EPRO PR6424/003-110+CON021 详细介绍
一、产品说明
EPRO PR6424/003-110+CON021 是一套由德国 EPRO(现属 ABB 集团)研发的高性能振动监测系统,由 PR6424/003-110 涡流传感器与 CON021 前置器组成,属于 Proximitor 系列中的高端款。它以非接触式涡流测量技术为核心,专为大型旋转机械(如汽轮机、燃气轮机、离心压缩机等)的轴振动、轴位移及键相监测设计,能捕捉纳米级振动信号,为设备故障诊断和预知性维护提供高精度数据,是工业关键设备安全运行的 “精密监测卫士”。
在大型火力发电厂的汽轮机机组中,它可实时监测转子的径向振动和轴向位移,精准识别转子不平衡、轴系不对中、轴承油膜涡动等潜在故障,避免因转子碰摩引发的机组停机;石油化工的大型离心压缩机上,其耐高温、抗油污特性可适应机组运行的恶劣环境,持续监测轴振动变化,为压缩机防喘振控制提供关键参数;冶金行业的大型电机系统中,宽频率响应能力可捕捉电机轴的高频振动信号,提前预警轴承滚子剥落、齿轮断齿等严重故障。无论是高速旋转的重型设备,还是极端工况下的长期运行,EPRO PR6424/003-110+CON021 都能以卓越性能,为设备安全运行提供可靠保障。
二、产品技术参数
- 传感器部分(PR6424/003-110):
- 测量原理:基于涡流效应实现非接触式测量,通过探头与金属轴表面的间隙变化转化为电信号,线性测量范围 0-2mm,满足大型设备宽范围振动监测需求。
- 探头规格:直径 11mm,有效测量距离 2mm,灵敏度 8mV/μm(标准目标材质下),线性误差≤±1% FS,可捕捉纳米级振动信号。
- 频率响应:0-10kHz,覆盖大型旋转机械全频段振动信号(包括 1 倍频、2 倍频、高阶谐波及低频振动),为故障诊断提供完整频谱信息。
- 环境耐受:工作温度 - 50℃~180℃,防护等级 IP68(探头部分),具备极强的耐油污、抗粉尘、抗腐蚀能力,适合安装在轴承箱、缸体等极端环境。
- 材质与安装:探头外壳采用 316L 不锈钢材质,线缆为耐高温铠装屏蔽电缆(标准长度 5m,可定制延长至 15m),通过 M10×1 螺纹安装,推荐安装间隙 1mm(线性中点)。
- 前置器部分(CON021):
- 信号转换:将传感器输出的高频涡流信号转换为 4-20mA 标准模拟量信号(对应 0-2mm 位移或振动峰峰值),同时输出原始 AC 振动信号(供频谱分析)和键相脉冲信号。
- 供电规格:DC 24V±10% 供电,功耗≤3W,具备电源反接保护、过压保护(耐受 36V 电压冲击)和过流保护,保障设备安全运行。
- 输出信号:4-20mA 模拟量信号负载能力 0-500Ω,原始 AC 信号峰峰值输出(1V/100μm),键相脉冲信号为 NPN 开路集电极输出,可直接接入振动分析仪或数据采集系统。
- 校准功能:支持现场高精度校准,通过专用校准工具(如 EPRO CALBOX)调整零点、灵敏度和线性度,适应不同轴体材质(碳钢、不锈钢、钛合金等)。
- 环境适应:工作温度 - 30℃~70℃,相对湿度 5%~95%(无凝结),外壳为高强度铝合金材质,防护等级 IP54,适合安装在控制柜内或防爆箱中。
- 系统整体参数:
- 测量精度:系统综合误差≤±1.5% FS,分辨率 0.1μm,可识别 0.1μm 的微小位移变化。
- 抗干扰能力:通过 10kV ESD 静电防护、5kV 脉冲群抗扰度和 10V/m 电磁辐射抗扰度测试,在强电磁环境中能稳定工作,信号波动≤0.05% FS。
- 安全认证:通过 ATEX II 2G Ex d IIC T6 防爆认证和 SIL 2 功能安全认证,适合危险区域(如化工防爆车间、燃气轮机厂房)安装使用。
三、使用方法
- 安装部署:
- 安装前准备:确认传感器与前置器型号匹配(PR6424/003-110 需搭配 CON021 使用),检查探头线缆无破损、铠装层完好,前置器接口无氧化或松动。
- 探头安装:在设备轴承箱或缸体上钻孔攻丝(M10×1 螺纹),确保探头安装位置与轴体严格垂直(垂直度偏差≤5°),用千分尺精确调整探头与轴表面间隙至 1mm,拧紧锁紧螺母(扭矩 2.5N・m),并使用防松胶固定。
