TQ 402 i TQ 412 / EA 402 / IQS 452 Przewodnik techniczny systemu przetworników zbliżeniowych: konfiguracja, instalacja, obsługa, debugowanie i konserwacja

Rozdział 1: Wprowadzenie – Przegląd systemu

TQ 402 i TQ 412 / EA 402 / IQS 452 System przetworników zbliżeniowych odpowiedzialny za dokładne rejestrowanie względnych drgań wału i położenia osiowego krytycznych maszyn wirujących (takich jak turbiny parowe, turbiny gazowe, sprężarki i pompy), dostarczający najbardziej podstawowych i kluczowych danych do ochrony sprzętu i konserwacji predykcyjnej. Celem tego przewodnika jest zapewnienie inżynierom i technikom kompletnej dokumentacji technicznej obejmującej cały cykl życia, od wyboru i konfiguracji systemu po długoterminową eksploatację i konserwację.

Podstawowe komponenty systemu:

• Przetwornik zbliżeniowy TQ 402 / TQ 412: Podstawowy element pomiarowy systemu, działający na zasadzie prądu wirowego.

• TQ 402: Wersja z mocowaniem standardowym, korpus z pełnym gwintem, odpowiedni do bezpośredniego montażu wewnątrz maszyn.

• TQ 412: Wersja do montażu odwrotnego, ze zintegrowaną nakrętką zabezpieczającą, zaprojektowana specjalnie do montażu poprzez adaptery sond spoza maszyny.

• Kabel przedłużający EA 402: łączy przetwornik z kondycjonerem sygnału, zapewniając, że całkowita długość systemu spełnia rygorystyczne wymagania elektryczne.

• Kondycjoner sygnału IQS 452: „Mózg sygnałowy” systemu, dostarczający moc wzbudzenia o wysokiej częstotliwości do przetwornika oraz demodulujący, wzmacniający i wysyłający sygnał proporcjonalny do przerwy. Jego podwersje obejmują:

• IQS 452 wer. 0XX/1XX: Zapewnia zakres liniowy 4 mm, odpowiednio z wyjściem napięciowym (4 mV/μm) i wyjściem prądowym (1,25 μA/μm).

• IQS 452 wer. 2XX/3XX: Zapewnia zakres liniowy 2 mm, odpowiednio z wyjściem napięciowym (8 mV/μm) i wyjściem prądowym (2,5 μA/μm).

Kluczowe certyfikaty i kompatybilność:

• Certyfikat przeciwwybuchowy: Komponenty systemu są dostępne w wersjach iskrobezpiecznych (Ex i) z certyfikatami ATEX (LCIE 02 ATEX 6086 X) i CSA (1514309), odpowiednimi do stosowania w atmosferach potencjalnie wybuchowych.

• Integracja systemu: Standardowe sygnały wyjściowe tego systemu można bezproblemowo zintegrować z głównymi systemami ochrony maszyn.

Podstawa dokumentacji: Cała treść tego przewodnika została wyodrębniona, zintegrowana i skompilowana z oficjalnego dokumentu PODRĘCZNIK – Sprzęt terenowy systemu wibracyjnego (nr kat. 36400), co zapewnia dokładność i wiarygodność.

Rozdział 2: Konfiguracja – Projekt systemu i przygotowanie inżynieryjne

Warunkiem zapewnienia jego działania i dokładności pomiaru jest prawidłowa konfiguracja systemu, obejmująca przede wszystkim dobór przetwornika, określenie długości systemu i ustawienia kondycjonera sygnału.

2.1 Konfiguracja przetwornika i kabla

• Wybór przetwornika:

• W oparciu o cel pomiaru (wibracje/położenie) i ograniczenia przestrzenne wybierz TQ 402 (montaż standardowy) lub TQ 412 (montaż odwrócony).

• Na podstawie oczekiwanego zakresu przemieszczenia wału należy określić wymagany liniowy zakres pomiarowy (2 mm lub 4 mm), który określi pasującą wersję IQS 452.

• Określenie całkowitej długości systemu (TSL):

• Złota zasada: Całkowita długość kabla od końcówki przetwornika do wejścia przetwornika sygnału (kabel zintegrowany + kabel przedłużający) musi wynosić dokładnie 5 lub 10 metrów. Charakterystyka elektryczna systemu jest zoptymalizowana dla tej długości. Każde odchylenie doprowadzi do utraty kalibracji i pogorszenia wydajności.

