SCHMIDT® Schwingungswächter

VibroSens 401

Gebrauchsanweisung

2

SCHMIDT® Schwingungswächter

VibroSens 401

Gebrauchsanweisung

1 Wichtige Information......................................................3

2 Einsatzzweck.................................................................4

3 Funktionsbeschreibung .................................................5

4 Montageanweisung .....................................................10

5 Elektrische Anschlüsse................................................12

6 Inbetriebnahme ...........................................................14

7 Einstellhilfen ................................................................17

8 Technische Daten........................................................20

9 Abmessungen .............................................................21

10 Konformitätserklärung.................................................22

Impressum:

Copyright 2004 SCHMIDT Technology Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland.

Ausgabe und Änderungsdatum:

Version 1.3 vom Juni 2004 Gültig für Geräte ab Baujahr 02/2003

3

1 Wichtige Information

Diese Gebrauchsanweisung ist vor Inbetriebnahme des Ge-rätes vollständig zu lesen und mit Sorgfalt zu beachten.

Bei Nichtbeachtung oder Nichteinhaltung kann für daraus entstandene Schäden ein Anspruch auf Haftung des Her-stellers nicht geltend gemacht werden.

Eingriffe am Gerät jeglicher Art – außer den bestimmungs- gemäßen und in dieser Gebrauchsanweisung beschriebe-nen Vorgängen – führen zum Gewährleistungsverfall und zum Haftungsausschluss.

Das Gerät ist ausschließlich für den unten beschriebenen Einsatzzweck (s. Kapitel 2) bestimmt. Es ist insbesondere nicht vorgesehen zum direkten oder indirekten Schutz von Personen.

SCHMIDT Technology übernimmt keinerlei Gewährleistung hinsichtlich der Eignung für irgendeinen bestimmten Zweck und übernimmt keine Haftung für Fehler, die in dieser Gebrauchsanweisung vorhanden sind, oder für zufälli-ge oder Folgeschäden im Zusammenhang mit der Lieferung, Leistungsfähigkeit oder Verwendung dieses Geräts.

4

2 Einsatzzweck

Der SCHMIDT® Schwingungswächter VibroSens 401 ist konzipiert für den Gebrauch an Maschinen, Aggregaten, einzelnen Triebwerksteilen sowie allgemeinen Baugruppen und Maschinenkomponenten zum Zweck der Überwachung von mechanischen Schwingungen gemäß DIN ISO 10816.

Das Gerät misst und bewertet die bezüglich des gewählten Montageorts lokal auftretende effektive Schwinggeschwin-digkeit (Schwingstärke). Bei Überschreiten eines voreinge-stellten Schwellwertes schaltet ein geräteseitig vorhandenes Relais.

Über die entsprechenden Schaltausgänge können extern installierte Schaltfunktionen ausgelöst werden, wie z. B. eine Abschaltung der Maschine.

Die momentane Schwingstärke kann über einen Analogaus-gang aufgezeichnet werden. Dadurch ist eine ständige, zeit-lich lückenlose Überwachung und eine Trenderkennung des Maschinenzustandes während des Betriebs möglich.

5

3 Funktionsbeschreibung

3.1 Geräteaufbau

Der Aufbau des VibroSens 401 ist in Bild 1 dargestellt.

(1) Potentiometer zur Einstellung der Schaltschwelle vSchalt

(2) Messklemmen zur Überprüfung der Schaltschwelle vSchalt

(3) Digitalschalter für die Schaltverzögerungszeit TSchalt

(4) Relais mit Wechselkontakt, potentialfrei 24 V / 1 A

(5) Gehäuse

(6) Montageplatte, elektrisch isolierend

(7) Montagebohrung (für Befestigungsschrauben M6 x 16)

(8) Gehäusedeckel

Bild 1: Geräteaufbau

6

3.2 Überwachungsfunktionen

Der SCHMIDT® Schwingungswächter VibroSens 401 erfasst und bewertet die effektive Schwinggeschwindigkeit gemäß der Grundnorm DIN ISO 10 816, Teil 1.

