Der piezoelektrische Beschleunigungsmesser CA202 ist ein leistungsstarker industrieller Vibrationssensor aus der Vibrometer-Produktlinie von Meggitt, der für die langfristige Vibrationsüberwachung in rauen Industrieumgebungen und potenziell explosiven Atmosphären entwickelt wurde. Diese Produkteinführung konzentriert sich auf das Modell 144-202-000-116, die explosionsgeschützte (Ex)-zertifizierte Version mit einem 6 Meter langen integrierten Kabel, geeignet für Vibrationsmessungen in explosionsgefährdeten Bereichen (Zonen 0, 1, 2).
Dieser Sensor verfügt über ein polykristallines Schermodus-Messelement mit interner Gehäuseisolierung und bietet ein robustes, symmetrisches Design mit ausgezeichneter Temperaturstabilität, hoher Empfindlichkeit und einem großen Frequenzgangbereich. Sein integriertes Kabel ist von einem flexiblen Schutzschlauch aus Edelstahl umgeben und hermetisch mit dem Sensorgehäuse verschweißt. Es bildet eine abgedichtete Baugruppe, die staubdicht, wasserdicht, ölbeständig und korrosionsbeständig ist und einen langfristig zuverlässigen Betrieb unter schwierigen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Staub und Salznebel gewährleistet.
Als „Front-End“-Sensoreinheit eines Vibrationsüberwachungssystems wird der CA202 typischerweise mit vibro-meter®-Ladungsverstärkern (z. B. IPC70x-Serie), galvanischen Trenneinheiten (GSI XXX) und nachfolgenden Überwachungssystemen (z. B. MMS- oder VM 600-Systemen) integriert, um eine vollständige Vibrationsmesskette zu bilden. Es wird häufig zur Zustandsüberwachung und Frühwarnung bei verschiedenen Arten rotierender Maschinen eingesetzt.
2. Hauptmerkmale und Vorteile
Hochzuverlässiges Design: Verfügt über ein vollständig geschweißtes Gehäuse aus austenitischem Edelstahl und einen hitzebeständigen Schutzschlauch aus Edelstahl, die eine hermetisch abgedichtete Baugruppe bilden, die vor Feuchtigkeit, Wasser, Dampf, Öl, Salznebel, Staub, Pilzen und Sand schützt.
Außergewöhnliche Umweltverträglichkeit: Der Sensor arbeitet in einem weiten Temperaturbereich von -55 °C bis +260 °C, wobei das Kabel Dauertemperaturen von -55 °C bis +200 °C standhält und sich somit sowohl für extrem kalte als auch heiße Umgebungen eignet.
Hervorragende elektrische und mechanische Leistung:
Hohe Empfindlichkeit: 100 pC/g, ermöglicht die effektive Erkennung schwacher Vibrationssignale.
Breiter Frequenzgang: 0,5 Hz bis 6000 Hz (±5 %), deckt die Vibrationsfrequenzkomponenten der meisten Industriemaschinen ab.
Hoher Isolationswiderstand: ≥10^9 Ω, sorgt für eine saubere Signalübertragung und minimiert Leckstörungen.
Geringe Querempfindlichkeit: ≤3 %, verbessert die Richtungsmessgenauigkeit.
Umfassende Explosionsschutz-Zertifizierungen: Das Modell 144-202-000-116 verfügt über zwei Explosionsschutz-Zertifizierungen für Eigensicherheit (Ex ia) und Funkenfreiheit (Ex na). Es erfüllt die Anforderungen mehrerer Regionen und Standards, darunter Europa (ATEX), International (IECEx), Nordamerika (cCSAus), Korea (KGS), das Vereinigte Königreich (UKEX) und Russland (EA3C RU), und ermöglicht so den sicheren Einsatz in ausgewiesenen Gefahrenbereichen.
Einfache Installation und Wartung: Bietet Standard-Montagelöcher für eine sichere Installation mit den mitgelieferten M6-Schrauben und Federringen. Das Produkt wird mit einer dynamischen Werkskalibrierung geliefert, sodass in der Regel keine Neukalibrierung vor Ort erforderlich ist.
3. Messprinzip und technischer Hintergrund
Der CA202 ist ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser. Sein Herzstück ist ein seismischer Sensor, der auf dem piezoelektrischen Effekt basiert. Die innere Struktur besteht aus einem oder mehreren Quarz- oder Keramikkristallelementen und einer seismischen Masse. Wenn der Sensor mit dem Messobjekt vibriert, übt die seismische Masse eine periodische mechanische Belastung (im Scher- oder Kompressionsmodus) auf die piezoelektrischen Kristalle aus.
