ماژول دما Bently Nevada 3500/61-01-00

ماژول مانیتور دما 3500/61 یک دستگاه نظارت بر دما با کارایی بالا و درجه صنعتی با خروجی های ضبط کننده است که تحت سیستم حفاظت از ماشین آلات 3500 کار می کند. این یک جزء حیاتی از سری 3500 است که به طور خاص برای نظارت مداوم و قابل اعتماد دما و حفاظت از تجهیزات مکانیکی ضروری طراحی شده است.

3500/61 از یک ماژول جلوی ثابت (P/N 163179-02) و پنج نوع مختلف ماژول ورودی/خروجی عقب تشکیل شده است (برای جزئیات به صفحه سفارش مراجعه کنید). 163179-02 می تواند یک سیستم کامل را در صورت ترکیب با هر یک از ماژول های ورودی/خروجی عقب تشکیل دهد.

ماژول 3500/61 شش کانال نظارت بر دما را فراهم می کند که قادر به پذیرش همزمان ورودی از سنسورهای مختلف دما، از جمله آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) و ترموکوپل ها (TC) هستند. کاربران می‌توانند به‌طور مستقل و انعطاف‌پذیر هر کانال را با استفاده از نرم‌افزار پیکربندی رک اختصاصی 3500 پیکربندی کنند، حتی اجازه می‌دهند انواع سنسورهای مختلف را در یک ماژول ترکیب کنند. عملکردهای اصلی آن عبارتند از تهویه سیگنال با دقت بالا، تنظیمات هشدار قابل برنامه ریزی توسط کاربر، نشانگر وضعیت جامع پنل جلو، ارتباط هواپیمای پشتی، و خروجی های منحصر به فرد ضبط کننده آنالوگ شش کاناله.

در مقایسه با ماژول 3500/60 که فاقد خروجی های ضبط کننده است، 3500/61 یک سیگنال خروجی آنالوگ 4-20 میلی آمپر مستقل برای هر کانال ارائه می دهد. این خروجی‌ها برای اتصال به سیستم‌های کنترل توزیع‌شده (DCS)، ضبط‌کننده‌ها یا سایر دستگاه‌های جمع‌آوری داده‌ها استفاده می‌شوند و امکان ثبت روند و نظارت بر فرآیند را فراهم می‌کنند. این امر آن را به گزینه ای ایده آل برای ساختن سیستم های نظارت و حفاظت کامل و یکپارچه تبدیل می کند.

ویژگی ها و توابع

1. ورودی انعطاف پذیر چند کاناله

• تعداد کانال ها: 6 کانال نظارت بر دما کاملاً مستقل را ارائه می دهد.

• سازگاری سنسور: از همه انواع اصلی سنسورهای دما پشتیبانی می کند.

• 100Ω پلاتین RTD (Pt100)، آلفا = 0.00385 (استاندارد صنعتی جهانی، توصیه می شود)

• 100Ω پلاتین RTD (Pt100)، آلفا = 0.00392

• 120Ω نیکل RTD (Ni120)

• 100Ω مس RTD (Cu100)

• ترموکوپل (TC): انواع E, J, K, T.

• آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD): از تنظیمات 2 سیم، 3 سیم و 4 سیم پشتیبانی می کند. انواع عبارتند از:

• پیکربندی ترکیبی: کاربران می‌توانند به‌صورت جداگانه نوع سنسور را برای هر کانال از طریق نرم‌افزار پیکربندی کنند، که اجازه می‌دهد ورودی‌های RTD و TC در یک ماژول ترکیب شوند و انعطاف‌پذیری پیکربندی قابل توجهی را ارائه می‌دهند.

2. تنظیم و اندازه گیری سیگنال با دقت بالا

• جلوی آنالوگ با کارایی بالا: این ماژول دارای یک مدار تهویه سیگنال با دقت بالا است که قادر به تقویت، فیلتر کردن و خطی کردن تغییرات مقاومت ضعیف ناشی از RTD و سیگنال‌های ولتاژ سطح میکروولت از TCها است.

