Thiết bị giám sát địa chấn Proximitor 3500/42M là mô-đun giám sát bốn kênh mạnh mẽ và tích hợp cao trong Hệ thống giám sát tình trạng máy móc Bently Nevada™ 3500 Series. Nó thể hiện trình độ công nghệ bảo vệ máy móc tiên tiến, có khả năng xử lý đồng thời tín hiệu từ cả đầu dò lân cận và đầu dò địa chấn, cho phép giám sát và bảo vệ đồng bộ và toàn diện cả độ rung tương đối của trục và độ rung tuyệt đối của vỏ ổ trục trong máy móc quay.
Màn hình này tiếp tục triết lý thiết kế có độ tin cậy cao của hệ thống 3500. Nhiệm vụ cốt lõi của nó là cung cấp khả năng bảo vệ liên tục cho các tài sản cơ khí quan trọng bằng cách liên tục so sánh các thông số được giám sát với các điểm đặt cảnh báo do người dùng lập trình để điều khiển cảnh báo; đồng thời, nó truyền đạt thông tin thiết yếu của máy cho nhân viên vận hành và bảo trì trong thời gian thực, cung cấp hỗ trợ dữ liệu cho việc bảo trì dựa trên tình trạng và chẩn đoán lỗi.
Tính linh hoạt cao của 3500/42M là một tính năng nổi bật. Người dùng có thể định cấu hình từng kênh thông qua Phần mềm cấu hình giá đỡ 3500 để thực hiện một trong một số chức năng giám sát, bao gồm: Độ rung hướng tâm, Vị trí lực đẩy, Mở rộng vi sai, Độ lệch tâm, REBAM, Gia tốc, Vận tốc, Độ rung tuyệt đối của trục và Vùng chấp nhận hình tròn. Tương tự như các màn hình khác trong dòng sản phẩm này, bốn kênh của nó được quản lý và định cấu hình theo 'Cặp kênh', cho phép một mô-đun duy nhất thực hiện đồng thời hai chức năng giám sát khác nhau (ví dụ: Kênh 1 & 2 cho Rung hướng tâm, Kênh 3 & 4 cho Vận tốc vỏ vòng bi).
2. Tính năng cốt lõi và nguyên tắc chức năng chi tiết
2.1 Chức năng cốt lõi: Kết hợp tín hiệu đa cảm biến và chẩn đoán tích hợp
Giá trị cốt lõi của 3500/42M nằm ở khả năng phá vỡ giới hạn của các màn hình truyền thống chỉ xử lý các loại cảm biến đơn lẻ, hoạt động như một trung tâm tổng hợp dữ liệu tích hợp. Quy trình làm việc của nó như sau:
Đầu vào tín hiệu đa loại và nguồn điện: Mô-đun có thể chấp nhận tín hiệu từ tối đa bốn cảm biến, có thể là:
Đầu dò tiệm cận: Để đo độ rung của trục và vị trí liên quan đến vỏ ổ trục.
Gia tốc kế: Để đo gia tốc rung tần số cao của vỏ ổ trục.
Bộ chuyển đổi vận tốc: Để đo tốc độ rung tần số từ trung bình đến thấp của vỏ ổ trục.
Bảng mặt trước mô-đun cung cấp đầu nối đồng trục Đầu ra bộ chuyển đổi đệm cho mỗi kênh, cung cấp năng lượng kích thích -24 Vdc cho các bộ chuyển đổi lân cận và cung cấp nguồn dòng hoặc nguồn điện áp không đổi cho gia tốc kế, đơn giản hóa việc tích hợp hệ thống.
Đường dẫn điều hòa tín hiệu chuyên dụng: Đối với các loại cảm biến và mục tiêu giám sát khác nhau, mô-đun thiết lập các đường dẫn điều hòa tín hiệu song song và độc lập. Mỗi cấu hình tương ứng với một tập hợp các ngân hàng bộ lọc và thuật toán được tối ưu hóa, đảm bảo trích xuất thông tin tính năng chính xác và phù hợp nhất từ các tín hiệu thô.
Tính toán và lấy giá trị tĩnh: Các tín hiệu có điều kiện được sử dụng để tính toán các tham số chính được gọi là Giá trị tĩnh. Những giá trị này là nền tảng cho các quyết định cảnh báo và đánh giá tình trạng thiết bị. 3500/42M có thể tạo ra nhiều giá trị tĩnh, ví dụ:
Kênh Rung hướng tâm có thể tạo ra: Trực tiếp, Khoảng cách, Biên độ/Pha 1X, Biên độ/Pha 2X, Không phải Biên độ 1X, Biên độ Smax.
