O Sensor Proximitor Modelo 330850 de 25 mm é a unidade principal de condicionamento de sinal do Sistema Transdutor de Proximidade Bently Nevada 3300 XL de 25 mm. Este sensor funciona em conjunto com uma sonda de proximidade dedicada de 25 mm e um cabo de extensão para formar um sistema de medição completo. Seu objetivo principal de projeto é atender aos exigentes requisitos de medição de expansão diferencial em geradores de turbina a vapor de médio a grande porte, ao mesmo tempo que é adequado para outras aplicações de monitoramento de condições de máquinas que exigem uma faixa de medição linear excepcionalmente grande.
A expansão diferencial refere-se à diferença relativa de crescimento axial entre o rotor da turbina e o estator (invólucro) causada por suas diferentes taxas de expansão e contração térmica. A medição precisa de DE é crítica para evitar o contato catastrófico entre componentes rotativos e estacionários, garantindo assim a operação segura e estável de grandes equipamentos rotativos. O sensor 330850 foi projetado para esta medição crucial, com suas principais características sendo uma ampla faixa linear de 12,7 mm (500 mils) e uma sensibilidade de saída de 0,787 V/mm (20 mV/mil), permitindo capturar e converter com precisão mudanças de intervalo de nível de mícron em um sinal de tensão padronizado.
Como parte da série 3300 XL, o sensor 330850 foi projetado para ser intercambiável elétrica e mecanicamente com a série 7200 da geração anterior e sistemas DE Integral de 25 mm. Isso permite que os usuários realizem uma atualização direta de sistemas legados sem a necessidade de alterações na configuração do monitor, ao mesmo tempo em que se beneficiam do desempenho e da confiabilidade aprimorados da série XL.
2. Princípio de funcionamento do sistema: detecção de correntes parasitas e condicionamento de sinal
A operação do sensor 330850 é baseada no princípio de detecção de correntes parasitas, um processo sofisticado que converte com precisão a lacuna física (distância) em um sinal de tensão linear. O princípio de funcionamento pode ser detalhado da seguinte forma:
2.1 Geração de Campo RF e o Efeito de Correntes Parasitas
O sensor contém um oscilador de radiofrequência (RF) de precisão. Este oscilador fornece uma corrente alternada de alta frequência (normalmente da ordem de MHz) à bobina da sonda de proximidade de 25 mm conectada através do cabo de extensão. Quando esta corrente flui através da bobina na ponta da sonda, ela gera um campo eletromagnético alternado de alta frequência que irradia para frente a partir da sonda.
Quando a sonda é instalada e apontada para uma superfície alvo condutora (normalmente um colar ou rampa em um rotor de turbina), esse campo eletromagnético alternado induz correntes elétricas circulantes semelhantes a vórtices, conhecidas como correntes parasitas, na superfície do alvo. A força e a distribuição dessas correntes parasitas não são fixas, mas são altamente dependentes da distância entre a ponta da sonda e a superfície alvo.
2.2 Detecção de alteração de impedância
De acordo com as leis da indução eletromagnética, essas correntes parasitas induzidas geram seu próprio campo magnético, que se opõe ao campo original da bobina da sonda (Lei de Lenz). Este campo magnético oposto atua para cancelar uma parte do campo original da sonda, e o efeito físico direto é uma mudança na impedância efetiva da bobina da sonda.
Especificamente:
Diminuindo a lacuna: À medida que a sonda se aproxima do alvo, o acoplamento eletromagnético se fortalece, o efeito da corrente parasita se torna mais significativo e a impedância da bobina diminui substancialmente.
Gap crescente: À medida que a sonda se afasta do alvo, o acoplamento eletromagnético enfraquece, o efeito da corrente parasita diminui e a impedância da bobina aumenta de acordo.
Assim, a mudança mecânica no intervalo entre a sonda e o alvo é transduzida em tempo real e com alta fidelidade em uma mudança de parâmetro elétrico: a impedância da bobina da sonda.
