مانیتور پروکسیمیتور Bently Nevada 3500/40M-01-00

مانیتور 3500/40M Proximitor یک ماژول چهار کاناله و حفاظت از ماشین آلات با کارایی بالا و نظارت بر وضعیت است که توسط Baker Hughes با نام تجاری Bently Nevada توسعه یافته است و به طور خاص برای سیستم مانیتورینگ ماشین آلات سری 3500 طراحی شده است. عملکرد اصلی آن پذیرش سیگنال‌های خام از مبدل‌های مجاورتی بنتلی نوادا (مانند سنسورهای جریان گردابی)، انجام تهویه، محاسبه و تجزیه و تحلیل دقیق سیگنال، و در نهایت تبدیل آنها به پارامترهای کلیدی منعکس کننده سلامت دستگاه است که به طور مداوم با نقاط تنظیم هشدار قابل برنامه‌ریزی توسط کاربر مقایسه می‌شوند تا به حفاظت مداوم و تشخیص زودهنگام خطا برای دستگاه بحرانی دست یابند.

این مانیتور به دلیل انعطاف پذیری، دقت بالا و قابلیت اطمینان بالا مشهور است. کاربران می توانند هر کانال را به طور مستقل از طریق نرم افزار پیکربندی رک 3500 برای انجام عملکردهای نظارتی مختلف، از جمله لرزش شعاعی، خروج از مرکز، REBAM (نظارت بر فعالیت یاتاقان عنصر غلتشی)، موقعیت رانش، و انبساط دیفرانسیل پیکربندی کنند. ماژول در جفت کانال پیکربندی و مدیریت می شود. کانال های 1 و 2 یک جفت و کانال های 3 و 4 یک جفت دیگر را تشکیل می دهند. هر جفت کانال می‌تواند یک عملکرد نظارتی را انجام دهد که یک ماژول 3500/40M را قادر می‌سازد تا دو برنامه نظارتی مختلف را به طور همزمان پشتیبانی کند.

2. ویژگی های اصلی و اصول عملکردی دقیق

2.1 عملکرد اصلی: تهویه سیگنال و تولید پارامتر

3500/40M صرفا یک تکرار کننده سیگنال نیست. این یک مرکز پردازش سیگنال پیچیده است. گردش کار اصلی آن به شرح زیر است:

• ورودی سیگنال و منبع تغذیه: ماژول سیگنال های ولتاژ آنالوگ خام را از حداکثر چهار مبدل مجاورت می پذیرد. به طور همزمان، پانل جلویی یک کانکتور کواکسیال خروجی مبدل بافر را برای هر کانال فراهم می‌کند که از اتصال کوتاه محافظت می‌کند و می‌تواند تقریباً 24 انرژی مبدل Vac را برای تغذیه مستقیم پروکسیمیتورها تامین کند و سیم‌کشی سیستم را ساده‌تر کند.

• تهویه و فیلتر کردن سیگنال: سیگنال خام ورودی حاوی اطلاعات دینامیکی دستگاه غنی است اما با نویزهای مختلف نیز مخلوط می شود. 3500/40M دارای یک پردازنده سیگنال دیجیتال قدرتمند و بانک‌های فیلتر قابل برنامه‌ریزی توسط کاربر برای تنظیم دقیق سیگنال است.

• محاسبه مقادیر استاتیک: سیگنال های شرطی برای محاسبه پارامترهای مختلف به نام مقادیر استاتیک استفاده می شود. این مقادیر اندازه‌گیری‌هایی هستند که وضعیت ماشین را منعکس می‌کنند و مبنایی برای تصمیم‌گیری هشدار هستند. بسته به پیکربندی کانال، مقادیر استاتیک متفاوتی تولید می شود. به عنوان مثال، کانالی که برای لرزش شعاعی پیکربندی شده است، می‌تواند چندین مقدار استاتیک از جمله Direct (Gap)، دامنه 1X، فاز 1X، دامنه 2X، فاز 2X، دامنه نه 1X و دامنه Smax تولید کند که شرایط ارتعاش روتور را از ابعاد مختلف توصیف می‌کند.

• تصمیم گیری و خروجی آلارم: کاربران می توانند نقطه تنظیم هشدار را برای هر مقدار استاتیک فعال تنظیم کنند و می توانند هر دو از حیاتی ترین مقادیر استاتیک را برای تنظیم نقاط تنظیم خطر انتخاب کنند. مانیتور به طور مداوم مقادیر استاتیک محاسبه شده در زمان واقعی را با این نقاط تنظیم مقایسه می کند. در صورت افزایش بیش از حد، ماژول، بر اساس منطق تاخیر هشدار پیکربندی شده، خروجی های آلارم مربوطه را فعال می کند، سیستم های هشدار خارجی یا خاموشی را از طریق ماژول های رله هدایت می کند و در نتیجه به حفاظت از ماشین آلات دست می یابد.