Kênh Velocity II có thể tạo ra: Trực tiếp (ví dụ: RMS/Vận tốc cực đại), Biên độ/Pha 1X, Biên độ/Pha 2X, Điện áp sai lệch.
Chức năng Rung tuyệt đối của trục sử dụng các thuật toán bên trong để tổng hợp dữ liệu từ cả đầu dò lân cận và đầu dò địa chấn, tạo ra độ rung tuyệt đối của trục.
Quản lý và xuất cảnh báo: Người dùng có thể đặt cảnh báo Cảnh báo cho từng giá trị tĩnh đang hoạt động và chọn bất kỳ hai giá trị tĩnh quan trọng nhất nào cho cảnh báo Nguy hiểm. Mô-đun liên tục thực hiện so sánh và kích hoạt đầu ra cảnh báo khi vượt quá giới hạn. Nó cũng có tính năng Trì hoãn thời gian báo động có thể lập trình (ví dụ: Cảnh báo: 1-60 giây, Nguy hiểm: 0,1 giây hoặc 1-60 giây) để ngăn chặn hiệu quả các cảnh báo sai. Ngoài ra, mô-đun này còn cung cấp Đầu ra máy ghi 4-20 mA để kết nối với DCS hoặc thiết bị ghi.
2.2 Chức năng giám sát chính: Nguyên tắc làm việc và đổi mới công nghệ
a) Giám sát độ rung tuyệt đối của trục
Nguyên tắc: Đây là một trong những tính năng đặc biệt nhất của 3500/42M. Nó sử dụng phép tính tổng vectơ để kết hợp tín hiệu từ bộ chuyển đổi tiệm cận (đo độ rung tương đối của trục) với tín hiệu từ bộ chuyển đổi địa chấn (đo độ rung tuyệt đối của vỏ ổ trục), tính toán độ rung tuyệt đối của rôto so với không gian quán tính. Công thức có thể được đơn giản hóa như sau: Độ rung tuyệt đối của trục = Độ rung tương đối của trục + Độ rung tuyệt đối của vỏ ổ trục.
Giá trị: Thông số này rất quan trọng đối với các thiết bị có nền móng linh hoạt (ví dụ: động cơ hàng hải), kết cấu nhẹ hoặc rung động tần số cao đáng kể. Nó phản ánh chính xác hơn mức độ rung thực tế của rôto, tránh biến dạng đo do rung vỏ gây ra và là phương pháp giám sát nâng cao tuân thủ các tiêu chuẩn API.
b) Xử lý tín hiệu địa chấn
Xử lý tín hiệu tăng tốc: Mô-đun này cung cấp hai chế độ xử lý tăng tốc.
Chế độ tăng tốc tiêu chuẩn: Sử dụng bộ lọc thông cao và thông thấp 4 cực với dải tần đáp ứng rộng (ví dụ: 10 Hz đến 30.000 Hz cho đầu ra RMS), phù hợp để thu tín hiệu tác động tần số cao, thường được sử dụng để chẩn đoán sớm lỗi trong hộp số hoặc vòng bi lăn.
Chế độ tăng tốc II: Ngoài xử lý cơ bản, nó còn có thể cung cấp các thành phần Vector 1X và 2X và Điện áp phân cực, đồng thời hỗ trợ chức năng Theo dõi/Bước bộ lọc, giúp nó phù hợp với các tình huống yêu cầu phân tích chính xác các thành phần rung liên quan đến tốc độ chạy.
Xử lý tín hiệu vận tốc: Tương tự cung cấp cả chế độ Tiêu chuẩn và Vận tốc II. Chế độ Velocity II sở hữu các khả năng mạnh mẽ hơn, bao gồm tạo vectơ 1X và 2X, Điện áp phân cực và hỗ trợ phạm vi tốc độ máy rộng hơn (60 đến 100.000 cpm). Mô-đun này sử dụng các mạch tích hợp kỹ thuật số bên trong để tích hợp khả năng tăng tốc theo vận tốc hoặc phân biệt/tích hợp vận tốc với chuyển vị, cung cấp cho người dùng nhiều tùy chọn đơn vị rung (gia tốc, vận tốc, chuyển vị) để hiển thị và lựa chọn cảnh báo.
c) Vùng tiếp nhận thông tư
Nguyên tắc: Đây là thiết bị hỗ trợ cân bằng rôto tiên tiến. Nó xác định một 'vùng an toàn' hình tròn trên biểu đồ cực (với Biên độ 1X là tọa độ hướng tâm và Pha 1X là tọa độ góc). Điều kiện của máy được coi là chấp nhận được khi điểm cuối của vectơ rung động 1X của rôto nằm trong vòng tròn này.
