Yakınlık Ölçüm Zinciri ile PA150 Prob Montaj Adaptörü, VM ürün serisinden eksiksiz, bağımsız, temassız bir yer değiştirme ölçüm sistemidir. Bu entegre sistem, zorlu endüstriyel ortamlar ve tehlikeli alanlar (potansiyel olarak patlayıcı atmosferler) için özel olarak tasarlanmış, sağlam, yalıtılmış bir muhafaza içinde yer alan bir TQ912 girdap akımı yakınlık sensörünü ve bir IQS900 sinyal koşullayıcıyı birleştirir. Temel işlevi, dönen makinelerdeki (buhar türbinleri, gaz türbinleri, hidrolik türbinler, jeneratörler, turbo kompresörler ve pompalar gibi) göreceli şaft titreşimini ve eksenel konumu doğru bir şekilde ölçmektir. API 670 5. Baskı standartlarıyla tamamen uyumlu olup makine koruması, durum izleme, aşırı hız algılama sistemleri (ODS) ve güvenlikle ilgili uygulamalar için yaygın olarak kullanılır.
PA150'nin önemli bir avantajı son derece entegre ve modüler tasarımıdır. Sensörü, 1 metrelik entegre kabloyu ve sinyal koşullayıcıyı tek bir ünitede birleştirerek ayrı bir EA902 uzatma kablosu ihtiyacını ortadan kaldırır. U şekilli tutucuya sahip benzersiz çıkarılabilir muhafazası, makine çalışırken bile son derece kolay prob kurulumunu ve boşluk ayarını kolaylaştırır. Ayarlanabilir paslanmaz çelik çubuk (50 ila 800 mm arası uzunluklarda mevcuttur) ve çeşitli adaptör dişi ve uzunluk seçenekleri, karmaşık makine yapılarına ve mekansal kısıtlamalara uyum sağlamak için muazzam kurulum esnekliği sağlar.
Sistem, kısa devre koruması özelliğine sahip gerilim (3 telli) veya akım (2 telli) çıkışı sunar. Frekans tepkisi DC'den 20 kHz'e kadar uzanır ve yüksek hızlı dönen makinelerde ince titreşim ayrıntılarının yakalanmasına olanak tanır. Sensör ucu son derece geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ila +180°C) sunarak yüksek sıcaklıktaki ortamlarla başa çıkmasına olanak tanır. Ayrıca PA150'nin standart versiyonları ve çeşitli uluslararası standartlar (ATEX, IECEx, CSA, KGS, UKEX, EAC, vb.) tarafından sertifikalandırılmış patlamaya dayanıklı (Ex) versiyonları mevcuttur ve küresel olarak tehlikeli alanlarda kullanıma yönelik güvenlik gereksinimlerini karşılar. Yerleşik IQS900 sinyal koşullayıcı ayrıca isteğe bağlı yerleşik kendi kendine test (BIST) işlevselliğini, ham sinyal çıkışını ve test sinyali girişini destekleyerek sistemin devreye alınmasını, saha testini ve sorun giderme süreçlerini önemli ölçüde basitleştirir.
Çalışma Prensibi
PA150 sistemi, yüksek hassasiyetli, temassız yer değiştirme ölçümünü elde etmek için Girdap Akımı Prensibine dayalı olarak çalışır. Çalışma prensibi, elektromanyetik indüksiyon, yüksek frekanslı sinyal modülasyonu ve demodülasyonu, sinyal doğrusallaştırması, sıcaklık telafisi ve yerleşik tanılamayı içeren karmaşık ve hassas bir süreçtir. Süreç aşağıda adım adım detaylandırılmıştır.
1. Girdap Akımı İndüksiyonu ve Sinyal Üretimi
Sistemin çekirdeği TQ912 yakınlık sensörüdür. Kafasında, yüksek performanslı termoplastik PPS (polifenilen sülfit) ile kapsüllenmiş ve paslanmaz çelik (AISI 316L) bir gövdeye kıvrılmış, hassas sarımlı bir bobinden oluşan bir prob bulunur. IQS900 sinyal koşullayıcı içindeki yüksek frekanslı bir osilatör, MHz aralığında bir AC sinyali üretir ve bu sinyal, 70 ohm karakteristik empedanslı koaksiyel kablo yoluyla sensör prob bobinine iletilir.
