ماژول Keyphasor پیشرفته 3500/25 جزء حیاتی سیستم حفاظت از ماشین آلات 3500 است. این یک ماژول اختصاصی دو کاناله و نیم قد است. ماموریت اصلی آن ارائه سیگنالهای Keyphasor دقیق و قابل اعتماد به تمام ماژولهای مانیتور در رک (مانند مانیتورهای لرزش، خروج از مرکز و انبساط دیفرانسیل) است. سیگنال Keyphasor مرجع «تپش قلب» و زمانبندی برای نظارت بر ماشینهای دوار است. این یک سیگنال پالسی است که یک یا چند بار در هر دور شفت تولید می شود و برای علامت گذاری دقیق موقعیت لحظه ای روتور استفاده می شود.
3500/25 شامل یک کارت جلوی ثابت (149369-01) و پنج نوع مختلف کارت عقب است (برای جزئیات به صفحه سفارش مراجعه کنید). 149369-01 می تواند یک سیستم کامل را در صورت جفت شدن با هر یک از کارت های عقب تشکیل دهد.
این ماژول سیگنال های خام را از پروب های مجاورت جریان گردابی یا پیکاپ های مغناطیسی می پذیرد و آنها را به سیگنال های دیجیتالی شفاف Keyphasor تبدیل می کند. این سیگنال دقیقاً لحظه ای را نشان می دهد که علامت Keyphasor روی شفت با مبدل Keyphasor هماهنگ می شود. سیستم 3500 می تواند حداکثر 4 سیگنال Keyphasor را در یک پیکربندی استاندارد و حداکثر 8 سیگنال Keyphasor را در یک پیکربندی جفتی بپذیرد تا نیازهای نظارتی ماشین آلات پیچیده را برآورده کند. ماژول 3500/25 یک نسخه ارتقا یافته از سلف خود (PWA 125792-01) است. ضمن حفظ سازگاری کامل رو به پایین در فرم، تناسب و عملکرد، قابلیتهای پردازش سیگنال را به طور قابل توجهی گسترش میدهد و ویژگیهای پیشرفتهتری مانند سیستمافزار قابل ارتقا و گزارش دادههای مدیریت دارایی را اضافه میکند.
ویژگی ها
ارائه مرجع زمانبندی با دقت بالا: به عنوان «منبع ساعت» برای کل سیستم 3500 عمل میکند و سیگنالهای پالس دقیق در هر چرخش را برای همه ماژولهای نظارتی که نیاز به مرجع فاز دارند، ارائه میکند. این سنگ بنای اندازه گیری تمام پارامترهای برداری مانند سرعت چرخش، فاز ارتعاش و جهت خروج از مرکز است.
سازگاری گسترده با سیگنال: هر ماژول می تواند حداکثر دو ورودی سیگنال مبدل را بپذیرد و کاملاً با دو نوع سنسور اصلی Keyphasor سازگار است:
پروب های مجاورت جریان گردابی: سیگنال های Keyphasor با دقت بالا و وضوح بالا را ارائه می دهد که برای اکثر ماشین آلات دوار با سرعت بالا ترجیح داده می شود.
پیکاپ های مغناطیسی: مناسب برای کاربردهایی مانند چرخ دنده ها یا چرخ های بریدگی، به ویژه برای محیط های کم سرعت یا سخت (نیاز به سرعت > 200 دور در دقیقه) ایده آل است.
قابلیت های پیشرفته تهویه سیگنال:
آستانه خودکار: به طور خودکار با تغییرات سیگنال سازگار می شود، با حداقل سیگنال ماشه 2 ولت پیک به اوج، تنظیم را ساده می کند.
آستانه دستی: کاربران می توانند سطح ماشه (0 تا -20 Vdc) را سفارشی کنند، می توانند سیگنال های ضعیف تا حداکثر 500 میلی ولت پیک به پیک را راه اندازی کنند، و دارای هیسترزیس قابل تنظیم برای ضد تداخل موثر است.
محدوده پاسخ فرکانس گسترده: فرکانس های ورودی تا 1200000 CPM (20 کیلوهرتز) را پشتیبانی می کند، که می تواند سیگنال های پیچیده چند رویدادی در هر چرخش را کنترل کند، مانند تولید یک سیگنال مصنوعی یک بار در چرخش از چرخ دنده.
حالت های ماشه آستانه دوگانه:
پیکربندی انعطاف پذیر و طرح های افزونگی:
پشتیبانی TMR (Triple Modular Redundancy): برای برنامه هایی که نیاز به 极高安全等级 (سطوح ایمنی بسیار بالا) دارند، سیستم می تواند از دو ماژول Keyphasor که به طور موازی کار می کنند برای ارائه سیگنال های Keyphasor اولیه و پشتیبان استفاده کند و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهد.
پیکربندی جفت شده: با جفت کردن دو ماژول در شکاف های نیمه ارتفاع مجاور، ظرفیت کانال Keyphasor سیستم را می توان افزایش داد و نظارت چند محوره پیچیده تری را امکان پذیر کرد.
