Uitgebreide analyse- en toepassingsgids voor vibro-meter piëzo-elektrische versnellingsmetersystemen

Inleiding: De centrale rol van trillingsmonitoring en piëzo-elektrische detectietechnologie in de moderne industrie

In moderne industriële systemen zijn conditiebewaking en foutvoorspelling van mechanische apparatuur van cruciaal belang geworden voor het waarborgen van de productieveiligheid en het verbeteren van de operationele efficiëntie. Vooral roterende machines zoals turbines, compressoren en generatoren hebben trillingseigenschappen die de operationele gezondheid van de apparatuur rechtstreeks weerspiegelen. Trillingsmonitoringtechnologie detecteert en analyseert mechanische trillingssignalen om vroege tekenen van onbalans, verkeerde uitlijning, lagerslijtage, tandwielfouten en andere problemen te identificeren, waardoor catastrofale storingen worden voorkomen en voorspellend onderhoud mogelijk wordt gemaakt.

Van de verschillende trillingssensortechnologieën zijn piëzo-elektrische versnellingsmeters de meest gebruikte detectieapparaten bij industriële trillingsmonitoring geworden vanwege hun unieke prestatievoordelen. Vibro-Meter SA uit Zwitserland biedt als gespecialiseerde technische leverancier op dit gebied zijn piëzo-elektrische versnellingsmetersystemen uit de series CA XXX en CE XXX aan. Deze systemen staan ​​bekend om hun hoge betrouwbaarheid, aanpassingsvermogen bij een breed temperatuurbereik en geschiktheid voor gebruik in potentieel explosieve atmosferen. Ze worden op grote schaal gebruikt in kritische mondiale industrieën zoals de energie-, chemische, luchtvaart- en maritieme sector.

Gebaseerd op de 'Instructiehandleiding voor piëzo-elektrische versnellingsmeters CA XXX/CE XXX-serie' (editie 4), uitgegeven door Vibro-Meter, analyseert dit artikel systematisch de technische principes, modelclassificaties, installatiespecificaties, veiligheidseisen en toepassingspraktijken van deze productserie. Het doel is om uitgebreide en diepgaande technische referenties te bieden aan technisch en technisch personeel, ter ondersteuning van het optimale ontwerp en de betrouwbare werking van trillingsbewakingssystemen voor industriële apparatuur.

Hoofdstuk 1: Technische principes van piëzo-elektrische versnellingsmeters en het vibrometer-productsysteem

1.1 Principe van het meten van piëzo-elektrische effecten en versnellingen

De belangrijkste fysieke basis van een piëzo-elektrische versnellingsmeter is het piëzo-elektrische effect - een fysisch fenomeen waarbij bepaalde kristallijne materialen (zoals kwarts of keramiek) een elektrische lading genereren wanneer ze worden blootgesteld aan mechanische spanning. Vibro-Meter-versnellingsmeters maken gebruik van structurele ontwerpen van het compressie- of afschuiftype, waarbij piëzo-elektrische kristalelementen met een traagheidsmassa nauwkeurig worden samengesteld. Wanneer de sensor met het gemeten object trilt, oefent de traagheidsmassa periodieke spanning uit op het piëzo-elektrische kristal, waardoor een ladingssignaal wordt gegenereerd dat evenredig is aan de versnelling.

Zoals weergegeven in de handmatige figuren 1-4 en 1-5 worden de kristalcellen in de structuur van het compressietype onderworpen aan drukkracht langs de gevoelige as, terwijl ze in de structuur van het schuiftype worden onderworpen aan schuifkracht. Beide structuren hebben hun voordelen: compressietypes bieden doorgaans een hogere stijfheid en resonantiefrequentie, geschikt voor hoogfrequente metingen; afschuiftypen zijn minder gevoelig voor basisspanning en temperatuurvariaties, waardoor ze beter aan de omgeving kunnen worden aangepast.

Het frequentieresponsbereik van piëzo-elektrische versnellingsmeters loopt doorgaans van 3 Hz tot boven 20 kHz en dekt daarmee de trillingsfrequentiekarakteristieken van de meeste industriële roterende machines. Hun bedrijfstemperatuurbereik kan oplopen tot -196 °C tot +620 °C, een eigenschap die ervoor zorgt dat ze betrouwbaar kunnen functioneren in omgevingen met extreme temperaturen, zoals in de buurt van warmtebronnen in gasturbines of op cryogene pompapparatuur.

1.2 Vibro-Meter Accelerometer Productclassificatiesysteem

Vibro-Meter categoriseert zijn piëzo-elektrische versnellingsmetersystemen in drie hoofdklassen, gebaseerd op de integratiemethode van de signaalconditioneringselektronica met de detectiekop:

1.2.1 Versnellingsmeters met afzonderlijke elektronische conditioner (CA-serie)
Deze versnellingsmeters (bijv. CA 134, CA 135, CA 136, CA 201, CA 216, CA 902, CA 905) bevatten alleen het piëzo-elektrische sensorelement, dat een ladingssignaal afgeeft dat evenredig is aan de versnelling (gevoeligheid doorgaans uitgedrukt in pC/g). Het laadsignaal wordt via een speciale ruisarme kabel naar een aparte laadconverter (bijv. IPC XXX-serie) verzonden, waar het wordt omgezet in een stroomgemoduleerd signaal. Het belangrijkste voordeel van dit ontwerp is dat de sensorkop bestand is tegen omgevingen met zeer hoge of zeer lage temperaturen (van -54°C tot +620°C, afhankelijk van het specifieke model), waardoor hij geschikt is voor meetpunten dichtbij warmte- of koudebronnen.

