Bently Nevada 330180-91-05 3300 XL 8 mm Näherungssensor

Der Näherungssensor 330180 3300 XL ist eine Kernkomponente des 8-mm-Näherungswandlersystems Bently Nevada 3300 XL. Zusammen mit der 8-mm-Näherungssonde und dem Verlängerungskabel bildet es ein vollständiges Wirbelstrom-Wegmesssystem. Dieser Sensor wurde speziell für die Vibrations-, Positions- und Geschwindigkeitsüberwachung rotierender Industriemaschinen entwickelt. Es zeichnet sich durch hohe Präzision, hohe Stabilität und starke Störfestigkeit aus und wird daher häufig zur Überwachung kritischer Geräte in Branchen wie Öl und Gas, Energieerzeugung und Chemie eingesetzt.

II. Hauptmerkmale

1. Hochpräzise Signalverarbeitung
   Der Näherungssensor 3300 XL kann Signale von 5-mm- oder 8-mm-Näherungssonden der Serie 3300 empfangen und sie in einen Gleichspannungsausgang umwandeln, der proportional zum Abstand zwischen der Sondenspitze und dem Ziel ist. Das System kann gleichzeitig sowohl statische Positions- als auch dynamische Vibrationssignale messen und eignet sich daher für verschiedene Überwachungsaufgaben wie Wellenverschiebung, Vibrationsamplitude und Phasenreferenz.

2. Vollständige Systemaustauschbarkeit
   Der 3300 XL-Sensor ist vollständig kompatibel mit früheren 5-mm- und 8-mm-Komponenten der Nicht-XL-Serie und erfordert keine Neukalibrierung oder Anpassung. Dies reduziert die Komplexität der Wartung und des Ersatzteilmanagements.

3. Starke Störfestigkeit
   Es verfügt über eine ausgezeichnete Störfestigkeit gegen Hochfrequenzstörungen (RFI) und elektromagnetische Störungen (EMI). Es kann in Glasfasergehäusen installiert werden, ohne dass zusätzliche abgeschirmte Leitungen oder Metallgehäuse erforderlich sind, und entspricht den europäischen CE-Kennzeichnungsanforderungen. Selbst bei 60-Hz-Magnetfeldstärken bis zu 300 Gauss ist die Ausgangsschwankung minimal, was einen stabilen Betrieb in starken elektromagnetischen Umgebungen gewährleistet.

4. Flexible Installationsoptionen
   Unterstützt Konfigurationen sowohl für die Schalttafelmontage als auch für die DIN-Schienenmontage. Der Montagesockel bietet eine integrierte elektrische Isolierung, sodass keine separaten Isolierplatten erforderlich sind. Seine physikalische Struktur ist mit früheren Proximitor-Sensoren kompatibel und ermöglicht die Verwendung bestehender Vierloch-Montagemuster.

5. Zuverlässiges Verbindungsdesign
   nutzt SpringLoc-Klemmenleisten, die sichere Feldverdrahtungsverbindungen ohne Spezialwerkzeuge ermöglichen und ein Lösen aufgrund von Vibrationen verhindern. Bei allen Anschlüssen handelt es sich um vergoldete ClickLoc-Anschlüsse, die durch einfaches Anziehen mit den Fingern sicher einrasten und über einen Mechanismus verfügen, der ein Lösen verhindert.

6. Großer Betriebstemperaturbereich
   Der Standardbetriebstemperaturbereich des Sensors beträgt -52 °C bis +100 °C, mit einem Lagertemperaturbereich von -52 °C bis +105 °C. Es kann mit Sonden und Kabeln für den erweiterten Temperaturbereich (ETR) verwendet werden, um für Umgebungen mit hohen Temperaturen geeignet zu sein.

7. Einhaltung mehrerer Zertifizierungen,
   zertifiziert durch FCC, EMC, RoHS, ATEX, IECEx, CSA und andere, wodurch es für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet ist (z. B. Klasse I Zone 2, Division 2). Unterstützt die funktionalen Sicherheitsstufen SIL 2 (HFT=0) und SIL 3 (HFT=1).

III. Funktionsprinzip

1. Wirbelstrom-Sensorprinzip
   Der Näherungssensor 3300 XL basiert auf dem Wirbelstromeffekt. Die 8-mm-Näherungssonde des Systems enthält eine Spule. Bei Bestromung mit hochfrequentem Wechselstrom erzeugt es an der Sondenspitze ein elektromagnetisches Wechselfeld. Wenn sich dieses Feld einem leitfähigen Ziel (z. B. einer Stahlwelle) nähert, induziert es Wirbelströme auf der Zieloberfläche. Diese Wirbelströme erzeugen ein entgegengesetztes Magnetfeld, das mit dem ursprünglichen Feld der Sonde interagiert und eine Änderung der effektiven Impedanz der Sondenspule verursacht.

