Emerson EPRO PR6423/011-100 Wirbelstromsensor + CON021 Wandler

Emerson EPRO PR6423/011-100 Wirbelstromsensor + CON021 Wandler-System

Das Emerson EPRO PR6423/011-100 + CON021 ist ein komplettes Wirbelstrom-Verschiebungsmesssystem, das eine hochpräzise 8mm Näherungssonde mit einem fortschrittlichen Signalwandler kombiniert. Diese integrierte Lösung ermöglicht die berührungslose Überwachung der Wellenposition, Schwingungsamplitude und axialen Verschiebung in rotierenden Maschinenanwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und Genauigkeit entscheidend sind.

Technische Spezifikationen

PR6423/011-100 Sensorsonde:

• Modellnummer: PR6423/011-100
• Messdurchmesser: 8mm (M8 × 1 Gewinde)
• Messbereich: 0 bis 2,0mm (0 bis 80 mils)
• Linearität: ±1 % des vollen Messbereichs über den kalibrierten Bereich
• Frequenzgang: Gleichstrom bis 10 kHz (-3dB-Punkt)
• Betriebstemperatur: -200°C bis +350°C (-328°F bis +662°F)
• Kabellänge: 1 Meter Standard (kundenspezifische Längen verfügbar)
• Kabeltyp: Rauscharmes Koaxialkabel mit PTFE-Isolierung
• Gehäusematerial: Edelstahl 316L für Korrosionsbeständigkeit
• Schutzart: IP67 bei ordnungsgemäßer Installation

CON021 Signalwandler:

• Modellnummer: CON021
• Eingang: Wirbelstromsondensignal (kapazitätsbasiert)
• Ausgangssignal: 4-20mA Stromschleife oder ±10V Spannung
• Ausgangsskalierung: Benutzerkonfigurierbar über DIP-Schalter oder Software
• Stromversorgung: 18-30 VDC, typischer Verbrauch 50mA
• Genauigkeit: ±0,5% des Messbereichs einschließlich Linearität und Temperatureinflüssen
• Temperaturkoeffizient: <0,02% pro °C
• Ansprechzeit: <1ms für 90% des Sprungwechsels
• Diagnoseausgänge: Sondefehlererkennung, Kabelbruchalarm
• Montage: DIN-Schiene oder Schalttafelmontage möglich
• Betriebsumgebung: -20°C bis +70°C, 5-95% RH nicht kondensierend
• Zertifizierungen: CE, ATEX Zone 2, IECEx-konform

Systemarchitektur & Funktionsprinzip

Die PR6423/011-100 Sonde erzeugt an ihrer Messspitze ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld. Wird sie in die Nähe eines leitfähigen Ziels (typischerweise einer rotierenden Welle) gebracht, werden Wirbelströme im Zielmaterial induziert. Änderungen im Abstand zwischen Sonde und Ziel verändern die elektromagnetische Kopplung, die die Sonde als Impedanzänderungen erkennt. Der CON021 Wandler verarbeitet diese Impedanzänderung, linearisert die Kennlinie und erzeugt ein proportionales Ausgangssignal, das für SPS-, DCS- oder Schwingungsüberwachungssysteme geeignet ist.

Dieses berührungslose Messprinzip bietet mehrere Vorteile: kein mechanischer Verschleiß, Immunität gegen Kontamination durch Öl oder Prozessflüssigkeiten und die Fähigkeit, durch dünne nichtleitende Barrieren zu messen. Das System behält die Kalibrierstabilität über Millionen von Messzyklen ohne Drift oder Verschlechterung bei.

Hauptmerkmale & Leistungs-vorteile

• Weiter Temperaturbereich: Die Sonde arbeitet von kryogenen bis zu Hochtemperaturumgebungen und ermöglicht die Überwachung in extremen Anwendungen wie LNG-Pumpen und Dampfturbinen
• Hochfrequente Reaktion: 10-kHz-Bandbreite erfasst transiente Ereignisse und Hochgeschwindigkeitsvibrationsphänomene, die langsamere Sensoren übersehen
• Integrierte Diagnostik: CON021 überwacht kontinuierlich den Zustand der Sonde, erkennt Kabelschäden, Steckverbindungsprobleme oder Änderungen des Zielmaterials, bevor Messfehler auftreten
• Flexible Ausgangsoptionen: Konfigurierbare 4-20mA- oder ±10V-Ausgänge integrieren sich nahtlos in bestehende Steuerungs- und Überwachungsinfrastrukturen
• Robuste Bauweise: 316L-Edelstahlsonde widersteht korrosiven Chemikalien, hohen Vibrationen und mechanischen Stößen in rauen Industrieumgebungen
• Kalibrierstabilität: Temperaturkompensierte Elektronik gewährleistet ±0,5% Genauigkeit über den gesamten Betriebsbereich ohne Nachkalibrierung vor Ort