Aufgrund des piezoelektrischen Effekts erzeugt diese mechanische Spannung ein Ladungssignal auf der Kristalloberfläche, das proportional zur aufgebrachten Beschleunigung ist. Dieses hochohmige Ladesignal wird über ein rauscharmes Kabel an einen externen Ladungsverstärker (IPC XXX) übertragen. Der Ladungsverstärker wandelt das schwache Ladungssignal in ein niederohmiges, störungsresistentes strommoduliertes Signal (z. B. 4-20 mA) um.
Dieses Stromsignal kann über ein einfaches zweiadriges abgeschirmtes Kabel über große Entfernungen (über 1000 Meter) übertragen werden. Es wird schließlich an eine galvanische Trenneinheit (GSI XXX) gesendet, die es in ein Spannungssignal demoduliert, das proportional zur Schwingungsbeschleunigung (oder Geschwindigkeit nach Integration) ist. Dieses Spannungssignal wird dann verarbeitet, angezeigt und zur Alarmerzeugung durch Backend-Überwachungssysteme (z. B. SPS, DCS oder spezielle Vibrationsanalysatoren) verwendet.
Der CA202 gehört zur Kategorie der „Beschleunigungsmesser mit separatem elektronischen Aufbereiter“. Zu seinen Vorteilen gehören:
Extreme Temperaturtoleranz: Der Sensor selbst enthält keine Elektronik und kann kontinuierlich in Umgebungen bis zu 260 °C betrieben werden.
Hohe Signalqualität: Der Ladungsverstärker kann in der Nähe des Sensors, jedoch in einer günstigeren Umgebung, platziert werden, wodurch Signalverluste und Störungen des Rohladungssignals über große Übertragungsentfernungen reduziert werden.
Systemflexibilität: Unterschiedliche Messanforderungen können angepasst werden, indem Ladungsverstärker mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten ausgetauscht oder deren Einstellungen angepasst werden.
4. Anwendungsbereiche
Aufgrund seiner Robustheit, seines großen Temperaturbereichs und seiner explosionsgeschützten Eigenschaften wird der piezoelektrische Beschleunigungsmesser CA202 häufig zur Schwingungsüberwachung in den folgenden Industriebereichen eingesetzt:
5. Installation, Verkabelung und Sicherheitsvorkehrungen
5.1 Hinweise vor der Installation
Sicherheit geht vor: Lesen Sie die beigefügten Sicherheitsrichtlinien und befolgen Sie diese strikt. Bei Geräten, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, ist es wichtig, dass die Explosionsschutzkennzeichnungen auf dem Typenschild des Produkts genau denen entsprechen, die in der EG-Baumusterprüfbescheinigung oder einem gleichwertigen Zertifizierungsdokument beschrieben sind.
Personalqualifikation: Installateure sollten über eine professionelle technische Ausbildung in Elektronik und Maschinenbau verfügen (Berufszeugnis/Diplom oder gleichwertig) und mit relevanten Sicherheitsverfahren vertraut sein.
Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD): Bei der Handhabung des Sensors und der Leiterplatten elektronischer Konditionierer (Ladungsverstärker) müssen die Verfahren zur Handhabung elektrostatisch empfindlicher Geräte (ESD) befolgt werden, z. B. das Tragen eines antistatischen Armbands und das Berühren eines geerdeten Metallgegenstands, um statische Elektrizität abzuleiten.
5.2 Wichtige mechanische Installationspunkte
Montageort: Priorisieren Sie die Montage an starren Komponenten wie Lagergehäusen, so nah wie möglich an den Lagern. Vermeiden Sie die Montage an Maschinengehäusen oder Strukturen mit geringer Steifigkeit, um zu verhindern, dass deren Eigenresonanz zu Messfehlern führt.
Vorbereitung der Montagefläche:
Die Oberfläche muss flach, sauber und senkrecht zur Messachse sein.
Empfohlene Oberflächenebenheit ≤ 0,01 mm, Rauheitsgrad N7.
Bohren und gewindeschneiden Sie die Löcher gemäß der Zeichnung (4 x M6).
Sensorbefestigung:
Verwenden Sie die mitgelieferten M6 x 35-Innensechskantschrauben und Federringe.
Es wird empfohlen, einen mittelfesten Schraubensicherungskleber wie LOCTITE 241 auf die Schrauben aufzutragen, um ein Lösen durch Vibrationen zu verhindern.
Ziehen Sie die vier Schrauben mit einem Drehmomentschlüssel gleichmäßig über Kreuz an. Das Enddrehmoment darf 15 N·m nicht überschreiten.
