TWW 103 M1 to wysokowydajny, jednokanałowy przetwornik drgań i pomiaru położenia z linii produktów VM. Zaprojektowany do monitorowania stanu i ochrony maszyn wirujących w środowiskach przemysłowych, jego podstawową funkcją jest bezdotykowy pomiar względnego położenia (przemieszczenia) celu. Zwykle używa się go w połączeniu z czujnikiem zbliżeniowym (sondą) prądu wiroprądowego (sondą) w celu utworzenia kompletnego systemu pomiaru przemieszczenia, oferującego statyczny zakres pomiarowy do 10 mm.
Znany ze swojej wysokiej precyzji, niezawodności i solidnej konstrukcji, TWW 103 M1 nadaje się do trudnych warunków przemysłowych, a nawet obszarów niebezpiecznych (atmosfera potencjalnie wybuchowa). Jego głównym wyjściem jest sygnał pętli prądowej od 4 do 20 mA, który można bezpośrednio podłączyć do systemów sterowania (np. PLC, DCS) lub systemów monitorowania w celu ochrony maszyny i/lub monitorowania stanu. Przetwornik jest dostępny w wersjach standardowych i wersjach Ex z certyfikatem do stosowania w obszarach niebezpiecznych, spełniających wymagania bezpieczeństwa dla różnych scenariuszy zastosowań.
Urządzenie posiada obudowę ze stopu aluminium o wysokim stopniu ochrony IP66, zapewniającą stabilną pracę w wymagających warunkach. Wbudowana funkcja autodiagnostyki stale monitoruje stan systemu i zapewnia wyraźne wskazanie usterek za pomocą diod LED i sygnału wyjściowego, co czyni go idealnym wyborem do zabezpieczania krytycznych urządzeń, takich jak turbiny, sprężarki, pompy i wentylatory.
Zasada działania
Działanie przetwornika TWW 103 M1 opiera się na efekcie prądu wirowego, który jest fizyczną podstawą bezkontaktowego pomiaru przemieszczenia. Kompletny system pomiarowy składa się z czujnika zbliżeniowego (sondy) wiroprądowego WW 018 i przetwornika TWW 103 M1.
1. Efekt prądu wirowego i generowanie sygnału:
Głowica czujnika WW 018 zawiera cewkę. Gdy prąd o wysokiej częstotliwości z nadajnika przepływa przez tę cewkę, wytwarza ona pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości. Jeśli czujnik jest skierowany na przewodzący obiekt metalowy (np. powierzchnię wału), to pole elektromagnetyczne indukuje prądy wirowe na powierzchni celu. Te prądy wirowe z kolei generują nowe pole magnetyczne, przeciwne pierwotnemu, opierając się zmianom pola początkowego, co w konsekwencji zmienia impedancję cewki czujnika. Wielkość tej zmiany impedancji jest bezpośrednio powiązana z odległością pomiędzy końcówką sondy a powierzchnią docelową: im mniejsza odległość, tym silniejszy efekt i większa zmiana impedancji; im większa odległość, tym słabszy efekt i mniejsza zmiana impedancji.
2. Kondycjonowanie i przetwarzanie sygnału:
Podstawową rolą nadajnika jest wykrywanie i przetwarzanie zmian impedancji spowodowanych zmianami odległości. Jego wewnętrzne obwody wykonują następujące kluczowe kroki:
Demodulacja sygnału: odbiera surowy sygnał RF z czujnika i demoduluje go na sygnał napięcia stałego będący funkcją odległości.
Linearyzacja: Zależność między odległością a sygnałem napięciowym generowanym przez efekt prądu wirowego nie jest idealnie liniowa. Wewnętrzny obwód linearyzacji nadajnika kompensuje to, zapewniając, że końcowy sygnał wyjściowy ma wysoce liniową zależność od rzeczywistej odległości.
Filtrowanie: Nadajnik jest wyposażony w filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości odcięcia (fo) wynoszącej 5 Hz i nachyleniu 20 dB/dekadę. Filtr ten zaprojektowano tak, aby chronił sygnały prądu stałego lub sygnały o bardzo niskiej częstotliwości, odzwierciedlające powolne zmiany położenia wału, a jednocześnie skutecznie tłumił szum wibracyjny o wysokiej częstotliwości i inne zakłócenia elektryczne, zapewniając stabilny, czysty sygnał wyjściowy, który dokładnie odzwierciedla statyczne położenie wału.