2.2 اصول کاری تفصیلی برای هر عملکرد نظارتی

الف) ارتعاش شعاعی

• اصل: جابجایی ارتعاش شفت را نسبت به محفظه یاتاقان با استفاده از دو سنسور جریان گردابی که با فاصله 90 درجه از هم نصب شده اند اندازه گیری می کند. این یک پارامتر کلیدی برای ارزیابی تعادل روتور، تراز، و خطاهای مالش در مراحل اولیه است.

• پردازش سیگنال:

• فیلتر مستقیم: قابل برنامه ریزی توسط کاربر، پاسخ فرکانسی پهنای باند از 4 هرتز تا 4000 هرتز یا 1 هرتز تا 600 هرتز را ارائه می دهد و سطح کلی ارتعاش را ثبت می کند.

• فیلتر شکاف: یک فیلتر بالا گذر (~3 دسی بل در 0.09 هرتز) که برای استخراج و نظارت بر ولتاژ شکاف متوسط ​​(DC Gap) مبدل استفاده می شود. این ولتاژ به طور مستقیم با موقعیت متوسط ​​شفت در یاتاقان مرتبط است و می تواند برای نظارت بر فرآیندهای کند مانند تغییرات ضخامت لایه روغن استفاده شود.

• فیلترهای برداری 1X و 2X: از فیلترهای باند گذر ثابت Q بالا (فاکتور کیفیت) برای استخراج دقیق اجزای ارتعاش همزمان با سرعت اجرا (1X) و سرعت دو برابر (2X) استفاده کنید. رد باند توقف آنها تا ~ 57.7 دسی بل است که به طور موثر تداخل را از فرکانس های دیگر جدا می کند و امکان محاسبه دقیق دامنه و فاز را برای تعادل دینامیکی و تجزیه و تحلیل تراز می دهد.

• فیلتر نه 1X: یک فیلتر بریدگی Q ثابت که برای رد مولفه 1X استفاده می شود، در نتیجه اجزای ارتعاشی غیرهمگام (مثلاً نوسانات ساب سنکرون، چرخش روغن) را استخراج می کند.

• فیلتر Smax: مولفه فرکانس را با حداکثر دامنه در محدوده فرکانس 0.125 تا 15.8 برابر سرعت اجرا شناسایی می کند و به شناسایی مشکلات برجسته ارتعاش غیرهمگام کمک می کند.

ب) موقعیت رانش

• اصل: از یک یا چند مبدل مجاورتی برای اندازه گیری موقعیت یقه رانش، نظارت بر حرکت محوری روتور در ماشین های دوار (مثلاً توربین های بخار، کمپرسورهای گریز از مرکز) استفاده می کند تا از تماس بین پروانه ها و اجزای ثابت جلوگیری کند.

• پردازش سیگنال: اساساً از فیلتر مستقیم (~3 دسی بل در 1.2 هرتز) و فیلتر شکاف (~3 دسی بل در 0.41 هرتز) استفاده می کند که بر تغییر مکان محوری آهسته و ولتاژ متوسط ​​شکاف تمرکز دارد.

ج) بسط دیفرانسیل

• اصل: تفاوت انبساط حرارتی بین روتور ماشین و پوشش (قطع ثابت) را اندازه گیری می کند. برای توربین های بزرگ و سایر تجهیزات با فرآیندهای راه اندازی/خاموش آهسته برای جلوگیری از برخوردهای داخلی به دلیل انبساط دیفرانسیل حیاتی است.

• پردازش سیگنال: شبیه به Thrust Position، از فیلترهای مستقیم و شکاف با فرکانس پایین برای ردیابی روند انبساط آهسته استفاده می کند. حساسیت ورودی آن معمولاً کمتر (0.394 mV/μm) است تا اندازه‌گیری جابجایی برد بزرگ را انجام دهد.

د) خروج از مرکز

• اصل: کمان شفت (گریز از مرکز مکانیکی) یا خمش موقت به دلیل گرمایش ناهموار (گریز از مرکز حرارتی) را در سرعت های پایین، به ویژه در حین کار چرخ دنده اندازه گیری می کند.

