O 3500/46M Hydro Monitor é um módulo de monitoramento de quatro canais do Sistema de Proteção de Máquinas 3500, servindo como um componente crítico da série 3500. Ele foi projetado especificamente para monitoramento abrangente da condição e proteção de geradores de turbina hidrelétrica e outras máquinas hidráulicas. O monitor aceita sinais de vários sensores, incluindo transdutores de proximidade, sensores de vibração, sensores de pressão dinâmica e sensores de entreferro. Através de condicionamento e processamento de sinais de alta precisão, ele fornece monitoramento em tempo real de parâmetros-chave, como vibração, posição, pressão estática e dinâmica, e possui funções de alarme multinível para garantir a operação segura, estável e eficiente de unidades hidrelétricas.
O 3500/46M consiste em uma placa frontal (176449-06) e seis tipos de placas traseiras de E/S (consulte a página de pedidos para obter detalhes). A placa frontal pode ser combinada com qualquer placa traseira para formar um sistema completo.
O monitor 3500/46M foi projetado levando em consideração as características do maquinário hidráulico, como baixa velocidade, alta amplitude e operação multimodo. Ele suporta várias funções de monitoramento especializadas, incluindo vibração hidroradial, monitoramento de entreferro e monitoramento de enrolamento final do estator (SEW). É amplamente utilizado em usinas hidrelétricas, usinas hidrelétricas reversíveis, fabricação de equipamentos hidráulicos e campos de manutenção.
Principais recursos
O monitor 3500/46M oferece recursos de configuração altamente especializados e funções de monitoramento multiparâmetros. Os usuários podem configurar cada canal de forma independente por meio do software de configuração de rack 3500 para suportar os seguintes tipos de monitoramento:
Vibração Hidro Radial: Ao combinar o movimento da folga do eixo com a amplitude NX, fornece detecção de falha de pino de cisalhamento, projetado especificamente para as características estruturais de geradores de turbina hidrelétrica, identificando efetivamente padrões de vibração anormais entre o rotor e o estator.
Monitoramento do entreferro hidráulico: monitora as mudanças no entreferro entre o rotor e o estator em tempo real, fornecendo vários parâmetros, como entreferro médio, entreferro instantâneo, entreferro mínimo/máximo e números de pólos correspondentes, garantindo que a unidade opere dentro da faixa de entreferro ideal.
Monitoramento de velocidade hidráulica: fornece aviso antecipado de falhas, particularmente adequado para diagnosticar eventos de baixa frequência e alta amplitude. Embora não seja adequado para proteção automática de máquinas, é altamente valioso para manutenção preditiva.
Monitoramento de aceleração hidráulica: monitora eventos de vibração de alta frequência, suportando métodos de processamento não integrados e integrados, com uma faixa de frequência de 3 Hz a 30.000 Hz.
Monitoramento de impulso hidráulico: monitora o deslocamento axial, com sensibilidade selecionável de 3,94 mV/μm, 7,87 mV/μm ou 11,22 mV/μm.
Monitoramento de Pressão Hidrodinâmica: Mudanças na pressão dinâmica do fluxo de água, fornecendo parâmetros de pressão estática e dinâmica.
Monitoramento do Enrolamento Final do Estator (SEW): Monitora especificamente o estado de vibração do enrolamento final do estator, fornecendo valores diretos e parâmetros de amplitude de passagem dos pólos.
Operação multimodo: Suporta configuração multimodo para todas as funções acima. Cada canal pode ser configurado com até oito conjuntos de parâmetros de alarme, sendo que cada conjunto corresponde a um modo específico de operação da máquina, como partida, geração de energia, modulação de fase, desligamento e outras diferentes condições de trabalho.
Os quatro canais do monitor operam em pares, permitindo que duas funções de monitoramento diferentes sejam executadas simultaneamente. Por exemplo, os canais 1 e 2 podem monitorar a vibração hidroradial, enquanto os canais 3 e 4 podem monitorar o entreferro ou a posição de empuxo. Essa configuração flexível permite que um único monitor atenda às diversas necessidades de monitoramento de sistemas mecânicos hidráulicos complexos.
O sistema suporta vários métodos de comutação de modos de operação: através de contatos de hardware nos módulos de E/S multimodo ou através de comandos de software enviados através de um gateway de comunicação. Este design permite que o monitor se adapte às condições operacionais em constante mudança das unidades hidrelétricas, fornecendo proteção abrangente para diferentes tipos de máquinas hidráulicas, incluindo unidades de turbina convencionais, unidades de armazenamento bombeado e bombas grandes.
Princípio de funcionamento
O fluxo de trabalho principal do monitor 3500/46M inclui quatro estágios: entrada de sinal, condicionamento, cálculo de parâmetros e avaliação de alarme.
