Bedienungsanleitung
sensor schwingung
Bedienungsanleitung Schwingungsschalter WF70A436
Verwendungszweck:
Der Schwingungsschalter WF70 dient zur äußerst einfachen und preisgünstigen Überwachung der Schwingungsgeschwindigkeit bzw. Schwingstärke an rotierenden Maschinen
nach DIN/ISO 10816 im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung. Gleichermaßen ist er
als Grenzwertschalter für andere Schwing- und Stoßvorgänge geeignet. In der Vergangenheit wurden als Schwingschalter oft mechanische Feder-Massesysteme eingesetzt, wobei
die schwingende Masse bei einer bestimmten Amplitude einen elektrischen Kontakt
schließt. Der entscheidende Vorteil des WF70 gegenüber diesen mechanischen Geräten ist
die einfachere und genauere Einstellbarkeit sowie die wesentlich höhere Zuverlässigkeit.
Zwei wählbare Messbereiche, zwei Hochpassfilter, der weite Versorgungsspannungsbereich und sein Schutzgrad IP65 machen den WF70 ideal geeignet für eine Vielzahl von Anwendungsfällen. Dazu gehören z. B. die Überwachung von
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Kompressoren
Pumpen
Ventilatoren
Generatoren
Schienenfahrzeugen
Vibrationen im Zusammenhang mit der Qualitätssicherung
Transporten empfindlicher Güter
Türen und Toren
Funktionsweise:
Der WF70 überwacht mit Hilfe eines eingebauten piezoelektrischen Beschleunigungssensors die auf das Gehäuse einwirkenden Vibrationen. Die Messrichtung ist senkrecht zum
Deckel. Auslenkungen in positive und negative Messrichtung werden gleichermaßen erfasst. Durch das eingesetzte Sensorprinzip ist der WF70 sehr robust. Bild 1 zeigt die Blockschaltung des Gerätes.
Bild 1: Blockschaltbild
Entsprechend der Norm DIN/ISO 10816 durchläuft das Schwingsignal ein 10HzHochpassfilter und ein 1 kHz-Tiefpassfilter. Für langsam laufende Maschinen und andere
tieffrequente Schwingvorgänge lässt sich die Hochpassfrequenz auch auf 3Hz umschalten.
Das Signal des eingebauten Beschleunigungssensors wird integriert, wodurch sich die
Schwingungsgeschwindigkeit ergibt. Vorteil der Schwingungsgeschwindigkeit als Überwachungsgröße ist, dass sie ein Maß für den tatsächlichen Energiegehalt der Schwingungen
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darstellt. Zwei Messbereiche von 50 und 200mm/s decken alle üblichen Anwendungsfälle
ab. Auf die Effektivwert-Gleichrichtung folgt eine Komparatorschaltung.
Die Schaltschwelle, bei der das eingebaute Relais anspricht, wird mit einem Potentiometer
eingestellt. Die Zeitverzögerung tv zwischen dem Überschreiten der Schaltschwelle und
dem Auslösen des Relais kann mit einem weiteren Potentiometer zwischen 0 und 20s festgelegt werden Damit lassen sich z.B. einzelne Stöße oder Anlaufvorgänge von Maschinen
ausblenden.
Die Mindesthaltezeit tb nach dem Ansprechen des Relais ist 2 s, wodurch ein sicheres
Schalten angeschlossener Gerate gewährleistet wird. Bild 2 zeigt das Schaltverhalten an
einem Beispiel. An Punkt 1 wird die Alarmschwelle überschritten. Da das Signal an Punkt 2
bereits die Schaltschwelle vor Ablauf der Verzögerungszeit bei Punkt 3 wieder unterschreitet, wird kein Alarm ausgelöst. An Punkt 4 wird die Alarmschwelle erneut überschritten und
nach Ablauf von tv kommt es an Punkt 5 zur Alarmauslösung. Nachdem an Punkt 6 der Pegel wieder unter die Schaltschwelle gefallen ist, beginnt die Haltezeit th nach deren Ablauf
an Punkt 7 das Alarmrelais zurück in den Ruhezustand geschaltet wird.
Bild 2: Relais-Schallverhalten
Das Relais ist so beschaltet, dass im Alarmzustand, d. h. im Zustand nach Überschreiten
der Schaltschwelle, die Relaisspule stromlos ist. Damit wird erreicht, dass das Relais auch
bei Ausfall der Versorgungsspannung ein Alarmsignal meldet, wodurch eine einfache Eigenüberwachungsfunktion realisiert wird. Das Gerät wird aus einer Gleichspannungsquelle
zwischen 5 und 30V versorgt. Es eignet sich damit gleichermaßen zur Versorgung aus externen Batterien oder aus einem 24V-Gleichspannungsnetz.
Installation:
Die Einstellpunkte sowie das Befestigungsloch werden nach Aufschrauben des Deckels
zugänglich. Bild 3 zeigt die Innenansicht des Gehäuses.
