Le module Keyphasor amélioré 3500/25 est un composant essentiel du système de protection des machines 3500. Il s'agit d'un module dédié mi-hauteur à double canal. Sa mission principale est de fournir des signaux Keyphasor précis et fiables à tous les modules de surveillance du rack (tels que les moniteurs de vibrations, d'excentricité et d'expansion différentielle). Le signal Keyphasor est le « battement de cœur » et la référence de synchronisation pour la surveillance des machines tournantes. Il s'agit d'un signal d'impulsion généré une ou plusieurs fois par tour d'arbre, utilisé pour marquer avec précision la position instantanée du rotor.
Le 3500/25 comprend une carte avant fixe (149369-01) et cinq types différents de cartes arrière (voir la page de commande pour plus de détails). Le 149369-01 peut former un système complet lorsqu'il est associé à l'une des cartes arrière.
Ce module accepte les signaux bruts des sondes de proximité à courants de Foucault ou des capteurs magnétiques et les convertit en signaux Keyphasor numériques clairs. Ce signal indique précisément le moment où le repère Keyphasor sur l'arbre s'aligne avec le transducteur Keyphasor. Le système 3500 peut accepter jusqu'à 4 signaux Keyphasor dans une configuration standard et jusqu'à 8 signaux Keyphasor dans une configuration appariée pour répondre aux besoins de surveillance des machines complexes. Le module 3500/25 est une version améliorée de son prédécesseur (PWA 125792-01). Tout en conservant une compatibilité descendante complète en termes de forme, d'ajustement et de fonction, il étend considérablement les capacités de traitement du signal et ajoute des fonctionnalités améliorées telles qu'un micrologiciel évolutif sur site et des rapports de données de gestion des actifs.
Caractéristiques
Disposition de référence de synchronisation de haute précision : agit comme « source d'horloge » pour l'ensemble du système 3500, fournissant des signaux d'impulsion précis par tour à tous les modules de surveillance nécessitant une référence de phase. C'est la pierre angulaire de la mesure de tous les paramètres vectoriels tels que la vitesse de rotation, la phase de vibration et la direction de l'excentricité.
Compatibilité étendue des signaux : chaque module peut accepter jusqu'à deux entrées de signal de transducteur et est entièrement compatible avec deux types de capteurs Keyphasor courants :
Sondes de proximité à courants de Foucault : fournissent des signaux Keyphasor de haute précision et haute résolution, préférés pour la plupart des machines tournantes à grande vitesse.
Micros magnétiques : adaptés aux applications telles que les engrenages ou les roues crantées, particulièrement idéaux pour les environnements à faible vitesse ou difficiles (nécessite une vitesse > 200 tr/min).
Capacités avancées de conditionnement du signal :
Seuil automatique : s'adapte automatiquement aux changements de signal, avec un signal de déclenchement minimum de 2 V crête à crête, simplifiant ainsi la configuration.
Seuil manuel : les utilisateurs peuvent personnaliser le niveau de déclenchement (0 à -20 Vdc), déclencher des signaux faibles aussi bas que 500 mV crête à crête et disposer d'une hystérésis réglable pour une anti-interférence efficace.
Large plage de réponse en fréquence : prend en charge des fréquences d'entrée jusqu'à 1 200 000 CPM (20 kHz), capable de gérer des signaux complexes multi-événements par tour, tels que la génération d'un signal synthétique une fois par tour à partir d'un engrenage.
Modes de déclenchement à double seuil :
Schémas de configuration et de redondance flexibles :
Prise en charge TMR (Triple Modular Redundancy) : pour les applications nécessitant des niveaux de sécurité extrêmement élevés, le système peut utiliser deux modules Keyphasor fonctionnant en parallèle pour fournir des signaux Keyphasor primaires et de secours, améliorant ainsi la fiabilité du système.
Configuration couplée : en associant deux modules dans des emplacements mi-hauteur adjacents, la capacité du canal Keyphasor du système peut être étendue, permettant une surveillance multi-axes plus complexe.