Alarmzustand

Das Relais (4) (Position siehe Bild 1) meldet eine Abwei-chung vom normalen Betriebszustand des überwachten Ob-jekts, wenn die Schwingstärke veff die voreingestellte Schalt-schwelle vSchalt für eine voreingestellte Mindestzeitdauer TSchalt überschritten hat.

Ansprechempfindlichkeit

Sind vorübergehend erhöhte Schwingstärken im Bereich des normalen Betriebszustandes zu erwarten, so kann in diesen Fällen das Schalten des Relais über die Schaltverzöge-rungszeit TSchalt unterdrückt werden. Das Schaltverhalten ist im einzelnen im Zeitablauf-Diagramm (Bild 2) dargestellt. Wird die eingestellte Schaltschwelle vSchalt für eine Verhar-rungszeit T > TSchalt überschritten, dann schaltet das Relais für eine geräteseitig fest vorgegebene Schaltzeit von 2 s.

Ist die Verharrungszeit T < TSchalt, dann spricht das Relais nicht an.

Schaltlogik

Die Schaltzustände des Relais (4) in Abhängigkeit vom Be-triebszustand und der Schwingstärke sind in Bild 3 darge-stellt.

7

Bild 2: Zeitablauf-Diagramm

Bild 3: Relais-Schaltlogik

8

Unterbrechung der Spannungsversorgung

Da die Steuerspule des Relais im normalen Betriebszustand des Gerätes erregt ist, fällt bei einer Unterbrechung der Spannungsversorgung das Relais ab und geht in den A-larmzustand. Stromausfall oder Kabelbruch im Versor-gungskreis können somit eindeutig erkannt werden.

Leitungsüberwachung

Da der Schließerkontakt (rs/gr) des Relais im bestromten Normalzustand geschlossen ist (Position 2, siehe Bild 3), kann ein Kabelbruch im Schaltstromkreis erkannt werden. Die zeitdynamische Schaltlogik ermöglicht darüber hinaus eine Unterscheidung zwischen Alarm (Schaltzeit 2 s) und Stromausfall oder Kabelbruch (Schaltzeit dauernd).

3.3 Messverfahren

Der Prinzipaufbau des VibroSens 401 ist im Blockschaltbild (Bild 4) dargestellt. Die Schwingstärke wird mit einem piezo-elektrischen Beschleunigungsaufnehmer (1) erfasst. Das der Beschleunigung proportionale Sensorsignal wird über einen Vorverstärker (2) mit Bandpass (3) aufbereitet und in der Stufe (4) in Echtzeit aufintegriert, um die Schwinggeschwin-digkeit zu erhalten. Daraus wird der Effektivwert gebildet (5), der einerseits als analoges Ausgangssignal zur Verfügung steht und andererseits der Komparatorstufe zugeführt wird.

Über die Komparatorstufe (6) mit einstellbarer Schaltschwel-le und dem Schaltverzögerungsglied (7) wird das Relais (8) angesteuert und geschaltet, sobald der Schwingpegel veff die Schaltschwelle vSchalt länger als die Schaltverzögerungszeit TSchalt überschreitet.

9

Bild 4: Blockschaltbild VibroSens 401

10

4 Montageanweisung

Bei der Montage ist darauf zu achten, dass die auf dem Ge-rät angegebene Wirkrichtung mit der tatsächlichen Haupt-schwingungsrichtung der Montagefläche bestmöglich über-einstimmt. Nur auf diese Weise kann eine maximale An-sprechempfindlichkeit des Schwingungswächters und eine sichere Erkennung des Schwingungszustandes erreicht werden.

