Der TWW 103 M1 ist ein leistungsstarker, einkanaliger Schwingungs- und Positionsmesstransmitter aus der VM-Produktlinie. Entwickelt für die Zustandsüberwachung und den Schutz rotierender Maschinen in Industrieumgebungen, ist seine Kernfunktion die berührungslose Messung der relativen Position (Verschiebung) eines Ziels. Typischerweise bildet er in Verbindung mit einem Wirbelstrom-Näherungssensor (Sonde) WW 018 ein komplettes Wegmesssystem mit einem statischen Messbereich von bis zu 10 mm.
Der TWW 103 M1 ist für seine hohe Präzision, Zuverlässigkeit und sein robustes Design bekannt und eignet sich für raue Industrieumgebungen und sogar für explosionsgefährdete Bereiche (explosionsgefährdete Bereiche). Sein Hauptausgang ist ein 4 bis 20 mA Stromschleifensignal, das direkt an Steuerungssysteme (z. B. SPS, DCS) oder Überwachungssysteme zum Maschinenschutz und/oder zur Zustandsüberwachung angeschlossen werden kann. Der Messumformer ist in Standardversionen und Ex-Versionen erhältlich, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert sind und den Sicherheitsanforderungen unterschiedlicher Anwendungsszenarien gerecht werden.
Das Gerät verfügt über ein Gehäuse aus einer Aluminiumlegierung mit der hohen Schutzart IP66 und gewährleistet einen stabilen Betrieb unter anspruchsvollen Bedingungen. Seine integrierte Selbstdiagnose überwacht kontinuierlich den Systemstatus und liefert eine klare Fehleranzeige über LEDs und das Ausgangssignal, was ihn zur idealen Wahl für den Schutz kritischer Geräte wie Turbinen, Kompressoren, Pumpen und Lüfter macht.
Funktionsprinzip
Die Funktionsweise des Messumformers TWW 103 M1 basiert auf dem Wirbelstromeffekt, der physikalischen Grundlage der berührungslosen Wegmessung. Das komplette Messsystem besteht aus einem Wirbelstrom-Näherungssensor (Sonde) WW 018 und dem Sender TWW 103 M1.
1. Wirbelstromeffekt und Signalerzeugung:
Der Kopf des WW 018-Sensors enthält eine Spule. Wenn hochfrequenter Strom vom Sender durch diese Spule fließt, erzeugt sie ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld. Wenn dieser Sensor auf ein leitfähiges Metallziel (z. B. eine Wellenoberfläche) gerichtet ist, induziert dieses elektromagnetische Feld Wirbelströme auf der Oberfläche des Ziels. Diese Wirbelströme wiederum erzeugen ein neues Magnetfeld, das dem ursprünglichen entgegengesetzt ist und Änderungen im ursprünglichen Feld widersteht, was folglich die Impedanz der Sensorspule verändert. Die Größe dieser Impedanzänderung steht in direktem Zusammenhang mit dem Abstand zwischen der Sondenspitze und der Zieloberfläche: Je geringer der Abstand, desto stärker der Effekt und desto größer die Impedanzänderung. Je weiter der Abstand, desto schwächer der Effekt und desto kleiner die Impedanzänderung.
2. Signalaufbereitung und -verarbeitung:
Die Hauptaufgabe des Senders besteht darin, diese durch Abstandsschwankungen verursachte Impedanzänderung zu erkennen und zu verarbeiten. Seine internen Schaltkreise führen die folgenden Schlüsselschritte aus:
Signaldemodulation: Empfängt das rohe HF-Signal vom Sensor und demoduliert es in ein Gleichspannungssignal, das eine Funktion der Entfernung ist.
Linearisierung: Die Beziehung zwischen Abstand und dem durch den Wirbelstromeffekt erzeugten Spannungssignal ist nicht perfekt linear. Die interne Linearisierungsschaltung des Senders kompensiert dies und stellt sicher, dass die endgültige Ausgabe eine hochgradig lineare Beziehung zur tatsächlichen Entfernung aufweist.
Filterung: Der Sender verfügt über einen Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz (fo) von 5 Hz und einer Dämpfung von 20 dB/Dekade. Dieser Filter ist darauf ausgelegt, Gleichstrom- oder sehr niederfrequente Signale zu erhalten, die langsame Änderungen der Wellenposition widerspiegeln, und gleichzeitig hochfrequente Vibrationsgeräusche und andere elektrische Störungen effektiv zu unterdrücken und so ein stabiles, sauberes Ausgangssignal zu gewährleisten, das die statische Position der Welle genau widerspiegelt.