• وضوح بالا: وضوح اندازه گیری دما به 1 درجه سانتیگراد یا 1 درجه فارنهایت می رسد و نیازهای خواندن دقیق کاربردهای صنعتی را برآورده می کند.

• جبران اتصال سرد (CJC): برای اندازه‌گیری ترموکوپل، ماژول یک سنسور CJC با دقت بالا را ادغام می‌کند و از خواندن دقیق دما حتی زمانی که دمای محیط رک تغییر می‌کند، با دقت جبران 1± درجه سانتی‌گراد در 25 درجه سانتی‌گراد اطمینان حاصل می‌کند.

• جریان تحریک RTD: تحریک منبع جریان ثابت با دقت بالا 925 µA ± 15 µA برای سنسورهای RTD (یک منبع برای RTD های 4 سیم، دو منبع برای RTD های 3 سیم) فراهم می کند که ثبات اندازه گیری را تضمین می کند.

3. تابع زنگ قابل برنامه ریزی

• نقطه تنظیم زنگ دوگانه: هر کانال می تواند به طور مستقل دو آستانه هشدار تنظیم کند: 'Alert' و 'Danger'. از هر دو آلارم افزایش دما و کاهش دما پشتیبانی می کند.

• دقت نقطه تنظیم بالا: نقاط تنظیم هشدار را می توان به طور دلخواه از 0٪ تا 100٪ محدوده با دقت بالا تا 0.13٪ تنظیم کرد تا از ایجاد زنگ دقیق اطمینان حاصل شود.

• تاخیر هشدار قابل تنظیم: برای جلوگیری از آلارم های کاذب ناشی از تداخل گذرا، کاربران می توانند زمان تاخیر را برای هر نقطه تنظیم زنگ به صورت جداگانه پیکربندی کنند:

• تاخیر هشدار: 1 تا 60 ثانیه، در افزایش 1 ثانیه.

• تأخیر خطر: 1 تا 60 ثانیه، در 0.5 ثانیه افزایش می یابد (قابلیت واکنش سریعتر در شرایط اضطراری را ارائه می دهد).

4. نشان دادن وضعیت و ارتباطات

• نشانگرهای LED پنل جلو: نشانگر وضعیت ماژول واضح را ارائه می دهد:

• OK (سبز): ماژول به طور معمول کار می کند.

• TX/RX (سبز): ماژول با ماژول های دیگر در رک 3500 ارتباط برقرار می کند.

• Bypass (زرد): ماژول در حالت Bypass است.

• Backplane Communication: داده های بلادرنگ را با سایر ماژول های سیستم، مانند ماژول رابط چارچوب (FIM) و مانیتورها از طریق بک پلن 3500 مبادله می کند. مقادیر دما، وضعیت هشدار و اطلاعات سلامت ماژول را آپلود می کند و یکپارچگی بالایی را ارائه می دهد.

5. عملکرد خروجی ضبط (بی نظیر تا 3500/61)

• سیگنال خروجی: سیگنال های خروجی آنالوگ +4 تا +20 میلی آمپر مستقل را برای هر 6 کانال ارائه می دهد.

• خروجی متناسب: مقدار جریان خروجی متناسب با محدوده مقیاس کامل مانیتور است و اتصال به DCS، ضبط کننده ها یا PLC ها را تسهیل می کند.

• ظرفیت بار بالا: انطباق ولتاژ 0 تا +12 Vdc، قادر به ایجاد مقاومت بار تا 600 Ω.

• وضوح بالا: وضوح خروجی به 0.3662 µA/bit می رسد که امکان بازتاب دقیق تغییرات دما را فراهم می کند.

• حفاظت در برابر اتصال کوتاه: اتصال کوتاه در خروجی های ضبط بر عملکرد عادی مانیتور تأثیر نمی گذارد و از قابلیت اطمینان بالای سیستم اطمینان می دهد.

6. پشتیبانی از پیکربندی Triple Modular Redundant (TMR).

• معماری با دسترسی بالا: وقتی در پیکربندی TMR استفاده می‌شود، سه ماژول 3500/61 در کنار هم نصب می‌شوند و مجموعه سیگنال‌های مشابهی را نظارت می‌کنند.