1.2.2 Accelerometers met aangesloten elektronische conditioner (CE 134/136-serie)
Deze versnellingsmeters zijn voorzien van de elektronische conditioner als een afzonderlijke module die is bevestigd aan het uiteinde van de sensorkopkabel (niet geïntegreerd in dezelfde behuizing). Het laadsignaal wordt binnen de aangesloten conditioner omgezet in een stroomgemoduleerd signaal. Dit ontwerp combineert temperatuuraanpassing met systeemvereenvoudiging: de sensorkop kan werken in omgevingen van -70°C tot +350°C (CE 134) of -54°C tot +260°C (CE 136), terwijl de elektronische conditioner werkt tussen -30°C en +100°C.

1.2.3 Versnellingsmeters met ingebouwde elektronische conditioner (CE 310-serie)
Bij deze versnellingsmeters is het elektronische conditioneringscircuit volledig geïntegreerd in de behuizing van de sensorkop, waardoor direct een stroomgemoduleerd signaal wordt afgegeven en de noodzaak voor een externe ladingsomvormer wordt geëlimineerd. Ze bieden de meest compacte structuur en de eenvoudigste installatie, maar hun bedrijfstemperatuurbereik wordt beperkt door de interne elektronica: -30°C tot +150°C voor de standaardversie en -30°C tot +100°C voor de explosieveilige versie.

1.3 Modelkeuzegids: evenwicht tussen temperatuur en frequentie

Handleiding Figuren 1-1 tot 1-3 bieden gedetailleerde selectierichtlijnen, waarbij de bedrijfstemperatuurbereiken en frequentieresponskarakteristieken van verschillende modellen worden weergegeven. Selectie vereist een uitgebreide overweging van:

1. Meetpunttemperatuur: De temperatuurbestendigheid varieert aanzienlijk tussen modellen. Zo is de CA 905 bestand tegen temperaturen tot 620°C, terwijl de standaard CE 310 beperkt is tot 150°C.

2. Trillingsfrequentiebereik: Alle piëzo-elektrische versnellingsmeters bestrijken het basisbereik van 3 Hz - 20 kHz, maar verschillende modellen hebben variaties in resonantiefrequentie en lineaire responsintervallen.

3. Omgevingsomstandigheden: aanwezigheid van potentieel explosieve atmosferen (Ex i-versies vereist), vochtigheid, corrosiviteit, enz.

4. Beperkingen in de installatieruimte: Het ingebouwde type is het meest compact; het aparte type vereist extra ruimte voor de laadomvormer.

5. Signaaltransmissieafstand: Stroomgemoduleerde signalen (gebaseerd op het 4-20mA-principe) kunnen zonder noemenswaardige vervorming over een afstand van 1000 meter worden verzonden, waardoor ze ideaal zijn voor grote industriële locaties.

Hoofdstuk 2: Architectuur van meetketensystemen en signaaltransmissietechnologie

2.1 Samenstelling van een compleet trillingsmonitoringsysteem

Een Vibro-Meter-trillingsmeetketen is een compleet systeem voor signaalverwerving, conditionering, transmissie en verwerking, doorgaans bestaande uit de volgende componenten:

1. Accelerometer-detectiekop: zet mechanische trillingen om in een ruw laadsignaal.

2. Aansluitkabel: geluidsarme coaxkabel; sommige modellen worden geleverd met een roestvrijstalen gevlochten mantel (BOA-type) voor mechanische bescherming.

3. Signaalconditioner:

• Charge Converter (IPC XXX): Converteert het laadsignaal naar een stroomgemoduleerd signaal.

• Of ingebouwd/bijgevoegd conditioneringscircuit: voert signaalconversie rechtstreeks uit.

4. Transmissiekabel: Tweeaderige afgeschermde kabel (K 2XX-serie) voor het verzenden van het stroomgemoduleerde signaal.

5. Galvanische scheidingseenheid (GSI XXX): Elimineert aardlusinterferentie, levert veilige stroom aan de voorkant en zet het stroomsignaal om in een spanningssignaal.

6. Elektronisch verwerkingssysteem: zoals de MMS- of VM 600-bewakingssystemen van Vibro-Meter, voor signaalanalyse, alarmering en opname.

2.2 Voordelen van signaalconversie- en transmissietechnologie

De ruwe output van een piëzo-elektrische versnellingsmeter is een ladingssignaal met hoge impedantie, zeer gevoelig voor kabelcapaciteit, elektromagnetische interferentie en aardlussen. Het Vibro-Meter-systeem pakt deze problemen aan via een conversie in twee fasen:

Eerste fase: conversie van lading naar stroom

• Uitgevoerd in de Charge Converter (IPC) of ingebouwde conditioner.

• Maakt gebruik van de huidige modulatietechnologie (vergelijkbaar met het 4-20mA zenderprincipe).

• De conversieverhouding is doorgaans 4 mA, wat overeenkomt met 0 g en 20 mA bij volledige versnelling.

Tweede fase: conversie van stroom naar spanning

• Uitgevoerd in de Galvanische Scheidingsunit (GSI).

• Biedt ook tweedraads lusvoeding (doorgaans 24 VDC).

• Voert een spanningssignaal uit dat rechtstreeks kan worden aangesloten op PLC's, DCS's of speciale bewakingssystemen.

Voordelen van deze tweetrapsconversiearchitectuur:

• Sterke ruisimmuniteit: stroomsignalen zijn ongevoelig voor elektromagnetische interferentie.

• Lange transmissieafstand: kan meer dan 1000 meter bedragen zonder significante signaalverslechtering.

