Mô-đun phím pha nâng cao 3500/25 là thành phần quan trọng của Hệ thống bảo vệ máy móc 3500. Nó là một mô-đun chuyên dụng hai kênh, có chiều cao bằng nửa chiều cao. Nhiệm vụ cốt lõi của nó là cung cấp tín hiệu Keyphasor chính xác và đáng tin cậy cho tất cả các mô-đun màn hình trong giá đỡ (chẳng hạn như màn hình rung, độ lệch tâm và màn hình mở rộng vi sai). Tín hiệu Keyphasor là 'nhịp tim' và tham chiếu thời gian để giám sát máy quay. Đó là tín hiệu xung được tạo ra một hoặc nhiều lần trên mỗi vòng quay của trục, được sử dụng để đánh dấu chính xác vị trí tức thời của rôto.
3500/25 bao gồm một thẻ phía trước cố định (149369-01) và năm loại thẻ phía sau khác nhau (xem trang Đặt hàng để biết chi tiết). 149369-01 có thể tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh khi được ghép nối với bất kỳ thẻ phía sau nào.
Mô-đun này chấp nhận tín hiệu thô từ đầu dò lân cận dòng điện xoáy hoặc bộ thu từ tính và chuyển đổi chúng thành tín hiệu Keyphasor kỹ thuật số rõ ràng. Tín hiệu này cho biết chính xác thời điểm dấu Keyphasor trên trục thẳng hàng với đầu dò Keyphasor. Hệ thống 3500 có thể chấp nhận tối đa 4 tín hiệu Keyphasor trong cấu hình tiêu chuẩn và tối đa 8 tín hiệu Keyphasor trong cấu hình ghép nối để đáp ứng nhu cầu giám sát của máy móc phức tạp. Mô-đun 3500/25 là phiên bản nâng cấp của mô-đun tiền nhiệm (PWA 125792–01). Trong khi duy trì khả năng tương thích hoàn toàn từ trên xuống về hình thức, độ vừa vặn và chức năng, nó mở rộng đáng kể khả năng xử lý tín hiệu và bổ sung các tính năng nâng cao như báo cáo dữ liệu quản lý tài sản và chương trình cơ sở có thể nâng cấp tại hiện trường.
Đặc trưng
Cung cấp tham chiếu thời gian có độ chính xác cao: Đóng vai trò là 'nguồn đồng hồ' cho toàn bộ hệ thống 3500, cung cấp tín hiệu xung chính xác trên mỗi vòng quay cho tất cả các mô-đun giám sát yêu cầu tham chiếu pha. Nó là nền tảng để đo tất cả các thông số vectơ như tốc độ quay, pha rung và hướng lệch tâm.
Khả năng tương thích tín hiệu mở rộng: Mỗi mô-đun có thể chấp nhận tối đa hai đầu vào tín hiệu đầu dò và hoàn toàn tương thích với hai loại cảm biến Keyphasor chính:
Đầu dò tiệm cận dòng điện xoáy: Cung cấp tín hiệu Keyphasor có độ chính xác cao, độ phân giải cao, được ưa thích cho hầu hết các máy quay tốc độ cao.
Pickups từ tính: Thích hợp cho các ứng dụng như bánh răng hoặc bánh xe có khía, đặc biệt lý tưởng cho môi trường tốc độ thấp hoặc khắc nghiệt (yêu cầu tốc độ > 200 vòng/phút).
Khả năng điều hòa tín hiệu nâng cao:
Ngưỡng tự động: Tự động thích ứng với các thay đổi tín hiệu, với tín hiệu kích hoạt tối thiểu là 2 V từ đỉnh đến đỉnh, đơn giản hóa việc thiết lập.
Ngưỡng thủ công: Người dùng có thể tùy chỉnh mức kích hoạt (0 đến -20 Vdc), có thể kích hoạt các tín hiệu yếu ở mức thấp tới 500 mV từ đỉnh đến đỉnh và có tính năng điều chỉnh độ trễ để chống nhiễu hiệu quả.
Dải đáp ứng tần số rộng: Hỗ trợ tần số đầu vào lên tới 1.200.000 CPM (20 kHz), có khả năng xử lý các tín hiệu nhiều sự kiện mỗi lượt phức tạp, chẳng hạn như tạo tín hiệu tổng hợp một lần mỗi lượt từ một bánh răng.
Chế độ kích hoạt ngưỡng kép:
Cấu hình linh hoạt và sơ đồ dự phòng:
Hỗ trợ TMR (Dự phòng ba mô-đun): Đối với các ứng dụng yêu cầu 极高安全等级 (mức độ an toàn cực cao), hệ thống có thể sử dụng hai mô-đun Keyphasor hoạt động song song để cung cấp tín hiệu Keyphasor chính và dự phòng, nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
Cấu hình được ghép nối: Bằng cách ghép nối hai mô-đun trong các khe có chiều cao bằng nửa chiều cao liền kề, dung lượng kênh Keyphasor của hệ thống có thể được mở rộng, cho phép giám sát đa trục phức tạp hơn.