Auf dem Typenschild des Gerätes ist die Wirkrichtung des eingebauten Schwingungssensors markiert. Bild 5 zeigt die zwei verschiedenen Ausführungen (Piktogramm):

Sachnummer

300386-1

300386-2

Wirkrichtung zur

Montagerichtung

parallel

senkrecht

Piktogramm

Bild 5: Markierung der Wirkrichtung auf dem Typenschild

Flächigen Kraftschluss zum Messobjekt herstellen!

Das Gerät ist vorzugsweise auf eine glatte und ebene Flä-che zu montieren.

11

Kontaktresonanzen vermeiden!

Zwei Befestigungsschrauben M6 x 16 durch die beiden vor-gesehenen Befestigungslöcher der Montageplatte in ent-sprechende Gewindebohrungen im Messobjekt einschrau-ben. Schrauben vorzugsweise mit einem Drehmoment-schlüssel gleichmäßig und fest anziehen.

Kabelvibrationen unterdrücken!

Anschlusskabel entlang der Objektoberfläche verlegen und mit Klemmschellen o. ä. festmachen.

Elektrischer Masseschluss mit Messobjekt

vermeiden!

Die Montageplatte des Schwingungswächters besteht aus einem strukturstabilen, nicht leitenden Werkstoff, der eine vom Messobjekt elektrisch isolierte Gerätemontage bewirkt.

Um räumlich ausgedehnte Masseschleifen über das An-schlusskabel und mögliche Beeinträchtigungen der Geräte-funktionen durch äußere elektromagnetische Störungen zu vermeiden, ist bei der Montage unbedingt auf die Einhaltung der elektrischen Trennung zwischen Gerät und Messobjekt zu achten.

Das Gehäuse darf nicht mit Metallteilen oder ande-ren elektrisch leitenden Teilen des Messobjektes in direkter Verbindung stehen.

Der Abstand zwischen Gerät und umgebenden Ge-häuseteilen muss hinreichend groß gewählt werden, so dass selbst im dynamischen Betrieb Berührun-gen durch auftretende Schwingungen, auch im Re-sonanzfall, ausgeschlossen sind.

12

5 Elektrische Anschlüsse

Der SCHMIDT® Schwingungswächter VibroSens 401 ist mit einem gehäuseseitig festen, 6-adrigen Anschlusskabel mit Abschirmung versehen, das kundenseitig vorzugsweise an einer Schraubklemmleiste angeschlossen wird. Schirman-schluss (sw) und Masseanschluss (bl) sind über das Gehäu-se elektrisch miteinander verbunden.

Die elektrischen Verbindungen (7 x 0,34 mm2) gemäß den Angaben auf dem Typenschild herstellen (siehe auch Bild 6). Der Masseanschluss (bl) dient zugleich als Bezugspoten-tial für den Stromausgang veff (ws) und als negativer An-schluss für die Spannungsversorgung UB (br).

Hinweis:

Je nach Störfeldkonfiguration und vorhandener Massefüh-rung in der näheren Umgebung des Montageorts kann die Abschirmwirkung des Anschlusskabels durch leitungsge-bundene Störungen beeinträchtigt werden. Für eine optimale Abschirmung muss von Fall zu Fall entschieden werden, ob der Schirm am Kabelende (schwarze Leitung) im externen Anschlussblock aufgelegt wird oder nicht anzuschließen ist. Wir empfehlen, dass der Schirm am Kabelende HF-mäßig geerdet werden sollte.

13

Funktion Belegung Wert Farbcode

Analog-ausgang 0 (4) ... 20 mA weiß

Schaltrelais

24 V / 1 A

gelb

grau

rosa

Spannungs-versorgung

20 ... 30 V

0 V

Schirm

braun

blau

schwarz Bild 6: Anschlussbelegung VibroSens 401

14

6 Inbetriebnahme

Der Schwingungswächter ist werksseitig abgeglichen und bei 100 Hz Sinusfrequenz auf die spezifische Nennempfind-lichkeit der jeweiligen Stromausgangsvariante kalibriert.

Nach Montage und Anlegen der Versorgungsspannung ist das Gerät nach einer Anlaufverzögerungszeit von 10 s be-triebsbereit.