Entrada de sinal
Transdutor de proximidade/sensor de velocidade: -23 Vcc, máx. 43 mA
Sensor de pressão dinâmica: +23 Vcc, máx. 23 mA
Transdutor de proximidade: 10 kΩ
Sensor de velocidade: 3,5 MΩ
Sensor de pressão dinâmica: 50 kΩ (E/S de entrada positiva multimodo)
O monitor aceita sinais analógicos de vários sensores. A impedância de entrada varia dependendo do tipo de sensor e do módulo de E/S:
O método de fornecimento de energia também varia de acordo com o tipo de sensor:
Condicionamento de Sinais
Os sinais de entrada são processados através de amplificação, filtragem, integração, etc., e convertidos em valores de engenharia (por exemplo, μm, mm/s, m/s²). O sistema fornece vários métodos de filtragem:
Filtro direto: Adequado para vibração hidroradial, resposta de frequência 0,104–500 Hz (correspondente à velocidade 25–1500 cpm)
Filtro Gap: frequência de corte de -3 dB a 0,05 Hz
Não Filtro 1X: 0,25–128 vezes a velocidade de rotação, rejeição mínima de faixa de parada de 50 dB
Filtro vetorial 1X e NX: valor Q constante, rejeição mínima de banda de parada de 50 dB, valor NX selecionável entre 2–20 ou 2–50
O condicionamento de sinal também inclui ajustes de sensibilidade, como:
Vibração hidroradial: 0,79 mV/μm, 3,94 mV/μm ou 7,87 mV/μm
Hidro Air Gap: 0,20 mV/μm, 0,22 mV/μm, 0,49 mV/μm ou 0,55 mV/μm
Velocidade hidráulica: 20 mV/(mm/s)
Impulso hidráulico: 3,94 mV/μm, 7,87 mV/μm ou 11,22 mV/μm
Cálculo de Parâmetros
Com base no tipo de monitoramento configurado, o módulo calcula as seguintes Variáveis Medidas:
Vibração Hidro Radial: Direta, Gap, Amplitude 1X, Amplitude NX, Não Amplitude 1X, Composto
Entreferro hidráulico: entreferro médio, entreferro instantâneo, entreferro mínimo/máximo, entreferro mínimo/máx.
Hidrovelocidade: direta, polarização, amplitude 1X, amplitude 2X, atraso de fase 1X/2X
Impulso Hidro: Direto, Gap
Aceleração hidráulica: direta, amplitude 1X/2X, atraso de fase 1X/2X
Enrolamento Final do Estator (SEW): Direto, Amplitude de Passagem do Pólo, Resultante Direto
Pressão Hidrodinâmica: Direta, Pressão Estática, Amplitude 1X/2X, Atraso de Fase 1X/2X
Julgamento de Alarme
Cada variável medida pode ser configurada com pontos de alarme de Alerta e Perigo. Os atrasos dos alarmes são configuráveis:
Atraso de alerta: 1–400 segundos (em intervalos de 1 segundo)
Atraso de perigo: 1–400 segundos (em intervalos de 1 segundo)
A precisão do alarme chega a ±0,13% do valor definido, garantindo uma resposta oportuna e confiável.
Resultados e comunicação
Indicadores do painel frontal: Equipados com LEDs OK (status operacional), TX/RX (status de comunicação) e Bypass (status de bypass).
Saídas de transdutor com buffer: Um conector coaxial por canal, com proteção contra curto-circuito.
Saídas do gravador: sinal de corrente de 4–20 mA, proporcional ao fundo de escala, saída independente por canal. Os curtos-circuitos não afetam o funcionamento.
Interface de Comunicação: Comunica-se com outros módulos no rack 3500 através do backplane, suportando monitoramento remoto e integração de dados.
Características Técnicas
Medição de alta precisão: A precisão típica para a maioria dos tipos de medição é de ±0,33% da escala completa, com um máximo de ±1%.
Compatibilidade com vários sensores: suporta transdutores de proximidade, sensores de velocidade, acelerômetros, sensores de pressão dinâmica, sensores de entreferro e muito mais.
Funções especializadas de monitoramento hidroelétrico: Inclui vibração hidroradial, monitoramento de entreferro, monitoramento SEW, etc., projetadas especificamente para unidades hidrelétricas.
Suporte Multimodo: Suporta 8 conjuntos de parâmetros de alarme, adaptando-se às diversas condições de operação de unidades hidrelétricas.
Condicionamento de sinal avançado: Inclui filtragem direta, filtragem de lacunas, filtragem não 1X, filtragem de rastreamento vetorial, etc., adaptando-se às características de baixa frequência e alta amplitude de máquinas hidráulicas.
Adaptabilidade Ambiental: Faixa de temperatura operacional de -30°C a +65°C, adequada para ambientes agressivos em usinas hidrelétricas.
Certificações de segurança: está em conformidade com a diretiva FCC, EMC, LV, RoHS, ATEX, IECEx, CSA e outros padrões internacionais para uso em áreas perigosas.
