O Monitor de Posição 3500/45 é um módulo de monitoramento de posição altamente especializado, multifuncional e robusto dentro do Sistema de Monitoramento de Condição de Máquinas Bently Nevada Série 3500. Como monitor de quatro canais, seu principal objetivo de projeto é medir e monitorar com precisão as mudanças de posição mecânica de componentes críticos em máquinas rotativas, fornecendo proteção vital para manutenção preditiva e evitando falhas mecânicas catastróficas.
A excelência do monitor reside na sua incomparável compatibilidade de sensores. Ele pode receber e processar sinais diretamente de vários sensores de posição, incluindo:
Transdutores de Proximidade
Transdutores de posição rotativa
Transformadores Diferenciais Variáveis Lineares DC
Transformadores Diferenciais Variáveis Lineares AC
Potenciômetros Rotativos
Essa ampla compatibilidade permite que o 3500/45 atenda às diversas e complexas necessidades de monitoramento de posição, desde turbomáquinas tradicionais até válvulas modernas da indústria de processos.
Usando o software de configuração de rack 3500, os usuários podem configurar cada canal para executar diversas funções principais, incluindo: posição axial (impulso), expansão diferencial, expansão diferencial de rampa única padrão, expansão diferencial de rampa única não padrão, expansão diferencial de rampa dupla, expansão diferencial de entrada complementar (CIDE), expansão da caixa e posição da válvula. Os quatro canais do monitor são configurados e gerenciados em 'pares de canais', permitindo que um único módulo execute duas funções de monitoramento diferentes simultaneamente.
2. Recursos principais e princípios funcionais detalhados
2.1 Função principal: Interface multisensor e medição de posição de precisão
O valor central do 3500/45 é a integração de múltiplas tecnologias de sensores em uma plataforma unificada, juntamente com condicionamento e cálculo de sinal de alta precisão.
Interface multisensor e fonte de alimentação: O monitor fornece fontes de alimentação dedicadas e circuitos de condicionamento de sinal para diferentes tipos de sensores:
Transdutores de Proximidade / RPTs: Fornecem potência de excitação de -24 Vcc, com impedância de entrada de 10 kΩ.
LVDTs CC: Fornece potência de excitação de +15 Vcc, com impedância de entrada de 1 MΩ.
LVDTs CA: Fornece excitação de onda senoidal de 2,3 Vrms, 3.400 Hz, com impedância de entrada de 137 kΩ.
Potenciômetros Rotativos: Fornece potência de excitação de -12,38 Vcc, com impedância de entrada de 200 kΩ.
Esse design direcionado garante que cada tipo de sensor opere em condições ideais, produzindo os sinais brutos mais precisos.
Condicionamento e Filtragem de Sinais: Todos os sinais de posição passam por um condicionamento preciso. O módulo incorpora filtros Direct e Gap com frequências de corte de 1,2 Hz e 0,41 Hz, respectivamente. Esses filtros passa-baixa removem com eficácia o ruído elétrico de alta frequência e a interferência de vibração mecânica, garantindo a extração de verdadeiros sinais CC e CA de baixa frequência, refletindo o deslocamento mecânico lento, o que é crucial para rastrear processos lentos, como a expansão térmica.
Variáveis Medidas e Alarmes: Os sinais condicionados são calculados em Variáveis Medidas. Os usuários podem definir alarmes de alerta para cada variável ativa e selecionar quaisquer duas das variáveis mais críticas para alarmes de perigo. A precisão dos pontos de ajuste do alarme está dentro de ±0,13% do valor desejado. Atrasos de alarme programáveis evitam ainda mais alarmes falsos.
Saídas do gravador: Cada canal (exceto Ramp DE e CIDE) fornece uma saída de gravador independente de 4-20 mA para conexão com DCS ou dispositivos de gravação, permitindo registro e monitoramento contínuo de dados.
2.2 Principais Funções de Monitoramento: Princípios de Funcionamento e Importância Mecânica
a) Monitoramento da posição axial (impulso)
Princípio: Mede com precisão o deslocamento axial do rotor usando transdutores de proximidade instalados próximos ao mancal de impulso. O monitor mede a tensão média de gap do transdutor.