Signalumwandlung und -ausgabe: Das verarbeitete, linearisierte Spannungssignal wird in ein standardmäßiges analoges 4-20-mA-Stromsignal umgewandelt. Ein einzigartiges Merkmal des TWW 103 M1 ist die Bereitstellung von zwei unabhängigen, galvanisch getrennten 4-20-mA-Ausgängen:
Hauptausgang (500 Ω Last): Über Klemmen 3-4. Dieses Signal dient der Maschinenüberwachung und wird an den Kontrollraum oder das Überwachungssystem übertragen.
Hilfsausgang (25 Ω Last): Über Klemmen 6-7. Dieses Signal ist speziell zur Unterstützung der Sensorpositionierung während der Installation und Inbetriebnahme gedacht. Techniker können vor Ort ein tragbares Amperemeter (Last <25 Ω) an diesen Ausgang anschließen, um den Positionswert in Echtzeit abzulesen. Dies ermöglicht eine präzise Anpassung des Sensors an einen voreingestellten Arbeitsabstand (normalerweise entsprechend einem bestimmten Ausgangsspannungs- oder Stromwert), ohne auf das Hauptüberwachungssystem im Kontrollraum angewiesen zu sein.
3. Ausgangscharakteristik:
Es ist wichtig zu beachten, dass die Ausgangscharakteristik des Senders invers ist: Der Ausgangsstrom nimmt mit abnehmendem Abstand ab (Lücke schließt sich) und steigt mit zunehmender Distanz (Lücke öffnet sich). Die spezifische Entsprechung lautet: 0 mm Spalt entsprechen 20 mA, 10 mm Spalt entsprechen 4 mA.
4. Selbstüberwachung und Fehlerdiagnose:
Der Sender verfügt über eine interne Überwachungsschaltung, die kontinuierlich prüft:
Unterbrechung oder Kurzschluss im Sensor oder dessen Kabel.
Das Ziel liegt deutlich außerhalb des effektiven Messbereichs des Sensors.
Sobald ein Fehler erkannt wird, schaltet der Sender den Analogausgangsstrom sofort auf 0 mA um und lässt die rote Fehler-LED auf der Vorderseite aufleuchten, was sowohl eine lokale als auch eine Fernalarmanzeige ermöglicht und so die Systemzuverlässigkeit erheblich erhöht.
Hauptmerkmale und Funktionen
1. Hochpräzise Wegmessung
Messbereich: Bietet einen maximalen statischen Verschiebungsbereich von 10 mm bei Verwendung mit dem WW 018-Sensor.
Linearität: Linearitätsabweichung ≤ 2 % (gemessen mit Referenzsensor WW 018-R) für genaue und zuverlässige Messungen.
2. Zwei isolierte Analogausgänge
Hauptüberwachungsausgang (500 Ω): 4-20-mA-Signal für Maschinenschutz und Zustandsüberwachung, unterstützt die Übertragung über große Entfernungen.
Installationshilfe-Ausgang (25 Ω): 4-20-mA-Signal für die Installation und Inbetriebnahme des Sensors, praktisch für die Ablesung vor Ort.
Galvanische Trennung: Die beiden Ausgänge sind voneinander und von der Stromversorgung isoliert, was eine hohe Störfestigkeit und Systemsicherheit gewährleistet.
Inverse Ausgangscharakteristik: 0 mm → 20 mA, 10 mm → 4 mA.
3. Umfassende interne Selbstdiagnose und Fehleranzeige
Echtzeitüberwachung auf Sensorunterbrechung, Kurzschluss und Zielfehler außerhalb des Bereichs.
Doppelte Fehleranzeige:
Eine grüne LED zeigt den normalen Gerätebetrieb an.
4. Flexible Installations- und Inbetriebnahmeunterstützung
Nullpunkt-Offset-Einstellung (Potentiometer Z): Kann Messfehler von ca. ±0,5 mm kompensieren, die durch mechanische Installationsabweichungen verursacht werden, und vereinfacht so die Inbetriebnahme, ohne dass der Sensor neu positioniert werden muss.
5. Eignung für raue und gefährliche Umgebungen
Großer Temperaturbereich: Betriebsumgebungstemperatur 0 bis +70 °C.
Hohe Schutzart: IP66, staubdicht und geschützt gegen starkes Strahlwasser, geeignet für staubige und nasse Umgebungen.
Explosionsgeschützte Zertifizierung (optional): Erhältlich in Ex nA-zertifizierten Versionen für den Einsatz in Gefahrenbereichen der Zone 2 (potenziell explosive Atmosphären), zertifiziert nach ATEX-, IECEx- und UKEX-Standards.