Konwersja i wyjście sygnału: Przetworzony, linearyzowany sygnał napięciowy jest konwertowany na standardowy analogowy sygnał prądowy 4–20 mA. Unikalną cechą TWW 103 M1 jest zapewnienie dwóch niezależnych, izolowanych galwanicznie wyjść 4-20 mA:
Wyjście główne (obciążenie 500 Ω): na zaciskach 3-4. Sygnał ten przeznaczony jest do monitorowania maszyn i przekazywany do sterowni lub systemu monitorowania.
Wyjście pomocnicze (obciążenie 25 Ω): na zaciskach 6-7. Sygnał ten jest przeznaczony specjalnie do wspomagania pozycjonowania czujnika podczas instalacji i uruchamiania. Technicy mogą na miejscu podłączyć do tego wyjścia przenośny amperomierz (obciążenie <25 Ω) w celu odczytania wartości położenia w czasie rzeczywistym, umożliwiając precyzyjne ustawienie czujnika do zadanej szczeliny roboczej (zwykle odpowiadającej określonej wartości napięcia wyjściowego lub prądu) bez polegania na głównym systemie monitorowania w sterowni.
3. Charakterystyka wyjściowa:
Należy pamiętać, że charakterystyka wyjściowa nadajnika jest odwrotna: prąd wyjściowy maleje wraz ze zmniejszaniem się odległości (przerwa zamyka się) i wzrasta wraz ze wzrostem odległości (przerwa się otwiera). Specyficzna zgodność jest następująca: przerwa 0 mm odpowiada 20 mA, przerwa 10 mm odpowiada 4 mA.
4. Samokontrola i diagnostyka usterek:
Przetwornik zawiera wewnętrzny obwód monitorujący, który stale sprawdza:
Przerwa w obwodzie lub zwarcie w czujniku lub jego kablu.
Cel znajduje się znacznie poza efektywnym zakresem pomiarowym czujnika.
Po wykryciu jakiejkolwiek usterki przetwornik natychmiast ustawia analogowy prąd wyjściowy na 0 mA i zapala czerwoną diodę LED awarii na panelu przednim, zapewniając zarówno lokalną, jak i zdalną sygnalizację alarmu, znacznie zwiększając niezawodność systemu.
Kluczowe cechy i funkcje
1. Precyzyjny pomiar przemieszczenia
Zakres pomiarowy: Zapewnia maksymalny zakres przemieszczenia statycznego 10 mm w przypadku stosowania z czujnikiem WW 018.
Liniowość: Odchylenie liniowości ≤ 2% (mierzone za pomocą czujnika referencyjnego WW 018-R), zapewniające dokładne i wiarygodne pomiary.
2. Podwójne izolowane wyjścia analogowe
Główne wyjście monitorujące (500 Ω): sygnał 4-20 mA do ochrony maszyny i monitorowania stanu, obsługuje transmisję na duże odległości.
Wyjście pomocy instalacyjnej (25 Ω): sygnał 4-20 mA przeznaczony do instalacji i uruchamiania czujnika, wygodny do odczytu na miejscu.
Izolacja galwaniczna: Obydwa wyjścia są izolowane od siebie i od źródła zasilania, co zapewnia dużą odporność na zakłócenia i bezpieczeństwo systemu.
Odwrotna charakterystyka wyjściowa: 0 mm → 20 mA, 10 mm → 4 mA.
3. Kompleksowa wewnętrzna diagnostyka i sygnalizacja usterek
Monitorowanie w czasie rzeczywistym przerwy w obwodzie czujnika, zwarcia i usterek docelowych poza zakresem.
Podwójne wskazanie błędu:
Zielona dioda LED sygnalizuje normalną pracę urządzenia.
4. Elastyczne wsparcie w zakresie instalacji i uruchomienia
Regulacja przesunięcia zera (potencjometr Z): Może kompensować błędy pomiarowe w przybliżeniu ±0,5 mm spowodowane odchyleniami w montażu mechanicznym, upraszczając uruchomienie bez konieczności zmiany położenia czujnika.
5. Przydatność w trudnych i niebezpiecznych środowiskach
Szeroki zakres temperatur: Robocza temperatura otoczenia od 0 do +70°C.
Wysoki stopień ochrony: IP66, pyłoszczelny i chroniony przed silnymi strumieniami wody, odpowiedni do zakurzonych i wilgotnych środowisk.
Certyfikat przeciwwybuchowy (opcjonalnie): Dostępne w wersjach z certyfikatem Ex nA do użytku w obszarach niebezpiecznych Strefy 2 (atmosfery potencjalnie wybuchowe), certyfikowane zgodnie ze standardami ATEX, IECEx i UKEX.
6. Silna odporność na hałas
Wbudowany filtr dolnoprzepustowy: częstotliwość odcięcia 5 Hz skutecznie tłumi zakłócenia o wysokiej częstotliwości.
