IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H05-I0 Signalaufbereiter

Das IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H05-I0 ist ein leistungsstarkes, hochzuverlässiges berührungsloses Näherungsmesssystem, das von Vibro-Meter SA entwickelt und hergestellt wird. Basierend auf dem bewährten Wirbelstromprinzip ist dieses System für die Überwachung relativer Vibrationen und axialer Verschiebungen rotierender Maschinen in anspruchsvollen Industrieumgebungen optimiert. Der Systemkern besteht aus einem Näherungssensor der Serie TQ 402/TQ 412 gepaart mit einem Signalaufbereiter IQS 450, der eine kalibrierte, komponentenaustauschbare vollständige Messkette bildet.

Dieses System eignet sich besonders für die Zustandsüberwachung und den Schutz großer rotierender Anlagen wie Dampfturbinen, Gasturbinen, Wasserturbinen, Lichtmaschinen, Turbokompressoren und Pumpen. Sein Design entspricht strengen internationalen Standards und verfügt über Zertifizierungen für den Einsatz in potenziell explosiven Atmosphären (ATEX und CSA), wodurch Sicherheit und Zuverlässigkeit bei Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen gewährleistet werden. Das System bietet einen Spannungs- oder Stromausgang mit Kurzschlussschutz, verfügt über einen breiten Frequenzgang, eine hervorragende Temperaturkompensation und ist eine ideale Wahl für industrielle Anwendungen zur vorausschauenden Wartung und zum Maschinenschutz.

Kernfunktionen:

• Berührungslose Messung: Basierend auf dem Wirbelstromprinzip ermöglicht es eine präzise Wegmessung ohne physischen Kontakt mit dem Ziel, was zu keinem Verschleiß und einer langen Lebensdauer führt.

• Hohe Sicherheitszertifizierungen: ATEX- und CSA-zertifiziert für den Einsatz in potenziell explosiven Gasatmosphären wie Zone 1 und 2 (je nach Konfiguration).

• Außergewöhnliche Leistung: Breiter Frequenzgang (DC bis 20 kHz), hohe Empfindlichkeit, hervorragende Linearität und Temperaturstabilität.

• Flexible Konfiguration: Wandler (Standard- oder Umkehrmontage), Empfindlichkeit, Messbereich, Kabellänge und Schutzstufe können je nach Anwendungsbedarf ausgewählt werden.

• Robuste Konstruktion: Der Wandler verfügt über ein Edelstahlgehäuse und eine Torlon-Spitze; Kabel bieten verschiedene Schutzmöglichkeiten; Geeignet für raue Bedingungen wie hohe Temperaturen und Vibrationen.

• Systemintegrität: Wandler und Aufbereiter sind werkseitig gekoppelt und kalibriert, was Plug-and-Play-Genauigkeit und Austauschbarkeit der Komponenten gewährleistet.

2. Funktionsprinzip des Systems

Dieses Näherungsmesssystem arbeitet auf Basis des Wirbelstromeffekts. Der Hochfrequenz-Oszillatorschaltkreis im Signalaufbereiter IQS 450 erzeugt ein Hochfrequenzsignal, das über das Koaxialkabel der Spule in der Spitze des TQ 402/412-Wandlers zugeführt wird. Diese Spule erzeugt um sich herum ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld.

Nähert sich dieses elektromagnetische Feld einem leitfähigen Metallziel (z. B. einer Maschinenwelle), werden auf der Zieloberfläche Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme erzeugen ein sekundäres Magnetfeld, das dem Feld der Wandlerspule entgegengesetzt ist, wodurch Energie absorbiert wird und eine Änderung der effektiven Impedanz der Wandlerspule verursacht wird. Diese Impedanzänderung hängt eng mit dem Abstand (Lücke) zwischen der Wandlerspitze und der Zieloberfläche zusammen.

Die Modulations-/Demodulationsschaltung im IQS 450 erkennt die Änderung der Spulenimpedanz präzise und wandelt sie in ein Gleichspannungs- (Option B21) oder Stromsignal (Option B22) um, das linear proportional zur Lücke ist. Dieses Ausgangssignal kann direkt an Überwachungssysteme (z. B. SPS, DCS oder spezielle Vibrationsmonitore) angeschlossen werden, um Echtzeitanzeige, Aufzeichnung, Alarm und Auslöseschutz zu ermöglichen.

Die Temperaturkompensationsschaltung des Systems gewährleistet die Stabilität des Ausgangssignals über einen weiten Temperaturbereich. Alle Komponenten sind werkseitig gepaart und kalibriert, was eine hervorragende Austauschbarkeit und Messgenauigkeit garantiert.

3. Typische Anwendungsfelder

Das System IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H05-I0 wird häufig zur Überwachung kritischer rotierender Maschinen in den folgenden Industriebereichen eingesetzt:

1. Energieerzeugung: Wellenvibration und axiale Positionsüberwachung für Dampfturbinen, Gasturbinen und Wechselstromgeneratoren; Schwing- und Spaltüberwachung für Wasserturbinen.