Das Gerät ist nicht mit einer definierten Voreinstel-lung belegt. Um die gewünschte Überwachungs-funktion sicherzustellen, müssen die Schaltschwelle vSchalt und die Schaltverzögerungszeit TSchalt vom Betreiber individuell eingestellt werden.

Zum Einstellen der Schaltparameter ist der Geräteaufbau (Bild 1) zu beachten. Die vier Schrauben auf der Oberseite des Gehäuses (5) lösen und den Gehäusedeckel (8) ab-nehmen.

Schaltschwelle vSchalt einstellen und überprüfen

Die Schaltschwelle vSchalt am Potentiometer (1) mit einem Schraubendreher einstellen.

Der Einstellbereich beträgt 2 ... 50 mm/s.

a) Stellschraube im Uhrzeigersinn drehen:

Erhöhung der Schaltschwelle

b) Stellschraube gegen Uhrzeigersinn drehen:

Erniedrigung der Schaltschwelle

15

Den Einstellwert an den beiden Messklemmen (2) mit einem Spannungsmessgerät (Digitalvoltmeter) überprüfen. Zum Anschluss der Messkabel vorzugsweise Laborkabelklem-men verwenden.

Dem Spannungsbereich von UP = 0,2 ... 5 V (Gleichspan-nung) entspricht eine Schaltschwelle vSchalt = 2 ... 50 mm/s gemäß der Beziehung:

[V]UV

mm/s10v PSchalt ⋅=

Beispiel: Der Prüfspannung UP = 3,5 V entspricht eine Schaltschwelle von 35 mm/s.

Die Prüfspannung an den Messklemmen (2) muss potentialfrei abgegriffen werden. Andernfalls treten Fehlspannungen auf, die eine Verfälschung des Messergebnisses zur Folge haben.

Schaltverzögerungszeit TSchalt einstellen

Die Mindestschaltverzögerungszeit TSchalt ist durch die Mess-elektronik fest vorgegeben und beträgt 2 s.

Die wirksame Schaltverzögerungszeit ergibt sich aus der Beziehung

TSchalt = EW + 2 s.

EW ist der Einstellwert im Bereich 0...10 s. Er wird über die Schieber des Digital-Schalters (3) eingestellt.

16

Schieber am Digital-Schalter (3)

a) in Position AUS: zusätzliche Schaltverzögerung ist nicht wirksam

b) in Position EIN: Einstellwert EW = Summe der ange-gebenen Zahlenwerte 1 s, 2 s, 3 s, 4 s

(Einstellbeispiel siehe Bild 7)

Beispiel:

Einstellwert

EW = 4 + 2 = 6 (s)

Bild 7: Zeitablauf-Diagramm

Schaltverzögerungszeit TSchalt = EW + 2 = 4 + 2 + 2 = 8 (s)

Die Wirkungsweise der Schaltverzögerungszeit ergibt sich aus dem Zeitablauf-Diagramm (Bild 2).

Hinweis:

Die Schieber am Digital-Schalter (3) z.B. mit Hilfe der Klinge eines kleinen Schraubendrehers betätigen.

17

7 Einstellhilfen

Die Einstellung der Schaltparameter erfordert eine möglichst gute Kenntnis über das Schwingverhalten des zu überwa-chenden Objektes. Insbesondere sollte der Übergangsbe-reich zwischen Normalzustand und den möglichen Fehler-zuständen bekannt sein.

Das Schwingverhalten wird im allgemeinen von verschiede-nen Faktoren beeinflusst. Hierzu zählen der konstruktive Aufbau, der Aufstellungsort, die Beschaffenheit des Funda-ments, die Betriebsbedingungen und der Messort, an dem der Schwingungswächter montiert ist. Deshalb müssen Schaltschwelle und Schaltverzögerungszeit für jede Schwin-gungsumgebung individuell eingestellt werden.

