IQS450 204-450-000-001-A1-B23-H05-I0 Signalaufbereiter

Das IQS450 204-450-000-001-A1-B23-H05-I0 ist ein professionelles berührungsloses Wirbelstrom-Wegmesssystem, das von Vibro-Meter sorgfältig für Anwendungen zur Messung großer Wegwege entwickelt wurde. Die Kernmerkmale dieses Systems liegen in der optimierten Kombination einer Spannungsausgangskonfiguration mit einem 4 mm großen linearen Messbereich (Bestelloption B23) und einer Standardkabellänge von 5 Metern (Bestelloption H05). Es bietet eine ideale Lösung für industrielle Anwendungen, bei denen die Überwachung erheblicher mechanischer Verschiebungen, die Bereitstellung ausreichender Sicherheitsabstände oder der Umgang mit nicht idealen Bedingungen auf der Zieloberfläche erforderlich sind.

Das System folgt strikt dem Wirbelstrommessprinzip und erreicht durch die genaue Abstimmung und Werkskalibrierung des äußerst zuverlässigen Näherungswandlers der Serie TQ 402/412 und des Signalaufbereiters IQS 450 eine präzise Messung rotierender Maschinenparameter wie Axialposition, relative Vibration und Exzentrizität. Der durch die B23-Option bereitgestellte Spannungsausgang mit einer Empfindlichkeit von 4 mV/μm erweitert den linearen Messbereich des Systems auf 0,3–4,3 mm und behält gleichzeitig eine ausreichende Signalauflösung bei. Dadurch wird der Messspielraum im Vergleich zu Standardsystemen mit 2 mm Messbereich mehr als verdoppelt. Dieses Design eignet sich besonders für Anwendungen wie Einheiten mit großem axialen Spiel (z. B. bestimmte Pumpen, Lüfter), Überwachung des Drucklagerverschleißes und Szenarien, die größere Sicherheitsmargen bei der Installation erfordern.

Die 5-Meter-Kabellänge (H05), eine der am häufigsten verwendeten Konfigurationen in industriellen Umgebungen, bietet eine perfekte Balance zwischen Signaltreue und Installationsflexibilität. Das System wurde für Standard-Industrieumgebungen (A1) entwickelt und bietet optional auch explosionsgeschützte zertifizierte Versionen (A2, A3), die für potenziell explosive Atmosphären geeignet sind, um Sicherheitsvorschriften in Bereichen wie Raffinerie, Chemie und Erdgas zu erfüllen.

Kernwertversprechen:

• Erweiterter Messbereich: Der lineare 4-mm-Bereich (B23) bietet ein breiteres Fenster für die Verschiebungsüberwachung und eignet sich für Anwendungen mit großer Verschiebung und Situationen, die zusätzliche Sicherheitsfaktoren bei der Installation erfordern.

• Robustes Spannungssignal: -1,6 V bis -17,6 V Gleichspannungsausgang, kompatibel mit den meisten Vibrationsüberwachungsinstrumenten und Datenerfassungssystemen, was die Systemintegration erleichtert.

• Optimierte Leistungsanpassung: Die Kabellänge von 5 Metern (H05) gewährleistet einen optimalen Frequenzgang und ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis über typische Übertragungsentfernungen und vermeidet parasitäre Effekte durch längere Kabel.

• Hervorragende Installationstoleranz: Der größere lineare Bereich reduziert die Präzisionsanforderungen für die anfängliche Spalteinstellung und vereinfacht so den Installations- und Inbetriebnahmeprozess.

• Umfassender mechanischer Schutz: Die Systemkomponenten sind robust konstruiert; Der Wandler kann kontinuierlich in Umgebungen mit bis zu 180 °C betrieben werden und passt sich so rauen Bedingungen an.

• Kostengünstige Lösung: Bietet ein gebrauchsfertiges Produkt mit überragender Leistung und hoher Zuverlässigkeit, ohne dass eine Anpassung für Standardanforderungen zur Überwachung großer Hubräume erforderlich ist.

2. Funktionsprinzip des Systems und B23-Ausgabeeigenschaften

Das System arbeitet auf Basis des Wirbelstromeffekts. Das vom IQS 450-Conditioner erzeugte Hochfrequenzsignal treibt die Wandlerspule an und erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Wenn ein Metallobjekt in dieses Feld eintritt, verursachen induzierte Wirbelströme eine Änderung der Impedanz der Spule, die eine Funktion des Luftspalts ist.

Für den B23-Spannungsausgangsmodus wandelt der IQS 450 die Impedanzänderung des Wandlers linear in ein negatives Spannungssignal in Bezug auf Masse um. Zu seinen Kernmerkmalen gehören:

1. Linearer Ausgang mit großem Bereich: Im Luftspaltbereich von 0,3 mm bis 4,3 mm behält der Ausgang ein hohes Maß an Linearität mit einer Steigung (Empfindlichkeit) von 4 mV/μm bei. Dies bedeutet, dass das System über den gesamten 4-mm-Verschiebungsbereich eine stabile, vorhersehbare Spannungsreaktion bietet.