Konstrukcja izolowana galwanicznie: Izolacja pomiędzy zasilaniem, wejściami i wyjściami zapobiega pętlom masy i przesłuchom sygnału, zapewniając integralność sygnału.
7. Solidna konstrukcja mechaniczna
Materiał obudowy: stop aluminium (Al-Si12), lekki (ok. 800g), solidna konstrukcja, dobre odprowadzanie ciepła.
Montaż: Montaż na ścianie za pomocą śrub 4 x M4 x 30 mm, bezpieczny i niezawodny.
Wejścia kablowe:
Połączenie czujnika: złącze Triax (Fischer) z twardego złota, niezawodne połączenie, doskonała wydajność transmisji sygnału.
Zasilanie: dławik kablowy M12 (zakres mocowania 2-5 mm).
Inne przyłącza: Dławik kablowy M16 (zakres mocowania 4-7 mm).
Zaciski: Zaciski śrubowe (moc: 2; sygnały: 5), max. zakres mocowania 2,5 mm², odpowiedni do okablowania sztywnego lub giętkiego.
8. Szeroka zgodność i certyfikaty
Deklaracja zgodności UE (oznaczenie CE): Zgodna z odpowiednimi dyrektywami.
Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC): Zgodna z EN 55011, EN 61000-4-2/3/4/5/6, EN 61326-1 itp.
Bezpieczeństwo elektryczne: Zgodne z normą DIN EN 61010-1.
Środowisko: Zgodny z dyrektywą RoHS (2011/65/UE).
Ochrona przeciwwybuchowa: dostępne opcjonalne wersje Ex z certyfikatami ATEX, IECEx i UKEx.
9. Zgodność systemu i wymienność
Dedykowany czujnik dopasowujący: Używany z czujnikiem zbliżeniowym prądu wiroprądowego typu WW 018.
Długość kabla: Standardowa długość kabla systemowego wynosi 5 metrów (podana przy zamówieniu).
Wymienność: Czujniki tego samego typu i długości kabla są wymienne, co ułatwia konserwację i wymianę.
Podsumowanie specyfikacji technicznych
| Pozycja |
Specyfikacja |
| Typ pomiaru |
Pozycja względna (przemieszczenie) |
| Kompatybilny czujnik |
WW 018 Czujnik zbliżeniowy |
| Zakres pomiarowy |
Maks. 10mm (statyczny) |
| Odchylenie liniowości |
≤ 2% |
| Filtr |
Dolnoprzepustowy, odcięcie 5 Hz, 20 dB/dekadę |
| Wyjścia analogowe |
2 izolowane 4-20 mA (główne: 500 Ω; pomocnicze: 25 Ω) |
| Charakterystyka wyjściowa |
Odwrotny (0mm=20mA, 10mm=4mA) |
| Wskazanie usterki |
Wyjście 0 mA, czerwona dioda LED |
| Zasilanie |
18-30 VDC, nominalnie 24 VDC, maks. 100 mA, izolowane galwanicznie |
| Temperatura pracy |
0 do +70°C |
| Ocena ochrony |
IP66 (IEC 60529) |
| Materiał obudowy |
Stop aluminium (Al-Si12) |
| Waga |
ok. 800 gr |
| Wymiary (szer. x wys. x gł.) |
100 x 100 x 80 mm |
| Certyfikat Ex (opcjonalnie) |
Ex nA, odpowiednie dla strefy 2 (ATEX, IECEx, UKEX) |
Obszary zastosowań
TWW 103 M1 jest przeznaczony do następujących zastosowań:
Monitorowanie położenia wałów w maszynach wirujących: Pomiar statycznego położenia wałów względem łożysk (np. mimośrodu wału) i przemieszczenia osiowego w turbinach, sprężarkach, turbinach gazowych, turbinach parowych, turbinach wodnych, pompach, wentylatorach itp.
Systemy ochrony maszyn: Ciągłe monitorowanie położenia wału, aby zapobiec destrukcyjnym kolizjom tarcia (np. łopatek z obudową), wyzwalaniu alarmów lub sygnałów wyłączających w przypadku nieprawidłowego przemieszczenia.
Monitorowanie stanu i konserwacja predykcyjna: Ocena stanu maszyny i planowanie działań konserwacyjnych na podstawie trendów zmian położenia wału.
Surowe środowiska przemysłowe: Odpowiednie do ogólnych zastosowań przemysłowych, w których występuje olej, wilgoć, kurz i wibracje.
Obszary niebezpieczne: Wersje z certyfikatem Ex mogą być stosowane w potencjalnie wybuchowych atmosferach gazowych sklasyfikowanych jako Strefa 2 w branżach takich jak ropa, gaz i chemikalia.
