Maschinenüberwachung Condition-Monitoring-Lösungen Vibrationstransmitter Schwingungspegel Intelligente Vibrationsschalter Maschinen- und Anlagenüberwachung Vibrationssensoren Anzeige- und Überwachungssysteme Frühwarnung Hochwertige Technik und Beratung aus einer Hand Ein Unternehmen der PCB Piezotronics, Inc. Condition-Monitoring-Lösungen Themenübersicht Einleitung Überwachung des Schwingpegels Mechanische Vibrationsschalter der Serie 685 Elektronische Vibrationsschalter der Serie 686 Vibrationstransmitter der Serie 640 Externer Signalwandler Modell 682B03 Lagerschadenfrüherkennung Lagerschadendetektor Lagerschadendetektor PLUS Überwachung von Kolbenmaschinen Maschinendiagnosesysteme Maschinenzustandsmonitor Standardisierte Maschinenüberwachung Übersicht Vibrationssensoren ICP ®-Vibrationssensoren Hochtemperatur-Vibrationssensoren Zubehör Vibrationssensoren Der Synotech-Tipp Handkalibrator Modell 699A02 2 3 4 5 5 6 7 7 8 9 10 11 11 11 Einleitung Durch regelmäßige oder permanente Erfassung und Erfassung des Betriebszustandes in regelmäßigen In- Analyse physikalischer Größen wie Schwingung oder tervallen oder den Einsatz einer Online-Überwachung. Temperatur lassen sich Zustandsveränderungen an ei- Mit Hilfe der Analysedaten können Fehler wie Unwucht, ner Maschine erkennen. Geeignete Überwachungslö- Wälzlagerschäden oder Ausrichtfehler erkannt und ge- sungen steigern die Betriebssicherheit der Maschinen eignete Maßnahmen zur Schadensbehebung getroffen und verbessern die Produktionseffizienz. Notwendige werden. Wartungsarbeiten können vorausschauend durch Beurteilung der Restlaufzeiten geplant werden. Synotech Die Vibrationssensoren und -schalter von IMI Sensors, beschäftigt sich seit mehr als 20 Jahren mit dem Thema der Industriesensorsparte von PCB Piezotronics, Inc., Maschinenzustandsüberwachung und greift auf um- unterstützen die verschiedensten Überwachungsme- fangreiche Erfahrung zurück. thoden und Systeme. Sie arbeiten zuverlässig unter extremen Betriebsbedingungen wie hoher Arbeitstem- 2 Der Aufbau der Maschine und ihre Betriebsarten bestim- peratur, unter Wasser oder in explosionsgefährdeter men welche Überwachungsmethoden und Analysever- Umgebung. Sie sind problemlos an verschiedene Über- fahren anzuwenden sind. So sind Aggregate mit kons- wachungsmodule, Condition-Monitoring-Systeme oder tanter Drehzahl und Last einfacher zu überwachen als an vorhandene Automatisierungssysteme anschließbar. Maschinen, die mit unterschiedlichen Drehzahlen betrie- Diese Broschüre stellt einfache und preisgünstige Sen- ben werden. Ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl der sorlösungen vor, autark arbeitende Überwachungssys- passenden Überwachungsmethode ist die Möglichkeit teme und eine Lösung, die Anlagensteuerung und Ma- der Schadenanalyse. Diese erfordert eine konsequente schinenüberwachung kombiniert. Überwachung des Schwingpegels Mechanische Vibrationsschalter der Serie 685 Serie 685A Mechanische Vibrationsschalter bieten zuverlässigen Schalterempfindlichkeit und preisgünstigen Schutz für Maschinen und Anlagen. Bei Überschreiten eines voreingestellten Schwingpe- Die mechanischen Vibrationsschalter 685A19 und 685A39 ermöglichen mit ihrem neuartigen Design eine einfachere und genauere Einstellung der Empfindlichkeit und somit des Auslösepegels als herkömmliche Beschleunigung (g) gels kann eine Abschaltung oder Alarmierung erfolgen. mechanische Schalter. Neben dem üblichen manuellen Reset bieten die Schalter auch die Möglichkeit der Rückstellung aus der Ferne durch eine Spannung von 240 VAC oder 24 VDC. Top-Features Einstellungen ▪ Messung der Schwingbeschleunigung Herkömmlicher mechanischer Schalter ▪ Arbeitstemperaturbereich -25 ... 