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Bild 3: Innenansicht nach öffnen des Deckel
Montage und Anschluss:
Als Befestigungspunkte eignen sich starre Teile. z.B. Gussgehäuse, Lagerböcke oder Fundamente. Ungeeignet aufgrund ihrer geringen Eigenresonanzen sind dünne Bleche oder
Kunststoffteile. Der Schwingungsschalter WF70 wird vertikal oder horizontal mit der mitgelieferten M8-lnnensechskantschraube befestigt. Zur Wahrung des Schutzgrades IP65 muss
der mitgelieferte O-Ring (7 x 2) unter den Schraubenkopf gelegt werden. Auch die Deckeldichtung (O-Ring 58 x 3) muss unversehrt sein.
Die Kabelzuführung erfolgt durch eine wasserdichte Verschraubung. Diese eignet sich für
mehradrige Rundkabel mit Durchmessern zwischen 3,5 und 5,5mm. Die Versorgungsspannung (5 ... 30V / 40mA) wird an die beiden orangen Klemmen „0 V" und „+Us“ angeklemmt.
Ein Verpolschutz ist vorhanden. Das eingebaute Relais besitzt einen Wechselkontakt. Die
drei grauen Relaisklemmen sind wie folgt belegt:
COM: Mittelkontakt
N.C.: Dieser Kontakt schließt bei Grenzwertüberschreitung oder Ausfall der Versorgungsspannung
N.O.: Dieser Kontakt öffnet bei Grenzwertüberschreitung oder Ausfall der Versorgungsspannung
Es können Leistungen bis maximal 30W bzw. 60V oder 1A geschaltet werden.
Nachdem der WF70 befestigt, angeschlossen und eingestellt ist, wird der Deckel so fest
zugeschraubt, dass die Seriennummer zur Kabelverschraubung zeigt.
Einstellungen:
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Der Messbereich kann durch Umstecken des Jumper J1 zwischen 50 und 200mm/s gewählt werden (vgl. Bild 3). Die Alarmschwelle wird mit einem Potentiometer eingestellt. Die
Skalenteilung 5 - 50 - 100% bezieht sich auf Prozent vom gewählten Messbereichsendwert.
Die Alarmverzögerungszeit wird ebenfalls mit einem Potentiometer zwischen 0 und 20s
eingestellt. Bei Linksanschlag reagiert das Relais praktisch verzögerungsfrei.
Zum Ermitteln einer geeigneten Alarmschaltschwelle an rotierenden Maschinen können
zunächst die Richtwerte nach DIN/ISO 10816 genutzt werden (vgl. Bild 4). Dort werden die
Maschinen in vier Leistungsklassen unterteilt und Schwingstärkewerte für die Zustände
„gut“ bis „unzulässig" definiert. Dabei handelt es sich jedoch nur um eine grobe Orientierung. Im praktischen Messbetrieb nähert man sich dann ggf. dem für die individuelle Maschine optimalen Grenzwert an.
Bild 4: Beurteilungsstufen für Schwinggeschwindigkeit
Klassenzuordnung in Bild 4:
Gruppe K:
Bauteile von Motoren und Maschinen, die mit der kompletten Maschine starr verbunden
sind, z. H. Elektromotoren bis 15kW
Gruppe M:
Elektromotoren mit 15 bis 75kW ohne spezielle Fundamente, starr aufgestellte Motoren
oder Maschinen bis 300kW auf speziellen Fundamenten
Gruppe G:
Große Antriebs- und andere Maschinen mit umlaufenden Massen auf starren und schweren
Fundamenten, die in Richtung der gemessenen Schwingung relativ steif sind
Gruppe T:
Große Antriebs- und andere Maschinen mit umlaufenden Massen auf Fundamenten, die in
Richtung der gemessenen Schwingung relativ nachgiebig sind, z. B. Turbo-Generatorsätze
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und Gasturbinen über 10MW
An langsam laufenden Maschinen, z. B. Hubkolbenmaschinen, müssen Frequenzen unter
10Hz. erfasst werden. Hierzu kann das Hochpassfilter, wie in Bild 3 gezeigt, mit dem Jumper J2 auf 3Hz umgeschaltet werden.
Technische Daten:
Messbereiche
Frequenzbereich
Einstellbereich der Alarmschwelle
Genauigkeit der Skaleneinteilung
Querempfindlichkeit
Maximalbeschleunigung ohne Zerstörung
Relaisausgang
Spannungsversorgung
Schutzgrad
Betriebstemperaturbereich
Befestigung
Masse
Abmessungen
Schwinggeschwindigkeit 50 / 200mm/s (Effektivwert)
3 /10 … 1000Hz (-3 db-Grenzen)
5 … 100% des Meßbereichsendwertes
± 10% vom Maximalwert
< 10% der Hauptrichtung
1000g / 10000m/s2
Wechselkontakt, Pmax=30W, Umax=60V, Imax=1A
5 … 30V DC / <40mA
IP65
-20 … +70°C
M8-Schraube
205g
Ø 70mm, Höhe 38mm
Artikelnummer:
WF70A436
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