2. Signalumwandlung und -verarbeitung
   Die Kernfunktion des Näherungssensors besteht darin, Änderungen in der Impedanz der Sondenspule zu erkennen und diese in ein abstandsproportionales Spannungssignal umzuwandeln. Der spezifische Prozess ist wie folgt:

• Oszillatorantrieb: Ein interner Oszillator liefert ein hochfrequentes Anregungssignal (typischerweise 1–2 MHz) an die Sonde.

• Impedanzerkennung: Die Impedanz der Sondenspule ändert sich, wenn der Abstand zwischen dem Ziel und der Sonde variiert.

• Demodulation und Verstärkung: Der Sensor demoduliert das Rücksignal, extrahiert die abstandsbezogene Spannungskomponente und verstärkt sie zu einem Standardspannungsausgang (typischerweise -1 V bis -17 V).

• Linearisierte Ausgabe: Das System weist eine gute Linearität über einen Bereich von 0,25 mm bis 2,3 mm (10–90 mil) auf. Die Ausgangsspannung ist direkt proportional zur Entfernung, mit einer typischen Empfindlichkeit von 7,87 V/mm (200 mV/mil).

3. Statische und dynamische Messung

• Statische Positionsmessung: Die DC-Ausgangsspannung spiegelt den durchschnittlichen Abstand zwischen der Sonde und dem Ziel wider und wird zur Überwachung der axialen Verschiebung, des Lagerspiels usw. verwendet.

• Dynamische Vibrationsmessung: Die Wechselstromkomponente der Ausgangsspannung spiegelt die Vibrationsamplitude und -frequenz des Ziels wider und wird zur Analyse mechanischer Vibrationsbedingungen verwendet.

4. Temperaturkompensation und Stabilität
   Die internen Schaltkreise des Sensors umfassen eine Temperaturkompensation, die eine Ausgangsstabilität über einen Bereich von -35 °C bis +65 °C gewährleistet. Der Ausgang wird durch Schwankungen der Stromversorgung nur minimal beeinflusst, mit einer Versorgungsempfindlichkeit von weniger als 2 mV/V.

5. Systemintegration und Kalibrierung
   Der Sensor ist werkseitig für AISI 4140-Stahlziele kalibriert. Eine Kalibrierung für andere Zielmaterialien ist auf Anfrage möglich. Das System unterstützt die vollständige Austauschbarkeit der Komponenten, wodurch eine Neukalibrierung vor Ort überflüssig wird und die Installations- und Wartungsverfahren erheblich vereinfacht werden.

IV. Erweiterte Anwendungsszenarien

Zu den Hauptanwendungen des 3300 XL Proximity Transducer Systems gehören:

1. Schwingungsüberwachung an Fluidfilmlagermaschinen:

• Gemessener Parameter: Radiale Schwingungsamplitude.

• Typische Maschinen: Dampfturbinen, Kompressoren, Gasturbinen, Pumpen, Ventilatoren.

• Installationsvoraussetzung: Sonde senkrecht zur Wellenoberfläche montiert, Abstand auf die Mitte des linearen Bereichs eingestellt (empfohlen 1,27 mm / 50 mil, Ausgang ca. -9 V DC).

2. Axiale und radiale Positionsmessung:

• Gemessene Parameter: Axiale Wellenverschiebung (Drucklagerverschleiß), radiale Relativposition (Exzentrizität).

• Installationsvoraussetzung: Normalerweise sind Paare für die axiale Messung oder orthogonale Paare (X- und Y-Richtung) für die radiale Messung erforderlich, um die vollständige Bewegungsbahn zu erfassen.

3. Keyphasor®-Referenzsignal:

• Funktion: Stellt ein Benchmark-Signal zur Geschwindigkeitsmessung und Vibrationsphasenanalyse bereit. Erzeugt einmal pro Wellenumdrehung ein Impulsspannungssignal.

• Anwendung: Wird für die synchrone Datenerfassung, Phasenanalyse, Auftragsverfolgung und Start-/Herunterfahranalyse verwendet.

4. Übergeschwindigkeitsschutz und Geschwindigkeitsmessung:

• Hinweis: Wenn Sie dieses Wandlersystem für Übergeschwindigkeitsschutzanwendungen in Betracht ziehen, müssen Sie unbedingt den Bently Nevada Applications Note „ Überlegungen bei der Verwendung von Wirbelstrom-Näherungssonden für Übergeschwindigkeitsschutzanwendungen“ konsultieren , um sicherzustellen, dass das Systemdesign die Anforderungen an die Sicherheitsintegrität erfüllt.

