Der Geschwindigkeitsaufnehmer CV214 ist ein Hochleistungs-Schwingungsmessgerät von VM Sensing Systems, das speziell für die Überwachung niederfrequenter Schwingungen entwickelt wurde. Es ist für verschiedene Industrieumgebungen geeignet und eignet sich insbesondere für die Überwachung von Vibrationen an langsam rotierenden Maschinen. Seine robuste Bauweise, sein moderater Betriebstemperaturbereich und seine selbsterzeugende Eigenschaft machen es zur idealen Wahl für kritische Geräte wie Wasserkraft- und Dampfturbinen, besonders geeignet für Anwendungen bei mittleren bis niedrigen Temperaturen.
Funktionen und Vorteile
1. Breiter Frequenzgang und hohe Empfindlichkeit
Der CV214 bietet einen breiten Frequenzbereich von 10 Hz bis 1 kHz und eignet sich daher besonders für die Erfassung niederfrequenter Vibrationssignale. Seine Nennempfindlichkeit beträgt 20 mV/mm/s (508 mV/in/s) mit einer Toleranz von ±5 % bei 22 °C und gewährleistet so genaue und stabile Vibrationsdaten auch bei langsam laufenden Maschinen. Die Frequenzgangabweichung des Wandlers beträgt nur ±0,5 dB im Bereich 30–400 Hz und ±1 dB im Bereich 400 Hz–1 kHz, mit einem -3-dB-Punkt bei 10 Hz, was hervorragende lineare Eigenschaften gewährleistet.
2. Selbsterzeugender Betrieb (kein Strom erforderlich)
Dieser Wandler arbeitet nach dem elektromagnetischen Induktionsprinzip und benötigt keine externe Stromversorgung. Es erzeugt ein Spannungsausgangssignal proportional zur Schwinggeschwindigkeit. Aufgrund dieser Funktion eignet es sich besonders für tragbare Messsysteme oder Fernüberwachungsanwendungen, bei denen die Stromverfügbarkeit begrenzt oder unerwünscht ist. Die niedrige Ausgangsimpedanz (<700 Ω) sorgt für einen hohen Signal-Rausch-Abstand und eine hohe Störfestigkeit bei der Signalübertragung.
3. Gute Umweltbeständigkeit
Der CV214 arbeitet zuverlässig bei Temperaturen von -29 °C bis 121 °C (-20 °F bis 250 °F). Dank der Schutzart IP64 ist es resistent gegen das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit und eignet sich für feuchte, korrosive oder staubige Industrieumgebungen. Sein interner Isolationswiderstand beträgt bei Umgebungstemperatur mehr als 10⁷ Ω und gewährleistet so elektrische Sicherheit und Stabilität.
4. Zertifizierungen für explosionsgefährdete Bereiche
Der Wandler ist nach verschiedenen internationalen Standards für den Einsatz in potenziell explosiven Atmosphären zertifiziert, darunter europäisches ATEX, nordamerikanisches cCSAus, koreanisches KGS und russisches TR CU. Es ist für den sicheren Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen (z. B. Zone 0/1/2 oder Division 1) zugelassen. Die explosionsgeschützte Bezeichnung lautet Ex ia IIC T6…T4 Ga und ist für die entsprechenden Temperaturklassen in explosionsgefährdeten Umgebungen geeignet.
5. Robuste mechanische Konstruktion
Das Sensorgehäuse besteht aus einer eloxierten Aluminiumlegierung Anticorodal 100. Der Montagefuß besteht aus Rylon®, einem Hochleistungsthermoplast, und die Montageschraube ist aus Edelstahl (AISI 304). Diese Kombination sorgt für allgemeine Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Der Wandler kann einer Stoßbeschleunigung von 50 g Spitze standhalten (halbe Sinuswelle, 1 ms Dauer).
6. Flexible Montagemöglichkeiten
Der CV214 kann innerhalb von ±100° der vertikalen Position montiert werden und passt sich so verschiedenen mechanischen Anordnungen an. Das empfohlene Montagedrehmoment beträgt 6 N·m, um eine sichere Installation ohne Beschädigung des Geräts zu gewährleisten. Der Montagesockel verfügt über ein 1/2-20UNF-3A-Gewindeloch, das den Standard-Montagespezifikationen entspricht.