• Obliczanie długości i zamawianie: W oparciu o odległość montażową wybierz odpowiednią długość kabla zintegrowanego (np. 1 m, 5 m) i kabla przedłużającego EA 402 (np. 4 m, 9 m), upewniając się, że suma wynosi 5 m lub 10 m.

• Konfiguracja ochrony kabla:

• Pancerz ze stali nierdzewnej BOA: zapewnia ochronę mechaniczną.

• Pancerz BOA + koszulka termokurczliwa KYNAR: Zapewnia ochronę mechaniczną i izolację elektryczną.

• Rurka ochronna KS 106: Zapewnia kompleksową ochronę mechaniczną i środowiskową (IP67).

• Wybierz odpowiednią ochronę kabli w oparciu o środowisko polowe:

2.2 Konfiguracja kondycjonera sygnału

• Wybór trybu wyjściowego:

• 3-przewodowe wyjście napięciowe (wersje 0XX, 2XX): niska impedancja wyjściowa, dobra kompatybilność, maksymalna odległość transmisji 200 metrów.

• 2-przewodowe wyjście prądowe (wersje 1XX, 3XX): Silna zdolność przeciwzakłóceniowa, maksymalna odległość transmisji 1000 metrów, ale musi być używana z izolatorem, takim jak GSI 123.

• Dopasowanie czułości i zakresu:

• Upewnij się, że czułość i zakres wybranego IQS 452 (4 lub 8 mV/μm) i zakres (2 lub 4 mm) odpowiadają wymaganiom przetwornika TQ 402/412 i pomiarom.

• Wymagania dotyczące zasilania:

• IQS 452 wymaga zasilania od -20 VDC do -32 VDC z ramy zabezpieczającej maszyny.

2.3 Charakterystyka materiału docelowego i systemu

• Standardowy materiał docelowy: System jest skalibrowany do użytku ze stalą VCL 140 (1.7225).

• Materiały niestandardowe: Jeśli materiałem docelowym jest inny stop (np. stal nierdzewna, aluminium), czułość systemu i zakres liniowy ulegną zmianie. W takim przypadku przed instalacją należy przeprowadzić charakterystykę systemu, aby w drodze eksperymentów określić rzeczywistą krzywą napięcie-odległość oraz rzeczywisty liniowy zakres pomiarowy i czułość.

Rozdział 3: Instalacja – Wykonanie mechaniczne i elektryczne

Prawidłowa instalacja jest fizycznym fundamentem zapewniającym długoterminową stabilną pracę i dokładność danych systemu.

3.1 Instalacja mechaniczna

• Lokalizacja i środowisko:

• Upewnij się, że miejsce instalacji jest czyste, suche i wolne od gazów powodujących korozję.

• Trzymać z dala od silnych źródeł wibracji i źródeł ciepła.

• Ograniczenia montażowe przetwornika (należy ściśle przestrzegać):

• Wolna przestrzeń: Należy zachować minimalne odległości przed, po bokach i za głowicą przetwornika (pełny zakres TQ 402/412: przód 34 mm, boki 13 mm, tył 46 mm).

• Odległość do wspornika montażowego: Minimalna odległość od głowicy przetwornika do wspornika montażowego wynosi 13 mm.

• Odległość między przetwornikami: Minimalna odległość między dwoma przetwornikami umieszczonymi obok siebie wynosi 51 mm.

• Odległość do kołnierza/końca wału: Minimalna odległość do kołnierza wału przy pomiarze promieniowym wynosi 9 mm; minimalna odległość do końca wału dla pomiaru osiowego wynosi 14 mm.

• Metody montażu:

• Wewnątrz obudowy maszyny: Użyj wsporników montażowych z otworami gwintowanymi lub prześwitowymi. Do otworów przelotowych potrzebne są dwie nakrętki zabezpieczające. Nałóż klej LOCTITE 241 na gwinty, aby zapobiec poluzowaniu.

• Przez obudowę maszyny: Użyj adapterów sond PA 113 lub PA 103 (tylko dla TQ 412). Umożliwia to regulację i wymianę przetwornika od zewnątrz.

• Mechaniczna regulacja szczeliny początkowej:

• Pomiar wibracji: Ustaw w środku zakresu liniowego.

• Pomiar pozycji: Ustaw w stronę końca przeciwnego do kierunku oczekiwanego ruchu.

• Koncepcja: Odległość między końcówką przetwornika a powierzchnią docelową, gdy maszyna jest w spoczynku.

• Zasada ustawiania:

• Metoda ustawiania: Użyj szczelinomierza, aby precyzyjnie ustawić szczelinę. Margines bezpieczeństwa: Minimalna szczelina nie może być mniejsza niż 0,4 mm (dla systemów 4 mV/μm).