V. Umweltanpassungsfähigkeit und Robustheitsdesign

1. Temperaturleistung:

• Standardsystem: Über einen Sondentemperaturbereich von -35 °C bis +120 °C mit dem Proximitor-Sensor und Verlängerungskabel zwischen 0 °C und +45 °C bleibt der ISF innerhalb von ±10 % und der DSL innerhalb von ±0,076 mm (±3 mils), was eine hervorragende Temperaturstabilität demonstriert.

• System mit erweitertem Temperaturbereich (ETR): Bei Verwendung von ETR-Sonden und ETR-Verlängerungskabeln kann das System mit Sonden- und Kabeltemperaturen von bis zu +260 °C betrieben werden und bietet so eine Lösung für Hochtemperaturanwendungen (z. B. am Abgasende einer Gasturbine).

2. Immunität gegen elektromagnetische Störungen:

• Wie bereits erwähnt, ermöglicht seine hervorragende RFI/EMI-Immunität die Anpassung an komplexe industrielle elektromagnetische Umgebungen. Spezifische Daten deuten auf eine minimale Ausgangsschwankung in einem 60-Hz-Magnetfeld mit 300 Gauss hin (z. B. beträgt die Ausgangsänderung bei einem 5-Meter-Sensor bei einem Abstand von 50 mil etwa 0,0131 mil-pp/Gauss).

3. Physikalische Robustheit:

• Systemkomponenten zeichnen sich durch ein robustes Design aus. Die Sonden verfügen über die patentierten TipLoc- und CableLoc-Technologien, die eine robuste Verbindung zwischen Sondenspitze und Körper mit einer Kabelzugfestigkeit von 330 N (75 lbf) gewährleisten.

• Die FluidLoc-Kabeloption verhindert, dass Öl und andere Flüssigkeiten durch das Innere des Kabels aus der Maschine austreten, und eignet sich für Umgebungen mit hohem Schmieröldruck.

VI. Kernpunkte der Systemintegration und Inbetriebnahme

1. Kalibrierung und Targetmaterial:

• Der Sensor ist werkseitig für AISI 4140-Stahl kalibriert. Bei der Messung anderer Materialien (z. B. Edelstahl, Titanlegierung) ändert sich die Empfindlichkeit und es ist eine spezielle Anfrage zur Werkskalibrierung erforderlich.

2. Systemlänge und Konfiguration:

• Die Gesamtlänge des Systems (Sondenkabel + Verlängerungskabel) muss mit der Nennlänge des Näherungssensors (1 Meter, 5 Meter oder 9 Meter) übereinstimmen. Beispielsweise besteht ein 5-Meter-System typischerweise aus einer 1-Meter-Sonde + 4-Meter-Verlängerungskabel oder einer 0,5-Meter-Sonde + 4,5-Meter-Verlängerungskabel usw.

3. Installations- und Verkabelungsspezifikationen:

• Sondeninstallation: Achten Sie auf die maximale Gewindeeingriffslänge (z. B. 0,563 Zoll für 3/8-24-Gewinde). Bei Überschreitung kann es zu Bindungen kommen.

• Feldverkabelung: Es wird empfohlen, ein dreiadriges, abgeschirmtes Kabel mit einem Querschnitt von 0,2 bis 1,5 mm² (16–24 AWG) und einer maximalen Länge von 305 Metern zu verwenden. Lange Kabel führen zu einer Dämpfung der Hochfrequenzsignalantwort (siehe Frequenzgangdiagramme im Datenblatt).

• Verbindungsschutz: Es wird dringend empfohlen, an allen Verbindungspunkten Steckerschutz oder selbstschmelzendes Silikonband zu verwenden, um eine Verschmutzung durch Öl, Feuchtigkeit und Staub zu verhindern und eine langfristige Verbindungszuverlässigkeit zu gewährleisten.

4. Sicherheit und Verantwortung:

• Die Sonde ist so konzipiert, dass sie den Differenzdruck abdichtet, ihr Viton®-O-Ring ist jedoch nicht unter allen Bedingungen absolut zuverlässig. Es liegt in der Verantwortung des Kunden/Benutzers, sicherzustellen, dass alle Flüssigkeiten und Gase sicher zurückgehalten werden, falls eine Leckage aus einer Näherungssonde auftritt. Bently Nevada übernimmt keine Haftung für Schäden, die durch undichte 3300 XL 8 mm-Näherungssonden entstehen, und durch Leckagen beschädigte Sonden werden im Rahmen der Garantie nicht ersetzt.