7. Kein Signalkonditionierer erforderlich
Der Wandler liefert ein Spannungsausgangssignal, das direkt an die Überwachungselektronik angeschlossen werden kann, wodurch die Notwendigkeit und Kosten eines zusätzlichen Signalkonditionierungsmoduls entfallen und die Systemintegration vereinfacht wird. Die Signalübertragung erfolgt über ein vom Gehäuse isoliertes 2-Draht-System, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöht.
8. Geringe Querempfindlichkeit
Die maximale Querempfindlichkeit beträgt ±10 %, wodurch sichergestellt wird, dass der Wandler hauptsächlich auf axiale Vibrationen reagiert. Dadurch wird der Einfluss der Querachsenempfindlichkeit auf die Messergebnisse verringert und die Genauigkeit der Daten verbessert.
Funktionsprinzip
Der Geschwindigkeitsaufnehmer CV214 arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Sein Kernsensorelement besteht aus einer beweglichen Spule und einem festen Permanentmagneten. Wenn der Wandler auf einer vibrierenden Struktur montiert ist, bewirkt die Vibration, dass sich die Spule relativ zum Magneten bewegt. Nach dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion induziert diese Bewegung eine elektromotorische Kraft (Spannung) in der Spule, die direkt proportional zur Schwingungsgeschwindigkeit ist.
Detaillierter Betriebsmechanismus:
Vibrationsübertragung: Vibrationen werden von der Maschinenoberfläche über die Montagebasis auf die interne mechanische Struktur des Sensors übertragen.
Bewegung des Trägheitssystems: Das interne Trägheitssystem (einschließlich der Spule) bewegt sich relativ zum Gehäuse (und zum Magneten) unter der Wirkung von Vibrationen. Die Spule schneidet die magnetischen Flusslinien des vom Permanentmagneten erzeugten festen Magnetfelds.
EMF-Erzeugung: Das Schneiden der magnetischen Flusslinien induziert eine elektromotorische Kraft (EMF) in der Spule. Nach dem Faradayschen Gesetz ist die Größe der EMF proportional zur Geschwindigkeit, mit der die Spule die Flusslinien schneidet, also proportional zur Schwingungsgeschwindigkeit.
Signalausgang: Das erzeugte Spannungssignal wird über den seitlich angebrachten MIL-C-5015 10 SL-4-Stecker nach Militärstandard und das passende Kabel an die Überwachungsausrüstung übertragen. Die Signalamplitude entspricht direkt der Schwinggeschwindigkeit.
Frequenzgang: Der mechanische Aufbau (Masse-Feder-Dämpfer-System) des Sensors bestimmt dessen Frequenzcharakteristik. Seine Eigenfrequenz ist auf 10 Hz ±1 Hz ausgelegt. Innerhalb eines bestimmten Bereichs oberhalb der Eigenfrequenz (10 Hz – 1 kHz) folgt das Ausgangssignal linear der Änderung der Schwinggeschwindigkeit. Der typische Amplituden-Frequenzgang beträgt: -3 dB bei 10 Hz, ±0,5 dB innerhalb von 30–400 Hz und ±1 dB innerhalb von 400 Hz–1 kHz.
Vorteile:
Eigenversorgt: Erfordert keine externe Stromversorgung, vereinfacht die Systemarchitektur, eliminiert Störungen durch Stromleitungen und ist ideal für gefährliche Umgebungen oder abgelegene Standorte.
Hohe Zuverlässigkeit: Als passives Gerät verfügt es über weniger bewegliche Teile und elektronische Komponenten. Seine einfache Struktur ist robust und langlebig und bietet eine lange mittlere Ausfallzeit (MTBF).
Hohes Signal-Rausch-Verhältnis: Die Ausgangssignalamplitude ist relativ groß (20 mV/mm/s) und die niedrige Ausgangsimpedanz (<700 Ω) sorgt für eine hohe Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen, wodurch es für die Übertragung über große Entfernungen geeignet ist.
Stabile Phasenantwort: Die konsistente Phasenantwort über das gesamte Frequenzband eignet sich für phasenempfindliche Diagnosesysteme und erleichtert eine präzise Phasenanalyse.