Giá trị: So với cảnh báo biên độ đơn truyền thống, CAR xem xét tác động kết hợp của biên độ và pha, cho phép giám sát và cảnh báo hiệu quả hơn các thay đổi động như mất cân bằng rôto hoặc cung nhiệt, đặc biệt là trong quá trình khởi động máy và chạy theo đà, mang lại đánh giá tình trạng chính xác hơn.
d) REBAM và Công nghệ lọc tiên tiến
REBAM: Nguyên lý của nó phù hợp với 3500/40M, sử dụng một bộ bộ lọc chuyên dụng để trích xuất tần số lỗi đặc trưng của ổ lăn. Tài liệu 3500/42M còn cung cấp thêm các biểu đồ cấu hình chi tiết minh họa tốc độ máy tối đa được hỗ trợ theo số lượng con lăn vòng bi khác nhau và cấu hình kênh đơn/kép, cung cấp tài liệu tham khảo quan trọng cho quá trình thiết lập của người dùng.
Theo dõi/Bước bộ lọc: Đối với các bộ lọc phụ thuộc vào tốc độ, mô-đun có thể tự động chuyển đổi giữa các bộ lọc 'Danh định' 'Thấp hơn' và 'Cao hơn' đặt trước dựa trên tốc độ trục thực tế. Ví dụ: nó chuyển sang bộ lọc tốc độ thấp khi tốc độ giảm xuống 90% giá trị danh nghĩa và sang bộ lọc tốc độ cao khi tốc độ tăng lên 110% giá trị danh nghĩa. Điều này đảm bảo rằng tần số trung tâm của bộ lọc theo dõi chính xác những thay đổi về tốc độ trong toàn bộ phạm vi hoạt động của máy, đảm bảo đo chính xác các thành phần đồng bộ như 1X và 2X.
2.3 Đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy
3500/42M mang lại độ chính xác đo lường hàng đầu trong ngành. Ở +25°C, đối với hầu hết các giá trị Vector Trực tiếp, Khoảng cách, 1X và 2X, độ chính xác điển hình cao tới ±0,33% của toàn thang đo, với sai số tối đa không vượt quá ±1% của toàn thang đo. Sai số đo pha của Vector 1X tối đa là 3 độ. Độ chính xác của điểm đặt cảnh báo nằm trong khoảng ±0,13% giá trị mong muốn. Độ chính xác cao này tạo nền tảng vững chắc cho các quyết định bảo vệ đáng tin cậy và chẩn đoán lỗi chính xác.
3. Kiến trúc phần cứng và tính năng an toàn
Cấu trúc mô-đun: Bao gồm Mô-đun điều khiển chính có chiều cao đầy đủ và Mô-đun I/O phù hợp. Có nhiều loại mô-đun I/O khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau:
Mô-đun I/O Prox/Seismic: Hỗ trợ kết nối hỗn hợp giữa các bộ chuyển đổi lân cận và địa chấn.
Mô-đun I/O tuyệt đối của trục: Được thiết kế đặc biệt để đo Độ rung tuyệt đối của trục, cung cấp các đầu ra được đệm tổng hợp.
Mô-đun I/O Prox/Velom: Dành riêng cho các bộ chuyển đổi tiệm cận và vận tốc.
Mô-đun I/O có rào cản bên trong: Tích hợp các rào cản an toàn nội tại, cho phép sử dụng trực tiếp trong các khu vực nguy hiểm Cấp I, Phân khu 2 / Vùng 2 và được chứng nhận theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt như cNRTLus, ATEX và IECEx. Tài liệu nêu chi tiết các tham số thực thể rào cản (ví dụ: Vmax, Imax) để tính toán hệ thống an toàn nội tại.
Phù hợp với môi trường: Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng: -30°C đến +65°C với các mô-đun I/O tiêu chuẩn và 0°C đến +65°C với các mô-đun I/O của rào cản nội bộ, cho phép thích ứng với môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
4. Kịch bản ứng dụng
3500/42M là giải pháp lý tưởng cho các yêu cầu giám sát phức tạp, được sử dụng rộng rãi trong:
Phát điện: Tua bin hơi, tua bin khí, máy phát điện (đồng thời giám sát rung động trục và vỏ).
Dầu khí: Máy nén đường ống, thiết bị chạy bằng tua-bin khí.
Hệ thống đẩy hàng hải: Tua bin chính, hộp số và động cơ diesel, trong đó tính linh hoạt của nền tảng khiến việc giám sát độ rung tuyệt đối của trục trở nên đặc biệt quan trọng.
Công nghiệp hóa chất và quy trình: Các loại máy nén lớn và máy tua-bin yêu cầu phân tích rung động toàn diện.