• پردازش سیگنال: از فیلتر مستقیم (~3 دسی بل در 15.6 هرتز) و فیلتر شکاف (~3 دسی بل در 0.41 هرتز) برای گرفتن کمان شفت استاتیک یا آهسته دینامیک در سرعت های پایین استفاده می کند.

ه) REBAM (نظارت بر فعالیت یاتاقان غلتکی)

• اصل: به طور خاص برای نظارت بر آسیب در مراحل اولیه در بلبرینگ های المنت نورد طراحی شده است. عیوب بلبرینگ را با تجزیه و تحلیل انرژی ارتعاش در اطراف فرکانس های خطا مشخص می کند (به عنوان مثال، مسابقه بیرونی فرکانس پاس توپ (BPFO)، مسابقه درونی فرکانس پاس توپ (BPFI)، فرکانس چرخش توپ (BSF)).

• پردازش سیگنال: این یکی از پیچیده ترین حالت های پردازش است که شامل مجموعه ای از فیلترهای اختصاصی است:

• فیلتر Spike: یک فیلتر بالا گذر قابل برنامه ریزی (0.152 تا 8678 هرتز) که برای استخراج سیگنال های ضربه با فرکانس بالا استفاده می شود.

• فیلتر عنصر: یک فیلتر باند گذر قابل برنامه ریزی که فرکانس مرکزی آن بر اساس پارامترهای بلبرینگ ورودی کاربر (مثلاً BPFO) محاسبه می شود، که برای نظارت مستقیم فرکانس خطای اجزای یاتاقان خاص استفاده می شود.

• فیلتر روتور: یک فیلتر پایین گذر قابل برنامه ریزی (0.108 تا 2221 هرتز).

• استفاده ترکیبی از این فیلترها به طور موثر اطلاعات خطای بلبرینگ را از سیگنال‌های ارتعاشی پیچیده جدا می‌کند و مقادیر مختلف ثابتی از جمله Spike، Element، Rotor، Direct، Gap، 1X Amplitude و 1X Phase را برای ارزیابی جامع سلامت یاتاقان تولید می‌کند.

2.3 ردیابی فیلتر و عملکرد پله

برای فیلترهایی که به سرعت اجرا وابسته هستند (به عنوان مثال، فیلترهای برداری 1X، 2X)، 3500/40M دارای یک عملکرد پیشرفته ردیابی فیلتر/گام برداشتن است. هنگامی که ماژول یک سیگنال سرعت معتبر Keyphasor دریافت می کند، فیلترها می توانند به طور خودکار بین مجموعه فیلترهای از پیش تعریف شده بر اساس تغییرات در سرعت شفت واقعی جابجا شوند. به عنوان مثال:

• شرایط اولیه: از مجموعه فیلتر اسمی که برای سرعت نامی پیکربندی شده است استفاده می کند.

• کاهش سرعت: هنگامی که سرعت شفت فعلی ≤ 0.9 x (سرعت نامی شفت) برای سرعت های پایین بهینه شده است، به مجموعه فیلتر پایینی سوئیچ می شود.

• افزایش سرعت (از کم): هنگامی که سرعت شفت فعلی ≥ 0.95 x (سرعت نامی شفت) باشد، به مجموعه فیلتر اسمی برمی گردد.

• افزایش سرعت (از اسمی): وقتی سرعت شفت فعلی ≥ 1.1 x (سرعت شفت اسمی) باشد، به مجموعه فیلتر بالاتر برای سرعت های بالا بهینه می شود.

• کاهش سرعت (از زیاد): هنگامی که سرعت شفت فعلی ≤ 1.05 x (سرعت نامی شفت) باشد، به مجموعه فیلتر اسمی برمی گردد.

• خطای سیگنال سرعت: در صورت از دست دادن سیگنال سرعت معتبر، ماژول به طور خودکار از مجموعه فیلتر اسمی استفاده می کند و تداوم نظارت را تضمین می کند.

این عملکرد تضمین می‌کند که در هنگام راه‌اندازی دستگاه، کاهش سرعت یا نوسانات سرعت، فیلترها همیشه در محدوده پاسخ فرکانسی بهینه خود کار می‌کنند و اندازه‌گیری دقیق اجزای ارتعاش را تضمین می‌کند.

2.4 دقت و عملکرد

3500/40M دقت اندازه گیری فوق العاده ای را ارائه می دهد. در 25+ درجه سانتی‌گراد، برای اکثر اندازه‌گیری‌های Direct، Gap، 1X و 2X، دقت معمولی در محدوده ± 0.33٪ از مقیاس کامل، با حداکثر 1±٪ از مقیاس کامل است. دقت فاز برای فیلتر 1X Vector تا حداکثر خطای 3 درجه است. این سطح بالای دقت، پایه داده های قابل اعتمادی را برای تشخیص دقیق خطا و تصمیمات حفاظتی قابل اعتماد فراهم می کند.