• مکانیسم رأی گیری: سیستم از منطق رأی گیری 'دو از سه' برای پردازش آلارم ها و خروجی ها استفاده می کند. خرابی هر یک از ماژول‌های منفرد باعث قطع‌های کاذب سیستم یا آلارم‌های کاذب نمی‌شود و ایمنی و در دسترس بودن برنامه‌های مهم را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.

7. گزینه های چندگانه ماژول I/O
کاربران می توانند انواع مختلفی از ماژول های ورودی/خروجی عقب را بر اساس محیط برنامه و الزامات ایمنی انتخاب کنند:

• ماژول های I/O غیر ایزوله: مناسب برای محیط های صنعتی عمومی، از ورودی مختلط RTD/TC پشتیبانی می کند، مقرون به صرفه است.

• ماژول های I/O ایزوله: عایق الکتریکی کانال به کانال 250 Vdc و سیستم به زمین 500 Vdc را فراهم می کند که به طور موثر تداخل حلقه زمین و نویز خارجی را سرکوب می کند، مناسب برای محیط های پیچیده الکتریکی.

• ماژول‌های ورودی/خروجی با موانع داخلی: برای مناطق خطرناک طراحی شده‌اند، دارای موانع ایمنی داخلی هستند و الزامات گواهینامه ضد انفجار مانند ATEX، IECEx، CSA را برآورده می‌کنند، مناسب برای مناطق کلاس I بخش 2 / منطقه 2.

اصل کار

1. ورودی و تهویه سیگنال

• دریافت سیگنال: سیگنال‌های حسگرهای دما (RTD یا TC) از طریق ماژول ورودی/خروجی عقب قابل دسترسی هستند.

• اصل اندازه‌گیری RTD: این ماژول یک جریان ثابت دقیق (925 µA) را به RTD اعمال می‌کند و افت ولتاژ را از طریق یک ADC با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می شود و سپس از طریق یک منحنی استاندارد (به عنوان مثال، IEC 60751) به یک مقدار دما تبدیل می شود. پیکربندی 3 سیم مقاومت سرب را با استفاده از سیم اضافی جبران می کند.

• اصل اندازه گیری TC: ماژول به طور مستقیم پتانسیل ترموالکتریک در سطح میکروولت (emf) تولید شده توسط ترموکوپل را اندازه گیری می کند. دما در بلوک ترمینال (اتصال سرد) توسط سنسور CJC داخلی اندازه گیری می شود. این دمای اتصال سرد برای تبدیل emf اندازه‌گیری شده به دمای مطلق در محل اتصال گرم با استفاده از جدول مرجع (به عنوان مثال، نوع E/J/K/T) مربوط به نوع ترموکوپل استفاده می‌شود.

• پردازش سیگنال: سیگنال دیجیتال تبدیل شده بیشتر توسط پردازنده داخلی ماژول (به عنوان مثال، DSP یا FPGA) برای خطی‌سازی، فیلتر دیجیتال و تبدیل واحد مهندسی پردازش می‌شود و در نهایت یک مقدار دمای دیجیتال با دقت بالا به دست می‌آید.

2. پردازش منطق زنگ هشدار

• مقایسه ارزش: مقدار دمای بلادرنگ محاسبه شده برای هر کانال به طور مداوم با نقاط تنظیم هشدار و خطر تعریف شده توسط کاربر که از طریق نرم افزار پیکربندی شده اند مقایسه می شود.

• Delay Judgment: زمانی که مقدار دما از یک نقطه تنظیم فراتر رود، تایمر مربوطه شروع می شود. وضعیت هشدار تنها در صورتی تأیید می شود که شرایط خارج از حد بیش از زمان تأخیر تنظیم شده باقی بماند.

• خروجی زنگ هشدار: وضعیت هشدار تایید شده به روش های زیر خروجی می شود:

• از طریق ارتباط backplane به چارچوب سیستم 3500 گزارش می‌شود، رله‌های هشدار رک و سوابق رویداد سیستم را راه‌اندازی می‌کند.

