Hướng dẫn kỹ thuật hệ thống đầu dò tiệm cận TQ 402 & TQ 412 / EA 402 / IQS 452: Cấu hình, cài đặt, vận hành, gỡ lỗi và bảo trì

Chương 1: Giới thiệu – Tổng quan hệ thống

Hệ thống đầu dò tiệm cận TQ 402 & TQ 412 / EA 402 / IQS 452 chịu trách nhiệm ghi lại chính xác độ rung tương đối của trục và vị trí trục của máy quay quan trọng (như tua bin hơi, tua bin khí, máy nén và máy bơm), cung cấp dữ liệu cơ bản và cốt lõi nhất để bảo vệ thiết bị và bảo trì dự đoán. Hướng dẫn này nhằm mục đích cung cấp cho các kỹ sư và kỹ thuật viên tài liệu tham khảo kỹ thuật đầy đủ bao gồm toàn bộ vòng đời từ việc lựa chọn và cấu hình hệ thống đến vận hành và bảo trì lâu dài.

Các thành phần hệ thống cốt lõi:

• Đầu dò tiệm cận TQ 402/TQ 412: Thành phần cảm biến cốt lõi của hệ thống, hoạt động theo nguyên lý dòng điện xoáy.

• TQ 402: Phiên bản Standard Mount, thân ren hoàn toàn, thích hợp lắp đặt trực tiếp bên trong máy.

• TQ 412: Phiên bản Reverse Mount, có đai ốc khóa tích hợp, được thiết kế đặc biệt để lắp đặt thông qua bộ chuyển đổi đầu dò từ bên ngoài máy.

• Cáp kéo dài EA 402: Kết nối đầu dò với bộ điều hòa tín hiệu, đảm bảo tổng chiều dài hệ thống đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về điện.

• Bộ điều hòa tín hiệu IQS 452: 'Bộ não tín hiệu' của hệ thống, cung cấp năng lượng kích thích tần số cao cho đầu dò và giải điều chế, khuếch đại và xuất tín hiệu tỷ lệ thuận với khe hở. Các phiên bản phụ của nó bao gồm:

• IQS 452 Phiên bản. 0XX/1XX: Cung cấp phạm vi tuyến tính 4 mm, với đầu ra điện áp (4 mV/μm) và đầu ra dòng điện (1,25 μA/μm) tương ứng.

• IQS 452 Phiên bản. 2XX/3XX: Cung cấp phạm vi tuyến tính 2 mm, với đầu ra điện áp (8 mV/μm) và đầu ra dòng điện (2,5 μA/μm) tương ứng.

Chứng chỉ chính và khả năng tương thích:

• Chứng nhận chống cháy nổ: Các thành phần hệ thống có sẵn ở phiên bản an toàn nội tại (Ex i) được chứng nhận bởi ATEX (LCIE 02 ATEX 6086 X) và CSA (1514309), phù hợp để sử dụng trong môi trường có khả năng gây nổ.

• Tích hợp hệ thống: Tín hiệu tiêu chuẩn đầu ra của hệ thống này có thể được tích hợp liền mạch vào các hệ thống bảo vệ máy móc chính thống.

Cơ sở Tài liệu: Tất cả nội dung trong hướng dẫn này được trích xuất, tích hợp và biên soạn từ tài liệu chính thức MANUAL - Thiết bị hiện trường hệ thống rung (Seq # 36400), đảm bảo tính chính xác và đúng thẩm quyền.

Chương 2: Cấu hình – Thiết kế hệ thống và chuẩn bị kỹ thuật

Cấu hình hệ thống chính xác là điều kiện tiên quyết để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác của phép đo, chủ yếu liên quan đến việc lựa chọn đầu dò, xác định độ dài hệ thống và cài đặt điều hòa tín hiệu.

