IS200VVIBH1C Titreşim İzleme Kartı, GE Mark VI türbin kontrol sistemi içindeki temel titreşim izleme ve koruma bileşenidir. Sistemin 'stetoskopu' görevi gören bu cihaz, türbin makinelerinin (rulmanlar, şaft muyluları ve baskı bilezikleri gibi) kritik parçalarından çeşitli titreşim ve konum sinyallerini almak, işlemek ve analiz etmek için özel olarak tasarlanmıştır. Bu kart, TVIB veya DVIB terminal kartları aracılığıyla 14'e kadar uyumlu Bently Nevada® prob tipine (yakınlık probları, hız sensörleri, ivmeölçerler, sismik transdüserler ve Keyphasor® probları dahil) bağlanarak türbin çalışma durumunun sürekli, yüksek hassasiyette izlenmesine olanak tanır. Temel misyonu, anormal mekanik titreşimleri ve konum değişikliklerini tespit ederek ve zamanında alarmlar ve hatta açma sinyalleri vererek ekipman hasarını önlemek ve büyük dönen makinelerin güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamaktır. İster gaz ister buhar türbinleri için olsun, VVIB temel korumadan gelişmiş titreşim analizine kadar eksiksiz bir çözüm sunar.
2. Temel İşlevler ve Ayrıntılı İlkeler
IS200VVIBH1C'nin işlevselliği basit sinyal alımının çok ötesine uzanır. Sensör teknolojisi, dijital sinyal işleme ve kontrol sistemleri mühendisliğiyle derinlemesine entegre edilmiş ilkeleriyle karmaşık sinyal işleme algoritmalarını ve çok katmanlı koruma mantığını birleştirir.
2.1 Çok Kanallı Sinyal Toplama ve Sayısallaştırma
Bu, tüm gelişmiş işlevlerin temelini oluşturur. VVIB, yüksek performanslı, çok kanallı bir veri toplama sistemi görevi görür.
Teknik Prensip:
Arayüz ve Genişletme: Tek bir IS200VVIBH1C işlemci kartı aynı anda iki TVIB terminal kartına bağlanabilir, böylece toplam izleme kanalları 26'ya kadar genişletilebilir. Her TVIB terminal kartı 13 kanal sağlar: 8'i titreşim ölçümü için, 4'ü konum ölçümü için ve 1'i Anahtar Fazör sinyaline ayrılmıştır. Bu tasarım, büyük, çok yataklı rotorların izlenmesi için geniş arayüzler sağlar.
Sinyal Koşullandırma ve Güç Kaynağı: TVIB terminal kartı yalnızca sinyal sonlandırma noktaları sağlamakla kalmaz, aynı zamanda aktif problar için gerekli olan -28 V DC uyarma gücünü de sağlar (yakınlık probları için gereken Proximitor'lar gibi). TMR (Üçlü Modüler Yedekleme) sistemlerinde, güç, bir diyot yüksek seçimli devre aracılığıyla yedekli hale getirilerek tek bir güç kaynağı arızasının izlemeyi etkilememesi sağlanır. Terminal panosundaki tampon amplifikatörler, problardan gelen ham analog sinyallerin ön koşullandırmasını sağlayarak uzun mesafeli iletimden sonra sinyal bütünlüğünü sağlar.
Yüksek Hassasiyetli Analogdan Dijitale Dönüşüm: Şartlandırılmış analog sinyaller, korumalı kablolar aracılığıyla IS200VVIBH1C kartına iletilir. IS200VVIBH1C kartı, tüm bu giriş kanallarını yüksek hızda ve aynı anda örneklemek için 16 bitlik ardışık yaklaşım A/D dönüştürücüsünü (14 bit etkili çözünürlükle) kullanır. Örnekleme hızı, yapılandırılan kanalların sayısına göre dinamik olarak ayarlanır: 8 veya daha az titreşim kanalı aktif olduğunda 4,6 kHz hızlı tarama modu kullanılırken, işlem yükünü dengelemek için 8'den fazla kanal için hız 2,3 kHz'e düşer. Bu eşzamanlı örnekleme tekniği, tüm kanal verilerinin aynı anda yakalanmasını sağlayarak sonraki aşama analizi ve doğru tepe noktası tespiti için önemli bir temel oluşturur.
2.2 Titreşim ve Konum Parametresi Hesaplaması
IS200VVIBH1C'nin temel algoritmaları, fiziksel olarak anlamlı mühendislik değerleri elde etmek için sayısallaştırılmış ham sinyalleri bir dizi adımla işler.