2. Erweiterter Dynamikbereich: Der größere lineare Bereich ermöglicht es dem Ziel, sich innerhalb eines größeren Verschiebungsbereichs zu bewegen, ohne dass das Ausgangssignal in die Sättigung gerät oder in einen nichtlinearen Bereich eintritt. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Überwachung von Maschinen mit großem Axialspiel (z. B. bestimmte Vertikalpumpen) oder für Anwendungen, die einen größeren Anfangsspalt bei der Installation erfordern.

3. Dreidrahtverbindung: Normalerweise sind drei Drähte erforderlich: negative Stromversorgung (-24 V), gemeinsame Masse (COM) und Signalausgang (OUTPUT). Diese Verbindungsmethode ist einfach, direkt und leicht zu beheben.

4. Direktspannungsschnittstelle: Der Ausgangsspannungsbereich von -1,6 V bis -17,6 V kann direkt an die meisten Datenerfassungskarten, analogen SPS-Eingangsmodule oder dedizierten Vibrationsmonitore angeschlossen werden, ohne dass zusätzliche Signalwandler erforderlich sind.

Vergleichende Vorteile gegenüber B21 (8 mV/μm, 2 mm Bereich):

• Größere Sicherheitsmarge: Bei gleicher mechanischer Verschiebung nutzt das B23-System nur einen Teil seiner Reichweite, wodurch ein größerer Pufferraum für unerwartete Überbewegungen entsteht und das Risiko einer Kollision zwischen Wandler und Ziel verringert wird.

• Nachsichtigere Installationsanforderungen: Der größere lineare Bereich reduziert die strengen Präzisionsanforderungen für die anfängliche Spalteinstellung und beschleunigt die Installation und Inbetriebnahme.

• Geeignet für raue oder unebene Ziele: Wenn die Zieloberfläche schlecht ist oder eine leichte Exzentrizität vorliegt, kann der größere Messbereich diese mechanischen Fehler besser „ausgleichen“ und gleichzeitig ein effektives Messintervall gewährleisten.

3. Typische Anwendungsszenarien und Vorteile der H05-Kabellänge

Ideale Anwendungsfelder für die B23-Konfiguration (4-mm-Bereich):

• Rotierende Maschinen mit großer axialer Verschiebung: Überwachung der axialen Position für bestimmte mehrstufige Kreiselpumpen, große Lüfter und hydraulische Turbinenlaufräder, bei denen der Arbeitsverschiebungsbereich 2 mm überschreiten kann.

• Überwachung des Drucklagerverschleißes: Überwachung der langsamen Änderung der axialen Position des Rotors während des gesamten Prozesses vom neuen Lager bis zum vollständigen Verschleiß; Der 4-mm-Bereich kann einen längeren Verschleißzyklus abdecken.

• Einheiten mit erheblicher Wärmeausdehnung: Maschinen, bei denen die axiale Ausdehnung des Rotors relativ zum Gehäuse vom kalten in den heißen Zustand erheblich ist.

• Platzeinschränkungen bei der Installation oder schlechter Zustand der Zieloberfläche: Wenn strukturelle Einschränkungen eine Installation des Wandlers sehr nahe am Ziel verhindern oder wenn die Zieloberfläche zulässige Rillen/Kratzer aufweist, sodass ein größerer Anfangsspalt erforderlich ist, um mechanische Störungen zu vermeiden.

• Universelle Prüfstände für Bildung oder Forschung und Entwicklung: Sie benötigen Flexibilität zur Anpassung an Versuchsaufbauten mit unterschiedlichen Verschiebungsamplituden.

Vorteile der 5-Meter-Gesamtlängenkonfiguration (H05):
5 Meter sind eine bewährte „Sweet-Spot“-Länge, weil sie:

1. Bietet eine hervorragende Signalintegrität: Bei dieser Länge sind die durch das Kabel verursachte Signaldämpfung und Phasenverzögerung minimal, sodass das System seinen breiten DC-20-kHz-Frequenzgang voll ausschöpfen kann.

2. Erfüllt die meisten Feldlayouts: Für die Verlegung von einem Wandler in einem Gehäuse zu einer externen Anschlussdose oder einem nahegelegenen Schrank sind normalerweise 5 Meter ausreichend und erleichtern das saubere Aufwickeln und Befestigen des Kabels.

3. Optimiert Kosten und Leistung: Vermeidet zusätzliche Kosten, Gewicht und komplexere Installationsanforderungen längerer Kabel und gewährleistet gleichzeitig die Signalqualität.