• در پنل جلویی از طریق LED یا نمایشگر (در صورت وجود) نشان داده شده است.

3. تولید خروجی ضبط

• تبدیل D/A: تابعی منحصر به فرد برای ماژول 3500/61. پردازنده مقدار دمای دیجیتال را برای هر کانال به یک مقدار جریان آنالوگ مربوطه تبدیل می کند.

• خروجی جریان: یک مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) با دقت بالا و مدار تبدیل ولتاژ به جریان (V/I) سیگنال جریان 4-20 میلی آمپر را دقیقاً متناسب با مقدار دما تولید می کند. این سیگنال از پایانه های خروجی ضبط کننده اختصاصی برای استفاده توسط دستگاه های خارجی ارسال می شود.

4. ارتباطات و تعامل داده

• یکپارچه سازی Backplane: ماژول به عنوان یک گره هوشمند در سیستم 3500 عمل می کند و به طور مداوم با ماژول رابط چارچوب (FIM) از طریق یک گذرگاه backplane با سرعت بالا در ارتباط است.

• آپلود داده: داده‌های بلادرنگ را برای همه کانال‌ها بارگذاری می‌کند، از جمله مقادیر دما، وضعیت‌های هشدار، وضعیت‌های تاخیر، و وضعیت سلامت سنسور (مانند مدار باز، اتصال کوتاه).

• Remote Configuration: از پیکربندی، تشخیص و نظارت از راه دور از طریق نرم افزار پیکربندی 3500 (یا از طریق FIM از طریق پروتکل هایی مانند Modbus، Ethernet) پشتیبانی می کند.

5. افزونگی و مکانیسم تحمل خطا (حالت TMR)

• نظارت همزمان: در پیکربندی TMR، سه ماژول به طور همزمان سیگنال‌های حسگر مشابهی را نظارت می‌کنند.

• رای گیری: یک ماژول اختصاصی رای دهنده (یا الگوریتم نرم افزار) داده های خروجی را از سه ماژول جمع آوری می کند. منطق رأی دهی 'دو از سه' برای وضعیت هشدار هر کانال اعمال می شود. این بدان معناست که یک زنگ هشدار در نهایت تایید می شود و بر روی آن (مثلاً خاموش شدن) عمل می شود که حداقل دو ماژول در مورد شرایط هشدار موافق باشند. این تضمین می کند که خرابی هر یک از ماژول ها بر تصمیم گیری کلی سیستم تأثیر نمی گذارد.

مشخصات فنی

مقایسه تفصیلی: 3500/61 در مقابل 3500/60

در حالی که ماژول‌های 3500/61 و 3500/60 پایه‌های فنی و معماری یکسانی برای نظارت و حفاظت از دمای هسته دارند، آنها اساساً در کامل بودن عملکرد، موقعیت‌یابی برنامه‌ها و قابلیت‌های یکپارچه‌سازی سیستم متفاوت هستند. این تفاوت ها سناریوهای مناسب مربوط به خود را دیکته می کنند.

مهم ترین تمایز در وجود یا عدم وجود خروجی های ضبط کننده آنالوگ است. 3500/61 یک راه حل 'همه در یک' با امکانات کامل با مدار خروجی آنالوگ داخلی است که هر شش کانال را ارائه می دهد. این بدان معناست که می‌تواند نقش‌های دوگانه «نگهبان تجهیزات» و «ارائه‌دهنده داده» را به‌طور همزمان انجام دهد. کاربران می‌توانند مستقیماً و به‌طور قابل‌اطمینانی سیگنال‌های دما را بدون هیچ دستگاه خارجی اضافی به سیستم‌های ضبط و کنترل نیروگاه متصل کنند. این طراحی یکپارچه معماری کلی سیستم نظارت را ساده می‌کند، نقاط خرابی احتمالی و خطاهای سیم‌کشی مرتبط با استفاده از فرستنده‌های خارجی را کاهش می‌دهد، و قابلیت اطمینان و سازگاری داده‌ها را در کل زنجیره سیگنال افزایش می‌دهد.