Significado mecânico: Usado para evitar atrito axial entre o rotor e os componentes estacionários em máquinas rotativas (por exemplo, turbinas a vapor, compressores). Quando o rotor se move devido ao desequilíbrio de impulso, o monitor dispara alarmes imediatamente, protegendo o caro rolamento de impulso e todo o trem do rotor. Sua sensibilidade típica é 3,94 mV/μm ou 7,87 mV/μm.
b) Monitoramento da Expansão Diferencial
A Expansão Diferencial é um dos parâmetros de monitoramento mais críticos para grandes máquinas rotativas (especialmente turbinas a vapor), referindo-se à diferença na expansão térmica entre o rotor e o revestimento devido a diferenças de massa, material e aquecimento.
Rampa Única Padrão DE: Usa um transdutor de proximidade direcionado para uma superfície em rampa no rotor. À medida que o rotor se expande, a posição relativa entre o transdutor e a rampa muda, causando uma mudança linear na tensão de saída. O monitor converte esta tensão em um valor de expansão.
Rampa única não padrão DE: Princípio semelhante, mas permite uma configuração de ângulo de rampa mais flexível.
Dual Ramp DE: Usa dois transdutores monitorando duas superfícies de rampa diferentes, proporcionando uma faixa de medição mais ampla ou redundância.
Entrada complementar DE (CIDE): Este é um recurso avançado do 3500/45. Utiliza dois transdutores direcionados ao mesmo plano de medição do rotor, mas instalados em lados opostos. Ao combinar os sinais de ambos os transdutores usando algoritmos internos, a faixa de medição efetiva pode ser duplicada em comparação com um único transdutor. Isto é particularmente importante para unidades com expansão muito grande durante a partida e a desaceleração, garantindo um monitoramento contínuo durante todo o ciclo.
Precisão: A precisão da Rampa DE depende do ângulo de rampa e da amplitude de tensão do fundo de escala, atingindo ±1,0% do fundo de escala em condições ideais.
c) Monitoramento da Expansão de Casos
Princípio: Usa LVDTs DC ou LVDTs AC para medir a expansão térmica da carcaça da máquina em relação à sua fundação.
Significância Mecânica: Combinados com dados de expansão diferencial, os dados de expansão da caixa fornecem uma avaliação mais abrangente do comportamento térmico geral do rotor e da caixa. É fundamental para diagnosticar falhas, como emperramento no sistema de chave deslizante ou tensão excessiva no tubo.
d) Monitoramento da posição da válvula
Princípio: Usa RPTs, Potenciômetros Rotativos ou LVDTs AC para medir o deslocamento linear de uma haste de válvula de controle ou a posição rotacional de um atuador com base em seu curso completo ou rotação.
Significância Mecânica: Usado em indústrias de processo para monitorar a abertura de válvulas críticas, garantindo controle preciso do processo e diagnosticando problemas como travamento de válvula ou histerese.
2.3 Precisão e Garantia de Desempenho
O 3500/45 oferece precisão de medição excepcional. A +25°C, para a maioria das medições, a precisão típica é de ±0,33% do fundo de escala, com um máximo de ±1% do fundo de escala. O consumo de energia do módulo varia dependendo do tipo de módulo de E/S utilizado, normalmente entre 5,6 Watts e 8,5 Watts, refletindo um design eficiente.
3. Arquitetura e configuração de hardware
4. Adequação, conformidade e certificações ambientais
O 3500/45 foi projetado para ambientes industriais severos:
Temperatura operacional: -30°C a +65°C quando usado com módulos de E/S padrão.
Certificações: Está em conformidade com FCC, Diretiva EMC, Diretiva de Baixa Tensão, Diretiva RoHS e possui certificações marítimas de DNV GL e ABS. Quando usado com módulos de E/S com barreiras internas, ele também pode atender aos padrões de áreas classificadas como cNRTLus, ATEX e IECEx.
5. Cenários de aplicação
O Monitor de Posição 3500/45 é a base para as seguintes aplicações críticas:
Geração de Energia: Monitoramento de rolamentos axiais, expansão diferencial e expansão de caixa em turbinas a vapor e turbinas a gás.
Petróleo e Gás: Monitoramento de posição axial em grandes compressores e bombas.
Indústrias Químicas e de Processo: Monitoramento da posição da válvula para válvulas de controle críticas.
Qualquer ambiente industrial pesado que exija monitoramento preciso de posição mecânica, expansão e deslocamento.