4. Installation, Verkabelung, Inbetriebnahme und Systemintegration

1. Systemverdrahtungsplan (typische nicht-explosive Anwendung):

[Zielwelle] <-- Spalt --> [TQ-Geber] ==(5 m integriertes Kabel)==> [IQS 450 Aufbereiter] | (-24VDC) | (COM) | (AUSGANG) -> [AI-Kanal des Überwachungssystems]

Die Stromversorgung (-24 VDC) und der Signalausgang (OUTPUT) nutzen gemeinsam COM als Bezugsmasse.

2. Kerninstallations- und Inbetriebnahmeschritte:

• Mechanische Installation: Halten Sie sich strikt an die Installationsbeschränkungen. Aufgrund des großen Bereichs kann der anfängliche Spalt in der Mitte bis zum nahen Ende des linearen Bereichs eingestellt werden (z. B. etwa 2,3 mm, entsprechend einem Ausgang von ~ -9,6 V), um ausreichend Spielraum für eine bidirektionale Verschiebung (z. B. Vibration) oder eine primäre Verschiebung in eine Richtung zu bieten.

• Kabelinstallation: Befestigen Sie das Kabel in Abständen von 100–200 mm und beachten Sie dabei den minimalen Biegeradius. Es wird empfohlen, an den Steckverbindern Schrumpfschläuche zum Schutz vor Feuchtigkeit und Lösen zu verwenden.

• Elektrischer Anschluss:

• Schließen Sie das -24-VDC-Netzteil an die Klemmen „-24V“ und „COM“ des IQS 450 an.

• Verbinden Sie die Anschlüsse „OUTPUT“ und „COM“ mit dem analogen Eingangskanal des Überwachungsgeräts (Eingangsimpedanz ≥10 kΩ).

• Einpunktige Schirmerdung, typischerweise auf der Seite des Überwachungssystems.

• Überprüfung und Kalibrierung beim Einschalten:

1. Schalten Sie das Gerät ein und messen Sie die statische Ausgangsspannung.

2. Diese Spannung sollte zwischen -1,6V und -17,6V liegen und in etwa dem mechanisch eingestellten Spalt entsprechen (kann anhand der VCL 140-Kalibrierkurve abgeschätzt werden: Spannung ≈ -3,84 * Spalt(mm) - 0,45 V).

3. (Optionale Feinabstimmung) Verwenden Sie nichtleitende Fühlerlehren, um den Spalt auf mehrere bekannte Werte zu ändern, zeichnen Sie die Ausgangsspannung auf und zeichnen Sie die tatsächliche Kurve „Spalt vs. Spannung“ für die Installation auf, um Linearität und Empfindlichkeit zu überprüfen.

3. Integration mit Überwachungssystemen:

• Direkter Anschluss: Das Ausgangsspannungssignal kann direkt an Vibrationskarten, SPS-AI-Module (mit dem richtigen Bereich konfiguriert) oder Datenerfassungssysteme angeschlossen werden.

• Bereichseinstellung: In der Überwachungssoftware muss der Kanalbereich auf den entsprechenden mechanischen Bereich (0,3–4,3 mm) und elektrischen Signalbereich (-1,6 bis –17,6 V oder umgerechnete technische Einheiten) eingestellt werden.

• Alarmeinstellung: Legen Sie basierend auf den Maschinenschutzanforderungen Alarm- und Gefahrenschwellen im Überwachungssystem fest, typischerweise basierend auf Spitze-zu-Spitze-Verschiebungswerten oder statischen Positionswerten.

5. Fehlerbehebung und Wartungsempfehlungen

• Keine Ausgangsänderung oder Ausgang auf einem Wert gesperrt: Überprüfen Sie die Stromversorgung, die Kabelverbindungen und prüfen Sie, ob der Wandler beschädigt ist. Bestätigen Sie, dass das Ziel aus leitfähigem Metall besteht und innerhalb des gültigen Messbereichs liegt.

• Übermäßiges Ausgangsrauschen: Schirmerdung prüfen (einziger Punkt); Prüfen Sie, ob Signalleitungen getrennt von Stromleitungen verlegt werden. Überprüfen Sie, ob sichere Verbindungen vorhanden sind.

• Abnormale Empfindlichkeit (Ausgabeänderung inkonsistent): Überprüfen Sie, ob zwischen dem Zielmaterial und dem Kalibrierungsmaterial ein signifikanter Unterschied besteht. Überprüfen Sie, ob die Spitze des Wandlers verunreinigt ist. Bestätigen Sie, dass die Systemkonfiguration (B23) korrekt ist.

• Regelmäßige Wartung: Überprüfen Sie regelmäßig die Dichtheit des Wandlers und den Zustand des Kabels. Reinigen Sie die Schallkopfspitze. Bei Maschinenüberholungen kann eine Funktionsprüfung des Systems durchgeführt werden.