Robbanásbiztos tokozású elektronikus rezgéskapcsolóElektronikus rezgéskapcsolók - A megbízható gépvédelem eszközei 

Forgó- vagy alternáló-gépek védelemének egyik hatásos módszere a berendezés által keltett rezgések figyelése, a túlzott mértékű, gépet, annak kapcsolódó berendezéseit és környezetét veszélyeztető rezgésszint kialakulásának megakadályozása. E feladat egyszerű, ugyanakkor megbízható megvalósítására szolgál az úgynevezett rezgéskapcsoló.

Az elektronikus rezgéskapcsolók

általános ismérvei a nagy pontosságot és stabilitást adó piezoelektromos rezgésérzékelők, a nagy szabadságfokkal paraméterezhető elektronikus jelfeldolgozás, és ebből következően a további külső kiegészítők nélkül, kedvező áron kialakítható aktív gépvédelem. A csereszabatos kialakítású elektronikus rezgéskapcsolókkal a karbantartás-igényes, kevésbé paraméterezhető, megbízhatatlan és pontatlan mechanikus rezgéskapcsolók könnyedén kiválthatók. Egyes rezgéskapcsolók rezgésjel kimenettel rendelkeznek, így diagnosztikai rendszerhez is kapcsolhatók. A feladat igényességétől függően többféle rezgéskapcsoló választható, melyek akár robbanásveszélyes környezetben is alkalmazhatók forgógépek, szivattyúk, kompresszorok, motorok, ventilátorok és egyéb berendezések rezgésvédelmére. 

A rezgéskapcsoló alkalmazása   

Rezgéseket számos termelő berendezés, motor, ventilátor, szivattyú, kompresszor, stb. kelt. A berendezés által keltett rezgésszint – kivételes esetektől eltekintve – arányos a gép állapotával. Ez esetben a termelés, a gép és környezetének alapvető védelmére, nagyobb károk kialakulásának megakadályozására célszerű rezgéskapcsoló alkalmazása. 

A rezgéskapcsolók működése, kialakítása   

A rezgéskapcsoló funkciója szerint méri a védeni kívánt eszköz rezgését, illetve egy beállított határérték szerint minősíti azt. A határérték túllépésének függvényében a rezgéskapcsoló határozott, kétállapotú kimenő jelet szolgáltat, mellyel a gépvédelemi funkció indítható. Az első olvasatra egyszerűnek látszó feladat megvalósítható például mechanikus és elektronikus elemekből.

Elektro-mechanikus rezgéskapcsoló szerkezeti vázlata

1. ábra Elektro-mechanikus rezgéskapcsoló szerkezeti vázlata [2]

A mechanikus rezgéskapcsolók általában – egyszerű szerkezetüknél fogva – kevésbé hangolhatók egy-egy alkalmazáshoz. A mechanikus szerkezet érzékenysége frekvenciától erősen függő, és nem mindig találkozik a védendő gép által keltett rezgések jellemzőivel, ennek hatása lehet jobb esetben a hamis riasztás, rosszabb esetben a védelmi funkció meghiúsulása. Felépítéséből adódik, hogy külső eszközök nélkül például távoli nyugtázás/élesítés, indítási- és riasztási késleltetés, határérték-változtatás nem lehetséges, emiatt számos korlátozással alkalmazható, különösen változó vagy automatikus üzemű berendezések védelmére.
Az elektronikus rezgéskapcsolók a mechanikus szerkezetből adódó hátrányok kiküszöbölését célozzák meg. Az érzékelő elem ezekben az eszközökben általában piezoelektromos rezgésérzékelő, melynek köszönhetően jól specifikálható frekvencia-tartomány, linearitás, átvitel jellemzi a rezgésmérést.

Gép rezgésspektruma és elektronikus, valamint mechanikus rezgéskapcsoló érzékenysége

2. ábra Gép rezgésspektrumának viszonya a mechanikus és leketronikus rezgéskapcsoló érzékenységéhez; a mechanikus rezgéskapcsolók szerkezetükből adódóan nem egyformán érzékenyek a különböző frekvenciájú rezgésekre
Az elektronikai jelfeldolgozók méretének és árának csökkenésével ma már ezen elemek a rezgéskapcsolók részét képezik, így azok számos állítható paraméterrel rendelkeznek. A rezgésszintre vonatkozó határérték beállítása alapvető funkció, a mechanikus eszközhöz képest lényeges különbség a pontosság, és a beállítási tartomány mértéke. Elektronikus eszközökkel könnyedén megvalósíthatók különböző időzítési, késleltetési funkciók, melyek a berendezés indítási vagy terhelés-váltási szakaszaiban hasznosak a hamis riasztások, leállítások elkerülésére.

