O Módulo Keyphasor Aprimorado 3500/25 é um componente crítico do Sistema de Proteção de Máquinas 3500. É um módulo dedicado de canal duplo e meia altura. Sua principal missão é fornecer sinais Keyphasor precisos e confiáveis para todos os módulos de monitor dentro do rack (como monitores de vibração, excentricidade e expansão diferencial). O sinal Keyphasor é a 'pulsação' e referência de tempo para monitoramento de máquinas rotativas. É um sinal de pulso gerado uma ou várias vezes por rotação do eixo, usado para marcar com precisão a posição instantânea do rotor.
O 3500/25 inclui uma placa frontal fixa (149369-01) e cinco tipos diferentes de placas traseiras (consulte a página de pedidos para obter detalhes). O 149369-01 pode formar um sistema completo quando emparelhado com qualquer uma das placas traseiras.
Este módulo aceita sinais brutos de sondas de proximidade de correntes parasitas ou captadores magnéticos e os converte em sinais Keyphasor digitais claros. Este sinal indica com precisão o momento em que a marca Keyphasor no eixo se alinha com o transdutor Keyphasor. O sistema 3500 pode aceitar até 4 sinais Keyphasor em uma configuração padrão e até 8 sinais Keyphasor em uma configuração emparelhada para atender às necessidades de monitoramento de máquinas complexas. O módulo 3500/25 é uma versão atualizada de seu antecessor (PWA 125792–01). Ao mesmo tempo em que mantém total compatibilidade descendente em forma, ajuste e função, ele expande significativamente os recursos de processamento de sinal e adiciona recursos aprimorados, como firmware atualizável em campo e relatórios de dados de gerenciamento de ativos.
Características
Fornecimento de referência de temporização de alta precisão: atua como a 'fonte de relógio' para todo o sistema 3500, fornecendo sinais de pulso precisos por revolução para todos os módulos de monitoramento que exigem referência de fase. É a base para medir todos os parâmetros vetoriais, como velocidade de rotação, fase de vibração e direção de excentricidade.
Ampla compatibilidade de sinal: Cada módulo pode aceitar até duas entradas de sinal de transdutor e é totalmente compatível com dois tipos de sensores Keyphasor convencionais:
Sondas de proximidade por correntes parasitas: Fornecem sinais Keyphasor de alta precisão e alta resolução, preferidos para a maioria das máquinas rotativas de alta velocidade.
Captadores Magnéticos: Adequados para aplicações como engrenagens ou rodas dentadas, particularmente ideais para ambientes agressivos ou de baixa velocidade (requer velocidade > 200 RPM).
Capacidades avançadas de condicionamento de sinal:
Limiar Automático: Adapta-se automaticamente às mudanças de sinal, com um sinal de disparo mínimo de 2 V pico a pico, simplificando a configuração.
Limite manual: os usuários podem personalizar o nível de disparo (0 a -20 Vcc), podem disparar sinais fracos de até 500 mV pico a pico e possuem histerese ajustável para anti-interferência eficaz.
Ampla faixa de resposta de frequência: suporta frequências de entrada de até 1.200.000 CPM (20 kHz), capaz de lidar com sinais complexos de vários eventos por turno, como gerar um sinal sintético uma vez por turno de uma engrenagem.
Modos de disparo de limite duplo:
Esquemas flexíveis de configuração e redundância:
Suporte TMR (Redundância Modular Tripla): Para aplicações que exigem 极高安全等级 (níveis de segurança extremamente altos), o sistema pode usar dois módulos Keyphasor trabalhando em paralelo para fornecer sinais Keyphasor primários e de backup, aumentando a confiabilidade do sistema.
Configuração emparelhada: Ao emparelhar dois módulos em slots adjacentes de meia altura, a capacidade do canal Keyphasor do sistema pode ser expandida, permitindo um monitoramento multieixo mais complexo.