Direkte Geschwindigkeitsmessung: Die Vibrationsgeschwindigkeit ist ein Parameter, der häufig von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) zur Beurteilung der Stärke von Maschinenvibrationen verwendet wird. Der CV214 gibt direkt ein zur Geschwindigkeit proportionales Signal aus, sodass keine Integration oder Differenzierung erforderlich ist und die damit verbundenen Fehler und Phasenverschiebungen vermieden werden.
Anwendungen
Der CV214 wird hauptsächlich in folgenden Bereichen eingesetzt:
Wasserkraftgeneratoren: Überwachung der Vibration von Turbinen, Generatorlagern und Rahmen, besonders geeignet für die feuchte Umgebung von Wasserkraftwerken.
Dampfturbinen: Geeignet für die Schwingungsüberwachung kritischer Komponenten wie Zwischen- und Niederdruckgehäuse und Lagergehäuse. Sein Temperaturbereich deckt die Anforderungen der meisten Dampfturbinenanwendungen ab.
Langsam laufende Industriemaschinen: Wie Lüfter, Pumpen, Kompressoren, Getriebe und große Motoren zur routinemäßigen Vibrationsüberwachung und zum Schutz.
Tragbare Vibrationsmesssysteme: Kein Strombedarf, einfache temporäre Installation und Stichproben vor Ort, was es zu einem idealen Werkzeug für PdM-Ingenieure (Predictive Maintenance) macht.
Potenziell explosive Atmosphären: Dank seiner umfassenden Explosionsschutzzertifizierungen kann es in explosionsgefährdeten Bereichen mit brennbaren Gasen oder Staub in Branchen wie der Öl-, Gas- und Chemieindustrie eingesetzt werden.
Passende Kabel- und Installationshinweise
Der CV214 ist für die Verwendung mit der speziellen ED121-Kabelbaugruppe konzipiert. Dieses Kabel hat eine Nennlänge von 15 Metern, verfügt über verdrillte und abgeschirmte Paare (2 × 0,5 mm² Litzenkerne) und einen Außenmantel aus PTFE (Polytetrafluorethylen), der eine hervorragende chemische Beständigkeit und Hochtemperatureigenschaften bietet. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -65 °C und 121 °C. Das Kabel ist mit einem MIL-C-5015 10SL-4SN-Stecker abgeschlossen, der perfekt zum Stecker des Sensors passt.
In extrem rauen Industrieumgebungen (z. B. mit der Gefahr hoher Temperaturen, Abrieb oder Quetschungen) wird empfohlen, die Kabelbaugruppe zusätzlich mit einem flexiblen Metallrohr (flexibler Mantel) zum mechanischen Schutz zu schützen.
Stellen Sie bei der Installation sicher, dass die Montagefläche des Sensors sauber und flach ist, um einen optimalen Frequenzgang und eine optimale Messgenauigkeit zu erzielen. Ziehen Sie die Befestigungsschraube mit dem empfohlenen Drehmoment von 6 N·m an, um eine ausreichende Montagesteifigkeit zu gewährleisten, und vermeiden Sie gleichzeitig ein zu starkes Anziehen, das den Sensor oder die Gewinde des Geräts beschädigen könnte.
Zusammenfassung der wichtigsten Spezifikationen
Funktionsprinzip: Elektromagnetische Induktion mit beweglicher Spule
Empfindlichkeit: 20 mV/mm/s (508 mV/in/s) ±5 % (@100 Hz, 22 °C)
Frequenzbereich: 10 Hz – 1 kHz (-3 dB bei 10 Hz)
Resonanzfrequenz: 10 Hz ±1 Hz
Querempfindlichkeit: max. ±10 %
Ausgangsimpedanz: <700 Ω
Betriebstemperatur: -29 °C bis 121 °C (-20 °F bis 250 °F)
Lagertemperatur: -40 °C bis 100 °C (-40 °F bis 212 °F)
Schutzart: IP64 (IEC 60529)
Schockfestigkeit: 50 g Spitze (halbe Sinuswelle, 1 ms Dauer)
Stecker: MIL-C-5015 10 SL-4 (seitlich montiert)
Montagedrehmoment: 6 N·m
Gewicht: ca. 0,4 kg
Explosionsgeschützte Zertifizierungen: ATEX, cCSAus, KGS, TR CU (weitere Einzelheiten siehe Spezifikationen)