Industrielle Anwendungsszenarien

Dampf- & Gasturbinenüberwachung: Messen Sie die axiale Schubposition und Differenzausdehnung in Kraftwerksturbinen. Die Hochtemperaturfähigkeit des PR6423/011-100 ermöglicht die direkte Montage nahe Turbinengehäusen, wo Temperaturen über 300°C liegen. Die Echtzeit-Schubüberwachung verhindert katastrophale Lagerausfälle, indem sie abnormale axiale Bewegungen vor Kontakt erkennt. Typische Installationen überwachen sowohl aktive als auch inaktive Schubflächen mit Dual-Sonden-Konfigurationen.

Schutz von Kreiselkompressoren: Überwachen Sie die radiale Wellenvibration und Position in mehrstufigen Kompressoren, die Erdgas, Luft oder Kältemittel fördern. Die 10-kHz-Bandbreite des Systems erfasst Schaufelpassfrequenzen und unterschwingende Instabilitäten, die auf bevorstehenden Überschlag oder Lagerverschleiß hinweisen. Die Integration mit API 670-Maschinenschutzsystemen ermöglicht eine automatische Abschaltung, wenn die Vibration Alarmgrenzen überschreitet, um Sekundärschäden an Dichtungen und Laufrädern zu verhindern.

Überwachung großer Motoren & Generatoren: Überwachen Sie die Rotor-Ezentrizität und die Gleichmäßigkeit des Luftspalts bei Motoren über 1 MW. Ungleichmäßige Luftspalte verursachen elektromagnetische Unwuchten, die zu erhöhten Vibrationen und vorzeitigem Lagerausfall führen. Das PR6423/011-100-System erkennt Luftspaltvariationen von nur 50 Mikrometern, sodass Wartungsteams Korrekturmaßnahmen während geplanter Stillstände einplanen können, anstatt auf Notfallausfälle zu reagieren.

Pumpenwellenpositionsüberwachung: Messen Sie die axiale und radiale Position in kritischen Pumpen, die korrosive oder hochtemperierte Flüssigkeiten fördern. Bei Vertikalpumpen erkennt die axiale Positionsüberwachung den Verschleiß der Axiallager, bevor es zu katastrophalen Ausfällen kommt. Bei Horizontalpumpen identifizieren radiale Messungen Fehlausrichtungen, Setzungen des Fundaments oder Kupplungsverschleiß. Die IP67-Zertifizierung und korrosionsbeständige Bauweise der Sonde ermöglichen die Installation in nassen oder chemisch aggressiven Umgebungen.

Walzwerk- & Metallverarbeitung: Überwachen Sie die Walzenposition und Exzentrizität in Stahl-, Aluminium- und Papierwalzwerken. Präzise Spaltkontrolle zwischen Arbeits- und Gegenwalzen gewährleistet gleichmäßige Produktdicke und Oberflächenqualität. Die Wirbelstromsysteme sind unempfindlich gegenüber Zunder, Kühlmitteln und Schmierstoffen, was sie ideal für raue Walzwerksumgebungen macht, in denen optische oder mechanische Sensoren schnell ausfallen.

Technische Lösungen & Integrationsstrategien

Zielmaterial-Optimierung: Das System ist werkseitig für Kohlenstoffstahlziele kalibriert, kann aber vor Ort für Edelstahl, Aluminium oder andere leitfähige Materialien angepasst werden. Die Oberflächenbeschaffenheit des Ziels beeinflusst die Messgenauigkeit – bearbeitete Oberflächen mit Ra <3,2 μm liefern optimale Ergebnisse. Bei rauen oder unregelmäßigen Oberflächen reduziert die Mittelwertfunktion des CON021 das Rauschen bei gleichzeitig ausreichender Ansprechzeit.