2.3 Demodulação de Sinal, Amplificação e Saída Padronizada
A função principal do sensor 330850 é detectar e processar essa mudança sutil de impedância. Seu circuito interno desmodula primeiro a informação que contém o intervalo do sinal portador de alta frequência, resultando em um sinal de tensão bruto que tem uma relação não linear com o intervalo. Posteriormente, através de circuitos de linearização de precisão, este sinal bruto é compensado e corrigido para produzir uma relação proporcional linear estrita entre a tensão de saída e a lacuna física na faixa linear especificada de 0,63 mm a 13,33 mm (25 a 525 mils).
A saída final é um sinal de tensão CC padronizado e fácil de processar:
Faixa linear: 0,63 mm a 13,33 mm (25 a 525 mils).
Tensão de saída correspondente: Aproximadamente -1,5 Vcc a -11,5 Vcc.
Fator de escala médio: 0,787 V/mm (20 mV/mil). Isso significa que para cada 1 milímetro de movimento do alvo, a tensão de saída do sensor muda em 0,787 volts. Esta sensibilidade mais baixa foi projetada de maneira ideal para atingir a ampla faixa linear de 12,7 mm.
O sistema é capaz de medir tanto a posição estática (por exemplo, uma configuração de folga fixa) quanto alterações dinâmicas (por exemplo, flutuação do eixo axial), fornecendo dados abrangentes para proteção e análise de máquinas.
2.4 Intercambialidade Completa e Calibração de Fábrica
Uma vantagem importante do sistema 3300 XL é a intercambialidade completa. Qualquer sonda 3300 XL de 25 mm, cabo de extensão e sensor 330850 podem ser combinados em qualquer ordem, sem a necessidade de calibração ou correspondência em campo. Isso simplifica muito o gerenciamento de peças de reposição e a manutenção em campo. Isto é conseguido através de:
Todos os componentes são fabricados de acordo com especificações rigorosas e unificadas.
O sensor foi calibrado com precisão na fábrica para um material alvo de aço AISI 4140 padrão. (A calibração para outros materiais alvo está disponível mediante solicitação).
3. Recursos estruturais e de design
3.1 Flexibilidade de Construção Mecânica e Instalação
Material da carcaça: Construído em liga de alumínio A380, resistência de equilíbrio, peso leve e boas propriedades de blindagem eletromagnética.
Fator de forma: Um design fino que suporta dois métodos principais de montagem:
Montagem em trilho DIN: Ideal para layouts de painel de controle de alta densidade, economizando espaço e permitindo fácil instalação.
Montagem em Painel: Adequado para métodos de montagem tradicionais, proporcionando fixação mecânica mais robusta.
Conexões terminais: Possui blocos terminais com braçadeira de mola SpringLoc. Este projeto permite a fiação em campo sem ferramentas especiais, aumentando significativamente a velocidade e a confiabilidade da conexão e evitando efetivamente o afrouxamento do fio devido à vibração.
3.2 Robustez e Robustez Ambiental
Faixa de temperatura operacional: -51°C a +100°C (-60°F a +212°F), garantindo operação estável em ambientes industriais agressivos.
Imunidade RFI/EMI: O design otimizado oferece excelente imunidade a radiofrequência e interferência eletromagnética, protegendo o sinal de saída contra corrupção por sinais de rádio comuns de alta frequência no local. Isto permite-lhe cumprir e obter prontamente as aprovações da marca CE europeia.
Conectores: As interfaces para a sonda e o cabo de extensão utilizam conectores ClickLoc especiais de alta temperatura, que são resistentes à corrosão e à vibração, garantindo confiabilidade de conexão a longo prazo.
3.3 Opções de comprimento do sistema
O sensor 330850 é oferecido em duas opções predefinidas de “comprimento do sistema”. O usuário deve selecionar a opção que corresponda ao comprimento total combinado do cabo da sonda e do cabo de extensão para sua aplicação específica:
Comprimento do sistema de 5,0 metros
Comprimento do sistema de 9,0 metros
Este projeto garante que as características elétricas (por exemplo, capacitância, resistência) de todo o circuito permaneçam dentro de limites predeterminados, garantindo que o desempenho do sistema atenda às métricas da folha de especificações.