Tùy chọn mô-đun I/O biệt lập: Cung cấp các mô-đun I/O biệt lập chuyên dụng giúp cách ly điện khi tín hiệu Keyphasor cần được song song với nhiều thiết bị (ví dụ: hệ thống điều khiển), ngăn ngừa nhiễu vòng lặp nối đất và xung đột giữa các hệ thống. Mặc dù được thiết kế cho bộ thu từ tính, những mô-đun này cũng có thể được sử dụng với đầu dò tiệm cận nếu được cung cấp nguồn điện bên ngoài.
Nhiều giao diện đầu ra: Cung cấp đầu ra tín hiệu Keyphasor được đệm thông qua cả đầu nối đồng trục của bảng mặt trước và đầu nối Eurostyle phía sau, tạo điều kiện kết nối với thiết bị chẩn đoán bên ngoài (ví dụ: máy phân tích phổ).
Giám sát và chẩn đoán trạng thái toàn diện: Bảng mặt trước được trang bị đèn LED OK (chỉ báo lỗi mô-đun) và đèn LED TX/RX (trạng thái giao tiếp với Mô-đun giao diện giá đỡ), cho phép chẩn đoán nhanh tình trạng mô-đun.
Các tính năng nâng cao: Hỗ trợ tạo tín hiệu sự kiện đơn từ tín hiệu nhiều sự kiện, chương trình cơ sở có thể nâng cấp tại hiện trường và báo cáo dữ liệu quản lý tài sản, nâng cao trí thông minh và khả năng bảo trì của hệ thống.
Chứng nhận và khả năng ứng dụng toàn cầu: Mô-đun và các tùy chọn I/O của nó đã vượt qua nhiều chứng nhận chống cháy nổ quốc tế như cNRTLus, ATEX và IECEx, cũng như các chứng nhận về an toàn và hàng hải như CE, DNV GL và ABS, đáp ứng các yêu cầu lắp đặt cho nhiều môi trường khắc nghiệt khác nhau trên toàn thế giới.
Nguyên tắc làm việc & chi tiết kỹ thuật
Nguyên lý làm việc của mô-đun 3500/25 là một quy trình phức tạp từ 'thu tín hiệu tương tự' đến 'tạo xung kỹ thuật số.'
Thu thập và đầu vào tín hiệu:
Mô-đun nhận tín hiệu tương tự thô từ cảm biến Keyphasor thông qua mô-đun I/O phía sau:
Đối với đầu dò lân cận: Phạm vi tín hiệu đầu vào là +0,8 V đến -21,0 V (I/O không cách ly). Mô-đun cung cấp năng lượng kích thích -24 Vac cho đầu dò.
Đối với Bộ thu từ tính: Tạo tín hiệu điện áp xoay chiều, có trở kháng đầu vào tối thiểu là 21,8 kΩ.
Mạch bảo vệ bên trong của mô-đun sẽ kẹp các tín hiệu đầu vào ngoài phạm vi để bảo vệ các bộ phận bên trong.
Điều hòa tín hiệu và số hóa:
Khi điện áp tín hiệu vượt quá (hoặc giảm xuống dưới, tùy thuộc vào cực tính) ngưỡng đã đặt, trạng thái bộ so sánh sẽ lật.
Chức năng trễ là rất quan trọng ở đây. Nó thiết lập sự chênh lệch điện áp giữa kích hoạt và thiết lập lại, ngăn chặn hiệu quả việc lật bộ so sánh lặp đi lặp lại do nhiễu tín hiệu hoặc nhiễu, đảm bảo chỉ tạo ra một xung sạch, rõ ràng cho mỗi dấu Keyphasor.
Tín hiệu analog đầu vào đầu tiên được khuếch đại và định hình bởi mạch điều hòa.
Sau đó, tín hiệu đi vào giai đoạn so sánh, tại đó tín hiệu được so sánh với Ngưỡng do người dùng đặt.
Đầu ra của bộ so sánh được chuyển đổi thành xung sóng vuông kỹ thuật số, đây là tín hiệu Keyphasor cuối cùng.
Xử lý và xuất logic:
Tín hiệu Keyphasor kỹ thuật số được tạo ra sẽ được gửi đến bộ xử lý logic của mô-đun.
Tín hiệu này được phát qua bus bảng nối đa năng tới tất cả các mô-đun màn hình trong giá 3500. Màn hình rung sử dụng cạnh tăng này để khóa pha của dạng sóng rung và tính toán biên độ 1X, v.v.
Đồng thời, tín hiệu cũng được gửi đến bộ khuếch đại đầu ra có đệm ở phía trước và phía sau (trở kháng đầu ra ≤ 504 Ω) để sử dụng cho các thiết bị bên ngoài.
Những cân nhắc đặc biệt đối với I/O riêng biệt:
Mô-đun I/O cách ly sử dụng các thành phần cách ly như máy biến áp hoặc bộ ghép quang để cách ly hoàn toàn về mặt điện tín hiệu Keyphasor đầu vào khỏi mạch bên trong của hệ thống 3500.