• Vereenvoudigde bedrading: Er is slechts een tweeaderige kabel nodig voor zowel signaal als stroom.

• Intrinsieke veiligheid: Geschikt voor potentieel explosieve atmosferen (bij gebruik met gecertificeerde barrières).

2.3 Vier typische meetketenconfiguraties

Handleiding Hoofdstuk 2 beschrijft vier typische configuraties:

2.3.1 Accelerometer met connector + aparte elektronische conditioner
Geschikt voor modellen als CA 902, CA 905, CA 135 en bepaalde CA 134/136 versies. De accelerometer heeft een 7/16'-27 UNS-2A-connector en vereist een speciale verbindingskabel. De laadomvormer is gehuisvest in een waterdichte polyester behuizing, met kabelwartels die de beschermingsgraad garanderen.

2.3.2 Accelerometer met integrale kabel + aparte elektronische conditioner
Geschikt voor modellen als CA 201, CA 216 en bepaalde CA 134/136 versies. De versnellingsmeter wordt in de fabriek aangesloten met een geluidsarme kabel met een BOA-mantel, die rechtstreeks op de laadomvormer wordt aangesloten. Dit vereenvoudigt de veldinstallatie en vermindert het risico op uitval van aansluitpunten.

2.3.3 Accelerometer met aangesloten elektronische conditioner
Geschikt voor CE 134 en CE 136. De conditioner is bevestigd aan het uiteinde van de kabel en kan niet worden losgemaakt van de detectiekop. De kabel is aan beide behuizingen gelast, waardoor mechanische sterkte en afdichting worden gegarandeerd.

2.3.4 Accelerometer met ingebouwde elektronische conditioner
Geschikt voor CE 310. Het conditioneringscircuit is volledig geïntegreerd in de sensorkop en er wordt een aansluitdoos (JB XXX) gebruikt om de transmissiekabel aan te sluiten. Dit biedt de meest compacte structuur en de eenvoudigste installatie.

Hoofdstuk 3: Installatietechnieken en mechanische overwegingen

3.1 Principes voor het selecteren van de installatielocatie

Het kiezen van de juiste installatielocatie is van fundamenteel belang voor het verkrijgen van nauwkeurige trillingsgegevens. Handmatig Figuur 4-1 illustreert aanbevolen montagepunten:

1. Zo dicht mogelijk bij lagers: Lagers vormen het verbindingspunt tussen de rotor en de stator en weerspiegelen het beste de trillingstoestand van de machine.

2. Op stijve structurele onderdelen: Vermijd montage op machinebehuizingen of constructies met onvoldoende stijfheid, aangezien deze lokale resonanties kunnen vertonen die de werkelijke trillingen versterken of verzwakken.

3. Toegankelijkheid en veiligheid: Breng meetbehoeften in evenwicht met onderhoudsgemak en zorg voor veilige installatie en verwijdering.

4. Omgevingsfactoren: denk aan temperatuur, corrosie, elektromagnetische interferentie, enz.

3.2 Vereisten voor voorbereiding van montageoppervlak

Een goede voorbereiding van het oppervlak is cruciaal voor de meetnauwkeurigheid:

1. Oppervlaktevlakheid: binnen 0,01 mm (handmatige figuren 5-2, 6-2, 7-2).

2. Oppervlakteruwheid: klasse N7 of beter.

3. Loodrecht op de gevoelige as: Het montageoppervlak moet loodrecht op de gevoelige as van de versnellingsmeter staan.

4. Netheid: Vrij van olie, roest, coatings, etc.

Specifieke bewerkingsstappen (met CA 201 als voorbeeld):

• Markeer de posities voor vier draadgaten op de gekozen locatie.

• Boor vier gaten: 4,8 mm diameter, 20 mm diep.

• Tap M6-schroefdraad tot een diepte van 14 mm.

• Bereid M6 x 35 inbusbouten en veerringen voor.

• Breng LOCTITE 241 borglijm aan op de schroeven.

• Draai vast met een momentsleutel, met een maximum van 15 Nm.

3.3 Invloed van de montagemethode op de meetnauwkeurigheid

Handleiding Hoofdstuk 3 analyseert systematisch de invloed van verschillende montagemethoden op de frequentierespons, verwijzend naar de ISO 5348-norm:

3.3.1 Montage met schroefdraad (optimaal)

• Gebruik de door de fabrikant aanbevolen koppelwaarden (doorgaans 2-15 Nm, afhankelijk van het model).

• Biedt het breedste effectieve frequentiebereik (tot 30 kHz).

• Minimale fasevervorming.

3.3.2 Kleefmontage

• Methylcyanoacrylaatcement: Maximaal 80°C, acceptabele frequentierespons.

• Dubbelzijdig plakband: Maximaal 95°C, beperkte frequentierespons, vooral bij dikke tape.

• Bijenwasfilm: Maximaal 40°C, alleen geschikt voor tijdelijke laagfrequente metingen.

3.3.3 Andere tijdelijke montagemethoden

• Magnetische basis: Maximaal 150°C, ernstig beperkte frequentierespons.

• Handsonde: alleen geschikt voor grove controles, frequentierespons daalt tot onder 2 kHz.

Figuur 3-1 toont kwantitatief de amplitudefout en faseverschuiving veroorzaakt door verschillende montagemethoden. Voor nauwkeurige metingen en vergelijking van gegevens van meerdere punten zijn consistente montagemethoden essentieel.