گزینه ماژول I/O Isolated: ماژولهای I/O ایزوله اختصاصی را ارائه میکند که در مواقعی که سیگنالهای Keyphasor باید با چندین دستگاه موازی شوند (مثلاً سیستمهای کنترل)، ایزوله الکتریکی را ارائه میدهند، از تداخل حلقه زمین و تداخل بین سیستم جلوگیری میکند. اگرچه برای پیکاپ های مغناطیسی طراحی شده اند، اما اگر منبع تغذیه خارجی وجود داشته باشد، می توان از این ماژول ها با پروب های مجاورت نیز استفاده کرد.
رابط های خروجی چندگانه: خروجی های سیگنال Keyphasor بافر را از طریق کانکتورهای کواکسیال پانل جلویی و کانکتورهای Eurostyle عقب ارائه می دهد و اتصال به تجهیزات تشخیصی خارجی (مانند تحلیلگرهای طیف) را تسهیل می کند.
نظارت و عیب یابی جامع وضعیت: پنل جلویی مجهز به یک LED OK (نشان دهنده خطای ماژول) و یک LED TX/RX (وضعیت ارتباط با ماژول رابط Rack) است که امکان تشخیص سریع سلامت ماژول را فراهم می کند.
ویژگیهای پیشرفته: از تولید سیگنالهای تک رویدادی از سیگنالهای چند رویدادی، سیستمافزار قابل ارتقا در میدان، و گزارشدهی دادههای مدیریت دارایی پشتیبانی میکند و هوش و قابلیت نگهداری سیستم را افزایش میدهد.
گواهینامه های جهانی و کاربرد: این ماژول و گزینه های ورودی/خروجی آن چندین گواهینامه بین المللی ضد انفجار مانند cNRTLus، ATEX و IECEx و همچنین گواهینامه های ایمنی و دریایی مانند CE، DNV GL و ABS را دریافت کرده اند که الزامات نصب را برای محیط های سخت مختلف در سراسر جهان برآورده می کند.
اصل کار و جزئیات فنی
اصل کار ماژول 3500/25 یک فرآیند پیچیده از 'اکتساب سیگنال آنالوگ' تا 'تولید پالس دیجیتال' است.
جذب و ورودی سیگنال:
ماژول سیگنالهای آنالوگ خام را از سنسورهای Keyphasor از طریق ماژول ورودی/خروجی عقب دریافت میکند:
برای Proximity Probes: محدوده سیگنال ورودی +0.8 V تا -21.0 V (I/O غیر ایزوله) است. این ماژول قدرت تحریک -24 Vac را به پروب می دهد.
برای پیکاپ های مغناطیسی: سیگنال های ولتاژ AC را با حداقل امپدانس ورودی 21.8 کیلو اهم تولید کنید.
مدار حفاظت داخلی ماژول سیگنال های ورودی خارج از محدوده را برای محافظت از اجزای داخلی گیره می کند.
تهویه و دیجیتال سازی سیگنال:
هنگامی که ولتاژ سیگنال از آستانه تنظیم شده فراتر می رود (یا کمتر می شود، بسته به قطبیت)، حالت مقایسه کننده تغییر می کند.
تابع Hysteresis در اینجا بسیار مهم است. این تفاوت ولتاژ بین ماشه و تنظیم مجدد را تنظیم می کند، به طور موثری از چرخش مکرر مقایسه کننده ناشی از لرزش سیگنال یا نویز جلوگیری می کند و اطمینان حاصل می کند که تنها یک پالس تمیز و شفاف در هر علامت Keyphasor تولید می شود.
سیگنال آنالوگ ورودی ابتدا توسط مدار تهویه تقویت شده و شکل می گیرد.
سپس سیگنال وارد مرحله مقایسه کننده می شود، جایی که با آستانه تنظیم شده توسط کاربر مقایسه می شود.
خروجی مقایسه کننده به یک پالس موج مربعی دیجیتال تبدیل می شود که سیگنال نهایی Keyphasor است.
پردازش منطقی و خروجی:
سیگنال دیجیتال Keyphasor تولید شده به واحد پردازش منطقی ماژول ارسال می شود.
این سیگنال از طریق گذرگاه backplane به تمام ماژول های مانیتور در رک 3500 پخش می شود. مانیتورهای لرزش از این لبه بالارونده برای قفل کردن فاز شکل موج ارتعاش و محاسبه دامنه 1X و غیره استفاده می کنند.
به طور همزمان، سیگنال همچنین به تقویت کننده های خروجی بافر در جلو و عقب (امپدانس خروجی ≤ 504 Ω) برای استفاده توسط دستگاه های خارجی ارسال می شود.
ملاحظات ویژه برای I/O ایزوله:
ماژول های I/O ایزوله از اجزای جداسازی مانند ترانسفورماتورها یا کوپلرهای نوری برای جداسازی کامل سیگنال ورودی Keyphasor از مدار داخلی سیستم 3500 استفاده می کنند.