60 °C Neuartiges Design mit besserer Einstellmöglichkeit ▪ Einstellbare Abschaltverzögerung (Alarm) ▪ Relaiskontakt 480 VAC bei 3 A ▪ Fern-Reset nach Auslösung ▪ ATEX-Zulassung (optional) 3 Elektronische Vibrationsschalter der Serie 686 Elektronische Vibrationsschalter der Serie 686B arbeiten auf Basis eines piezoelektrischen Beschleunigungssensors, dessen Signale durch Integration in Schwinggeschwindigkeit gewandelt werden und zur Bewertung der Maschinenschwingung dienen. Ein wesentlicher Vorteil ist das Bedienkonzept, das einen Lernmodus (MAVT™) für die unkomplizierte Parametrierung vor Ort sowie die Möglichkeit der Programmierung mittels USB-Adapter und Software umfasst. Modell M686B0X Vibrationsschalter mit 2-poligem ML-Anschluss Werden die eingespeicherten Alarmparameter im Betrieb erfüllt, wird über einen elektronischen Kontakt eine Meldung geschaltet. Für die Programmierung mittels des bereits erwähnten MAVT™-Verfahrens wird der an der laufenden Maschine installierte Vibrationsschalter mit einem Magneten berührt. Daraufhin wird die Alarmschwelle auf das Doppelte der aktuellen Schwingamplitude eingestellt. Über diese komfortable Funktion kann jede Maschine in kürzester Zeit wirksam geschützt werden. Das optional erhältliche Programmierkit gestattet darüber hinaus die schnelle Einstellung sämtlicher Betriebsparameter über die USB-Schnittstelle eines handelsüblichen PCs. 4 Durch die Berührung mit einem Magneten wird bei den Vibrationsschaltern der Serie 686B der Einstellungsprozess gestartet. Top-Features ▪ Bewertung der Schwinggeschwindigkeit ▪ Arbeitstemperaturbereich -40 … 85 °C ▪ Einstellbare Abschaltverzögerung (Alarm) ▪ MOSFET Relais ▪ Versorgungsspannung 24 … 240 V DC/AC ▪ ATEX-Zulassung (optional) Einsatzbereiche für Vibrationsschalter ▪ Lüfter und Ventilatoren ▪ Kühltürme ▪ Motoren ▪ Pumpen Vibrationstransmitter der Serie 640 und -größen (Schwinggeschwindigkeit u. a. gemäß der ISO 10816, Schwingbeschleunigung und Schwingweg). Mit dem Modell 649A04 steht darüber hinaus ein programmierbarer Vibrationstransmitter zur Verfügung. Top-Features ▪ Schwinggeschwindigkeit- oder beschleunigung RMS oder Peak ▪ 4…20 mA-Ausgang ▪ ATEX-Zulassung (Option) ▪ Arbeitstemperaturbereich bis 85 °C (optional bis 125 °C) ▪ Rohsignalausgang (Option) ▪ Temperatursignalsausgang (Option) Bei Verwendung von Vibrationstransmittern werden die Schwingungsauswertung und die Fehlerabschaltung ausgelagert, d. h. das Parametrieren der Alarmschwellen erfolgt in einer separaten Auswerteeinheit oder in einer SPS, die darüber hinaus die Trendentwicklung mitschreiben kann. Transmitter werden stromschleifengespeist betrieben und geben ein normiertes Stromsignal entsprechend der Schwingung aus, welches dann in der Anlagensteuerung skaliert wird. Die Vibrationstransmitter der Serie 640 gibt es mit unterschiedlichen, auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogenen Messbereichen Externer Signalwandler Modell 682B03 Vorhandene konstantstromgespeiste ICP®-Beschleu- Ausgangsstrom proportional zum RMS- oder Spitzen- nigungssensoren können mit dem Signalumsetzer wert der Schwingbeschleunigung, Schwinggeschwin- Modell 682B03 an 4 … 20 mA-Signalkreise ange- digkeit oder des Schwingweges. schlossen werden. Der Signalwandler liefert einen Top-Features ▪ ICP®-Sensorversorgung ▪ Hoch-/Tiefpassfilterung ▪ Schwingbeschleunigung, -geschwindigkeit oder -weg ICP®-Sensorversorgung ▪ RMS oder Peak ▪ Temperaturausgang (bei Anschluss eines ICP®-Sensors mit Temperaturfühler) Modell 607A11 (Beispiel) Modell 682B03 ICP® Beschleunigungssensor Signalwandler ▪ Rohsignalausgang 5 Lagerschadenfrüherkennung Gilt es tiefer in die Maschine hineinzuschauen, um mögliche Schäden differenzierter zu erkennen, kommen piezoelektrische Vibrationssensoren in ICP®-Technik zum Einsatz. Der entscheidende Vorteil dieser Technik ist die Übertragung von störunempfindlichen Spannungssignalen mit niedriger Quellimpedanz. Der Störeinfluss durch elektrische und magnetische Felder benachbarter Aggregate ist dadurch, auch bei Verwendung preisgünstiger Messleitungen, minimiert. Dank des großen Frequenzbereiches der Aufnehmer können beispielsweise die Effekte von Lagerschäden oder Kavitation gemessen und durch das verwendete Condition-Monitoring eindeutig identifiziert werden. IMI Sensors bietet Vibrationssensoren in vielfältigen Ausführungen und Bauformen an, auch für den Hochtemperaturbereich oder EX-Zonen. Lagerschadendetektor Der Signalwandler Modell 682B05 dient zur Frühwarnung bei entstehenden Fehlern an Wälzlagern, wie zum Beispiel Schädigungen von Innen- oder Außenring, Spiel und fehlende Schmierung. Der Lagerschadendetektor stellt zwei Ausgangssignale zur Verfügung, den Vibrationspegel und Informationen über hochfrequente Peaks bzw. Stöße. Top-Features ▪ ICP®-Sensorversorgung ▪ Ausgang Schwinggeschwindigkeit Modell 682B05 ▪ Ausgang Stoßpegel Signalwandler ▪ Erkennung von Lagerschäden ▪ Rohsignalausgang Zeit Die Spitzenwerterfassung ermöglicht dem Lagerschadendetektor die Erkennung eines entstehenden Lagerschadens anhand der signifikanten Signaländerung im Vergleich zum Effektivwert des Schwingpegels. Deutlich sichtbar ist die Änderung des Spitzenwertsignals (grün) im Vergleich zur nur geringen Änderung des (Effektivwert)-Pegels (orange) bei Entstehung eines Schadens. Grün: Spitzenwert des Schwingungspegels Orange: Effektivwert des Schwingungspegels Blau: Rohsignal der Schwingung 6 Lagerschadendetektor PLUS Mit dem Lagerschadendetektor 649A03 (Bearing Fault Detector PLUS) werden mehrere Funktionen innerhalb eines hermetisch dichten Edelstahlgehäuses kombiniert. Der Transmitter bestimmt mittels der integrierten Kombination aus Vibrationssensor und Signalauswertung wahlweise den breitbandigen Summenpegel der Lagerschwingung, den Stoßpegel oder den Crestfaktor und stellt ein dazu proportionales 4 ... 20 mA-Signal zur Verfügung. Betrieben wird der Transmitter in einer Stromschleife; die Auswertung der Kennwerte erfolgt Modell 649A03 Lagerschadendetektor PLUS zum Beispiel über die SPS der Maschine. Schockmonitoring an Kolbenmaschinen Der RMP*)-Transmitter 649A01 mit 4 ... 20 mA-Ausgang ist ein Sensor zur kontinuierlichen Überwachung von Kolbenkompressoren. Er erkennt frühzeitig Fehler, die zu teuren Folgeschäden führen würden. Dank der Spezialisierung auf die Überwachung von Kolbenmaschinen wird eine wesentlich zuverlässigere Fehlererkennung erreicht als mit üblichen Vibrations- und Stoßpegeltransmittern. *) RMP steht für „Reciprocating Machine Protector“ Modell 649A01 RMP*)-Transmitter Top-Features ▪ Erkennung stochastischer Stoßpegel ▪ 4…20 mA-Ausgang ▪ ATEX-Zulassung (optional) 7 Maschinendiagnosesysteme Der störungsfreie Betrieb von Maschinen und Anlagen hängt von unterschiedlichen betrieblichen Anforderungen und Bedingungen ab. Außerhalb ihrer Spezifikationen betrieben, können Maschinen unzulässige Schwingungen erzeugen und die gesamte Anlage stören. Für die optimale Überwachung von Maschinen ist die detaillierte Signalanalyse im Frequenzraum notwendig. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an Kanalzahl und Rechenleistung der Systeme. Auch Maschinendiagnosesysteme arbeiten optimal mit den Vibrationssensoren von IMI Sensors zusammen. Das breitbandige Messsignal dieser Aufnehmer gestattet es dem Überwachungssystem, das gesamte relevante Frequenzspektrum der Maschine zu analysieren und sich ankündigende Fehler frühzeitig zu erkennen. Die Trennung von Sensor und Signalauswertung gewährleistet hierbei eine große Flexibilität bei der Auswahl des passenden Vibrationssensors. Sensoren mit unterschiedlichen Bauformen, Messbereichen und speziellen Eigenschaften wie Temperaturbelastbarkeit bis 163 °C können zum Einsatz kommen. Maschinenzustandsmonitor Die Geräte der Serie CW-200 ermitteln aus den Signalen der ICP®-Vibrationssensoren den RMS-Pegel der Schwingbeschleunigung oder -geschwindigkeit sowie den Stoßpegel und Crestfaktor. Ein interner Prozessor überwacht drei definierbare Frequenzbänder, die optional durch die zusätzliche Einbeziehung eines Drehzahlsensors dynamisch an die aktuelle Maschinendrehzahl angepasst werden können. Neben der Anschlussmöglichkeit für Vibrationsaufnehmer bieten sie drei weitere Eingänge zur Messung von Stromsignalen. Somit können auch andere Parameter wie etwa Druck, Temperatur oder Leistungsaufnahme erfasst und überwacht werden. Das Überwachungsmodul kann so konfiguriert werden, dass es vollkommen autark arbeitet. Die vorhandenen Schnittstellen erlauben aber ebenso eine Integration des Gerätes in andere Automatisierungssysteme. Top-Features ▪ 1-kanalige ICP®-Sensorversorgung ▪ Erfassung von 3 weiteren Parametern ▪ Überwachung Schwinggeschwindigkeit nach ISO 10816 ▪ Ermittlung Stoßpegel und Crestfaktor ▪ CAN-Bus ▪ Überwachung von 3 Frequenzbändern ▪ Drehzahlmessung (CW-220C) 8 Modell CW-220 Überwachungsmodul Standardisierte Maschinenüberwachung Das Condition-Monitoring von Beckhoff Automation bietet mit seinen 2-kanaligen ICP®-Ethercat-Busklemmen EL3632, in Kombination mit dem High-PerformanceEmbedded-PC CX5020, ein optimales System zur Maschinenüberwachung und Anlagensteuerung ohne separate Subsysteme. Die Automatisierungs-Software Twincat 3 bietet eine Condition-Monitoring-Bibliothek, die nach dem Baukastenprinzip Basis-Algorithmen wie FFT, Einhüllende, Kurtosis, Crestfactor, RMS-Wert und Grenzwertüberwachung sowie Anwenderbausteine wie Wälzlagerüberwachung zur Verfügung stellt. Durch Kombination von Beckhoff-Condition-Monitoring mit robusten Vibrationssensoren von IMI Sensors kann eine optimale Maschinenüberwachung realisiert werden. Modell Beckhoff-Condition-Monitoring-System 2-kanalige ICP ® -Ethercat-Busklemmen EL3632 in Kombination mit dem High-Performance Embedded-PC CX5020 Top-Features ▪ Eingänge für 4 ICP®-Vibrationssensoren Der Synotech-Tipp ▪ Überwachung Schwinggeschwindigkeit nach ISO 10816 Die Kombination aus Beckhoff Condition Monitoring System mit robusten Vibrationssensoren von IMI Sensors, stellt eine ideale Lösung zum Aufbau einer Maschinenüberwachung dar. ▪ Ermittlung des Stoßpegels und Crestfaktors ▪ Überwachung von 4 Frequenzbändern ▪ EtherCAT-Bustechnik ▪ Drehzahleingang ▪ Digitale Eingänge/Ausgänge ▪ Integrierte Condition Monitoring Bibliothek auf TwinCAT 3 Basis ▪ Anlagensteuerung und Maschinenüberwachung ohne Subsysteme 9 Übersicht Vibrationssensoren Die Vibrationssensoren von IMI Sensors zeichnen sich durch ein doppelwandiges, hermetisch dicht verschweißtes Edelstahlgehäuse aus, das sowohl als mechanischer