Teknik Prensip:
Tepeden Zirveye Hesaplama ve Filtreleme: Titreşim sinyalleri için (kanal 1-8), IS200VVIBH1C, sinyalin dinamik aralığını yakalamak için 160 milisaniyelik bir zaman penceresi kullanır. Bu pencerede, yazılım sürekli olarak sinyalin maksimum (Vmax) ve minimum (Vmin) değerlerini izler ve aralarındaki farkı ham tepeden tepeye değer (Vpp) olarak hesaplar. Sinyal-gürültü oranını iyileştirmek ve belirli frekans aralıklarını hedeflemek için sinyal aynı zamanda yapılandırılabilir dijital filtrelerden de geçer. Filtre türü ( FilterType ), Hiçbiri, Düşük geçişli, Yüksek geçişli veya Bant geçişli dahil olmak üzere sensör türüne göre seçilebilir. Sismik ve hız transdüserleri için, 8 kutba kadar dik zayıflamaya sahip filtreler, frekans yanıtını tam olarak şekillendirecek şekilde yapılandırılabilir.
Boşluk/Konum DC Bileşen Çıkarımı: Yakınlık probları için çıkış sinyali, bir DC bileşeni (ortalama boşluğu veya konumu temsil eden) ve bir AC bileşeni (titreşimi temsil eden) içerir. IS200VVIBH1C, rotor eksenel konumu, diferansiyel genişleme ve eksantriklik gibi konum izleme işlevleri için DC bileşenini sorunsuz bir şekilde çıkarmak üzere 8 Hz kesme frekansına sahip ikinci dereceden bir alçak geçiş filtresi kullanır.
Mühendislik Birimi Ölçeklendirmesi: Hesaplanan voltaj değerleri (ister AC Vpp ister DC Vgap olsun), kullanıcı tarafından yapılandırılan ölçeklendirme faktörleri (VIB_Scale) ve ofsetler (ScaleOff), örneğin yer değiştirme için mil ve hız için inç/saniye (inç/sn) kullanılarak fiziksel olarak anlamlı mühendislik birimlerine dönüştürülür. Bu, kontrol mantığının ve operatörlerin ölçümleri doğrudan yorumlamasına olanak tanır.
2.3 Anahtar Fazör İşleme ve Hız Ölçümü
Kanal 13, gelişmiş titreşim analizinin temel taşı olan Anahtar Fazör sinyalini işlemek için özel olarak tasarlanmıştır.
Teknik Prensip:
Anahtar Fazör Prensibi: Anahtar Fazör tipik olarak şaft üzerindeki bir kama yuvasına veya çentiğe yönelik bir yakınlık probudur. Kama kanalı probu her geçtiğinde boşluk aniden değişir ve bir darbe sinyali üretilir. Bu darbe, rotorun her dönüşü için referans faz noktasını işaretler.
Darbe Algılama ve Hız Hesaplaması: IS200VVIBH1C, her bir Tuş Fazör darbesinin yükselen kenarını doğru bir şekilde yakalamak için yazılımla ayarlanabilen histerezisli bir donanım karşılaştırıcı devresi kullanır. Bu darbeler, dahili sayaçların ardışık darbeler arasındaki zaman aralığını hassas bir şekilde ölçtüğü bir FPGA'ye (Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi) beslenir. Firmware, anlık rotor hızını (RPM) doğrudan hesaplamak için bu aralığı kullanır. Donanım karşılaştırıcısının güvenilmez hale geldiği çok düşük hızlarda çalışma zamanı kodu, darbeleri saymak için kanal 13'teki ( GAP13_KPH1 ) boşluk sinyalini kendisi analiz ederek tüm çalışma aralığı boyunca doğru hız ölçümü sağlar.
2.4 Gelişmiş Titreşim Analizi (1X, 2X ve İzleme Filtreleri)
IS200VVIBH1C, teşhis düzeyinde bilgi sağlamak için titreşim vektörünü ayrıştırma yeteneğine sahip, basit genel titreşim izlemenin ötesine geçer.
Teknik Prensip:
Modülasyon ve Filtreleme: Ham titreşim sinyali (örneğin, kanal 1'den), Anahtar Fazör sinyalinden (1X veya 2X çalışma hızında) türetilen sinüs ve kosinüs referans sinyalleriyle çarpılır. Bu işlem, 1X (veya 2X) frekansındaki titreşim bileşenini DC seviyesine 'aşağı dönüştürür', diğer frekans bileşenleri ise daha yüksek frekanslara 'yukarı dönüştürülür'.
Vektör Çıkarma: Çoğaltılmış sinyaller, tüm yüksek frekanslı gürültüyü ortadan kaldıran, son derece düşük kesme frekansı (0,25 Hz) 4 kutuplu alçak geçişli filtreden geçer ve sonuçta 1X titreşim vektörünün Faz İçi (gerçek) ve Dörtlü (hayali) kısımlarını temsil eden iki DC sinyali üretir.
Büyüklük ve Faz Hesabı: 1X titreşimin tepe büyüklüğü (Vib1Xy), gerçek ve sanal kısımların karelerinin toplamının karekökü hesaplanarak elde edilir. Titreşim vektörünün Anahtar Fazör darbesine göre faz açısı (Vib1xPHy), sanal kısmın gerçek kısma oranının arktanjantı hesaplanarak elde edilir. Bu faz bilgisi, rotor dengesizliğinin veya yanlış hizalamanın yönünü belirlemek için çok önemlidir.
