El módulo de fase clave mejorado 3500/25 es un componente crítico del sistema de protección de maquinaria 3500. Es un módulo dedicado de doble canal y media altura. Su misión principal es proporcionar señales Keyphasor precisas y confiables a todos los módulos de monitor dentro del rack (como monitores de vibración, excentricidad y expansión diferencial). La señal Keyphasor es el 'latido' y la referencia de sincronización para el monitoreo de maquinaria rotativa. Es una señal de pulso generada una o varias veces por revolución del eje, que se utiliza para marcar con precisión la posición instantánea del rotor.
El 3500/25 incluye una tarjeta frontal fija (149369-01) y cinco tipos diferentes de tarjetas traseras (consulte la página de pedidos para obtener más detalles). El 149369-01 puede formar un sistema completo cuando se combina con cualquiera de las tarjetas traseras.
Este módulo acepta señales sin procesar de sondas de proximidad de corrientes parásitas o captadores magnéticos y las convierte en señales digitales claras de fase clave. Esta señal indica con precisión el momento en que la marca Keyphasor en el eje se alinea con el transductor Keyphasor. El sistema 3500 puede aceptar hasta 4 señales Keyphasor en una configuración estándar y hasta 8 señales Keyphasor en una configuración emparejada para satisfacer las necesidades de monitoreo de maquinaria compleja. El módulo 3500/25 es una versión mejorada de su predecesor (PWA 125792–01). Al mismo tiempo que mantiene una completa compatibilidad con versiones anteriores en forma, ajuste y función, amplía significativamente las capacidades de procesamiento de señales y agrega funciones mejoradas, como firmware actualizable en campo e informes de datos de gestión de activos.
Características
Provisión de referencia de sincronización de alta precisión: actúa como la 'fuente de reloj' para todo el sistema 3500, proporcionando señales de pulso precisas por revolución a todos los módulos de monitoreo que requieren referencia de fase. Es la piedra angular para medir todos los parámetros vectoriales como la velocidad de rotación, la fase de vibración y la dirección de excentricidad.
Amplia compatibilidad de señal: cada módulo puede aceptar hasta dos entradas de señal de transductor y es totalmente compatible con dos tipos de sensores Keyphasor convencionales:
Sondas de proximidad de corrientes parásitas: proporcionan señales de fase clave de alta precisión y alta resolución, preferidas para la mayoría de las maquinarias giratorias de alta velocidad.
Pastillas magnéticas: Adecuadas para aplicaciones como engranajes o ruedas con muescas, particularmente ideales para entornos hostiles o de baja velocidad (requiere velocidad > 200 RPM).
Capacidades avanzadas de acondicionamiento de señales:
Umbral automático: se adapta automáticamente a los cambios de señal, con una señal de disparo mínima de 2 V pico a pico, lo que simplifica la configuración.
Umbral manual: los usuarios pueden personalizar el nivel de activación (0 a -20 V CC), pueden activar señales débiles de hasta 500 mV pico a pico y presenta histéresis ajustable para una antiinterferencia efectiva.
Amplio rango de respuesta de frecuencia: Admite frecuencias de entrada de hasta 1.200.000 CPM (20 kHz), capaz de manejar señales complejas de múltiples eventos por giro, como generar una señal sintética una vez por giro a partir de un engranaje.
Modos de disparo de umbral dual:
Esquemas de configuración y redundancia flexibles:
Compatibilidad con TMR (triple redundancia modular): para aplicaciones que requieren 极高安全等级 (niveles de seguridad extremadamente altos), el sistema puede utilizar dos módulos Keyphasor que funcionan en paralelo para proporcionar señales Keyphasor primarias y de respaldo, lo que mejora la confiabilidad del sistema.
Configuración emparejada: al emparejar dos módulos en ranuras adyacentes de media altura, se puede ampliar la capacidad del canal Keyphasor del sistema, lo que permite un monitoreo multieje más complejo.