Option de module d'E/S isolé : fournit des modules d'E/S isolés dédiés qui offrent une isolation électrique lorsque les signaux Keyphasor doivent être mis en parallèle avec plusieurs appareils (par exemple, des systèmes de contrôle), évitant ainsi les interférences de boucle de masse et les conflits inter-systèmes. Bien que conçus pour les capteurs magnétiques, ces modules peuvent également être utilisés avec des sondes de proximité si une alimentation externe est fournie.
Interfaces de sortie multiples : fournit des sorties de signal Keyphasor tamponnées via les connecteurs coaxiaux du panneau avant et les connecteurs Eurostyle arrière, facilitant la connexion à un équipement de diagnostic externe (par exemple, des analyseurs de spectre).
Surveillance et diagnostics complets de l'état : le panneau avant est équipé d'une LED OK (indication de défaut du module) et d'une LED TX/RX (état de communication avec le module d'interface du rack), permettant un diagnostic rapide de l'état du module.
Fonctionnalités améliorées : prend en charge la génération de signaux d'événement unique à partir de signaux multi-événements, un micrologiciel évolutif sur site et des rapports de données de gestion des actifs, améliorant ainsi l'intelligence et la maintenabilité du système.
Certifications mondiales et applicabilité : le module et ses options d'E/S ont passé plusieurs certifications internationales antidéflagrantes telles que cNRTLus, ATEX et IECEx, ainsi que des certifications de sécurité et maritimes telles que CE, DNV GL et ABS, répondant aux exigences d'installation pour divers environnements difficiles dans le monde.
Principe de fonctionnement et détails techniques
Le principe de fonctionnement du module 3500/25 est un processus complexe allant de « l'acquisition de signaux analogiques » à la « génération d'impulsions numériques ».
Acquisition et entrée de signaux :
le module reçoit des signaux analogiques bruts des capteurs Keyphasor via le module d'E/S arrière :
Pour les sondes de proximité : la plage du signal d'entrée est de +0,8 V à -21,0 V (E/S non isolées). Le module fournit une puissance d'excitation de -24 Vca à la sonde.
Pour les micros magnétiques : générez des signaux de tension alternative, avec une impédance d'entrée minimale de 21,8 kΩ.
Le circuit de protection interne du module bloque les signaux d'entrée hors plage pour protéger les composants internes.
Conditionnement du signal et numérisation :
Lorsque la tension du signal dépasse (ou tombe en dessous, selon la polarité) le seuil défini, l'état du comparateur s'inverse.
La fonction Hystérésis est ici cruciale. Il définit la différence de tension entre le déclenchement et la réinitialisation, empêchant efficacement les retournements répétés du comparateur causés par la gigue du signal ou le bruit, garantissant qu'une seule impulsion propre et claire est générée par marque Keyphasor.
Le signal analogique d'entrée est d'abord amplifié et mis en forme par le circuit de conditionnement.
Le signal entre ensuite dans l'étape de comparaison, où il est comparé au seuil défini par l'utilisateur.
La sortie du comparateur est convertie en une impulsion numérique carrée, qui est le signal Keyphasor final.
Traitement logique et sortie :
Le signal Keyphasor numérique généré est envoyé à l'unité de traitement logique du module.
Ce signal est diffusé via le bus du fond de panier vers tous les modules de moniteur du rack 3500. Les moniteurs de vibrations utilisent ce front montant pour verrouiller la phase de la forme d'onde de vibration et calculer l'amplitude 1X, etc.
Simultanément, le signal est également envoyé aux amplificateurs de sortie tamponnés à l'avant et à l'arrière (impédance de sortie ≤ 504 Ω) pour être utilisé par des appareils externes.
Considérations particulières pour les E/S isolées :
Les modules d'E/S isolés utilisent des composants d'isolation tels que des transformateurs ou des optocoupleurs pour isoler complètement électriquement le signal d'entrée Keyphasor des circuits internes du système 3500.
Cette isolation sacrifie une petite quantité de temps de réponse et introduit une erreur de phase. Comme le montre la figure 1, l'erreur de phase varie en fonction de la vitesse de la machine (généralement plus visible à des vitesses inférieures). Par conséquent, bien qu’il puisse être utilisé pour la mesure de phase, son objectif principal de conception est une mesure précise de la vitesse. Pour les applications nécessitant une précision de phase extrêmement élevée, les modules d'E/S non isolés doivent être prioritaires.