Schutz gegen Umgebungseinflüsse und Verschmutzungen als auch als faradayscher Käfig wirkt, der elektrische Einstreuungen verhindert. Die galvanische Trennung des Sensorelementes und der nachfolgenden Messkette vom Sensorgehäuse verhindert Erdschleifen und Rauschen. Die piezoelektrischen Vibrationssensoren in ICP®-Technik haben den entscheidenden Vorteil, dass das Messsignal als störunempfindliche Spannung mit niedriger Quellimpedanz übertragen wird. Der Störeinfluss durch elektrische und magnetische Felder benachbarter Aggregate ist dadurch minimiert. Die Sensoren der Serien PCB-M60x und PCB-M62x von IMI Sensors sind in unterschiedlichen Ausführungen und Bauformen erhältlich und lassen sich daher in fast allen Bereichen einsetzen, auch im Hochtemperaturbereich oder in EX-Zonen. ICP®-Vibrationssensoren Modell M603C01 Preisgünstige ICP®-Vibrationssensoren ▪ Messbereich 50 oder 500 g ▪ Empfindlichkeit 100 oder 10 mV/g ▪ Stecker bzw. Kabelabgang oben ▪ Frequenzbereich 0,5 … 10.000 Hz ▪ ATEX-Zulassung (Option) Modell M607A11 ICP®-Vibrationssensoren mit Swivel-Montage ▪ Messbereich 50 g ▪ Empfindlichkeit 100 mV/g ▪ Stecker bzw. Kabelabgang seitlich ▪ Frequenzbereich 0,5 … 10.000 Hz ▪ ATEX-Zulassung (Option) Modell M602D01 ICP®-Vibrationssensoren mit Durchgangsbohrung ▪ Messbereich 50 g ▪ Empfindlichkeit 100 mV/g ▪ Stecker bzw. Kabelabgang seitlich ▪ Frequenzbereich 0,8 … 8.000 Hz ▪ Hochtemperaturelektronik bis 162 °C (Option HT) 10 Hochtemperatur Vibrationssensoren Modell HTM622A01 Industrieller ICP®-Vibrationssensor ▪ Dauereinsatztemperatur bis 163 °C ▪ Stecker oben ▪ Messbereich 50 g ▪ Empfindlichkeit 100 mV/g ▪ Frequenzbereich 0,2 … 8.000 Hz Modell EX600B13 Vibrationssensor-Kit mit ICP®-Inline-Ladungsverstärker ▪ Dauer-Einsatztemperatur bis 482 °C ▪ Messbereich 50 g ▪ Empfindlichkeit 100 mV/g ▪ Frequenzbereich bis 5.000 Hz ▪ Shear-Design Sensorelement UHT-12TM ▪ ATEX-Zulassung Zubehör Vibrationssensoren Magnete und Montageplättchen ▪ Flach- und Kurvenmagnete ▪ Quick-Connect ▪ Montageplättchen in verschiedenen Durchmessern Zenerbarrieren für den EX-Bereich ▪ Zur Begrenzung der elektrischen Energie ▪ Modelle für ICP®-Sensoren und 4-20 mA-Transmitter Der Synotech-Tipp Handkalibrator Modell 699A02 ▪ Zur Überprüfung der Empfindlichkeit von Beschleunigungssensoren und der Gesamtmesskette ▪ Ausgangssignal 1 g RMS oder Peak (umschaltbar) bei 159,2 Hz ▪ Batteriebetrieb ▪ Verwendbar für Sensoren mit einer Masse bis zu 250 Gramm 11 Messbar gut Als spezialisiertes Vertriebsunternehmen für Sensor- Leidenschaft und Konsequenz. Überzeugen Sie und Messtechnik ist Synotech seit 1992 ein Begriff. sich selbst! Ihr Synotech-Applikationsspezialist ist gerne für Sie da. Umfassendes Fachwissen und persönliche Beratung, Kompetenz und direkter Kundenkontakt sind Weitere Informationen und Neuigkeiten zu unseren die Säulen des Erfolges von Synotech. Das Unter- Produkten finden Sie jederzeit unter www.synotech.de. nehmen hat sich der absoluten Kundenzufriedenheit verschrieben und lebt diesen Anspruch mit Ihre Vorteile mit Synotech Ansprechpartner in Ihrer Nähe Technische Unterstützung Breites Produktspektrum Express-Versand Kalibrierservice Hochwertige Technik und Beratung aus einer Hand Synotech Sensor und Meßtechnik GmbH Porschestr. 20 – 30 Tel.: +49 (0) 24 33/44 44 40 – 0 Fax: +49 (0) 24 33/44 44 40 – 79 n n n n Ein Unternehmen der PCB Piezotronics, Inc. 41836 Hückelhoven E-Mail: [email protected] n www.synotech.de Stand 03/2015 · Fotos: u.a. fotolia Reparaturservice
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