Bobinden yüksek frekanslı akım geçtiğinde, bobin ön ucunda alternatif bir elektromanyetik alan oluşturur. Bu alan iletken bir metal hedefe (tipik olarak makinenin şaftı) yaklaştığında, Faraday'ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasasına göre hedef yüzeyde girdap akımları indüklenir. Bu girdap akımları, orijinal alana zıt yeni bir manyetik alan (Lenz Yasası) oluşturarak sensör bobininin etkin empedansında bir değişikliğe neden olur. Empedanstaki bu değişimin, prob ucu ile hedef yüzey arasındaki boşluk mesafesi ile spesifik bir fonksiyonel ilişkisi (tipik olarak yaklaşık olarak negatif bir üstel ilişki) vardır ve ayrıca hedef malzemenin elektromanyetik özelliklerinden (iletkenlik, geçirgenlik) ve ortam sıcaklığından da etkilenir.
2. Sinyal Modülasyonu, İletimi ve Demodülasyonu
Sensör bobininin empedans genliğindeki değişiklik, koşullandırıcıdan gelen yüksek frekanslı taşıyıcı sinyali modüle eder. Yani geri dönüş sinyalinin genliği (mesafe bilgisini taşıyan) boşluk bilgisini içerir. Bu modüle edilmiş yüksek frekanslı sinyal, koaksiyel kablo aracılığıyla IQS900 sinyal koşullayıcıya geri iletilir.
IQS900'ün içinde dönüş sinyali ilk olarak önceden yükseltilir. Daha sonra, hassas bir demodülasyon devresi (çoğunlukla faza duyarlı algılama teknolojisini kullanan), yüksek frekanslı taşıyıcının çıkarılmasından ve bobin empedansındaki değişimle orantılı bir düşük frekanslı voltaj sinyalinin çıkarılmasından sorumludur. Bu süreç çok önemlidir; güç kaynağı dalgalanmaları, kablo kapasitans değişiklikleri ve harici elektromanyetik girişim (EMI) tarafından ortaya çıkan gürültüyü etkili bir şekilde bastırırken, sinyal saflığını ve güvenilirliğini garanti ederek empedans değişiminin gerçek genliğini doğru bir şekilde geri yüklemelidir.
3. Doğrusallaştırma, Yükseltme ve Çıkış Dönüştürme
Demodülatörden gelen ham voltaj sinyali, boşluk mesafesi ile doğrusal olmayan bir ilişkiye sahiptir. IQS900'ün dahili işlem devresi özel bir doğrusallaştırma modülü içerir. Bu modül, ham sinyali karmaşık algoritmalar (polinom uydurma veya parçalı doğrusal telafi gibi) aracılığıyla işler ve bunu mekanik boşlukla oldukça doğrusal orantılı bir ilişkiye sahip standart bir sinyale dönüştürür.
Daha sonra, doğrusallaştırılmış sinyal, kullanıcı tarafından sipariş seçenekleri aracılığıyla seçilen çıkış aralığı ve hassasiyetle tam olarak eşleşecek şekilde ölçeklendirme ve öngerilim ayarı için hassas bir amplifikasyon devresine gönderilir:
Gerilim Çıkış Modu (3 telli): -1,6 V (minimum boşluğa karşılık gelir) ile -17,6 V (maksimum boşluğa karşılık gelir) arasında doğrusal bir voltaj sinyali sağlar. Düşük çıkış empedansına (<100 Ω), 16 V dinamik aralığa sahiptir ve veri toplama kartlarına veya PLC'lere kısa mesafeli iletim için uygundur ve güçlü parazit önleme özelliği sunar.
Akım Çıkış Modu (2 telli): -15,5 mA'dan (minimum aralık) -20,5 mA'ya (maks aralık) kadar bir akım sinyali sağlar. Dinamik aralık 5 mA'dır. Akım çıkışı, uzun mesafelerdeki voltaj düşüşlerinden ve gürültüden etkilenmez, bu da onu kontrol odalarına veya DCS sistemlerine uzun mesafeli iletim için ideal kılar ve doğası gereği kablo kopması tespiti sağlar.