3.4 Specificaties voor kabelgeleiding

Onjuiste kabelgeleiding kan ruis en signaalvervorming veroorzaken:

1. Minimale buigradius: niet minder dan 50 mm.

2. Bevestigingsafstand: Gebruik clips om de 100-200 mm.

3. Vermijd spanning: De kabel moet uit het trillingsvlak komen en niet rechtstreeks uit de sensor (Figuur 3-8).

4. Blijf uit de buurt van interferentiebronnen: vermijd parallelle aansluiting met hoogspanningskabels of hoogfrequente transmissielijnen.

5. Mechanische bescherming: Gebruik flexibele roestvrijstalen KS 106-slang op plaatsen die gevoelig zijn voor beschadiging.

3.5 Belangrijke punten voor het installeren van elektronische eenheden

Laadconverter (IPC):

• Moet worden geïnstalleerd op een locatie met minimale of geen trillingen.

• Omgevingstemperatuurbereik: -25°C tot +70°C.

• Typisch geïnstalleerd in een ABA 160 industriële behuizing met IP65-beschermingsgraad.

Galvanische scheidingseenheid (GSI):

• Omgevingstemperatuurbereik: 0°C tot +55°C.

• Meestal geïnstalleerd op een DIN-rail in een kast.

• Er is een speciale montagekit beschikbaar (beugel, positioneringsoog, M4 bevestigingsschroef).

Aansluitdoos (JB):

• Omgevingstemperatuurbereik: -20°C tot +90°C.

• Beschermingsgraad IP65.

• Gebruikt voor kabelovergang voor ingebouwde versnellingsmeters zoals de CE 310.

Hoofdstuk 4: Elektrische aansluitingen en aardingstechnieken

4.1 Kabelaansluittechnieken

Correcte elektrische aansluitingen zijn van cruciaal belang voor het garanderen van de signaalkwaliteit en de betrouwbaarheid van het systeem:

4.1.1 Algemene verbindingsstappen

1. Strip de kabelisolatie indien nodig (doorgaans 4-6 mm).

2. Leid de kabel door de kabelwartel in de behuizing.

3. Sluit aan op het overeenkomstige klemmenblok.

4. Installeer de Ø8 borgring om het wegglijden van de kabel te voorkomen.

5. Draai de kabelwartel vast om de afdichting te garanderen.

4.1.2 Installatiedetails kabelwartel (figuren 5-12, 7-11)

• Schroef element 1 linksom los (verwijder element 5 niet uit de behuizing).

• Trek de elementen 2 en 3 eruit (deze passen zich aan verschillende kabeldiameters aan).

• Leid de kabel door de elementen.

• Monteer de pakkingbuscomponenten opnieuw en draai ze vast.

• Controleer of de kabel stevig vastzit om een ​​waterdichte afdichting te garanderen.

4.2 Afschermings- en aardingsstrategieën

Een goede afscherming en aarding zijn van cruciaal belang om elektromagnetische interferentie te voorkomen:

1. Afschermingsverbinding aan het sensoruiteinde:

• De kabelafscherming moet aan het sensoruiteinde op de sensorbehuizing worden aangesloten.

• Voor geïsoleerd gemonteerde sensoren moet een korte draad worden aangesloten tussen de negatieve (-) aansluiting en de afgeschermde aansluiting in de aansluitkast of connector (Afbeeldingen 6-10, 7-10).

2. Behandeling van transmissiekabelschild:

• De afscherming is niet aangesloten op het uiteinde van de Galvanic Separation Unit (GSI).

• Dit voorkomt het ontstaan ​​van aardlussen.

3. Systeemaardingsarchitectuur:

• Volg het éénpuntsaardingsprincipe.

• De galvanische scheidingseenheid zorgt voor isolatie tussen de signaalaarde en de kastaarde.

• Industriële behuizingen moeten betrouwbaar worden geaard via de bevestigingsbouten.

4.3 Specificaties connectorconstructie

Voor modellen met connectoren (bijv. CG 134) vereist de montage speciale aandacht:

1. Demonteer de connectorconstructie.

2. Soldeer de kabeldraden aan de overeenkomstige pinnen (A, B, C) zoals weergegeven in Afbeelding 6-9.

3. Soldeer een verbindingsdraad tussen pin B en C (om lekstroom en aardlusinterferentie te elimineren als de sensor correct is geaard).

4. Breng LOCTITE 241 borglijm aan op de schroefdraad.

5. Monteer de connector opnieuw en zorg ervoor dat de kabel niet gedraaid is.

6. Steek hem in de bijpassende connector en draai hem vast met een koppel van 7-11 Nm.

4.4 Aansluitingen galvanische scheidingsunit

1. Strip de draden van de transmissiekabel en krimp de AMP Faston 6.3-aansluitingen.

2. Steek het in de overeenkomstige aansluitingen op de GSI (figuren 5-13, 6-11, 7-12).

3. Sluit de kabel aan de systeemzijde aan met soortgelijke gekrompen aansluitingen.

4. Let op de polariteitsmarkeringen: typisch '+' voor vermogen positief, '-' voor signaal/vermogen negatief.

Hoofdstuk 5: Toepassingsspecificaties voor potentieel explosieve atmosferen

5.1 ATEX-richtlijn en explosieveilige certificering

Vibro-Meter-producten hebben een strenge certificering ondergaan voor gebruik in potentieel explosieve atmosferen en voldoen aan de vereisten van de Europese ATEX-richtlijn 94/9/EG. Handleiding Bijlage B bevat de volledige EG-typeonderzoekscertificaten:

5.1.1 Intrinsieke veiligheidsbeschermingstypen

• 'ia' Niveau: Geschikt voor Zone 0 (waar continu of gedurende lange perioden een explosieve atmosfeer aanwezig is).