4. Desempenho Elétrico e Especificações Técnicas
4.1 Fonte de Alimentação e Consumo
Requisito de Alimentação: -17,5 Vcc a -26 Vcc (sem barreiras); -23 Vcc a -26 Vcc (com barreiras).
Consumo máximo de corrente: 12 mA.
4.2 Características de Saída
Resistência de saída: 50 Ω.
Sensibilidade da fonte: < 2 mV por mudança de volt na fonte, indicando que a saída não é afetada pelas flutuações normais da fonte de alimentação.
4.3 Precisão e Linearidade
Faixa linear: 12,7 mm (500 mils).
Fator de escala médio: 0,787 V/mm (20 mV/mil) nominal.
Desvio da linha reta de melhor ajuste (DSL): < ±0,31 mm (±12 mils). Isto especifica o desvio máximo da curva de produção real de uma linha reta ideal em toda a faixa linear.
4.4 Resposta de Frequência
0 a 2,7 kHz: +0, -3 dB (típico). Esta largura de banda é suficiente para capturar com precisão as mudanças dinâmicas encontradas na medição DE, mas não se destina a medições de vibração de frequência mais alta.
4.5 Certificações e Conformidade
Cumpre os requisitos da marcação CE.
Certificado pela Diretiva EMC.
Compatível com a Diretiva RoHS.
Possui várias aprovações para áreas perigosas, como ATEX e IECEx, suportando o uso em áreas de Zona 0/1/2 (requer conexão com barreiras de segurança intrínsecas apropriadas ou isoladores galvânicos).
5. Cenários de aplicativos e integração de sistemas
5.1 Aplicação Principal: Medição de Expansão Diferencial
O sistema de sensor 330850 é usado principalmente para monitoramento de DE em grandes turbomáquinas, como turbinas a vapor e turbinas a gás. As configurações de montagem típicas incluem:
Dois transdutores observando o mesmo lado de um colar: Fornece medição redundante, aumentando a confiabilidade do sistema.
Configuração de entrada complementar: Dois transdutores observam lados opostos de um colar, duplicando efetivamente a faixa DE mensurável.
Observação de uma rampa: Adequado para faixas de medição de DE ainda mais longas, embora possa introduzir algum erro devido ao movimento radial do rotor.
5.2 Acessório dedicado: suporte deslizante
Para facilitar a instalação, calibração e verificação subsequente, a Bently Nevada fornece um suporte deslizante 3300 XL dedicado. Este suporte permite que o operador deslize facilmente todo o conjunto da sonda e do sensor axialmente após a instalação, simulando o movimento do rotor. Isto permite a verificação da precisão e linearidade do sistema de medição em condições reais, garantindo que as sondas permaneçam perpendiculares e devidamente alinhadas com o alvo.
5.3 Ferramentas de verificação do sistema
Kit de verificação do relógio comparador: Fornece uma referência mecânica para calibrar com precisão o movimento do suporte deslizante, permitindo a comparação com a saída elétrica do sensor.
Plugue de teste 3300 XL: permite verificações convenientes de desempenho do sensor por meio de seus orifícios de teste sem desconectar a fiação de campo.
6. Resumo das principais vantagens do produto
Faixa linear excepcionalmente ampla: faixa de 12,7 mm, projetada especificamente para medição DE em grandes turbomáquinas.
Alta Precisão e Estabilidade: Mantém uma precisão de medição superior em uma ampla faixa de temperatura e em ambientes eletromagnéticos exigentes.
Intercambialidade completa: Não é necessária nenhuma correspondência ou calibração de componentes, reduzindo drasticamente os custos de peças sobressalentes e o tempo de inatividade para manutenção.
Robustez ambiental superior: Capacidade para altas temperaturas, resistência à vibração e excelente imunidade RFI/EMI.
Fácil instalação e manutenção: Terminais SpringLoc, conectores ClickLoc e design de suporte deslizante tornam a instalação, fiação e verificação eficientes e confiáveis.
Compatibilidade com versões anteriores: Substitui diretamente os sistemas legados, protegendo o investimento original do usuário.
Certificações de segurança abrangentes: Equipado com certificações de áreas perigosas para mercados globais.