1X ve 2X Titreşim Bileşeni Analizi: Bu fonksiyon, çalışma hızının (1X) veya iki katı (2X) ile eşzamanlı olarak titreşim bileşenlerinin büyüklüğünü ve fazını belirler. Çekirdeği senkron demodülasyon (faz kilitli amplifikasyon) teknolojisidir.
İzleme Filtreleri: Bu işlev, ivmeölçer kullanan LM serisi gaz türbinleri gibi uygulamalar için tasarlanmıştır. Prensibi 1X/2X analizine benzer, ancak Anahtar Fazör frekansına kilitlemek yerine, LM_RPM_A, B, C ) dinamik olarak izleyebilir ve bu üç spesifik hızda titreşim genliğini ( kontrolör tarafından sağlanan üç bağımsız hız sinyalini ( LMVibxA, B, C ) gerçek zamanlı olarak demodüle edebilir. Bu, çok şaftlı ünitelerin veya kritik hızlardan geçerken titreşim davranışının izlenmesi için son derece kullanışlıdır.
2.5 Çok Katmanlı Koruma ve Limit Kontrolü
İşlenen tüm veriler sonuçta koruma işlevi görür.
Teknik Prensip:
Yapılandırılabilirlik: Kullanıcılar ( özelliğini etkinleştirebilir SysLimxEnable ) , limit değerini ( SysLimitx ) ayarlayabilir, kontrol tipini seçebilir (büyük veya eşit veya küçük veya eşit, SysLimxType ) ve SysLimxLatch ) yapıp yapmayacağınıza karar verebilir. her limit bloğu için mandallama ( Kilitleme işlevi, bir kez tetiklendiğinde alarm durumunun manuel olarak sıfırlanana kadar devam edeceği ve böylece anormal koşulların gözden kaçırılmaması anlamına gelir.
Uygulama: Bu limitler farklı seviyelerde alarmları (Uyarı) ve tehlikeli açmaları (Açma) tetiklemek için kullanılır. Örneğin, Limit1'i aşan bir titreşim değeri, bakım personelini uyarmak için bir uyarı alarmını tetikleyebilir; daha yüksek Limit2'yi aşmak ise doğrudan ünitenin acil kapatma için alarm vermesini başlatır.
Sistem Limit Kontrolü: Her titreşim ve konum kanalı, tamamen yapılandırılabilir iki sistem limit bloğuyla donatılmıştır.
Akıllı Arıza Mantığı: Sistemde akıllı kilitleme mantığı bulunur. Örneğin, DC bileşenine dayalı bir prob arızası tespit edilirse (örn. açık veya kısa devre), sistem AC bileşenine dayalı titreşim tetiklemesini engelleyebilir ve sensör arızasının neden olduğu hatalı kapatmayı önleyebilir.
3. Donanım Özellikleri ve Arayüz
Kanal Kapasitesi: Toplamda 26 izleme kanalı olmak üzere 2 adede kadar TVIB terminal kartını destekler.
Prob Uyumluluğu: Bently Nevada yakınlık, hız, ivmeölçer, sismik ve Anahtar Fazör problarını tamamen destekler.
Sinyal Örnekleme: 4,6 kHz'e kadar örnekleme hızlarına sahip 16 bit A/D dönüştürücü (eş zamanlı örnekleme).
Güç Kaynağı: Terminal kartlarındaki Proximitor'lar için -28 V DC yedek güç sağlar.
Fiziksel Arayüz: Mandallı bağlantı elemanlarına sahip 37 pimli 'D' kabuk konnektörleri aracılığıyla VME rafındaki ve terminal kartlarındaki denetleyiciyle iletişim kurar.
Çıkış Arayüzü: TVIBH2A terminal kartı, ara belleğe alınmış sinyalleri doğrudan taşınabilir veri toplama ekipmanına veya kalıcı bir Bently Nevada 3500 izleme sistemine yönlendirmek için BNC konnektörleri sağlayarak veri çoğaltmayı ve gelişmiş analizi mümkün kılar.
4. Teşhis ve Bakım
IS200VVIBH1C, güçlü kendi kendine teşhis ve sistem teşhis yeteneklerine sahiptir.
Donanım Tanılaması: Ölçüm doğruluğunu sağlamak için A/D dönüştürücü kalibrasyon seviyelerini sürekli olarak izler; donanımın yanlış yapılandırılmasını önlemek için terminal kartı kimlik çiplerini kontrol eder; giriş sinyallerini limit dışı koşullar (açık veya kısa devre) açısından izler.
Durum Göstergesi: Güç, çevrimiçi durum, iletişim bağlantıları, teşhis alarmları ve aşırı sıcaklık uyarıları için ön panel LED'leri aracılığıyla sezgisel durum bilgileri sağlar.
Yazılım Teşhisleri: Tüm sistem limit durumları ve prob hatası bilgileri, gibi değişkenler aracılığıyla Mark VI kontrol cihazında mevcuttur L3DIAG_VVIB ve WorkstationST'de görüntülenebilir ve oturum açılabilir, böylece sorun giderme ve geçmiş veri analizi kolaylaştırılır.