3.2 Okablowanie elektryczne

• Instalacja kabla:

• Wewnątrz maszyny zabezpiecz kable co 100 do 200 mm za pomocą zacisków kablowych.

• Należy ściśle przestrzegać minimalnego promienia zgięcia: 40 mm dla kabla koncentrycznego FEP, 50 mm dla kabla z pancerzem BOA.

• Nigdy nie skracaj ani nie wydłużaj kabli. Nadmiar kabla należy zwinąć o średnicy nie mniejszej niż minimalny promień gięcia i zabezpieczyć.

• Połączenie i ochrona:

• Połącz złącze kabla integralnego przetwornika ze złączem kabla przedłużającego EA 402 i natychmiast umieść je w skrzynce przyłączeniowej JB 118 lub obudowie ochronnej PA 113 o stopniu ochrony IP65.

• Krytyczne: Metalowa obudowa złącza nie może stykać się z uziemionymi częściami metalowymi, aby zapobiec zakłóceniom pętli uziemienia.

• Przepust kablowy:

• Użyj przepustu kablowego SG 102, owiń gwinty taśmą teflonową, aby zapewnić szczelność (IP68).

• Montaż kondycjonera sygnału:

• Zamontuj IQS 452 na płycie izolacyjnej wewnątrz obudowy przemysłowej ABA 15X, aby zapobiec powstawaniu pętli uziemienia.

• Okablowanie systemu:

• 3-przewodowe: Użyj kabla K 309/K 310, podłącz do „OUT”, „COM”, „-24 V”.

• 2-przewodowe: Użyj kabla K 209/K 210, podłącz do „OUT”, „-24 V” i podłącz do izolatora GSI 123.

• Podłącz przedłużacz do wejścia IQS 452.

• Podłącz kabel transmisyjny zgodnie z trybem wyjściowym:

• Ekranowanie: Ekran kabla transmisyjnego należy uziemić tylko w jednym miejscu: na końcu układu zabezpieczającego maszynę (wewnątrz szafy). Końcówki przetwornika i kondycjonera muszą pozostać pływające.

Rozdział 4: Działanie – Czas działania systemu i monitorowanie

Po włączeniu i uruchomieniu systemu codzienna obsługa i monitorowanie stanu są kluczem do zapewnienia bezpieczeństwa produkcji.

4.1 Monitorowanie stanu

• Stan kondycjonera sygnału IQS 452: Monitoruj jego stan „OK”, „Alert”, „Usterka” za pomocą lampek stanu karty systemu ochrony maszyny lub towarzyszącego oprogramowania (np. ToolboxST).

• Monitorowanie sygnału wyjściowego: Monitoruj wartość dynamiczną sygnału przetwornika (składnik DC reprezentuje średnią przerwę, składowa AC reprezentuje wibracje) i kształt fali w czasie rzeczywistym na interfejsie HMI systemu sterowania lub na stronach diagnostycznych.

4.2 Przesyłanie danych

• Integracja z systemem sterowania: Analogowy sygnał napięcia/prądu wyjściowy IQS 452 jest bezpośrednio podłączony do karty wejść analogowych systemu ochrony maszyny (np. Bently Nevada 3500/42M).

• Alarm i wyłączenie: Gdy wartości wibracji lub pozycji przekraczają ustawione progi alarmowe i niebezpieczeństwa, system generuje alarmy i uruchamia działania ochronne.

• Rejestrowanie i analiza danych: Sygnały mogą być wysyłane do historycznej bazy danych w celu analizy trendów i diagnozowania usterek.

4.3 Podstawowe operacje

• Monitorowanie online: Obserwuj ogólną wartość drgań, napięcie szczeliny, kształt fali i widmo w czasie rzeczywistym za pomocą oprogramowania systemowego, bez zatrzymywania maszyny.

• Środki ostrożności:

• Unikaj używania elektronarzędzi lub innych urządzeń powodujących silne zakłócenia elektromagnetyczne w pobliżu przetwornika.

• Upewnij się, że powierzchnia celu jest czysta, wolna od oleju, rdzy lub osadów magnetycznych, ponieważ wpływają one na dokładność pomiaru.

Rozdział 5: Debugowanie – weryfikacja systemu i testowanie funkcjonalne

Debugowanie to proces niezbędny do sprawdzenia, czy system jest poprawnie zainstalowany, dokładnie skonfigurowany i działa zgodnie z przeznaczeniem.