در مقابل، 3500/60 یک ماژول مانیتورینگ 'خالص' است که بر عملکردهای حفاظتی هسته متمرکز شده است. هیچ خروجی ضبط آنالوگ را ارائه نمی دهد. اگر برنامه به سیگنال‌های دما برای ضبط یا نمایش فرآیند نیاز دارد، مهندسان باید به‌طور جداگانه فرستنده‌های سیگنال خارجی را برای هر سنسور دما در میدان، پیکربندی و نصب کنند. این نه تنها هزینه های خرید تجهیزات را افزایش می دهد، بلکه ساختار سیستم را پیچیده تر می کند و به نصب، سیم کشی و حجم کار و هزینه نگهداری مداوم می افزاید.

این تفاوت اساسی منجر به تغییرات بعدی دیگر می شود. از آنجایی که 3500/61 دارای مدارهای خروجی آنالوگ اضافی است، مصرف برق آن (معمولاً 9 وات) کمی بیشتر از 3500/60 متمرکز بر حفاظت (معمولاً 7 وات) است. این تفاوت جزئی باید در برنامه ریزی قدرت رک در نظر گرفته شود. از نظر شناسایی سخت افزاری، این دو به طور مشخص متفاوت هستند. ماژول اصلی 3500/61 و ماژول های ورودی/خروجی متناظر آن دارای شماره قطعه خاص خود هستند (اغلب به '-02' ختم می شوند) و با ماژول های 3500/60 (که به '-01' ختم می شوند) قابل تعویض نیستند. علاوه بر این، یک سیستم 3500/61 به بلوک های پایانه خارجی ضبط کننده اختصاصی برای اتصال کابل های خروجی ضبط نیاز دارد، یک جزء اضافی در سیستم 3500/60 مورد نیاز نیست.

در نتیجه، موقعیت برنامه آنها به وضوح متمایز است. 3500/61 برای کاربردهای سطح بالا و کاملاً یکپارچه که در آن نیاز اجباری برای ثبت داده ها، تجزیه و تحلیل روند و یکپارچه سازی کنترل فرآیند وجود دارد، قرار گرفته است. این گزینه ایده‌آل برای پروژه‌های جدید یا ارتقاهای عمده است که به دنبال سادگی سیستم و یکپارچگی داده‌ها هستند. از سوی دیگر، 3500/60 برای برنامه‌های حفاظت از هسته‌ای که نیاز اصلی آن حفاظت از هشدار و خاموش شدن قابل اعتماد است، بدون نیاز به ضبط مداوم، یا جایی که قرار است عملکرد ضبط از طریق کانال‌های مستقل دیگر به دست آید، بهتر است. به کاربران راه حل اساسی اقتصادی تری ارائه می دهد.

سناریوهای کاربردی

ماژول دمای 3500/61 به دلیل قابلیت اطمینان، دقت و خروجی های ضبط کننده بسیار مناسب برای سناریوهای صنعتی زیر است:

• حفاظت از ماشین‌های دوار: نظارت و حفاظت مداوم از دمای بلبرینگ، دمای سیم‌پیچ و دمای اگزوز برای توربین‌های گاز، توربین‌های بخار، کمپرسورها، پمپ‌های آب و فن‌ها.

• نظارت و ضبط فرآیند: ثبت روند و هشدار دما برای فرآیندهای کلیدی در راکتورهای شیمیایی، کوره‌های صنعتی، خطوط لوله، مبدل‌های حرارتی و غیره.

• صنعت برق: نظارت بر دما برای ترانسفورماتورهای واحد تولید برق، استاتورها/روتورهای ژنراتور و یاتاقان های موتور.

• دریایی و فراساحل: نظارت بر دما برای موتورهای اصلی کشتی، موتورهای کمکی و گیربکس ها، برآورده کردن الزامات انجمن های طبقه بندی (مانند DNV GL، ABS).

• هر سیستمی که هم برای حفاظت محلی و هم برای ضبط از راه دور با دقت بالا به سیگنال های دمایی بسیار قابل اعتماد نیاز دارد.