A rezgéskapcsolók új generációja 

Az elektronikai feldolgozás szintjének emelésével mind a jelfeldolgozás, a védelmi paraméterek képzése, mind továbbítása kifinomultabbá vált, olyan különleges jellemzők is könnyedén kialakíthatók, mint hiszterézis kapcsolás, a rugalmas határérték-váltás, vagy a mozgó referencia-szint képzése, tárolása és ehhez képest történő kiértékelés.
A beépített rezgésérzékelők által szolgáltatott rezgés-információ minősége biztosíthatja a szabványos kiértékeléssel való összevetést, az eszköz pontos, kalibrált beállítását, ami különösen hasznos lehet például garanciális feltételek teljesítéséhez. Egyes rezgéskapcsolók lehetővé teszik a nyers rezgésjel kivezetését is – áram- vagy feszültség-jelekkel. Ezek a kimenetek egyrészt kalibrációt, működés ellenőrzését szolgálhatják, de lehetőséget adnak külső rezgéselemző műszer, állapotfelügyeleti rendszer csatlakoztatására.
Az elektronikus rezgéskapcsolók egyes változatai jól látható, helyszíni LED indikációval is rendelkeznek, valamint számos nyugtázási és élesítési lehetőséget biztosítanak. 

PCH1230/PCH1232 3D érzékelésű rezgéskapcsoló, analóg és digitális távadó - a védelem és felügyelet fejlett szintje        MMF VS11 spektrum burkoló feldolgozású rezgéskapcsoló - nagyobb érzékenység kisebb hibák esetén is   

3. ábra Kompakt rezgéskapcsolók 3D érzékeléssel vagy spektrum burkoló kiértékeléssel [3] [4]

Az „intelligens”, mikroprocesszoros vezérlésű rezgéskapcsolók között fellelhető az elektronikus, például soros kommunikációs porton (RS-485, USB) keresztül történő programozás. Az elektronikus beállítás számos előnyt kínál: a rezgéskapcsoló gyorsan, esetleg távoli kapcsolattal is beállítható, mindez a digitális adatátvitel miatt pontos értékek megadásával lehetséges. Az adott rezgéskapcsoló teljes konfigurációja elektronikus állományba menthető, egyúttal a beállítás részletesen dokumentálható, eszköztől függetlenül is ellenőrizhető.
 

PCH1230/PCH1232 3D érzékelésű rezgéskapcsoló, analóg és digitális távadó - a védelem és felügyelet fejlett szintje

4. ábra Egy korszerű USB és ModBus programozható, mikroprocesszoros vezérlésű rezgéskapcsoló alkalmazási vázlata [3]

 
A digitális jelfeldolgozással a rezgéskapcsoló vezetékezése, alkalmazása továbbra is egyszerű marad, a normál relé kimenetű rezgéskapcsoló eszközök helyére minimális változtatással beköthetők.
Az elektronikus rezgéskapcsolók változatos körülmények között is megállják helyüket, megfelelő tokozással akár robbanásveszélyes környezetben is alkalmazhatók, nagy hőmérsékleti-tartományban üzemképesek, emellett karbantartási igényük gyakorlatilag nincs. 
 

PVTVM PT580 digitális rezgéskapcsoló robbanásveszélyes alkalmazásokhoz is

5. ábra Egy robusztus kialakítású digitális rezgéskapcsoló (analóg és digitális távadó funkciókkal) [5]

Az elektronikus rezgéskapcsolókat és az érzékelő-jelfeldolgozó konfigurációkat összevetve előbbiek megbízhatóbbnak tekinthetők a kevesebb kábelezési, bekötési hibalehetőség miatt. A zárt egység miatt kisebb esély van az illesztésből adódó konfigurálási hibára (például érzékenység-beállítás), valamint a kompakt kivitel miatt mechanikai és elektromos hatásokkal szemben is ellenállóbb lehet. A kevesebb elemből álló konfiguráció miatt ráadásul az összesített költség is lényegesen kedvezőbb szinten tartható. Az elektronikus rezgéskapcsolók egyes változatai megfelelnek a vegyi- és olajipari létesítményekre vonatkozó szigorú kritériumoknak, így alkalmazásuk robbanásveszélyes környezetben is lehetséges. 
Összefoglalva megállapítható, hogy az elektronikus rezgéskapcsolók alkalmazása – néhány kivételtől eltekintve – nem csak műszakilag, de gazdaságilag is előnyös alternatívát jelent mind a mechanikus kapcsolókkal, mind az érzékelő-jelfeldolgozó konfigurációkkal szemben.

 


Irodalom

1. Címfotó: Two wire electronic switch – 5477B, Metrix
2. Vibraswitch Mafunction Detector Model 366 – Instruction Manual, Robertshaw, Fig-4.1
3. PCH1230/PCH1232 Vibration Guard – PCH Engineering adatlap felhasználásával.
4. MMF VS11 Vibration swtich – MMF adatlap.
5. PVTVM PT580 Vibration Switch – PVTVM adatlap.