2.1 Cấu hình đầu dò và cáp

• Lựa chọn đầu dò:

• Dựa trên mục tiêu đo lường (độ rung/vị trí) và các hạn chế về không gian, hãy chọn TQ 402 (Giá treo tiêu chuẩn) hoặc TQ 412 (Giá treo ngược).

• Dựa trên phạm vi dịch chuyển trục dự kiến, xác định phạm vi đo tuyến tính cần thiết (2 mm hoặc 4 mm), từ đó sẽ xác định phiên bản IQS 452 phù hợp.

• Xác định tổng chiều dài hệ thống (TSL):

• Quy tắc vàng: Tổng chiều dài cáp từ đầu đầu dò đến đầu vào bộ điều hòa tín hiệu (Cáp tích hợp + Cáp mở rộng) phải đúng 5 mét hoặc 10 mét. Đặc tính điện của hệ thống được tối ưu hóa cho chiều dài này. Bất kỳ sai lệch nào cũng sẽ dẫn đến mất hiệu chuẩn và suy giảm hiệu suất.

• Tính toán và đặt hàng chiều dài: Dựa trên khoảng cách lắp đặt, chọn độ dài thích hợp của cáp tích hợp (ví dụ: 1m, 5m) và cáp kéo dài EA 402 (ví dụ: 4m, 9m), đảm bảo tổng là 5m hoặc 10m.

• Cấu hình bảo vệ cáp:

• Giáp thép không gỉ BOA: Cung cấp khả năng bảo vệ cơ học.

• Áo giáp BOA + Ống co nhiệt KYNAR: Cung cấp khả năng bảo vệ cơ học và cách điện.

• Ống bảo vệ KS 106: Cung cấp khả năng bảo vệ cơ học và môi trường toàn diện (IP67).

• Chọn biện pháp bảo vệ thích hợp cho cáp dựa trên môi trường hiện trường:

2.2 Cấu hình điều hòa tín hiệu

• Lựa chọn chế độ đầu ra:

• Đầu ra điện áp 3 dây (Phiên bản 0XX, 2XX): Trở kháng đầu ra thấp, khả năng tương thích tốt, khoảng cách truyền tối đa 200 mét.

• 2-Wire Current Output (Phiên bản 1XX, 3XX): Khả năng chống nhiễu mạnh, khoảng cách truyền dẫn tối đa 1000m nhưng phải sử dụng kèm bộ cách ly như GSI 123.

• Độ nhạy và phạm vi phù hợp:

• Đảm bảo độ nhạy của IQS 452 đã chọn (4 hoặc 8 mV/μm) và phạm vi (2 hoặc 4 mm) phù hợp với các yêu cầu đo lường và đầu dò TQ 402/412.

• Yêu cầu về năng lượng:

• IQS 452 yêu cầu nguồn điện từ -20 VDC đến -32 VDC từ khung bảo vệ máy móc.

2.3 Đặc tính hệ thống và vật liệu mục tiêu

• Vật liệu mục tiêu tiêu chuẩn: Hệ thống được hiệu chuẩn để sử dụng với Thép VCL 140 (1.7225).

• Vật liệu phi tiêu chuẩn: Nếu vật liệu mục tiêu là hợp kim khác (ví dụ: thép không gỉ, nhôm), độ nhạy và phạm vi tuyến tính của hệ thống sẽ thay đổi. Trong trường hợp này, việc mô tả đặc tính hệ thống phải được thực hiện trước khi lắp đặt để xác định đường cong khoảng cách điện áp thực tế cũng như phạm vi đo tuyến tính thực và độ nhạy thông qua thử nghiệm.

Chương 3: Lắp đặt – Thi công cơ điện

Cài đặt đúng là nền tảng vật lý để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định lâu dài và chính xác dữ liệu.

3.1 Lắp đặt cơ khí

• Vị trí và Môi trường:

• Đảm bảo khu vực lắp đặt sạch sẽ, khô ráo và không có khí ăn mòn.