این جداسازی مقدار کمی از زمان پاسخ را قربانی می کند و خطای فاز را معرفی می کند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، خطای فاز با سرعت ماشین تغییر می کند (معمولا در سرعت های پایین تر قابل توجه تر است). بنابراین، در حالی که می توان از آن برای اندازه گیری فاز استفاده کرد، هدف اصلی طراحی آن اندازه گیری دقیق سرعت است. برای کاربردهایی که به دقت فاز بسیار بالایی نیاز دارند، ماژول های I/O غیر ایزوله باید در اولویت قرار گیرند.
مشخصات
| مورد |
شرح مشخصات |
| تعداد کانال ها |
2 کانال مستقل (در هر ماژول) |
| نوع سیگنال ورودی |
کاوشگر مجاورت جریان گردابی یا پیکاپ مغناطیسی (MPU) |
| محدوده سیگنال ورودی |
I/O غیر ایزوله: +0.8 ولت تا -21.0 ولت؛ I/O ایزوله: +5 ولت تا -11 ولت |
| امپدانس ورودی |
≥ 21.8 کیلو اهم |
| حداقل سرعت (MPU) |
> 200 RPM (3.3 هرتز) |
| محدوده فرکانس |
ورودی: 0.017 هرتز تا 20 کیلوهرتز (1 تا 1200000 CPM) |
| دقت سرعت |
± 1 CPM (0.017-100 هرتز) تا ± 1٪ (501 هرتز-20 کیلوهرتز) |
| آستانه ماشه |
حالت خودکار: حداقل 2 V pp. حالت دستی: قابل تنظیم توسط کاربر (0 تا -20 Vdc)، حداقل 500 mV pp |
| محدوده هیسترزیس |
قابل تنظیم توسط کاربر، 0.2 تا 2.5 ولت |
| سیگنال خروجی |
پالس دیجیتال Keyphasor بافر (سازگار با TTL) |
| امپدانس خروجی |
≤ 504 Ω |
| منبع تغذیه مبدل |
-24 Vac / کانال، حداکثر 40 میلی آمپر |
| مصرف برق |
3.2 وات (معمولی) |
| دمای عملیاتی |
ورودی/خروجی استاندارد: -30 درجه سانتیگراد تا +65 درجه سانتیگراد. ورودی/خروجی مانع داخلی: 0°C تا +65°C |
| ابعاد ماژول (HxWxD) |
ماژول اصلی: 119.9 mm x 24.4 mm x 256.5 mm (نیمه ارتفاع) |
| فضای قفسه |
1 اسلات جلو نیمه ارتفاع (ماژول اصلی) + 1 اسلات تمام ارتفاع عقب (ماژول I/O) |
| گواهی ضد انفجار |
cNRTLus (CL I، Div 2)، ATEX/IECEx (II 3G Ex nA nC ic IIC T4 Gc) |
سناریوهای کاربردی
ماژول Keyphasor پیشرفته 3500/25 یک انتخاب ایده آل برای سناریوهای زیر است:
ماشین آلات دوار بحرانی بزرگ: مرجع قابل اعتماد Keyphasor را برای توربینهای بخار، توربینهای گاز، کمپرسورها، پمپهای آب، فنها و غیره ارائه میکند که برای نظارت بر فاز ارتعاش، انبساط دیفرانسیل، خروج از مرکز، سرعت و غیره استفاده میشود. این ابزار ضروری برای انجام تعادل دینامیکی و تجزیه و تحلیل ویژگیهای خطا است.
قطارهای چند شفت: با استفاده از چندین ماژول یا پیکربندی های جفت، اندازه گیری های Keyphasor مستقل را برای شفت های متعدد در واحدهای پیچیده مانند شفت موازی یا کمپرسورهای پشت سر هم فراهم می کند.
نظارت بر جعبه دنده: از قابلیت پردازش چند رویدادی خود برای تولید یک سیگنال مصنوعی یک بار در چرخش از چندین دندانه دنده برای تجزیه و تحلیل دقیق فرکانس مش دنده و نوارهای جانبی آن استفاده می کند.
سیستم هایی که نیاز به جداسازی سیگنال دارند: زمانی که حسگرهای Keyphasor باید به طور همزمان به سیستم 3500 و سایر سیستم های کنترل مانند DCS/PLC متصل شوند، استفاده از ماژول های I/O ایزوله از تداخل متقابل بین سیستم ها جلوگیری می کند و یکپارچگی سیگنال را تضمین می کند.
کاربردهای حیاتی ایمنی: در پیکربندیهای TMR (Triple Modular Redundancy)، منابع سیگنال اضافی Keyphasor را برای سیستمهای ابزار ایمنی (SIS) فراهم میکند و اطمینان مطلق عملکردهای حیاتی مانند حفاظت از سرعت بیش از حد را تضمین میکند.
نظارت بر تجهیزات کم سرعت: حالت آستانه دستی ضبط موثر سیگنال های Keyphasor از تجهیزات کم سرعت را امکان پذیر می کند (حداقل 1 RPM - می تواند به 1 RPM برسد).
سکوهای دریایی و سیستمهای قدرت کشتی: به لطف طراحی ناهموار و گواهینامههای دریایی، عملکرد پایداری را در کاربردهای دریایی سختگیرنده با ارتعاش و محیطزیست ارائه میدهد.