Opción de módulo de E/S aislado: Proporciona módulos de E/S aislados dedicados que ofrecen aislamiento eléctrico cuando las señales de fase clave deben conectarse en paralelo a múltiples dispositivos (p. ej., sistemas de control), evitando interferencias de bucle de tierra y conflictos entre sistemas. Aunque están diseñados para captadores magnéticos, estos módulos también se pueden utilizar con sondas de proximidad si se proporciona una fuente de alimentación externa.
Múltiples interfaces de salida: Proporciona salidas de señal de fase clave amortiguadas a través de conectores coaxiales del panel frontal y conectores estilo europeo traseros, lo que facilita la conexión a equipos de diagnóstico externos (por ejemplo, analizadores de espectro).
Monitoreo y diagnóstico integrales del estado: el panel frontal está equipado con un LED OK (indicación de falla del módulo) y un LED TX/RX (estado de comunicación con el módulo de interfaz de rack), lo que permite un diagnóstico rápido del estado del módulo.
Funciones mejoradas: admite la generación de señales de un solo evento a partir de señales de múltiples eventos, firmware actualizable en campo e informes de datos de gestión de activos, lo que mejora la inteligencia y la capacidad de mantenimiento del sistema.
Certificaciones y aplicabilidad globales: el módulo y sus opciones de E/S han pasado múltiples certificaciones internacionales a prueba de explosiones, como cNRTLus, ATEX e IECEx, así como certificaciones marítimas y de seguridad como CE, DNV GL y ABS, que cumplen con los requisitos de instalación para diversos entornos hostiles en todo el mundo.
Principio de funcionamiento y detalles técnicos
El principio de funcionamiento del módulo 3500/25 es un proceso complejo que va desde la 'adquisición de señales analógicas' hasta la 'generación de pulsos digitales'.
Adquisición y entrada de señales:
el módulo recibe señales analógicas sin procesar de los sensores Keyphasor a través del módulo de E/S trasero:
Para sondas de proximidad: el rango de señal de entrada es de +0,8 V a -21,0 V (E/S no aisladas). El módulo proporciona energía de excitación de -24 Vca a la sonda.
Para pastillas magnéticas: Genera señales de voltaje CA, con una impedancia de entrada mínima de 21,8 kΩ.
El circuito de protección interna del módulo bloquea las señales de entrada fuera de rango para proteger los componentes internos.
Acondicionamiento de Señal y Digitalización:
Cuando el voltaje de la señal excede (o cae por debajo, dependiendo de la polaridad) el umbral establecido, el estado del comparador cambia.
La función de histéresis es crucial aquí. Establece la diferencia de voltaje entre el disparador y el reinicio, evitando de manera efectiva los cambios repetidos del comparador causados por la fluctuación de la señal o el ruido, asegurando que solo se genere un pulso limpio y claro por marca del fasor clave.
La señal analógica de entrada primero se amplifica y se le da forma mediante el circuito de acondicionamiento.
Luego, la señal ingresa a la etapa del comparador, donde se compara con el umbral establecido por el usuario.
La salida del comparador se convierte en un pulso de onda cuadrada digital, que es la señal final del faser clave.
Procesamiento y salida lógica:
La señal digital Keyphasor generada se envía a la unidad de procesamiento lógico del módulo.
Esta señal se transmite a través del bus de plano posterior a todos los módulos de monitor dentro del bastidor 3500. Los monitores de vibración utilizan este flanco ascendente para bloquear la fase de la forma de onda de vibración y calcular la amplitud 1X, etc.
Simultáneamente, la señal también se envía a los amplificadores de salida con buffer en la parte delantera y trasera (impedancia de salida ≤ 504 Ω) para su uso por dispositivos externos.
Consideraciones especiales para E/S aisladas:
Los módulos de E/S aislados utilizan componentes de aislamiento como transformadores u optoacopladores para aislar eléctricamente completamente la señal de entrada del fase clave del circuito interno del sistema 3500.
Este aislamiento sacrifica una pequeña cantidad de tiempo de respuesta e introduce un error de fase. Como se muestra en la Figura 1, el error de fase varía con la velocidad de la máquina (normalmente es más notorio a velocidades más bajas). Por lo tanto, si bien puede usarse para medición de fase, su propósito principal de diseño es la medición precisa de la velocidad. Para aplicaciones que requieren una precisión de fase extremadamente alta, se debe dar prioridad a los módulos de E/S no aislados.