• Tránh xa các nguồn rung mạnh và nguồn nhiệt.

• Hạn chế lắp đặt đầu dò (Phải được tuân thủ nghiêm ngặt):

• Không gian trống: Phải duy trì khoảng cách tối thiểu ở phía trước, hai bên và phía sau đầu đầu dò (TQ 402/412 toàn dải: Mặt trước 34mm, Mặt bên 13mm, Phía sau 46mm).

• Khoảng cách đến giá đỡ lắp đặt: Khoảng cách tối thiểu từ đầu đầu dò đến giá đỡ lắp đặt là 13mm.

• Khoảng cách giữa các đầu dò: Khoảng cách tối thiểu giữa hai đầu dò cạnh nhau là 51mm.

• Khoảng cách đến vai/đầu trục: Khoảng cách tối thiểu đến vai trục để đo xuyên tâm là 9mm; khoảng cách tối thiểu đến đầu trục để đo trục là 14mm.

• Phương pháp lắp:

• Bên trong Vỏ Máy: Sử dụng giá đỡ có lỗ ren hoặc lỗ hở. Đối với các lỗ hở, cần có hai đai ốc khóa. Bôi keo LOCTITE 241 vào ren để tránh bị lỏng.

• Thông qua vỏ máy: Sử dụng bộ điều hợp đầu dò PA 113 hoặc PA 103 (chỉ dành cho TQ 412). Điều này cho phép điều chỉnh và thay thế đầu dò từ bên ngoài.

• Điều chỉnh cơ học khoảng cách ban đầu:

• Đo độ rung: Đặt ở giữa phạm vi tuyến tính.

• Đo vị trí: Đặt về phía đối diện với hướng chuyển động dự kiến.

• Khái niệm: Khoảng cách giữa đầu đầu dò và bề mặt mục tiêu khi máy ở trạng thái nghỉ.

• Nguyên tắc thiết lập:

• Phương pháp thiết lập: Sử dụng thước đo cảm biến để thiết lập khoảng cách một cách chính xác. Biên độ an toàn: Khoảng cách tối thiểu không được nhỏ hơn 0,4mm (đối với hệ thống 4 mV/μm).

3.2 Dây điện

• Lắp đặt cáp:

• Bên trong máy, cố định cáp cách nhau 100 đến 200 mm bằng kẹp cáp.

• Tuân thủ nghiêm ngặt bán kính uốn tối thiểu: 40 mm đối với cáp đồng trục FEP, 50 mm đối với cáp có giáp BOA.

• Không bao giờ rút ngắn hoặc kéo dài cáp. Cáp thừa phải được cuộn với đường kính không nhỏ hơn bán kính uốn tối thiểu và được cố định chắc chắn.

• Kết nối và bảo vệ:

• Ghép đầu nối của cáp tích hợp của đầu dò với đầu nối cáp mở rộng EA 402 và đặt ngay vào trong Hộp nối JB 118 hoặc vỏ bảo vệ của PA 113 để bảo vệ theo tiêu chuẩn IP65.

• Quan trọng: Vỏ kim loại của đầu nối không được tiếp xúc với các bộ phận kim loại được nối đất để tránh nhiễu vòng lặp nối đất.

• Thông qua cáp:

• Sử dụng Dây dẫn cáp SG 102, bọc các sợi bằng băng Teflon để đảm bảo kín (IP68).

• Gắn điều hòa tín hiệu:

• Gắn IQS 452 lên tấm cách điện bên trong Vỏ công nghiệp ABA 15X để ngăn chặn vòng lặp trên mặt đất.

• Hệ thống dây điện:

• 3-Dây: Sử dụng cáp K 309/K 310, kết nối với 'OUT', 'COM', '-24V'.

• 2-Dây: Sử dụng cáp K 209/K 210, kết nối với 'OUT', '-24V' và kết nối với bộ cách ly GSI 123.

• Kết nối cáp mở rộng với đầu vào IQS 452.