6. Starke Störfestigkeit
Eingebauter Tiefpassfilter: Die Grenzfrequenz von 5 Hz unterdrückt wirksam hochfrequente Störungen.
Galvanisch isoliertes Design: Die Isolierung zwischen Stromversorgung, Ein- und Ausgängen verhindert Masseschleifen und Signalübersprechen und gewährleistet so die Signalintegrität.
7. Robustes mechanisches Design
Gehäusematerial: Aluminiumlegierung (Al-Si12), leicht (ca. 800 g), robuste Konstruktion, gute Wärmeableitung.
Montage: Wandmontage mit 4 x M4 x 30 mm Schrauben, sicher und zuverlässig.
Kabeleinführungen:
Sensoranschluss: Triax (Fischer) Hartgoldstecker, zuverlässige Verbindung, hervorragende Signalübertragungsleistung.
Stromversorgung: M12-Kabelverschraubung (Klemmbereich 2-5 mm).
Weitere Anschlüsse: M16-Kabelverschraubung (Klemmbereich 4-7 mm).
Anschlüsse: Schraubklemmen (Leistung: 2; Signale: 5), max. Klemmbereich 2,5 mm², geeignet für feste oder flexible Verkabelung.
8. Umfangreiche Compliance und Zertifizierungen
EU-Konformitätserklärung (CE-Kennzeichnung): Entspricht den relevanten Richtlinien.
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Entspricht EN 55011, EN 61000-4-2/3/4/5/6, EN 61326-1 usw.
Elektrische Sicherheit: Entspricht DIN EN 61010-1.
Umwelt: RoHS-konform (2011/65/EU).
Explosionsschutz: Optionale Ex-Versionen verfügbar, mit ATEX-, IECEx- und UKEx-Zertifikaten.
9. Systemkompatibilität und Austauschbarkeit
Spezieller passender Sensor: Wird mit dem Wirbelstrom-Näherungssensor vom Typ WW 018 verwendet.
Kabellänge: Die Standardkabellänge des Systems beträgt 5 Meter (bei der Bestellung angeben).
Austauschbarkeit: Sensoren des gleichen Typs und der gleichen Kabellänge sind austauschbar, was Wartung und Austausch erleichtert.
Zusammenfassung der technischen
| Artikelspezifikation |
Spezifikationen |
| Messtyp |
Relative Position (Verschiebung) |
| Kompatibler Sensor |
WW 018 Näherungssensor |
| Messbereich |
Max. 10 mm (statisch) |
| Linearitätsabweichung |
≤ 2 % |
| Filter |
Tiefpass, 5 Hz Grenzfrequenz, 20 dB/Dekade |
| Analoge Ausgänge |
2 isolierte 4-20 mA (Haupt: 500 Ω; Aux: 25 Ω) |
| Ausgabemerkmal |
Invers (0 mm = 20 mA, 10 mm = 4 mA) |
| Fehleranzeige |
0 mA-Ausgang, rote LED |
| Stromversorgung |
18-30 VDC, nominal 24 VDC, max. 100 mA, galvanisch getrennt |
| Betriebstemperatur |
0 bis +70 °C |
| Schutzklasse |
IP66 (IEC 60529) |
| Gehäusematerial |
Aluminiumlegierung (Al-Si12) |
| Gewicht |
ca. 800 g |
| Abmessungen (BxHxT) |
100 x 100 x 80 mm |
| Ex-Zertifizierung (optional) |
Ex nA, geeignet für Zone 2 (ATEX, IECEx, UKEX) |
Anwendungsbereiche
Der TWW 103 M1 ist für folgende Anwendungen konzipiert:
Wellenpositionsüberwachung in rotierenden Maschinen: Messung der statischen Position von Wellen relativ zu Lagern (z. B. Wellenexzentrizität) und der axialen Verschiebung in Turbinen, Kompressoren, Gasturbinen, Dampfturbinen, Wasserturbinen, Pumpen, Lüftern usw.
Maschinenschutzsysteme: Kontinuierliche Überwachung der Wellenposition, um zerstörerische Reibungskollisionen (z. B. Messer gegen Gehäuse) zu verhindern und bei abnormaler Verschiebung Alarme oder Abschaltsignale auszulösen.
Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung: Bewerten Sie den Maschinenzustand und planen Sie Wartungsaktivitäten durch Trendänderungen der Wellenposition.
Raue Industrieumgebungen: Geeignet für allgemeine Industrieumgebungen mit Öl, Feuchtigkeit, Staub und Vibrationen.
Gefahrenbereiche: Ex-zertifizierte Versionen können in potenziell explosiven Gasatmosphären der Zone 2 in Branchen wie Öl, Gas und Chemie eingesetzt werden.