Sự cô lập này làm mất đi một lượng nhỏ thời gian phản hồi và gây ra lỗi pha. Như được hiển thị trong Hình 1, sai số pha thay đổi theo tốc độ máy (thường dễ nhận thấy hơn ở tốc độ thấp hơn). Do đó, mặc dù nó có thể được sử dụng để đo pha nhưng mục đích thiết kế chính của nó là đo tốc độ chính xác. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác pha cực cao, nên ưu tiên các mô-đun I/O không cách ly.
Thông số kỹ thuật
| Mục |
Đặc điểm kỹ thuật Mô tả |
| Số lượng kênh |
2 kênh độc lập (mỗi mô-đun) |
| Loại tín hiệu đầu vào |
Đầu dò tiệm cận dòng điện xoáy hoặc thu từ tính (MPU) |
| Phạm vi tín hiệu đầu vào |
I/O không cách ly: +0,8 V đến -21,0 V; I/O cách ly: +5V đến -11V |
| Trở kháng đầu vào |
≥ 21,8 kΩ |
| Tốc độ tối thiểu (MPU) |
> 200 vòng/phút (3,3 Hz) |
| Dải tần số |
Đầu vào: 0,017 Hz đến 20 kHz (1 đến 1.200.000 CPM) |
| Độ chính xác tốc độ |
±1 CPM (0,017-100 Hz) đến ±1% (501 Hz-20 kHz) |
| Ngưỡng kích hoạt |
Chế độ tự động: Tối thiểu 2 V pp; Chế độ thủ công: Người dùng có thể điều chỉnh (0 đến -20 Vdc), Tối thiểu 500 mV pp |
| Phạm vi trễ |
Người dùng có thể điều chỉnh, 0,2 đến 2,5 V |
| Tín hiệu đầu ra |
Xung kỹ thuật số Keyphasor được đệm (tương thích với TTL) |
| Trở kháng đầu ra |
504 Ω |
| Bộ nguồn đầu dò |
-24 Vac/kênh, tối đa 40 mA |
| Tiêu thụ điện năng |
3,2 Watts (điển hình) |
| Nhiệt độ hoạt động |
I/O tiêu chuẩn: -30°C đến +65°C; I/O rào cản bên trong: 0°C đến +65°C |
| Kích thước mô-đun (HxWxD) |
Mô-đun chính: 119,9 mm x 24,4 mm x 256,5 mm (Nửa chiều cao) |
| Không gian giá đỡ |
1 khe phía trước có chiều cao bằng nửa chiều cao (Mô-đun chính) + 1 khe phía sau có chiều cao đầy đủ (Mô-đun I/O) |
| Chứng nhận chống cháy nổ |
cNRTLus (CL I, Div 2), ATEX/IECEx (II 3G Ex nA nC ic IIC T4 Gc) |
Kịch bản ứng dụng
Mô-đun bàn phím nâng cao 3500/25 là lựa chọn lý tưởng cho các tình huống sau:
Máy quay tới hạn lớn: Cung cấp tham chiếu Keyphasor đáng tin cậy cho tua bin hơi, tua bin khí, máy nén, máy bơm nước, quạt, v.v., được sử dụng để theo dõi pha rung, độ giãn nở chênh lệch, độ lệch tâm, tốc độ, v.v. Đây là công cụ thiết yếu để thực hiện cân bằng động và phân tích các đặc tính lỗi.
Bộ truyền động nhiều trục: Bằng cách sử dụng nhiều mô-đun hoặc cấu hình được ghép nối, cung cấp các phép đo Keyphasor độc lập cho nhiều trục trong các đơn vị phức tạp như máy nén trục song song hoặc song song.
Giám sát hộp số: Sử dụng khả năng xử lý nhiều sự kiện để tạo ra tín hiệu tổng hợp một lần mỗi vòng từ nhiều răng bánh răng để phân tích chính xác tần số lưới bánh răng và các dải biên của nó.
Hệ thống yêu cầu cách ly tín hiệu: Khi cảm biến Keyphasor cần được kết nối đồng thời với hệ thống 3500 và các hệ thống điều khiển khác như DCS/PLC, việc sử dụng các mô-đun I/O cách ly sẽ ngăn chặn nhiễu lẫn nhau giữa các hệ thống và đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu.
Các ứng dụng quan trọng về an toàn: Trong cấu hình TMR (Dự phòng ba mô-đun), cung cấp nguồn tín hiệu Keyphasor dự phòng cho Hệ thống thiết bị an toàn (SIS), đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối của các chức năng quan trọng như bảo vệ quá tốc độ.
Giám sát thiết bị tốc độ thấp: Chế độ ngưỡng thủ công cho phép thu tín hiệu Keyphasor một cách hiệu quả từ thiết bị tốc độ thấp (tối thiểu 1 RPM - có thể đạt 1 RPM).
Nền tảng ngoài khơi và Hệ thống điện tàu: Cung cấp hiệu suất ổn định trong các ứng dụng hàng hải khắc nghiệt về môi trường và rung động nhờ thiết kế chắc chắn và các chứng nhận hàng hải.