2. Öl und Gas: Vibrationsüberwachung für Turbokompressoren, Zentrifugalkompressoren, Pumpen und Ventilatoren, einsetzbar in Gefahrenbereichen wie Offshore-Plattformen und Raffinerien.

3. Industrielle Fertigung: Maschinenschutz für große Motoren, Getriebe, Gebläse und Zentrifugen.

4. Schiffsantriebe: Vibrationsüberwachung für Hauptantriebsturbinen und Getriebe.

5. Forschung und Entwicklung: Präzise Weg- und Vibrationsmessung an rotierenden Maschinenprüfständen.

Messziele:

• Radiale Vibrationsmessung: Überwachung der Wellenvibration relativ zum Lagergehäuse zur Diagnose von Unwucht, Fehlausrichtung, Reibung usw.

• Axiale Positionsmessung: Überwachung des Drucklagerverschleißes, der thermischen Ausdehnung des Rotors oder der axialen Bewegung.

• Keyphasor-Messung: Bereitstellung eines Geschwindigkeitsreferenzsignals und Phaseninformationen für dynamisches Ausbalancieren und Analysieren.

4. Zusammenfassung der Installations- und Inbetriebnahmeanleitung

Die korrekte Installation ist entscheidend für die Gewährleistung der Systemleistung. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Kernschritte basierend auf dem Installationshandbuch:

1. Vorbereitung der mechanischen Installation:

• Vorbereitung des Zielbereichs: Die Oberfläche der Zielwelle sollte glatt und sauber sein und aus gleichmäßig leitfähigem Material bestehen. Kratzer, Rostflecken oder magnetische Flecken (Quellen für elektrischen Schlag) dürfen vermieden werden.

• Montagebeschränkungen für den Wandler: Die im Handbuch (Abschnitt 2.2) beschriebenen Montagebeschränkungen müssen strikt eingehalten werden, einschließlich:

• Freier Raum um den Wandlerkopf (Abbildung 2-1).

• Mindestabstand zwischen Wandler und Montageträger (Abbildung 2-2).

• Mindestabstand zwischen zwei Wandlern (Abbildung 2-3).

• Mindestabstand zwischen Wandler und Wellenschulter, Wellenende (Abbildungen 2-4, 2-5, 2-6).

• Mindestanforderungen an den Wellendurchmesser (Abbildungen 2-7, 2-8), um Kurvenverzerrungen und erhöhte Geräusche zu vermeiden.

• Auswahl der Montagemethode:

• Montage im Gehäuse: Mit einer Halterung, die direkt an einem stationären Teil im Inneren der Maschine montiert wird (Abbildungen 2-9 bis 2-12).

• Montage durch das Gehäuse: Verwendung von PA 15x-Sondenmontageadaptern (Abbildungen 2-13 bis 2-15), die eine Einstellung und einen Austausch von außen ermöglichen.

• Kabeldurchführung: Wenn der Wandler im Gehäuse montiert ist, verwenden Sie eine SG 10x-Kabeldurchführung (Abbildungen 2-16, 2-17) für eine abgedichtete Durchführung.

2. Mechanische Einstellung des Anfangsspalts (Maschine gestoppt):

• Verwenden Sie eine Fühlerlehre, um den physischen Abstand zwischen der Wandlerspitze und dem Ziel zu messen und einzustellen.

• Für Vibrationsmessungen: Es wird empfohlen, den anfänglichen Spalt in der Nähe der Mitte des linearen Messbereichs einzustellen (z. B. für TQ 402 B21: etwa 1,15 mm), um eine bidirektionale Bewegung zu ermöglichen.

• Für axiale Positionsmessung: Stellen Sie den anfänglichen Abstand an einem Ende des Messbereichs (nah oder fern) basierend auf der erwarteten Richtung der Bewegung in eine Richtung ein.

• Empfohlener Mindestsicherheitsabstand (um Kontakt zu verhindern): Für Wandler mit einer Empfindlichkeit von 8 mV/μm wird ein Mindestabstand von 0,2 mm empfohlen.

3. Kabelinstallation:

• Kürzen oder verlängern Sie niemals das integrierte Kabel oder Verlängerungskabel des Wandlers. Verwenden Sie nur von Vibro-Meter angegebene Standardlängen, die die Mindestanforderung „Gesamtsystemlänge (TSL)“ erfüllen (z. B. mindestens 4,4 m für ein 5-m-System).

• Beachten Sie den Mindestbiegeradius: Koaxialkabel ≥ 20 mm, Edelstahl-Schutzrohr ≥ 50 mm.

