3500/46M Hydro Monitor ist ein Vierkanal-Überwachungsmodul im Rahmen des 3500-Maschinenschutzsystems und dient als kritische Komponente der 3500-Serie. Es wurde speziell für die umfassende Zustandsüberwachung und den Schutz von Wasserkraftturbinengeneratoren und anderen hydraulischen Maschinen entwickelt. Der Monitor akzeptiert Signale von verschiedenen Sensoren, darunter Näherungswandler, Vibrationssensoren, dynamische Drucksensoren und Luftspaltsensoren. Durch hochpräzise Signalaufbereitung und -verarbeitung ermöglicht es die Echtzeitüberwachung wichtiger Parameter wie Vibration, Position, statischer und dynamischer Druck und verfügt über mehrstufige Alarmfunktionen, um einen sicheren, stabilen und effizienten Betrieb von Wasserkraftwerken zu gewährleisten.
Der 3500/46M besteht aus einer Frontkarte (176449-06) und sechs Arten von I/O-Karten auf der Rückseite (Einzelheiten finden Sie auf der Bestellseite). Die Frontkarte kann mit jeder Rückkarte zu einem Komplettsystem kombiniert werden.
Der 3500/46M-Monitor wurde unter vollständiger Berücksichtigung der Eigenschaften hydraulischer Maschinen entwickelt, wie z. B. niedrige Geschwindigkeit, hohe Amplitude und Multimode-Betrieb. Es unterstützt verschiedene spezielle Überwachungsfunktionen, darunter Hydroradialvibration, Luftspaltüberwachung und Stator End Winding (SEW)-Überwachung. Es wird häufig in Wasserkraftwerken, Pumpspeicherkraftwerken, bei der Herstellung hydraulischer Geräte und in Wartungsbereichen eingesetzt.
Hauptmerkmale
Der 3500/46M-Monitor bietet hochspezialisierte Konfigurationsmöglichkeiten und Multiparameter-Überwachungsfunktionen. Benutzer können jeden Kanal unabhängig über die 3500 Rack-Konfigurationssoftware konfigurieren, um die folgenden Überwachungstypen zu unterstützen:
Hydro-Radialvibration: Durch die Kombination der Wellenspaltbewegung mit der NX-Amplitude ermöglicht es eine Erkennung von Scherstiftausfällen, die speziell auf die strukturellen Eigenschaften von Wasserkraftturbinengeneratoren zugeschnitten ist und abnormale Vibrationsmuster zwischen Rotor und Stator effektiv identifiziert.
Hydro-Luftspaltüberwachung: Überwacht die Luftspaltänderungen zwischen Rotor und Stator in Echtzeit und liefert mehrere Parameter wie durchschnittlichen Luftspalt, momentanen Luftspalt, minimalen/maximalen Luftspalt und entsprechende Polzahlen, um sicherzustellen, dass das Gerät im optimalen Luftspaltbereich arbeitet.
Überwachung der Wassergeschwindigkeit: Bietet eine frühzeitige Fehlerwarnung, besonders geeignet für die Diagnose von Ereignissen mit niedriger Frequenz und hoher Amplitude. Obwohl es nicht für den automatischen Maschinenschutz geeignet ist, ist es für die vorausschauende Wartung von großem Nutzen.
Überwachung der Hydrobeschleunigung: Überwacht hochfrequente Vibrationsereignisse und unterstützt sowohl nicht integrierte als auch integrierte Verarbeitungsmethoden mit einem Frequenzbereich von 3 Hz bis 30.000 Hz.
Hydroschubüberwachung: Überwacht die axiale Verschiebung mit einer wählbaren Empfindlichkeit von 3,94 mV/μm, 7,87 mV/μm oder 11,22 mV/μm.
Überwachung des hydrodynamischen Drucks: Überwachung des dynamischen Drucks des Wasserflusses, Bereitstellung statischer und dynamischer Druckparameter.
Überwachung der Statorkopfwicklung (SEW): Überwacht gezielt den Vibrationszustand der Statorkopfwicklung und liefert direkte Werte und Poldurchgangsamplitudenparameter.
Multimode-Betrieb: Unterstützt die Multimode-Konfiguration für alle oben genannten Funktionen. Jeder Kanal kann mit bis zu acht Sätzen von Alarmparametern konfiguriert werden, wobei jeder Satz einem bestimmten Maschinenbetriebsmodus entspricht, z. B. Start, Stromerzeugung, Phasenmodulation, Herunterfahren und anderen unterschiedlichen Arbeitsbedingungen.
Die vier Kanäle des Monitors arbeiten paarweise, sodass zwei verschiedene Überwachungsfunktionen gleichzeitig ausgeführt werden können. Beispielsweise können die Kanäle 1 und 2 die radiale Hydrovibration überwachen, während die Kanäle 3 und 4 den Luftspalt oder die Schubposition überwachen können. Durch diese flexible Konfiguration kann ein einziger Monitor die unterschiedlichen Überwachungsanforderungen komplexer hydraulisch-mechanischer Systeme erfüllen.
Das System unterstützt mehrere Methoden zum Umschalten der Betriebsmodi: entweder über Hardwarekontakte an den Multimode-I/O-Modulen oder über Softwarebefehle, die über ein Kommunikationsgateway gesendet werden. Durch dieses Design kann sich der Monitor an die sich häufig ändernden Betriebsbedingungen von Wasserkraftwerken anpassen und bietet umfassenden Schutz für verschiedene Arten von hydraulischen Maschinen, einschließlich konventioneller Turbineneinheiten, Pumpspeichereinheiten und großer Pumpen.