2.5 هشدارها و تاخیرها

• نقطه تنظیم هشدار: نقطه تنظیم هشدار و خطر برای هر مقدار استاتیک را می توان از طریق نرم افزار از 0 تا 100 درصد مقیاس کامل تنظیم کرد. دقت خود نقاط تنظیم آلارم در ± 0.13٪ از مقدار مورد نظر است.

• تاخیرهای هشدار: برای جلوگیری از آلارم های کاذب، کاربران می توانند تاخیر زمانی زنگ را برنامه ریزی کنند.

• برای پارامترهایی مانند لرزش شعاعی و رانش، تأخیرهای هشدار را می توان از 1 تا 60 ثانیه (در فواصل زمانی 1 ثانیه) تنظیم کرد و تأخیرهای خطر را می توان 0.1 ثانیه یا از 1 تا 60 ثانیه (در فواصل 0.5 ثانیه) تنظیم کرد.

• برای REBAM، دامنه تأخیر گسترده‌تر است، از حداقل مقدار محاسبه‌شده تا 400 ثانیه، که طبیعت متناوب بالقوه سیگنال‌های خطای حامل را تطبیق می‌دهد.

3. ویژگی های سخت افزار و گزینه های پیکربندی

• ساختار ماژول: از معماری استاندارد 3500 ماژول پیروی می کند که شامل یک ماژول مانیتور اصلی تمام قد (نصب شده در جلوی رک) و یک ماژول ورودی/خروجی منطبق (نصب شده در پشت قفسه) است.

• انواع ماژول I/O: سه گزینه کلیدی ماژول I/O برای رفع نیازهای مختلف نصب و محیطی موجود است:

• ماژول ورودی/خروجی با پایانه داخلی: تمام سیم‌کشی‌ها از طریق بلوک‌های ترمینال داخلی ماژول انجام می‌شود و ساختاری فشرده ارائه می‌دهد.

• ماژول ورودی/خروجی با پایانه های خارجی: از طریق کابل ها به بلوک های پایانه خارجی جدا می شود و تعمیر و نگهداری و ایزوله را در محیط های سخت تسهیل می کند.

• ماژول ورودی/خروجی با موانع داخلی: موانع ایمنی ذاتی را ادغام می‌کند و به مانیتور اجازه می‌دهد در مناطق خطرناک (به عنوان مثال، کلاس I، بخش 2 / منطقه 2) بدون موانع مجزای خارجی استفاده شود. این کلید برای دریافت گواهینامه های مناطق خطرناک مانند ATEX، IECEx و cNRTLus است.

• نشانگر وضعیت: پنل جلویی نشانگرهای LED متعددی از جمله OK (به طور معمول کار می کند)، TX/RX (ارتباط بین ماژول) و Bypass (حالت Bypass فعال) را ارائه می دهد که امکان تشخیص سریع وضعیت ماژول را در میدان فراهم می کند.

4. تناسب زیست محیطی، گواهینامه ها و برنامه های کاربردی

• محدودیت‌های محیطی: محدوده دمای عملیاتی گسترده، از -30 درجه سانتی‌گراد تا +65 درجه سانتی‌گراد در صورت استفاده با ماژول‌های ورودی/خروجی پایانه داخلی/خارجی، و 0 درجه سانتی‌گراد تا +65 درجه سانتی‌گراد وقتی با ماژول ورودی/خروجی مانع داخلی استفاده می‌شود.

• گواهینامه‌های انطباق: این ماژول با استانداردهای بین‌المللی متعددی از جمله FCC، EMC Directive، دستورالعمل ولتاژ پایین، دستورالعمل RoHS مطابقت دارد و دارای گواهینامه‌های دریایی از DNV GL و ABS، و همچنین گواهی‌نامه‌های مناطق خطرناک مانند ATEX، IECEx و cNRTLus است.

• سناریوهای کاربردی: 3500/40M سنگ بنای حفاظت از تجهیزات دوار حیاتی در صنایع است که به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

• تولید برق: توربین های بخار، توربین های گازی، ژنراتورها، توربین های آبی.

• نفت و گاز: کمپرسورهای خط لوله، توربین های گاز، مجموعه پمپ.

• صنایع شیمیایی و فرآیندی: انواع کمپرسورهای بزرگ، توربوماشین.

• سیستم های محرکه دریایی