Opção de módulo de E/S isolado: Fornece módulos de E/S isolados dedicados que oferecem isolamento elétrico quando os sinais Keyphasor precisam ser colocados em paralelo com vários dispositivos (por exemplo, sistemas de controle), evitando interferência de loop de terra e conflitos entre sistemas. Embora projetados para captadores magnéticos, esses módulos também podem ser usados com sondas de proximidade se for fornecida uma fonte de alimentação externa.
Múltiplas Interfaces de Saída: Fornece saídas de sinal Keyphasor com buffer através de conectores coaxiais do painel frontal e conectores Eurostyle traseiros, facilitando a conexão a equipamentos de diagnóstico externos (por exemplo, analisadores de espectro).
Monitoramento e diagnóstico abrangente de status: O painel frontal é equipado com um LED OK (indicação de falha do módulo) e um LED TX/RX (status de comunicação com o módulo de interface do rack), permitindo um diagnóstico rápido da integridade do módulo.
Recursos aprimorados: Suporta a geração de sinais de evento único a partir de sinais de vários eventos, firmware atualizável em campo e relatórios de dados de gerenciamento de ativos, aprimorando a inteligência e a capacidade de manutenção do sistema.
Certificações globais e aplicabilidade: O módulo e suas opções de E/S foram aprovados em diversas certificações internacionais à prova de explosão, como cNRTLus, ATEX e IECEx, bem como certificações marítimas e de segurança, como CE, DNV GL e ABS, atendendo aos requisitos de instalação para vários ambientes agressivos em todo o mundo.
Princípio de funcionamento e detalhes técnicos
O princípio de funcionamento do módulo 3500/25 é um processo complexo desde a 'aquisição de sinal analógico' até a 'geração de pulso digital'.
Aquisição e entrada de sinal:
O módulo recebe sinais analógicos brutos dos sensores Keyphasor através do módulo de E/S traseiro:
Para sondas de proximidade: A faixa do sinal de entrada é de +0,8 V a -21,0 V (E/S não isolada). O módulo fornece energia de excitação de -24 Vca para a sonda.
Para captadores magnéticos: Geram sinais de tensão CA, com impedância de entrada mínima de 21,8 kΩ.
O circuito de proteção interno do módulo fixa sinais de entrada fora da faixa para proteger os componentes internos.
Condicionamento e digitalização de sinais:
Quando a tensão do sinal excede (ou cai abaixo, dependendo da polaridade) do limite definido, o estado do comparador muda.
A função Histerese é crucial aqui. Ele define a diferença de tensão entre o disparo e o reset, evitando efetivamente oscilações repetidas do comparador causadas por instabilidade ou ruído do sinal, garantindo que apenas um pulso limpo e claro seja gerado por marca Keyphasor.
O sinal analógico de entrada é primeiro amplificado e modelado pelo circuito de condicionamento.
O sinal então entra no estágio comparador, onde é comparado com o limite definido pelo usuário.
A saída do comparador é convertida em um pulso digital de onda quadrada, que é o sinal Keyphasor final.
Processamento lógico e saída:
O sinal digital Keyphasor gerado é enviado para a unidade de processamento lógico do módulo.
Este sinal é transmitido através do barramento do backplane para todos os módulos de monitor dentro do rack 3500. Os monitores de vibração usam essa borda ascendente para bloquear a fase da forma de onda de vibração e calcular a amplitude 1X, etc.
Simultaneamente, o sinal também é enviado para os amplificadores de saída com buffer na parte frontal e traseira (impedância de saída ≤ 504 Ω) para uso por dispositivos externos.
Considerações especiais para E/S isolada:
Os módulos de E/S isolados usam componentes de isolamento, como transformadores ou optoacopladores, para isolar eletricamente completamente o sinal Keyphasor de entrada do circuito interno do sistema 3500.
Este isolamento sacrifica uma pequena quantidade de tempo de resposta e introduz erro de fase. Conforme mostrado na Figura 1, o erro de fase varia com a velocidade da máquina (normalmente mais perceptível em velocidades mais baixas). Portanto, embora possa ser usado para medição de fase, seu objetivo principal de projeto é a medição precisa de velocidade. Para aplicações que exigem precisão de fase extremamente alta, módulos de E/S não isolados devem ser priorizados.