• 'ib'-niveau: geschikt voor zone 1 (waar bij normaal bedrijf af en toe een explosieve atmosfeer kan voorkomen).

5.1.2 Gasgroepclassificatie

• Groep IIC: Vertegenwoordigt de gemakkelijkst ontvlambare gassen (bijv. waterstof, acetyleen).

• Groep IIB: Gassen met gemiddeld ontstekingsrisico.

• Groep IIA: Gassen met algemeen ontstekingsrisico.

5.1.3 Temperatuurklasse

• T1 tot T6: Geeft de maximale oppervlaktetemperatuur van de apparatuur aan, waarbij T6 de strengste is (≤85°C).

• Verschillende componenten kunnen verschillende temperatuurklassen hebben, afhankelijk van hun locatie en bedrijfstemperatuur.

5.2 Identificatie en markering van explosieveilige producten

Producten die geschikt zijn voor gebruik in potentieel explosieve atmosferen zijn voorzien van speciale markeringen die moeten overeenkomen met het EG-typeonderzoekscertificaat:

Typisch markeringsvoorbeeld:

• VIBROMETER SA

• Type: CA 134

• Serienummer: ...

• Bouwjaar: ...

•  II 1G (Uitrustingsgroep: II=Niet-mijnbouw, 1=Categorie 1)

• EEx ia IIC T6 tot T1 (beschermingstype: ia intrinsieke veiligheid, gasgroep IIC, temperatuurklasse T6 tot T1)

• LCIE 02 ATEX 6110 X (certificaatnummer)

De 'X'-markering geeft aan dat de apparatuur onderworpen is aan speciale voorwaarden voor veilig gebruik, zoals beschreven in het 'Schema'-gedeelte van het certificaat.

5.3 Eisen aan explosieveilige systeemsamenstelling

Een intrinsiek veilig systeem bestaat uit drie delen en de gehele combinatie moet als compatibel worden gecertificeerd:

1. Veldapparaat: sensoren, omvormers, enz., geïnstalleerd in de gevaarlijke omgeving.

2. Bijbehorende apparatuur: galvanische scheidingseenheden, enz., geïnstalleerd in de veilige omgeving.

3. Verbindingskabel: De parameters (capaciteit, inductie) moeten binnen de toegestane limieten van het systeem liggen.

Verificatie van systeemcompatibiliteit:

• Parameters van veldapparatuur: Ui, Ii, Ci, Li.

• Bijbehorende apparaatparameters: Uo, Io, Co, Lo.

• Kabelgedistribueerde parameters (capaciteit, inductie per lengte-eenheid).

• Moet voldoen aan: Ui ≥ Uo, Ii ≥ Io, Ci + Ckabel ≤ Co, Li + Lkabel ≤ Lo.

5.4 Speciale installatievereisten voor explosieve atmosferen

1. Apparatuuraanpassing: Kan alleen worden aangesloten op gecertificeerde intrinsiek veilige apparaten.

2. Kabelparametercontrole: Kabelverdeelde capaciteit en inductie moeten worden opgenomen in systeemberekeningen.

3. Aarding en potentiaalvereffening: Behuizingen moeten worden aangesloten op een potentiaalvereffeningssysteem.

4. Geen ongeoorloofde wijzigingen: Elke wijziging zonder schriftelijke toestemming van de fabrikant maakt de certificering en garantie ongeldig.

5. Onderhoudsbeperkingen: Explosieveilige apparatuur mag niet ter plaatse worden gerepareerd; het moet worden teruggestuurd naar een erkend servicecentrum.

Hoofdstuk 6: Accessoires en aanvullende montagecomponenten

6.1 Montagebouten

Wanneer directe montage op een bewerkt oppervlak niet mogelijk is, worden speciale montagebouten gebruikt:

TA 102 tapeind (Figuur 8-1):

• Voor CA 201 en CE 310.

• Biedt een hoekaanpassing van 30°.

• Roestvrij staalmateriaal, bestand tegen corrosieve omgevingen.

TA 104 Stud (Afbeelding 8-2):

• Voor CA 134, CA 135, CA 136, CE 134 en CE 136.

• 90° montagehoek.

• Verbetert de montagekwaliteit op oneffen oppervlakken.

TA 106 Stud (Afbeelding 8-3):

• Speciaal ontworpen voor CA 216.

• 92° montagehoek.

• Compact ontwerp voor locaties met beperkte ruimte.

6.2 Isolerende steunen

6.2.1 Elektrisch isolerende ondersteuning (TA 101) (Figuur 8-4)

• Voor CA 201 en CE 310.

• Inclusief isolatiebussen en een isolatieplaat.

• Voorkomt aardlussen en elektrische interferentie.

• Vereist isolatiebouten en ringen voor installatie.

6.2.2 Thermisch isolerende ondersteuning (TA 105) (Figuur 8-5)

• Voor CA 135, CA 136 en CE 136.

• Maximale temperatuurbestendigheid: 300°C.

• 5 mm dikke isolatieplaat met drie op gelijke afstanden geplaatste boorgaten.

• Vermindert de warmtegeleiding van hete apparatuur naar de sensor.

6.3 Accessoires voor kabelbescherming

Roestvrij staal gevlochten mantel (BOA):

• Biedt mechanische bescherming en beperkte flexibiliteit.

• Hitte- en corrosiebestendig.

• Vooraf geïnstalleerd op modellen met geïntegreerde kabels.

KS 106 flexibele buis:

• Gegalvaniseerd staal of roestvrij staal materiaal.

