení.
4. Flexibilní podpora instalace a uvedení do provozu
Nastavení nulového posunu (potenciometr Z): Může kompenzovat chyby měření přibližně ±0,5 mm způsobené odchylkami mechanické instalace, což zjednodušuje uvedení do provozu bez nutnosti přemisťování snímače.
5. Vhodnost pro drsná a nebezpečná prostředí
Široký teplotní rozsah: Provozní okolní teplota 0 až +70°C.
Vysoké krytí: IP66, prachotěsné a chráněné proti silnému proudu vody, vhodné do prašného a vlhkého prostředí.
Certifikace v nevýbušném provedení (volitelné): K dispozici ve verzích s certifikací Ex nA pro použití v nebezpečných oblastech zóny 2 (potenciálně výbušné atmosféry), certifikováno podle norem ATEX, IECEx a UKEX.
6. Silná odolnost proti hluku
Vestavěný nízkofrekvenční filtr: Mezní frekvence 5 Hz účinně potlačuje vysokofrekvenční rušení.
Galvanicky izolovaný design: Izolace mezi napájecím zdrojem, vstupy a výstupy zabraňuje zemním smyčkám a přeslechům signálu a zajišťuje integritu signálu.
7. Robustní mechanické provedení
Materiál pouzdra: slitina hliníku (Al-Si12), lehká (cca 800 g), robustní konstrukce, dobrý odvod tepla.
Montáž: Nástěnná montáž pomocí šroubů 4 x M4 x 30 mm, bezpečná a spolehlivá.
Kabelové vstupy:
Připojení snímače: Triax (Fischer) tvrdý zlatý konektor, spolehlivé připojení, vynikající přenos signálu.
Napájení: kabelová vývodka M12 (rozsah upnutí 2-5 mm).
Další připojení: Kabelová průchodka M16 (rozsah upnutí 4-7 mm).
Svorky: Šroubové svorky (výkon: 2; signály: 5), max. upínací rozsah 2,5 mm², vhodné pro pevné nebo ohebné vedení.
8. Rozsáhlá shoda a certifikace
Prohlášení o shodě EU (označení CE): Vyhovuje příslušným směrnicím.
Elektromagnetická kompatibilita (EMC): Vyhovuje normám EN 55011, EN 61000-4-2/3/4/5/6, EN 61326-1 atd.
Elektrická bezpečnost: Odpovídá DIN EN 61010-1.
Životní prostředí: V souladu s RoHS (2011/65/EU).
Ochrana proti výbuchu: K dispozici jsou volitelné Ex verze s certifikáty ATEX, IECEx a UKEx.
9. Systémová kompatibilita a zaměnitelnost
Vyhrazený odpovídající senzor: Používá se s bezdotykovým senzorem vířivých proudů typu WW 018.
Délka kabelu: Standardní délka systémového kabelu je 5 metrů (uvedeno při objednávce).
Zaměnitelnost: Senzory stejného typu a délky kabelu jsou zaměnitelné, což usnadňuje údržbu a výměnu.
Technické specifikace Souhrn
| položky |
Specifikace |
| Typ měření |
Relativní poloha (posun) |
| Kompatibilní senzor |
WW 018 Senzor přiblížení |
| Rozsah měření |
Max. 10 mm (statický) |
| Odchylka linearity |
≤ 2 % |
| Filtr |
Low-Pass, 5 Hz cut-off, 20 dB/dekáda |
| Analogové výstupy |
2 izolované 4-20 mA (hlavní: 500 Ω; pomocné: 25 Ω) |
| Výstupní charakteristika |
Inverzní (0 mm = 20 mA, 10 mm = 4 mA) |
| Indikace poruchy |
Výstup 0 mA, červená LED |
| Napájení |
18-30 VDC, jmenovité 24VDC, max. 100 mA, galvanicky oddělené |
| Provozní teplota |
0 až +70 °C |
| Hodnocení ochrany |
IP66 (IEC 60529) |
| Materiál bydlení |
Hliníková slitina (Al-Si12) |
| Hmotnost |
cca. 800 g |
| Rozměry (ŠxVxH) |
100 x 100 x 80 mm |
| Certifikace Ex (volitelné) |
Ex nA, Vhodné pro zónu 2 (ATEX, IECEx, UKEX) |
Oblasti použití
TWW 103 M1 je určen pro následující aplikace:
Sledování polohy hřídele u rotačních strojů: Měření statické polohy hřídelů vzhledem k ložiskům (např. excentricita hřídele) a axiálního posunutí v turbínách, kompresorech, plynových turbínách, parních turbínách, vodních turbínách, čerpadlech, ventilátorech atd.
Systémy ochrany stroje: Nepřetržité monitorování polohy hřídele, aby se zabránilo destruktivním kolizím oděrem (např. čepele vs. plášť), spouštění alarmů nebo vypínacích signálů při abnormálním přemístění.
Sledování stavu a prediktivní údržba: Vyhodnocování stavu stroje a plánování činností údržby podle trendů změn polohy hřídele.
Náročná průmyslová prostředí: Vhodné pro obecná průmyslová prostředí s olejem, vlhkostí, prachem a vibracemi.
Nebezpečné prostory: Verze s certifikací Ex mohou být použity v potenciálně výbušných plynných atmosférách klasifikovaných jako zóna 2 v průmyslových odvětvích, jako je ropa, plyn a chemikálie.