Kabelbefestigung:
Verwenden Sie Montageschellen, die für Rohre mit ca. 8 mm Durchmesser geeignet sind, um das Kabel in Abständen von 100–200 mm fest zu befestigen.
Biegen Sie das Kabel nicht zu stark. Der Mindestbiegeradius von ≥ 50 mm ist einzuhalten und an den Biegungen ist eine glatte Zugentlastungsschleife auszubilden.
Vermeiden Sie es, das Kabel in der Nähe von Hochspannungs- oder Hochfrequenzleitungen zu verlegen, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden.
Durch eine sichere Befestigung des Kabels in regelmäßigen Abständen können durch den triboelektrischen Effekt verursachte niederfrequente Geräusche reduziert werden.
5.3 Elektrischer Anschluss und Systemintegration
Der CA202 muss mit kompatiblen vibro-meter®-Geräten integriert werden, um eine vollständige Messkette zu bilden:
Ladungsverstärker (IPC XXX): An einem Ort mit minimalen Vibrationen und geeigneter Umgebungstemperatur (-25 °C bis +70 °C) montieren. Schließen Sie das integrierte Kabel des CA202 und das Übertragungskabel (K 2XX-Serie) gemäß dem Schaltplan korrekt an die Klemmleisten des Verstärkers an.
Übertragungskabel (K 2XX): Ein zweiadriges, abgeschirmtes Kabel zur Verbindung des Ladungsverstärkers mit der galvanischen Trenneinheit. Für zusätzlichen mechanischen Schutz kann es durch ein flexibles Metallrohr (z. B. KS 106) geführt werden.
Galvanische Trenneinheit (GSI XXX): Wird normalerweise auf einer DIN-Schiene in einem Schrank oder Kontrollraum montiert. Es versorgt die Zweidrahtschleife mit Strom, liest das Stromsignal und wandelt es in ein Spannungssignal für das Überwachungssystem um. Beachten Sie, dass die Abschirmung des Übertragungskabels nicht am Ende der galvanischen Trenneinheit geerdet werden sollte, um Erdschleifen zu vermeiden.
Erdung: Befolgen Sie strikt die Anforderungen im Installationshandbuch (z. B. Abbildungen 5-11, 6-13) für eine Einzelpunkterdung. Die richtige Erdung des gesamten Systems ist entscheidend für die Rauschunterdrückung und Messgenauigkeit.
5.4 Besondere Anforderungen für explosionsgefährdete Bereiche
Installation, Betrieb und Wartung müssen strikt den besonderen Bedingungen für die sichere Verwendung entsprechen, die im Abschnitt „Zeitplan“ der EG-Baumusterprüfbescheinigung des Produkts oder einer gleichwertigen Bescheinigung angegeben sind.
Jegliche Modifikation, Umgestaltung oder Reparatur, die ohne die schriftliche Genehmigung von Vibro-Meter / Meggitt durchgeführt wird, führt zum Erlöschen der Explosionsschutzzertifizierung und der Produktgarantie.
Stellen Sie sicher, dass die Installationsumgebung (Temperatur, Gasgruppe usw.) der Explosionsschutzkennzeichnung des Produkts entspricht (z. B. T6...T2).
6. Wartung und technischer Support
Routinewartung: Überprüfen Sie regelmäßig die mechanische Befestigung des Sensors und des Kabels auf Sicherheit und prüfen Sie, ob physische Schäden oder Dellen vorliegen. Überprüfen Sie die Dichtheit der Anschlusskästen und Verstärkergehäuse.
Keine regelmäßige Kalibrierung erforderlich: Das Produkt wird mit einer präzisen dynamischen Werkskalibrierung geliefert. Eine Neukalibrierung vor Ort ist in der Regel nicht erforderlich, es sei denn, die Daten sind nach einer schweren Erschütterung oder einem anormalen Betrieb verdächtig.
Fehlerbehebung: Überprüfen Sie bei abnormalen Messsignalen systematisch die Messkette: Ist die Sensorbefestigung fest? Sind die Kabelverbindungen fest und korrekt? Ist die Erdung richtig? Ist die Stromversorgung normal?
Technischer Support und Reparatur: Bei ungelösten Fehlern wenden Sie sich an Meggitt SA oder Ihren örtlichen autorisierten Vertreter. Benutzer dürfen den Sensor oder die elektronischen Klimaanlagen niemals selbst demontieren. Alle Reparaturen müssen von geschultem, qualifiziertem und von Meggitt autorisiertem Personal durchgeführt werden.