Installations-Best Practices: Montieren Sie die Sonde senkrecht zur Zieloberfläche, wobei die Messspitze im mittleren Bereich des Spalts positioniert ist (typischerweise 1,0 mm bei einer 2,0 mm Messbereichssonde). Dies bietet gleichen Spielraum für positive und negative Verschiebungen. Verwenden Sie Schraubensicherung, um ein durch Vibrationen bedingtes Lösen zu verhindern, und führen Sie Kabel fern von Hochspannungsleitungen, um elektromagnetische Störungen zu minimieren. Der CON021-Wandler sollte in einem temperaturgeregelten Gehäuse installiert werden, wenn die Umgebungsbedingungen seinen Betriebsbereich überschreiten.

Mehrkanalsysteme: Für eine umfassende Maschinenüberwachung werden mehrere PR6423-Sonden im 90°-Abstand um die Welle herum angebracht, um X-Y-Verschiebungen zu messen und Orbitmuster zu berechnen. Die CON021-Wandler speisen einzelne Kanäle in Schwingungsüberwachungssysteme wie Emerson AMS 6500 oder Bently Nevada 3500 ein. Synchronisierte Abtastung über die Kanäle ermöglicht erweiterte Diagnosen, einschließlich Modenformanalyse und Unwuchtvektorberechnung.

Redundanz- & Sicherheitsintegration: In SIL-zertifizierten Sicherheitssystemen werden Dual-Sonden-Konfigurationen mit unabhängigen CON021-Wandlern eingesetzt, die eine 2oo3-Voting-Logik speisen. Diese Architektur bietet Fehlertoleranz und gewährleistet gleichzeitig die für Notabschaltungssysteme erforderlichen Sicherheitsintegritätsstufen. Die Diagnoseausgänge des CON021 integrieren sich in Sicherheits-SPS zur Anzeige von Sondenfehlern, ohne Fehlabschaltungen auszulösen.

Kalibrierung & Inbetriebnahme

Das PR6423/011-100 + CON021 System wird mit werkskalibrierten Zertifikaten geliefert, die auf nationale Standards rückführbar sind. Die Feldüberprüfung erfordert ein Präzisionsmikrometer oder kalibriertes Spaltmaß zur Festlegung bekannter Verschiebungspunkte. Stellen Sie die Null- und Verstärkungs-Potentiometer (oder digitale Einstellungen) des CON021 so ein, dass der gewünschte Ausgangsbereich erreicht wird. Für kritische Anwendungen sollte eine dynamische Kalibrierung mit einem Schütteltisch durchgeführt werden, um Frequenzgang und Phaseneigenschaften über das Betriebsband zu überprüfen.

Wartung & Fehlerbehebung

Wirbelstromsysteme erfordern aufgrund ihres berührungslosen Designs nur minimalen Wartungsaufwand. Vierteljährliche Inspektionen sollten Kabelintegrität, Steckverbindersitz und Zustand der Zieloberfläche prüfen. Die Diagnose-LEDs des CON021 zeigen den Status sofort an: grün für normalen Betrieb, gelb für grenzwertige Signalqualität und rot für Sondefehler. Häufige Probleme sind Zieloberflächenverschmutzung (durch Reinigung zu beheben), Kabelschäden durch Vibration (Kabelersatz erforderlich) und falsche Spalt-Einstellung (durch Sonden-Neupositionierung korrigierbar).

Signaldrift im Zeitverlauf weist typischerweise auf Materialänderungen am Zielobjekt (Korrosion oder Beschichtung) statt auf Sensorverschleiß hin. Eine Neukalibrierung stellt die Genauigkeit ohne Hardwareaustausch wieder her. Die MTBF des Systems übersteigt 200.000 Stunden unter normalen Industriebedingungen, wobei die Lebensdauer der Sonde hauptsächlich durch mechanische Schäden und nicht durch elektrische Ausfälle begrenzt ist.

Systemkompatibilität & Erweiterung

Der CON021-Wandler ist mit allen Emerson EPRO PR6423 Serien-Sonden kompatibel und ermöglicht Systemerweiterungen oder Sondenaustausch ohne Wandlerwechsel. Ausgangssignale werden direkt an Emerson AMS Maschinenzustandsüberwachungssysteme, DeltaV DCS Analog-Eingangskarten oder Fremd-Vibrationsmonitore mit 4-20mA oder ±10V Eingängen angeschlossen. Für ältere Systeme mit ±5V oder 0-10V Bereichen sorgen externe Signalaufbereitungsmodule für Schnittstellenkompatibilität.

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