• Biedt extra mechanische bescherming voor transmissiekabels.

• Vooral nuttig op plaatsen die gevoelig zijn voor stoten of schuren.

Bevestigingsclips:

• Voor kabels/buizen met een diameter van circa 8 mm.

• Vastgesteld op intervallen van 100-200 mm.

• Voorkomt kabeltrillingen en schuren.

Hoofdstuk 7: Onderhoud, probleemoplossing en technische ondersteuning

7.1 Basisonderhoudsprincipes

Vibro-Meter piëzo-elektrische versnellingsmetersystemen zijn ontworpen als onderhoudsvrije apparaten, maar passende inspecties kunnen de levensduur verlengen:

7.1.1 Controlelijst periodieke inspectie

• Visuele inspectie: Controleer op fysieke schade en corrosie.

• Kabelinspectie: Controleer de integriteit van de mantel en de veiligheid van de verbinding.

• Montage-inspectie: Controleer of de bout goed vastzit en of deze los zit.

• Signaalinspectie: controleer basisruis en gevoeligheidsveranderingen.

7.1.2 Reinigingsaanbevelingen

• Veeg de behuizingen af ​​met een zachte doek.

• Vermijd bijtende schoonmaakmiddelen.

• Gebruik speciale elektronische contactreiniger voor connectoren.

7.1.3 Speciale vereisten voor explosieveilige apparatuur

• Elk onderhoud moet voldoen aan de vereisten van het EG-typeonderzoekcertificaat.

• Explosieveilige apparatuur mag niet ter plaatse worden gewijzigd of gerepareerd.

• Er mogen uitsluitend originele reserveonderdelen worden gebruikt.

7.2 Gids voor probleemoplossing

7.2.1 Veel voorkomende foutsymptomen en mogelijke oorzaken

7.2.2 Basistestmethoden

1. Weerstandscontrole: Ontkoppel en meet de weerstand over de sensoraansluitingen (doorgaans >1 MΩ).

2. Isolatiecontrole: Meet de isolatieweerstand tussen sensor en aarde (moet >100 MΩ zijn).

3. Functionele test: Tik lichtjes op de sensor en observeer de signaalreactie.

4. Vervangingstest: Vervang deze door een sensor waarvan u weet dat deze goed is om te testen.

7.3 Kalibratie en hercertificering

7.3.1 Aanbevolen kalibratie-intervallen

• Algemene toepassingen: Elke 24 maanden.

• Kritieke toepassingen: elke 12 maanden.

• Extreme omgevingen: Elke 6 maanden of minder.

7.3.2 Kalibratie-items

• Gevoeligheid (pC/g of mV/g).

• Frequentierespons (amplitude en fase).

• Lineariteit.

• Transversale gevoeligheid.

• Temperatuurrespons (optioneel).

7.3.3 Hercertificering voor explosieveilige apparatuur

• Vereist na elke reparatie.

• Mag alleen worden uitgevoerd door geautoriseerde servicecentra.

• Werkt het explosieveilige certificaat en de markeringen bij.

Hoofdstuk 8: Toepassingsgebieden en selectievoorbeelden

8.1 Typische industriële toepassingsgebieden

Handleiding Sectie 1.2 somt de brede toepassingsgebieden van piëzo-elektrische versnellingsmeters op:

8.1.1 Roterende machines/aandrijfelementen

• Elektromotoren: inductie-, synchrone, gelijkstroommotoren.

• Verbrandingsmotoren: diesel- en gasmotoren.

• Gasturbines: van vliegtuigen afgeleide, zware industriële toepassingen.

• Stoomturbines: Voor energieopwekking, aandrijvingen.

• Hydraulische turbines: Francis-, Kaplan-, Pelton-typen.

• Versnellingsbakken: parallelle as, planetair, wormwiel.

8.1.2 Roterende machines / aangedreven elementen

• Ventilatoren: centrifugaal, axiaal.

• Pompen: Centrifugaal, positieve verplaatsing, heen en weer bewegend.

• Compressoren: Centrifugaal, axiaal, schroef, zuigercompressor.

• Generatoren: turbogeneratoren, hydrogeneratoren, dieselgeneratoren.

8.1.3 Andere toepassingen

• Structurele trillingsmonitoring: bruggen, gebouwen, torens.

• Monitoring van losse onderdelen in roterende machines: detectie van losse messen, bouten, enz.

• Bewaking van procesmachines: extruders, brekers, zeven.

8.2 Selectievoorbeeldanalyse

Voorbeeld 1: Trillingsmonitoring in de hogetemperatuurzone van een gasturbine

• Omgevingskenmerken: Hoge temperatuur (tot 600°C), potentieel explosief (risico op brandstoflekken).

• Selectieadvies: CA 905 (bestand tegen 620°C) of CA 134 Ex i-versie (bestand tegen 450°C).

• Configuratie: Afzonderlijke laadomvormer geïnstalleerd in een koelere ruimte, met behulp van mineraalgeïsoleerde kabels.

• Certificeringsvereisten: EEx ia IIC T1-T6, compatibel met ATEX en IECEx.

Voorbeeld 2: Trillingsmonitoring op een koelcompressor

• Omgevingskenmerken: Lage temperatuur (tot -50°C), potentieel ontvlambaar koelmiddel aanwezig.

• Selectieaanbeveling: CA 134 cryogene versie (bestand tegen -200°C tot +450°C).

• Configuratie: Integrale kabel om aansluitpunten in de koude zone te minimaliseren.

• Overwegingen: Voorkom kabelcondensatie en ijsvorming.