Her iki çıkış da kısa devre koruması ve aşırı gerilim korumasıyla tasarlanmıştır.
4. Sıcaklık Telafisi ve Sistem Kalibrasyonu
Sıcaklık değişimleri bobin direncini, kablo özelliklerini ve hedef malzemenin elektromanyetik özelliklerini etkiler. PA150 sistemi kapsamlı sıcaklık dengeleme tasarımı kullanır. Dahili bir sıcaklık sensörü ortam sıcaklığını izler ve algoritmalar, belirtilen geniş sıcaklık aralığı (Sensör: -40°C ila +180°C; Koşullandırıcı: -40°C ila +85°C) boyunca çıkış sinyali stabilitesini ve doğruluğunu korumak için uyarı sinyali genliğini veya demodülasyon devresi parametrelerini dinamik olarak ayarlar ve ölçüm sapmasını en aza indirir (<%5 @ -30 ila 150°C).
Ölçüm zincirinin tamamı (sensör + koşullandırıcı), 23°C ±5°C'de standart bir VCL 140 çelik (1.7225) hedef kullanılarak fabrikada kalibre edilmiş olup, bileşenlerin tamamen değiştirilebilirliğini sağlar. Bu, sistem içindeki sensörün veya koşullandırıcının, tüm sistemi yeniden kalibre etmeye gerek kalmadan tek tek değiştirilebileceği anlamına gelir; bu da saha bakımını büyük ölçüde basitleştirir ve yedek parça stok maliyetlerini azaltır.
5. Yerleşik Tanılama ve Test Özellikleri (BIST)
IQS900 sinyal koşullayıcının isteğe bağlı teşhis işlevselliği göze çarpan bir özelliktir. Ölçüm zincirinin (sensör, kablo ve koşullandırıcının kendisi dahil) durumunu sürekli veya isteğe bağlı olarak otomatik olarak izleyebilen Yerleşik Otomatik Testi (BIST) destekler. Bir arıza tespit edilirse (örn. sensörde açık devre, kısa devre, kablo hasarı veya dahili klima arızası), çıkışı normal çalışma aralığının (< -20,5 mA veya > -15,5 mA; < -17,6 V veya > -1,6 V) dışındaki bir değere sürerek uzaktan uyarı verir ve önleyici bakımı mümkün kılar.
Ayrıca IQS900 benzersiz yerinde test desteği sağlar:
Ham Çıkış (RAW/COM): Son ölçeklendirme işleminden önce koşullandırıcı tarafından alınan dahili sinyali doğrudan yansıtan bir 'ham' voltaj sinyali (-0,8 ila -8,8 V) sağlar. Bu, sistem akım çıkışı için yapılandırıldığında bile kullanılabilir. Bu fonksiyon, sensörden sinyal koşullayıcının ön ucuna kadar olan bağlantının sağlığını doğrulamak için kullanılır.
Test Girişi (TEST/COM): Klimanın girişine bir AC test voltajı sinyalinin enjekte edilmesini sağlar. Koşullandırıcı bu test sinyalini gerçek sensörden geliyormuş gibi işler ve ana çıkışa iletir. Bu, sinyal koşullayıcıdan sonraki izleme sistemine (izolasyon bariyerleri ve kablolar dahil) kadar tüm sinyal yolunun bütünlüğünü doğrulamak için kullanılır.
Bu özellikler bir arada, kabloların bağlantısını kesmeden veya makineyi durdurmadan verimli bir şekilde yerinde devreye alma ve sorun giderme olanağı sağlar.
Temel Özellikler ve Faydalar
Yüksek Entegrasyon ve Kolay Kurulum: Sensör, kablo ve klimayı tek bir ünitede entegre ederek harici uzatma kablolarını ortadan kaldırır. Çıkarılabilir mahfaza ve U şeklindeki tutucu, son derece kolay prob kurulumuna ve boşluk ayarına olanak tanıyarak makine çalışırken çevrimiçi ayarlamaları destekler.