Especificações
| do item |
Descrição da especificação |
| Número de canais |
2 canais independentes (por módulo) |
| Tipo de sinal de entrada |
Sonda de proximidade por corrente parasita ou captador magnético (MPU) |
| Faixa do sinal de entrada |
E/S não isolada: +0,8 V a -21,0 V; E/S isolada: +5V a -11V |
| Impedância de entrada |
≥ 21,8 kΩ |
| Velocidade Mínima (MPU) |
> 200 RPM (3,3 Hz) |
| Faixa de frequência |
Entrada: 0,017 Hz a 20 kHz (1 a 1.200.000 CPM) |
| Precisão de velocidade |
±1 CPM (0,017-100 Hz) a ±1% (501 Hz-20 kHz) |
| Limite de disparo |
Modo Automático: Mín. 2 V pp; Modo Manual: Ajustável pelo usuário (0 a -20 Vcc), Mín. 500 mV pp |
| Faixa de histerese |
Ajustável pelo usuário, 0,2 a 2,5 V |
| Sinal de saída |
Pulso digital Keyphasor com buffer (compatível com TTL) |
| Impedância de saída |
≤ 504Ω |
| Fonte de alimentação do transdutor |
-24 Vca/canal, máx. 40 mA |
| Consumo de energia |
3,2 Watts (típico) |
| Temperatura operacional |
E/S padrão: -30°C a +65°C; E/S de barreira interna: 0°C a +65°C |
| Dimensões do módulo (AxLxP) |
Módulo Principal: 119,9 mm x 24,4 mm x 256,5 mm (Meia Altura) |
| Espaço no rack |
1 slot frontal de meia altura (Módulo Principal) + 1 slot traseiro de altura total (Módulo E/S) |
| Certificação à prova de explosão |
cNRTLus (CL I, Div 2), ATEX/IECEx (II 3G Ex nA nC ic IIC T4 Gc) |
Cenários de aplicação
O módulo Keyphasor aprimorado 3500/25 é a escolha ideal para os seguintes cenários:
Grandes Máquinas Rotativas Críticas: Fornece referência confiável de Keyphasor para turbinas a vapor, turbinas a gás, compressores, bombas de água, ventiladores, etc., usadas para monitorar fase de vibração, expansão diferencial, excentricidade, velocidade, etc.
Trens de vários eixos: Ao usar vários módulos ou configurações emparelhadas, fornece medições de Keyphasor independentes para vários eixos em unidades complexas, como eixos paralelos ou compressores tandem.
Monitoramento da caixa de engrenagens: utiliza sua capacidade de processamento de múltiplos eventos para gerar um sinal sintético uma vez por volta a partir de vários dentes de engrenagem para análise precisa da frequência da malha da engrenagem e suas bandas laterais.
Sistemas que requerem isolamento de sinal: Quando os sensores Keyphasor precisam ser conectados simultaneamente ao sistema 3500 e outros sistemas de controle como DCS/PLC, o uso de módulos de E/S isolados evita interferência mútua entre sistemas e garante a integridade do sinal.
Aplicações críticas de segurança: Em configurações TMR (redundância modular tripla), fornece fontes de sinal Keyphasor redundantes para sistemas instrumentados de segurança (SIS), garantindo a confiabilidade absoluta de funções críticas, como proteção contra sobrevelocidade.
Monitoramento de equipamentos de baixa velocidade: O modo de limite manual permite a captura eficaz de sinais Keyphasor de equipamentos de baixa velocidade (mínimo de 1 RPM - pode chegar a 1 RPM).
Plataformas Offshore e Sistemas de Energia de Navios: Fornece desempenho estável em aplicações marítimas com uso intensivo de vibração e ambientalmente agressivas, graças ao seu design robusto e certificações marítimas.