Voorbeeld 3: Pompsetbewaking op een offshore-platform

• Milieukenmerken: Hoge corrosie, hoge luchtvochtigheid, beperkte ruimte, explosieveilige vereisten.

• Selectieaanbeveling: CE 310 Ex i-versie (ingebouwde airconditioning, compacte structuur).

• Configuratie: roestvrijstalen behuizing, IP65-bescherming, aansluiting via aansluitdoos.

• Montage: Gebruik TA 102 noppen voor eenvoudiger montage op oneffen oppervlakken.

Voorbeeld 4: Online monitoring van een kritieke versnellingsbak

• Vereisten: Hoogfrequente respons (om de frequenties van de tandwielen te bewaken), hoge betrouwbaarheid.

• Selectieaanbeveling: CA 201 (afschuifontwerp, ongevoelig voor basisbelasting).

• Montage: montage met schroefdraad voor optimale frequentierespons.

• Signaalverwerking: Laadomvormer met laagdoorlaatfilter om hoogfrequente ruis te onderdrukken.

8.3 Conversie van trillingsparameters en gebruik van nomogrammen

Handleiding bijlage A biedt acceleratie-snelheid-verplaatsing-nomogrammen voor conversie van trillingsparameters:

Nomogram L 1347 (metrische eenheden):

• X-as: trillingsfrequentie (Hz).

• Linker Y-as: verplaatsingsamplitude (piek-tot-piek, μm).

• Middelste Y-as: snelheidsamplitude (piek, mm/s).

• Rechter Y-as: versnellingsamplitude (piek, g).

Gebruiksvoorbeeld:
Gegeven: versnelling 1 g piek, frequentie 157 Hz.
Uit de grafiek: snelheid 10 mm/s piek, verplaatsing 20 μm piek-tot-piek.

Technische betekenis:

• Verplaatsing: Reflecteert laagfrequente trillingen met grote massa, betreft gaten en vervorming.

• Snelheid: internationaal geaccepteerde indicator voor de ernst van trillingen, weerspiegelt de trillingsenergie.

• Acceleratie: Reflecteert schokken en hoogfrequente trillingen, betreft vermoeidheid en stootbelastingen.

Hoofdstuk 9: Naleving van normen en certificeringssystemen

9.1 Naleving van internationale normen

Vibro-Meter-producten voldoen aan talrijke internationale normen:

9.1.1 Normen voor trillingssensoren

• ISO 5348: Richtlijnen voor de montage van trillingssensoren.

• ISO 10816: Algemene richtlijnen voor de evaluatie van machinetrillingen.

• API 670: Machinebeschermingssystemen (voor de aardolie- en chemische industrie).

9.1.2 Elektrische veiligheidsnormen

• EN 61010-1: Veiligheidseisen voor elektrische apparatuur voor meting, controle en laboratoriumgebruik.

• EN 50014: Elektrische apparaten voor potentieel explosieve atmosferen - Algemene eisen.

• EN 50020: Elektrische apparaten voor potentieel explosieve atmosferen - Intrinsieke veiligheid 'i'.

9.2 Overzicht certificeringsystemen

9.2.1 ATEX-certificering (Europa)

• Richtlijnen: 94/9/EG (apparatuurrichtlijn), 1999/92/EG (arbeidsrichtlijn).

• Aangemelde instanties: LCIE (Frankrijk), KEMA (Nederland).

• Certificaatvoorbeeld: LCIE 02 ATEX 6110 X (voor CA 134/136/160/201).

9.2.2 IECEx-certificering (internationaal)

• Gebaseerd op de normen van de IEC 60079-serie.

• Internationale wederzijdse erkenning, vermindering van dubbele certificeringen.

9.2.3 cCSAus-certificering (Noord-Amerika)

• Combineert CSA (Canada) en UL (VS) vereisten.

• Certificaatvoorbeeld: 1636188 (voor CA 134).

• Conforme normen: CSA C22.2 nr. 157, UL 913, UL 61010C-1.

9.2.4 Andere regionale certificeringen

• INMETRO (Brazilië).

• NEPSI (China explosieveilige certificering).

• TIIS (Japan).

• KOSHA (Korea).

9.3 Interpretatie van certificaatparameters

Met certificaat LCIE 02 ATEX 6110 X als voorbeeld:

Apparaatparameters:

• Modellen: CA 134/CA 136/CA 160/CA 201.

• Beschermingstype: Intrinsieke veiligheid 'ia'.

• Gasgroep: IIC (hoogste niveau).

• Temperatuurklasse: T6 tot T1 (CA 134), T6 tot T2 (andere).

Elektrische parameters (alleen sensor):

• Ci: interne capaciteit (0,3 nF voor CA 134, 8 nF voor CA 136).

• Li: Interne inductie (0, verwaarloosbaar).

Beperkingen van bijbehorende apparatuur:

• Uo ≤ 28 V.

• Io ≤ 100 mA (lineaire voeding) of 25 mA (niet-lineaire voeding).

• Po ≤ 0,7 W.

Hoofdstuk 10: Technologietrends en toekomstperspectieven

10.1 Evolutie van piëzo-elektrische detectietechnologie

10.1.1 Vooruitgang in de materiaalkunde

• Nieuwe piëzo-elektrische keramiek: hogere gevoeligheid, breder temperatuurbereik.

• Piëzo-elektrische materialen met één kristal: verbeterde lineariteit en stabiliteit.

• Composietmaterialen: Flexibele piëzo-elektrische sensoren voor montage op gebogen oppervlakken.