Presupuesto
| Artículo |
Especificación Descripción |
| Número de canales |
2 canales independientes (por módulo) |
| Tipo de señal de entrada |
Sonda de proximidad por corrientes de Foucault o captador magnético (MPU) |
| Rango de señal de entrada |
E/S no aisladas: +0,8 V a -21,0 V; E/S aisladas: +5 V a -11 V |
| Impedancia de entrada |
≥ 21,8 kΩ |
| Velocidad mínima (MPU) |
> 200 RPM (3,3 Hz) |
| Rango de frecuencia |
Entrada: 0,017 Hz a 20 kHz (1 a 1.200.000 CPM) |
| Precisión de velocidad |
±1 CPM (0,017-100 Hz) a ±1 % (501 Hz-20 kHz) |
| Umbral de activación |
Modo automático: Mín. 2 V pp; Modo manual: ajustable por el usuario (0 a -20 V CC), mínimo 500 mV pp |
| Rango de histéresis |
Ajustable por el usuario, 0,2 a 2,5 V |
| Señal de salida |
Pulso digital de fase clave con búfer (compatible con TTL) |
| Impedancia de salida |
≤ 504 Ω |
| Fuente de alimentación del transductor |
-24 Vac/canal, máx. 40 mA |
| Consumo de energía |
3,2 vatios (típico) |
| Temperatura de funcionamiento |
E/S estándar: -30°C a +65°C; E/S de barrera interna: 0°C a +65°C |
| Dimensiones del módulo (Al x An x Pr) |
Módulo principal: 119,9 mm x 24,4 mm x 256,5 mm (media altura) |
| Espacio en bastidor |
1 ranura frontal de altura media (módulo principal) + 1 ranura trasera de altura completa (módulo de E/S) |
| Certificación a prueba de explosiones |
cNRTLus (CL I, Div 2), ATEX/IECEx (II 3G Ex nA nC ic IIC T4 Gc) |
Escenarios de aplicación
El módulo de fase clave mejorado 3500/25 es una opción ideal para los siguientes escenarios:
Maquinaria giratoria crítica grande: proporciona una referencia de fase clave confiable para turbinas de vapor, turbinas de gas, compresores, bombas de agua, ventiladores, etc., que se utiliza para monitorear la fase de vibración, expansión diferencial, excentricidad, velocidad, etc. Es una herramienta esencial para realizar equilibrio dinámico y analizar características de fallas.
Trenes de ejes múltiples: al utilizar múltiples módulos o configuraciones emparejadas, proporciona mediciones de fases clave independientes para múltiples ejes en unidades complejas como compresores de eje paralelo o en tándem.
Monitoreo de la caja de cambios: utiliza su capacidad de procesamiento de eventos múltiples para generar una señal sintética una vez por vuelta a partir de múltiples dientes de engranaje para un análisis preciso de la frecuencia del engranaje y sus bandas laterales.
Sistemas que requieren aislamiento de señal: cuando los sensores Keyphasor deben conectarse simultáneamente al sistema 3500 y otros sistemas de control como DCS/PLC, el uso de módulos de E/S aislados evita la interferencia mutua entre sistemas y garantiza la integridad de la señal.
Aplicaciones críticas para la seguridad: en configuraciones TMR (triple redundancia modular), proporciona fuentes de señales de fase clave redundantes para sistemas instrumentados de seguridad (SIS), lo que garantiza la confiabilidad absoluta de funciones críticas como la protección contra sobrevelocidad.
Monitoreo de equipos de baja velocidad: el modo de umbral manual permite la captura efectiva de señales de fase clave de equipos de baja velocidad (mínimo 1 RPM; puede alcanzar 1 RPM).
Plataformas marinas y sistemas de energía para barcos: proporciona un rendimiento estable en aplicaciones marítimas con vibraciones intensivas y ambientalmente adversas gracias a su diseño resistente y certificaciones marítimas.