Zur Beurteilung des Schwingverhaltens können die unter-schiedlichen Maschinen als Orientierungshilfe gemäss DIN ISO 10816 Teil 1 in vier Maschinenklassen oder -gruppen eingeteilt werden.

Klasse I:

Fest verbundene Triebwerksteile von Kraft- und Arbeitsma-schinen. Elektromotoren bis 15 kW.

Klasse II:

Mittlere Maschinen und Elektromotoren von 15 bis 75 kW ohne besondere Fundamente.

Fest aufgestellte Triebwerksteile auf besonderen Funda-menten bis ca. 300 kW.

Klasse III:

Größere Maschinen, Kraft- und Arbeitsmaschinen auf hoch-gestimmten, starren oder schweren Fundamenten.

18

Klasse IV:

Größere Kraft- und Arbeitsmaschinen auf tiefgestimmten Fundamenten, z. B. Turbogruppen mit nach Leichtbau-Richtlinien gestalteten Fundamenten.

Die Schwingstärke veff wird in diskrete Intervalle eingeteilt, denen Beurteilungsstufen für die einzelnen Maschinenklas-sen oder -gruppen zugeordnet werden (Tabelle 1). Der Ein-stellwert der Schaltschwelle vSchalt sollte die Stufe C (kurz-fristig noch zulässige Schwingstärke) nicht übersteigen.

Hinweis:

Dieser Leitfaden gilt für Maschinen mit umlaufenden Mas-sen. Bei Maschinen mit nicht ausgleichbaren Massenwir-kungen, mit umlaufenden, lose befestigten Massen oder nicht ausgleichbaren veränderlichen Unwuchten sind ma-schinenspezifische Einstellmaßnahmen zu treffen. Weiter-führende Hinweise sind in den Teilnormen der DIN ISO 10816 Teil 2 ... 6 sowie in den einschlägigen maschinenspe-zifischen Richtlinien enthalten.

19

Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit

in mm/s Klasse I Klasse II Klasse III Klasse IV

0,28

0,45

0,71

A

1,12

A

1,80 B

A

2,80 B

A

4,50 C B

7,10 C B

11,20 C

18,00 C

28,00

45,00

D D

D D

A: Typische Schwingungen neu in Betrieb gesetzter Maschinen B: Typische Schwingungen im Betrieb, für Dauerbetrieb geeignet C: Kurzfristig erlaubt, jedoch nicht für Dauerbetrieb geeignet D: Gefährliche Schwingungen, die die Maschine schädigen können

Tabelle 1: Beurteilung der Schwingungsstärke nach DIN ISO 10816-1

20

8 Technische Daten

Messbereich (veff) 0 .. 50 mm/s

Frequenzbereich 10 .. 1000 Hz (3 dB)

Schaltschwelle (vSchalt) 2 .. 50 mm/s

Schaltverzögerung (TSchalt) 2 .. 12 s (typisch +/-20%)

Anlaufverzögerung 10 s fest

Schaltausgang Relais-Wechselkontakt 24 V /1 A potentialfrei

Schaltfunktion Relais schaltet bei Über-schreiten der Schaltschwelle oder bei Spannungsausfall. Rücksetzung bei Überschrei-tung automatisch nach 2 s.

Analogausgang (veff) 0 .. 20 mA oder 4 .. 20 mA

Lastwiderstand 300 O max.

Versorgungsspannung 20 .. 30 VDC

Stromaufnahme 45 mA max. (ohne Last)

Betriebstemperatur -30 .. +80°C

Lagertemperatur -30 .. +80°C

Schutzart IP 65

21

9 Abmessungen

Bild 8: Abmessungen des Sensorgehäuses

22

10 Konformitätserklärung

23

24

SCHMIDT Technology GmbH Feldbergstrasse 1 D-78112 St. Georgen Phone +49 (0)7724/899-0 Fax +49 (0)7724/899-101 info@schmidttechnology.de www.schmidttechnology.de

Art

.Nr.