Funktionsprinzip
Der Kernarbeitsablauf des 3500/46M-Monitors umfasst vier Phasen: Signaleingabe, Konditionierung, Parameterberechnung und Alarmbeurteilung.
Signaleingang
Näherungsgeber/Geschwindigkeitssensor: -23 VDC, max. 43 mA
Dynamischer Drucksensor: +23 VDC, max. 23 mA
Signalkonditionierung
Eingangssignale werden durch Verstärkung, Filterung, Integration usw. verarbeitet und in technische Werte (z. B. μm, mm/s, m/s²) umgewandelt. Das System bietet mehrere Filtermethoden:
Direktfilter: Geeignet für hydroradiale Vibration, Frequenzgang 0,104–500 Hz (entsprechend einer Geschwindigkeit von 25–1500 Hz)
Lückenfilter: -3 dB Grenzfrequenz bei 0,05 Hz
Kein 1X-Filter: 0,25–128-fache Drehzahl, minimale Sperrbandunterdrückung von 50 dB
1X- und NX-Vektorfilter: Konstanter Q-Wert, minimale Sperrbandunterdrückung von 50 dB, NX-Wert wählbar zwischen 2–20 oder 2–50.
Die Signalkonditionierung umfasst auch Empfindlichkeitsanpassungen, wie zum Beispiel:
Hydroradialvibration: 0,79 mV/μm, 3,94 mV/μm oder 7,87 mV/μm
Hydro-Luftspalt: 0,20 mV/μm, 0,22 mV/μm, 0,49 mV/μm oder 0,55 mV/μm
Hydrogeschwindigkeit: 20 mV/(mm/s)
Hydroschub: 3,94 mV/μm, 7,87 mV/μm oder 11,22 mV/μm
Parameterberechnung
Basierend auf der konfigurierten Überwachungsart berechnet das Modul die folgenden Messgrößen:
Hydro-Radialvibration: Direkt, Spalt, 1-fache Amplitude, NX-Amplitude, nicht 1-fache Amplitude, zusammengesetzt
Hydro-Luftspalt: Durchschnittlicher Luftspalt, momentaner Luftspalt, minimaler/maximaler Luftspalt, minimale/maximale Luftspalt-Polzahl
Hydrogeschwindigkeit: Direkt, Bias, 1X Amplitude, 2X Amplitude, 1X/2X Phasenverzögerung
Hydroschub: Direkt, Lücke
Hydrobeschleunigung: Direkt, 1X/2X Amplitude, 1X/2X Phasenverzögerung
Statorendwicklung (SEW): Direkt, Polpassamplitude, Direktresultierende
Hydrodynamischer Druck: Direkt, statischer Druck, 1X/2X Amplitude, 1X/2X Phasenverzögerung
Alarmbeurteilung
Für jede gemessene Variable können Warn- und Gefahrenalarmpunkte festgelegt werden. Alarmverzögerungen sind konfigurierbar:
Alarmverzögerung: 1–400 Sekunden (in 1-Sekunden-Intervallen)
Gefahrenverzögerung: 1–400 Sekunden (in 1-Sekunden-Intervallen)
Die Alarmgenauigkeit beträgt bis zu ±0,13 % des eingestellten Werts und gewährleistet so eine zeitnahe und zuverlässige Reaktion.
Ausgänge und Kommunikation
Anzeigen auf der Vorderseite: Ausgestattet mit LEDs für OK (Betriebsstatus), TX/RX (Kommunikationsstatus) und Bypass (Bypass-Status).
Gepufferte Wandlerausgänge: Ein Koaxialstecker pro Kanal, mit Kurzschlussschutz.
Rekorderausgänge: 4–20 mA Stromsignal, proportional zum Vollausschlag, unabhängiger Ausgang pro Kanal. Kurzschlüsse beeinträchtigen den Betrieb nicht.
Kommunikationsschnittstelle: Kommuniziert über die Rückwandplatine mit anderen Modulen im 3500-Rack und unterstützt so die Fernüberwachung und Datenintegration.
Technische Eigenschaften
Hochpräzise Messung: Die typische Genauigkeit für die meisten Messarten beträgt ±0,33 % des Skalenendwerts, mit einem Maximum von ±1 %.
Kompatibilität mit mehreren Sensoren: Unterstützt Näherungsgeber, Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungsmesser, dynamische Drucksensoren, Luftspaltsensoren und mehr.
Spezielle Hydroüberwachungsfunktionen: Umfasst Hydroradialvibration, Luftspaltüberwachung, SEW-Überwachung usw., speziell entwickelt für Wasserkraftwerke.
Multimode-Unterstützung: Unterstützt 8 Alarmparametersätze zur Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen von Wasserkraftwerken.
Erweiterte Signalaufbereitung: Beinhaltet Direktfilterung, Lückenfilterung, Nicht-1X-Filterung, Vektorverfolgungsfilterung usw. zur Anpassung an die Niederfrequenz- und Hochamplitudeneigenschaften hydraulischer Maschinen.
Umweltanpassungsfähigkeit: Betriebstemperaturbereich von -30 °C bis +65 °C, geeignet für raue Umgebungen in Wasserkraftwerken.
Sicherheitszertifizierungen: Entspricht FCC, EMC, LV-Richtlinie, RoHS, ATEX, IECEx, CSA und anderen internationalen Standards für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.