• Kết nối cáp truyền theo chế độ đầu ra:

• Che chắn: Tấm chắn cáp truyền tải chỉ được nối đất tại một điểm: đầu hệ thống bảo vệ máy móc (bên trong tủ). Đầu dò và đầu điều hòa phải luôn nổi.

Chương 4: Vận hành – Giám sát và thời gian chạy hệ thống

Sau khi hệ thống được cấp nguồn và vận hành, việc giám sát trạng thái và vận hành hàng ngày là chìa khóa để đảm bảo an toàn sản xuất.

4.1 Giám sát trạng thái

• Trạng thái điều hòa tín hiệu IQS 452: Theo dõi trạng thái 'OK', 'Cảnh báo', 'Lỗi' của nó thông qua đèn trạng thái thẻ của hệ thống bảo vệ máy móc hoặc phần mềm đi kèm (ví dụ: ToolboxST).

• Giám sát tín hiệu đầu ra: Giám sát giá trị động của tín hiệu đầu dò (thành phần DC biểu thị khoảng cách trung bình, thành phần AC biểu thị độ rung) và dạng sóng theo thời gian thực trên HMI hoặc các trang chẩn đoán của hệ thống điều khiển.

4.2 Truyền dữ liệu

• Tích hợp với Hệ thống Điều khiển: Đầu ra tín hiệu điện áp/dòng điện tương tự của IQS 452 được kết nối trực tiếp với thẻ đầu vào tương tự của hệ thống bảo vệ máy móc (ví dụ: Bently Nevada 3500/42M).

• Cảnh báo và ngắt quãng: Khi giá trị rung hoặc vị trí vượt quá ngưỡng cảnh báo và ngưỡng nguy hiểm đặt trước, hệ thống sẽ tạo cảnh báo và kích hoạt các hành động bảo vệ.

• Ghi nhật ký và phân tích dữ liệu: Tín hiệu có thể được gửi đến cơ sở dữ liệu lịch sử để phân tích xu hướng và chẩn đoán lỗi.

4.3 Các thao tác cơ bản

• Giám sát trực tuyến: Quan sát giá trị rung động tổng thể, điện áp khe hở, dạng sóng và phổ trong thời gian thực thông qua phần mềm hệ thống mà không cần dừng máy.

• Các biện pháp phòng ngừa:

• Tránh sử dụng các dụng cụ điện hoặc thiết bị gây nhiễu điện từ mạnh khác gần đầu dò.

• Đảm bảo bề mặt mục tiêu sạch sẽ, không có dầu, rỉ sét hoặc cặn từ tính vì những chất này ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.

Chương 5: Gỡ lỗi – Xác minh hệ thống và kiểm tra chức năng

Gỡ lỗi là quá trình cần thiết để xác minh rằng hệ thống được cài đặt đúng, được cấu hình chính xác và hoạt động như thiết kế.

5.1 Kiểm tra trước khi bật nguồn

• Kiểm tra kỹ xem tất cả các ràng buộc lắp đặt cơ học có được đáp ứng hay không.

• Kiểm tra xem tất cả các kết nối cáp có chắc chắn không và tấm chắn có được nối đất chính xác hay không (một điểm).

• Kiểm tra cực tính của nguồn điện.

5.2 Kiểm tra và xác minh vòng lặp

• Xác minh đặc tính khe hở điện áp:

• Sử dụng thước đo cảm biến, đặt khoảng cách thành một số điểm đã biết trong phạm vi tuyến tính (ví dụ: tối thiểu, giữa, tối đa).

• Đo điện áp hoặc dòng điện đầu ra tương ứng ở phía hệ thống bảo vệ máy móc hoặc trực tiếp tại các đầu ra IQS 452.

• So sánh các giá trị đo được với đường cong lý thuyết từ bảng dữ liệu hoặc đường cong thu được từ mô tả đặc tính; lỗi phải nằm trong phạm vi có thể chấp nhận được.