10.1.2 Integratie met MEMS-technologie

• MEMS-versnellingsmeters: lagere kosten, kleiner formaat.

• Hybride systemen: combinatie van piëzo-elektrisch en MEMS voor evenwichtige prestaties en kosten.

• Meerassige integratie: drieassige versnellingsmeters in één pakket.

10.2 Trends richting intelligentie en netwerken

10.2.1 Kenmerken van slimme sensoren

• Ingebouwde diagnostiek: zelftest, zelfkalibratie, foutvoorspelling.

• Digitale uitgang: Directe digitale interfaces (IEPE, digitale bussen).

• Parameteropslag: serienummer, kalibratiegegevens, configuratieparameters opgeslagen in de sensor.

10.2.2 Integratie met Industrieel IoT

• Draadloze transmissie: draadloze sensornetwerken op batterijen.

• Edge Computing: voorlopige signaalverwerking op het sensorknooppunt.

• Cloudplatformintegratie: trillingsgegevens worden geüpload naar de cloud voor big data-analyse en machine learning.

10.3 Evolutie van onderhoudsstrategieën

10.3.1 Van preventief naar voorspellend onderhoud

• Condition Based Maintenance (CBM): Onderhoud plannen op basis van de werkelijke toestand.

• Predictive Maintenance (PdM): Gebaseerd op trendanalyse en storingsvoorspelling.

• Prognostisch Onderhoud (PM): Detectie van vroege storingsindicaties.

10.3.2 Toepassing van Digital Twin-technologie

• Virtueel model: het creëren van een digitale tweeling van de apparatuur.

• Real-time synchronisatie: sensorgegevens updaten het digitale model in realtime.

• Simulatie en voorspelling: foutsimulatie en levensduurvoorspelling uitvoeren op het digitale model.

10.4 Duurzaamheid en milieuoverwegingen

10.4.1 Ontwerp met lange levensduur

• Uitgebreide kalibratie-intervallen: stabielere sensorontwerpen.

• Repareerbaarheid: Modulair ontwerp voor eenvoudiger reparatie en upgrades.

• Materiaalkeuze: Milieuvriendelijke, recyclebare materialen.

10.4.2 Energie-efficiëntie

• Low-Power-ontwerp: Verlengt de levensduur van de batterij voor draadloze sensoren.

• Energie oogsten: energie oogsten uit de trillingsomgeving voor zelfvoorziening.

10.4.3 Aanpassingsvermogen aan extreme omgevingen

• Dieper onderzeese toepassingen: hogere drukwaarden.

• Ruimtevaarttoepassingen: Stralingsgehard, compatibel met ultrahoog vacuüm.

• Geothermische toepassingen: hogere temperaturen, corrosieve omgevingen.

Conclusie: Bouw een betrouwbaar industrieel trillingsmonitoringsysteem

De piëzo-elektrische versnellingsmetersystemen van Vibro-Meter vertegenwoordigen een hoogwaardige oplossing op het gebied van industriële trillingsmonitoring. Door hun technische principes diepgaand te begrijpen, modellen correct te selecteren, gestandaardiseerde installatie- en onderhoudsprocedures te volgen en deze te combineren met de juiste signaalverwerking en data-analyse, kan een betrouwbaar en efficiënt systeem voor monitoring van de gezondheid van apparatuur worden gebouwd.

De belangrijkste elementen voor de succesvolle implementatie van een trillingsmonitoringproject kunnen als volgt worden samengevat:

1. Systematische planning: Begin vanuit de meetdoelstellingen, waarbij milieu-, technische, veiligheids- en economische factoren uitvoerig in overweging worden genomen.

2. Juiste selectie: Kies het juiste sensortype op basis van temperatuur, frequentie, omgevingsomstandigheden en certificeringsvereisten.

3. Gestandaardiseerde installatie: Volg strikt de handmatige vereisten voor voorbereiding van het oppervlak, montage en kabelgeleiding.

4. Strikte naleving van certificering: Zorg ervoor dat de algemene systeemcertificering wordt nageleefd in potentieel explosieve atmosferen.

5. Continu onderhoud: Zorg voor regelmatige inspectie-, kalibratie- en updateprocedures voor de documentatie.

6. Gegevensanalyse: transformeer ruwe trillingsgegevens in bruikbare inzichten over de gezondheid van apparatuur.

7. Personeelstraining: Zorg ervoor dat operators en onderhoudspersoneel over de noodzakelijke technische en veiligheidskennis beschikken.

Met de ontwikkeling van Industrie 4.0 en slimme productie evolueert de technologie voor trillingsmonitoring van geïsoleerde beveiligingssystemen naar geïntegreerde intelligente detectieknooppunten. Professionele fabrikanten zoals Vibro-Meter stuwen dit vakgebied, door middel van voortdurende technologische innovatie, naar een hogere betrouwbaarheid, grotere intelligentie en bredere toepasbaarheid, waardoor een solide basis wordt gelegd voor de veilige, efficiënte en duurzame werking van industriële apparatuur wereldwijd.

Dit artikel, gebaseerd op een systematische analyse van de technische handleiding van de Vibro-Meter, heeft tot doel een uitgebreide technische referentie te bieden voor ingenieurs en technici. Raadpleeg bij praktische toepassingen altijd de nieuwste versie van de handleiding, gegevensbladen en technische bulletins en raadpleeg de technische ondersteuning van de fabrikant om de optimalisatie en veiligheid van het systeemontwerp, de installatie en de bediening te garanderen.

---

Naslaggids:  Vibrometer CAxxx/CExxx Piëzo-elektrische versnellingsmeter Gebruikershandleiding