Mükemmel Mekanik Tasarım ve Uyarlanabilirlik: Ayarlanabilir paslanmaz çelik çubuk (50-800 mm), çeşitli adaptör dişleri (M24, 7/8'-14UNF, 3/4'NPT, G3/4', 1'NPT) ve uzunluklar ve çoklu kablo bağlantı seçenekleri (Seçenek F) içerir; neredeyse tüm kurulum alanı ve mekanik arayüz gereksinimlerini karşılar.
Kapsamlı Çevre ve Güvenlik Sertifikaları: Sensör sınıfı IP68, genel gövde IP65 sınıfı. Bölge 0/1/2 (Gaz) ve Bölge 20/21/22 (Toz) tehlikeli alanlarında kullanım için ATEX, IECEx, CSA, KGS, UKEX, EAC vb. uyarınca sertifikalı patlamaya dayanıklı (Ex) versiyonları mevcuttur. API 670 5. baskı ve SIL 2 (IEC 61508) / Cat 1 PL c (ISO 13849-1) fonksiyonel güvenlik standartlarına uygundur.
Yüksek Performanslı Ölçüm Çekirdeği: Kanıtlanmış TQ912 ve IQS900 ölçüm zincirini temel alır, 8 mV/μm, 4 mV/μm, 2,5 μA/μm veya 1,25 μA/μm seçilebilir hassasiyetle 2 mm veya 4 mm doğrusal ölçüm aralığı sunar. Geniş frekans tepkisi (DC - 20 kHz), ilgili tüm titreşim bileşenlerinin yakalanmasını sağlar.
Gelişmiş Tanılama ve Test Yetenekleri: Gerçek zamanlı sistem sağlığı izleme için İsteğe Bağlı Dahili Otomatik Test (BIST). Ham çıkış ve Test giriş arayüzleri, kapsamlı yerinde devreye alma ve arıza teşhisini destekleyerek arıza süresini azaltır.
Sağlam Çevresel Tolerans: Sensör, -40°C ila +180°C arasındaki çalışma sıcaklıklarına, 6 bar'a kadar basınç farklılıklarına, 5 g'a kadar titreşime ve 15 g'a kadar şoka dayanıklıdır. Yalıtılmış alüminyum muhafaza (Viton O-halkaları ve NBR conta ile), klimanın zorlu endüstriyel ortamlarda korunmasını sağlar.
Esnek Elektrik Çıkışı ve Güç Kaynağı: Çoğu izleme sistemiyle uyumlu olan voltaj ve akım çıkışını destekler. Geniş güç kaynağı aralığı (-18 ila -30 VDC), izleme sisteminden veya harici bir güvenlik güç kaynağından sağlanabilir.
Uygulamalar
Makine Koruma Sistemleri: Yıkıcı arızaları önlemek amacıyla buhar türbinleri, gaz türbinleri, hidrolik türbinler, kompresörler, pompalar ve jeneratörler gibi büyük dönen makinelerde şafta bağlı titreşim ve eksenel konumun izlenmesi için.
Durum İzleme ve Kestirimci Bakım: Makine sağlığı analizi ve arıza teşhisi için yüksek hassasiyetli titreşim verileri sağlar.
Aşırı Hız Algılama Sistemleri (ODS): Kritik aşırı hız koruma fonksiyonları için hız (Anahtar Fazör) sensörü olarak görev yapar.
Güvenlikle İlgili Uygulamalar: SIL 2 sertifikası ile fonksiyonel güvenlik gerektiren makine koruma döngülerinde kullanılabilir.
API 670 Uygulamaları: Amerikan Petrol Enstitüsü'nün makine koruma sistemlerine yönelik 5. Baskı standardı ile tamamen uyumludur ve bu da onu petrol, gaz ve petrokimya endüstrileri için ideal kılar.
Tehlikeli Alan Uygulamaları: Patlamaya dayanıklı versiyonlar, petrol ve gaz, kimya ve ilaç endüstrileri gibi patlayıcı gaz veya toz içeren ortamlarda kullanıma olanak tanır.