5.1 Kontrole przed uruchomieniem

• Sprawdź dokładnie, czy spełnione są wszystkie mechaniczne ograniczenia montażowe.

• Sprawdź, czy wszystkie połączenia kablowe są pewne, a ekran jest prawidłowo uziemiony (jednopunktowy).

• Sprawdź polaryzację zasilania.

5.2 Testowanie i weryfikacja pętli

• Weryfikacja charakterystyki napięcia przerwy:

• Za pomocą szczelinomierza ustawić odstęp w kilku znanych punktach w zakresie liniowym (np. min, mid, max).

• Zmierz odpowiednie napięcie wyjściowe lub prąd po stronie układu zabezpieczającego maszyny lub bezpośrednio na zaciskach wyjściowych IQS 452.

• Porównaj zmierzone wartości z krzywą teoretyczną z arkusza danych lub krzywą uzyskaną z charakteryzacji; błąd powinien mieścić się w akceptowalnym zakresie.

• Dynamiczny test funkcji:

• Aby dokonać pomiaru wibracji, delikatnie uderz w wał (jeśli jest to bezpieczne) i obserwuj, czy sygnał wibracyjny odpowiednio reaguje.

• Aby zmierzyć położenie, powoli przesuwaj wał i obserwuj liniową zmianę napięcia szczeliny.

5.3 Testowanie integracji systemu

• Test działania alarmu i wyłączenia:

• Symuluj sygnały o wysokich wibracjach lub przekroczeniach pozycji, aby sprawdzić, czy system sterowania prawidłowo generuje sygnały alarmowe i niebezpieczeństwa (wyzwolenie).

• Sprawdź, czy wyświetlanie alarmów na HMI jest prawidłowe.

• Test redundancji kanału (jeśli dotyczy): Jeśli system jest skonfigurowany z nadmiarowymi przetwornikami i kanałami, zasymuluj awarię kanału głównego i sprawdź, czy system płynnie przełącza się na kanał zapasowy.

Rozdział 6: Konserwacja – Działania zapobiegawcze i korygujące

Systematyczna konserwacja jest podstawą zapewnienia długoterminowej niezawodności systemu.

6.1 Rutynowa konserwacja

• Przeglądy okresowe:

• Kontrola wzrokowa: Sprawdź przetworniki, kable i zabezpieczenia pod kątem uszkodzeń fizycznych (zadrapań, wgnieceń, przypaleń).

• Kontrola mechaniczna: Upewnij się, że przetworniki są bezpiecznie zamontowane i nie są luźne. Sprawdź stan zacisków kablowych.

• Kontrola elektryczna: Okresowo wykonuj testy pętli (patrz 5.2), rejestrując dane w celu obserwacji długoterminowych trendów dryftu.

• Kontrola złączy: Sprawdź integralność uszczelek JB 118 lub obudów ochronnych i poszukaj wewnątrz oznak wilgoci lub korozji.

• Czyszczenie: Utrzymuj głowicę przetwornika i powierzchnię docelową w czystości. Ostrożnie oczyść powierzchnię sondy za pomocą alkoholu izopropylowego i niemetalowych narzędzi.

6.2 Diagnostyka i rozwiązywanie problemów

6.3 Wymiana komponentów

• Wymiana przetwornika:

1. Wyłącz maszynę i wykonaj blokadę-tagout (LOTO).

2. Odłącz kable po zanotowaniu ich punktów podłączenia.

3. Usuń stary przetwornik.

4. Zainstaluj nowy przetwornik i ściśle postępuj zgodnie z instrukcjami z rozdziału 3, aby ponownie wyregulować mechaniczną szczelinę początkową.

5. Podłącz ponownie kable.

6. Wykonaj testowanie i weryfikację pętli (sekcja 5.2), aby upewnić się, że nowy system przetwornika działa prawidłowo.

• Wymiana kondycjonera sygnału (IQS 452):

1. Przygotuj nowy IQS 452 tego samego modelu i wersji.

2. Wyłącz i wymień kondycjoner.

3. Po włączeniu zasilania, ponieważ parametry systemu są przechowywane po stronie systemu sterowania, zwykle nie jest wymagana żadna dodatkowa konfiguracja. Należy jednak przeprowadzić weryfikację wyników.

6.4 Zarządzanie częściami zamiennymi

• Zaleca się przechowywanie krytycznych części zamiennych, takich jak przetworniki, przedłużacze i kondycjonery sygnału.

• Zapisz numery modeli, numery wersji i numery seryjne części zamiennych, aby zapewnić kompatybilność z istniejącym systemem.