• Kiểm tra chức năng động:

• Để đo độ rung, chạm nhẹ vào trục (nếu an toàn) và quan sát xem tín hiệu rung có phản hồi tương ứng hay không.

• Để đo vị trí, di chuyển trục từ từ và quan sát sự thay đổi tuyến tính của điện áp khe hở.

5.3 Kiểm tra tích hợp hệ thống

• Kiểm tra chức năng cảnh báo và chuyến đi:

• Mô phỏng các tín hiệu rung động hoặc vượt quá vị trí để xác minh rằng hệ thống điều khiển tạo ra các tín hiệu cảnh báo và nguy hiểm (ngắt) một cách chính xác.

• Kiểm tra xem cảnh báo hiển thị trên HMI có chính xác không.

• Kiểm tra dự phòng kênh (nếu có): Nếu hệ thống được cấu hình với các kênh và bộ chuyển đổi dự phòng, hãy mô phỏng lỗi kênh chính và xác minh rằng hệ thống chuyển sang kênh dự phòng một cách liền mạch.

Chương 6: Bảo trì – Hành động phòng ngừa và khắc phục

Bảo trì hệ thống là nền tảng để đảm bảo độ tin cậy lâu dài của hệ thống.

6.1 Bảo trì định kỳ

• Kiểm tra định kỳ:

• Kiểm tra bằng mắt: Kiểm tra đầu dò, dây cáp và các thiết bị bảo vệ xem có hư hỏng vật lý không (trầy xước, móp, bỏng).

• Kiểm tra cơ học: Xác nhận đầu dò được gắn chắc chắn và không bị lỏng. Kiểm tra tình trạng của kẹp cáp.

• Kiểm tra điện: Thực hiện kiểm tra vòng lặp định kỳ (xem 5.2), ghi lại dữ liệu để quan sát xu hướng lệch dài hạn.

• Kiểm tra đầu nối: Kiểm tra tính toàn vẹn của các vòng đệm trên JB 118 hoặc vỏ bảo vệ và tìm kiếm các dấu hiệu ẩm ướt hoặc ăn mòn bên trong.

• Vệ sinh: Giữ đầu dò và bề mặt mục tiêu sạch sẽ. Cẩn thận làm sạch mặt đầu dò bằng cồn isopropyl và các dụng cụ phi kim loại.

6.2 Chẩn đoán và khắc phục sự cố

6.3 Thay thế linh kiện

• Thay thế đầu dò:

1. Tắt máy và thực hiện Lockout-Tagout (LOTO).

2. Ngắt kết nối cáp sau khi ghi lại các điểm kết nối của chúng.

3. Tháo đầu dò cũ.

4. Lắp đặt đầu dò mới và thực hiện nghiêm ngặt các bước trong Chương 3 để điều chỉnh lại khe hở cơ học ban đầu.

5. Kết nối lại các dây cáp.

6. Thực hiện Kiểm tra và xác minh vòng lặp (Phần 5.2) để đảm bảo hệ thống đầu dò mới hoạt động chính xác.

• Thay thế bộ điều hòa tín hiệu (IQS 452):

1. Chuẩn bị một máy IQS 452 mới cùng model và phiên bản.

2. Tắt nguồn và thay thế điều hòa.

3. Sau khi bật nguồn, do các tham số hệ thống được lưu trữ ở phía hệ thống điều khiển nên thường không cần cấu hình bổ sung. Tuy nhiên, việc xác minh đầu ra phải được thực hiện.

6.4 Quản lý phụ tùng thay thế

• Bạn nên dự trữ các phụ tùng thay thế quan trọng, chẳng hạn như đầu dò, cáp kéo dài và bộ điều hòa tín hiệu.

• Ghi lại số model, số phiên bản và số sê-ri của phụ tùng để đảm bảo khả năng tương thích với hệ thống hiện có.