Caractéristiques
| Article |
Spécification Description |
| Nombre de canaux |
2 canaux indépendants (par module) |
| Type de signal d'entrée |
Sonde de proximité à courants de Foucault ou capteur magnétique (MPU) |
| Plage du signal d'entrée |
E/S non isolées : +0,8 V à -21,0 V ; E/S isolées : +5 V à -11 V |
| Impédance d'entrée |
≥ 21,8 kΩ |
| Vitesse minimale (MPU) |
> 200 tr/min (3,3 Hz) |
| Gamme de fréquences |
Entrée : 0,017 Hz à 20 kHz (1 à 1 200 000 CPM) |
| Précision de la vitesse |
±1 CPM (0,017-100 Hz) à ±1 % (501 Hz-20 kHz) |
| Seuil de déclenchement |
Mode automatique : min 2 V pp ; Mode manuel : réglable par l'utilisateur (0 à -20 Vdc), Min 500 mV pp |
| Plage d'hystérésis |
Réglable par l'utilisateur, 0,2 à 2,5 V |
| Signal de sortie |
Impulsion numérique à clavier tamponné (compatible TTL) |
| Impédance de sortie |
≤ 504 Ω |
| Alimentation du transducteur |
-24 Vca/canal, max 40 mA |
| Consommation d'énergie |
3,2 watts (typique) |
| Température de fonctionnement |
E/S standard : -30°C à +65°C ; E/S à barrière interne : 0°C à +65°C |
| Dimensions des modules (HxLxP) |
Module principal : 119,9 mm x 24,4 mm x 256,5 mm (demi-hauteur) |
| Espace de stockage |
1 emplacement avant mi-hauteur (module principal) + 1 emplacement arrière pleine hauteur (module d'E/S) |
| Certification antidéflagrante |
cNRTLus (CL I, Div 2), ATEX/IECEx (II 3G Ex nA nC ic IIC T4 Gc) |
Scénarios d'application
Le module Keyphasor amélioré 3500/25 est un choix idéal pour les scénarios suivants :
Grandes machines rotatives critiques : fournit une référence de phaseur fiable pour les turbines à vapeur, les turbines à gaz, les compresseurs, les pompes à eau, les ventilateurs, etc., utilisée pour surveiller la phase de vibration, l'expansion différentielle, l'excentricité, la vitesse, etc. C'est un outil essentiel pour effectuer un équilibrage dynamique et analyser les caractéristiques des défauts.
Trains multi-arbres : en utilisant plusieurs modules ou configurations appariées, fournit des mesures Keyphasor indépendantes pour plusieurs arbres dans des unités complexes telles que des compresseurs à arbres parallèles ou en tandem.
Surveillance de la boîte de vitesses : utilise sa capacité de traitement multi-événements pour générer un signal synthétique une fois par tour à partir de plusieurs dents d'engrenage pour une analyse précise de la fréquence de l'engrenage et de ses bandes latérales.
Systèmes nécessitant une isolation du signal : lorsque les capteurs Keyphasor doivent être connectés simultanément au système 3500 et à d'autres systèmes de contrôle tels que DCS/PLC, l'utilisation de modules d'E/S isolés évite les interférences mutuelles entre les systèmes et garantit l'intégrité du signal.
Applications critiques pour la sécurité : dans les configurations TMR (Triple Modular Redundancy), fournit des sources de signaux Keyphasor redondantes pour les systèmes instrumentés de sécurité (SIS), garantissant la fiabilité absolue des fonctions critiques telles que la protection contre les survitesses.
Surveillance des équipements à basse vitesse : le mode de seuil manuel permet une capture efficace des signaux Keyphasor provenant d'équipements à basse vitesse (minimum 1 tr/min - peut atteindre 1 tr/min).
Plates-formes offshore et systèmes d'alimentation des navires : offre des performances stables dans les applications maritimes à forte intensité de vibrations et difficiles pour l'environnement grâce à sa conception robuste et ses certifications maritimes.