• Befestigung und Verlegung: Sichern Sie die Kabel in regelmäßigen Abständen (100–200 mm) mit Kabelklemmen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Maschine, um Störsignale durch Vibrationen zu verhindern (Abbildung 3-1). Verwenden Sie an den Anschlüssen Schrumpfschläuche, um ein Lösen zu verhindern.

• EMI-Schutz: Signalkabel sollten in separaten Kanälen verlegt werden, entfernt von Stromkabeln und Kommunikationsleitungen. Leitungen sollten gut geerdet sein. Zur zusätzlichen Abschirmung ggf. geerdete Metallschutzrohre verwenden.

4. Elektrischer Anschluss und endgültige Einstellung:

• Verkabelung: Schließen Sie den Anschluss streng nach den Elektroschaltplänen in den Abbildungen 6-1 bis 6-3 an. Stellen Sie sicher, dass die Abschirmung an einem einzigen Punkt geerdet ist (normalerweise am Ende des Aufbereiters oder der Barriere).

• In explosionsgefährdeten Bereichen: Es müssen zertifizierte explosionsgeschützte (Ex)-Versionskomponenten (Wandler, Aufbereiter, Kabel, Anschlusskasten, Barriere usw.) verwendet werden und die im entsprechenden „EG-Baumusterprüfzertifikat“ angegebenen Grenzwerte (z. B. Kabellängen, Induktivitäts-/Kapazitätsparameter) strikt eingehalten werden.

• Elektrische Einstellung (optionale Feinabstimmung): Nach der mechanischen Grobeinstellung kann Strom zur elektrischen Feineinstellung angelegt werden.

• Für B21 (Spannungsausgang): Verwenden Sie die „3-Leiter“-Technik (Abbildung 4-7). Versorgen Sie den IQS 450 mit Strom (-24 VDC) und schließen Sie ein Voltmeter an den Ausgang an. Variieren Sie den Spalt mit Fühlerlehren, zeichnen Sie die Ausgangsspannung auf und zeichnen Sie eine Spalt-Spannungs-Kurve auf, um den linearen Bereich und die Empfindlichkeit zu überprüfen.

• Wenn leitfähige Fühlerlehren verwendet werden, müssen diese vor dem Ablesen des Ausgangs aus dem Spalt entfernt werden, andernfalls ist die Messung falsch.

• Überprüfung der Lückeneinstellung: Stellen Sie abschließend sicher, dass die DC-Ausgangsspannung des Systems (entsprechend der statischen Lücke) im erwarteten Bereich liegt (z. B. etwa -9 V bei mittlerer Einstellung).

5. Installation des Zubehörs:

• Anschlussdose (JB 118): Dient zum Schutz des Verbindungspunkts zwischen dem integrierten Kabel des Wandlers und dem Verlängerungskabel (IP 65). Auf einer vibrationsfreien Oberfläche montieren (Abbildung 4-1).

• Industriegehäuse (ABA 15x): Dient zur Montage und zum Schutz des Signalaufbereiters IQS 450, geeignet für explosionsgefährdete Bereiche (IP 66). Verfügt über eine isolierende Grundplatte zur Vermeidung von Erdschleifen (Abbildung 4-2).

• Barriere/Isolator: Bei Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen muss das Front-End IQS 450 (Ex-Bereich) über einen GSV 14x (für Spannungsausgang, 3-Draht) oder einen GSI 124 (für Stromausgang, 2-Draht) mit der Ausrüstung für den sicheren Bereich verbunden werden. GSI 124 mit Stromausgabemodus ermöglicht eine stabile Übertragung über größere Entfernungen (bis zu 1000 m).

5. Wartung und Pflege

• Regelmäßige Inspektion: Überprüfen Sie die Wandlermontage regelmäßig auf festen Sitz, überprüfen Sie Kabel und Schutzrohre auf Beschädigung, Verschleiß oder übermäßige Biegung und stellen Sie sicher, dass die Anschlüsse sicher sind.

• Reinigung: Halten Sie die Schallkopfspitze und den Zielbereich sauber und frei von Öl-, Schmutz- oder Staubansammlungen.

• Kalibrierungsprüfung: Bei größeren Überholungen oder wenn die Messdaten fraglich sind, wird empfohlen, die Systemausgangseigenschaften anhand der Leistungskurven mithilfe eines Kalibrierungsziels unter Standardbedingungen zu überprüfen.

• Austausch: Aufgrund der Austauschbarkeit der Komponenten wird beim Austausch eines Wandlers oder Konditionierers durch die Verwendung eines identischen Modells in der Regel die Leistung wiederhergestellt, die mit dem ursprünglichen System übereinstimmt, ohne dass eine Neukalibrierung vor Ort erforderlich ist.

• Reparatur: Alle Reparaturarbeiten sollten von qualifiziertem Personal durchgeführt werden. Wenn ein Produkt zur Reparatur an Vibro-Meter zurückgesandt werden muss, füllen Sie bitte das bereitgestellte Fehlerberichtsformular aus.