- 前置器安装:将 CON021 前置器固定在控制柜内或设备附近的防爆箱中(避免强烈振动和温度剧烈变化),与探头的连接线缆需用金属卡箍固定,避免线缆晃动导致信号干扰,线缆弯曲半径≥50mm,铠装层需单端接地。
- 接线操作:
- 信号接线:前置器 “IN” 端口连接探头线缆(区分芯线、屏蔽层和铠装层),“OUT” 端口的 4-20mA 信号接入 DCS 或振动监测系统(“+” 接 AI+,“-” 接 AI-),原始 AC 信号输出接振动分析仪,键相信号接入数据采集系统。
- 电源接线:DC 24V 电源 “+” 接前置器 “V+” 端子,“-” 接 “V-” 端子,线缆屏蔽层和铠装层单端接地(接地电阻≤1Ω),避免接地环路引起的信号干扰。
- 布线规范:探头线缆应单独穿金属管敷设,与动力电缆(如电机电源线、励磁电缆)保持≥50cm 距离,减少电磁干扰;在防爆区域,线缆接头需使用防爆格兰头密封。
- 校准调试:
- 零点校准:设备停机状态下,用激光测微仪测量探头与轴表面的实际间隙(如 1mm),通过专用校准软件(如 ABB Vibro-Meter)将 4-20mA 信号精确对应至该间隙(4mA 对应 0mm,20mA 对应 2mm)。
- 线性校验:用高精度位移台模拟 0-2mm 间隙变化,每 0.1mm 记录一次 4-20mA 输出值,验证线性误差是否≤±1% FS,超差时通过软件进行多点校准。
- 动态测试:设备启动后,观察监测系统显示的振动值是否稳定(波动应≤0.05mA),用频谱分析仪检查原始信号频谱,确认无异常高频噪声和干扰信号。
- 日常维护:
- 定期检查:每月巡检时查看探头安装是否松动(用扭矩扳手检查锁紧螺母),线缆铠装层有无破损,前置器指示灯是否正常(电源灯常亮,故障灯灭)。
- 信号监测:每周通过监测系统查看振动趋势曲线和频谱图,记录振动峰值和特征频率变化,当振动值超过预设报警阈值(如 1.5mm 对应 16mA)时,及时安排专业人员诊断。
- 校准周期:每 12 个月进行一次全量程校准,使用标准校准仪(如 ABB CMCPRO)验证灵敏度和线性度,极端环境下建议每 6 个月校准一次。
- 故障处理:若信号异常(如输出 3.5mA 或 21mA),先检查探头间隙是否变化(可能因设备振动导致松动),再检查线缆连接和供电,排除外部问题后使用备用通道替换故障通道,并更换故障部件。
四、系统介绍
EPRO PR6424/003-110+CON021 作为大型旋转机械振动监测的核心组件,与数据采集单元、分析平台、报警与保护系统共同构成完整的设备健康监测体系,实现从信号采集到故障预警和保护的全流程管理。
- 系统构成:
- 感知层:PR6424/003-110 探头安装在设备关键轴承位置,非接触式测量轴振动、轴位移和键相信号,将机械振动转化为电信号。
- 信号处理层:CON021 前置器对传感器信号进行放大、滤波和转换,输出标准化 4-20mA 信号、原始振动信号和键相信号,供后续系统处理。
- 数据采集层:专用振动监测系统(如 ABB System 1)接收信号,实时显示振动值、频谱图和趋势曲线,存储历史数据(采样率可达 10kHz)。
- 分析与诊断层:通过专业分析软件进行频谱分析、波形分析、阶次分析和趋势分析,识别设备故障类型(如转子不平衡、轴系不对中、轴承故障、油膜涡动等)。
- 报警与保护层:当振动值超限时,触发多级声光报警,并通过 SIS 系统联动设备保护装置(如紧急停机、减速),防止故障扩大。
- 系统优势:
- 高精度测量:纳米级分辨率和宽线性范围,可捕捉大型设备早期微小故障信号,相比普通振动传感器提前 3-6 个月预警故障。
- 极端环境适应:耐高温、抗油污、防爆设计,可在 - 50℃~180℃的极端环境下长期稳定工作,平均无故障工作时间(MTBF)≥150,000 小时。
- 全面诊断能力:宽频率响应和键相测量功能,支持全频段振动分析,可精准识别各类旋转机械故障,诊断准确率达 95% 以上。
- 安全可靠:SIL 2 功能安全认证和防爆设计,适合关键设备和危险区域使用,为设备安全运行提供可靠保障,减少非计划停机损失。
该系统广泛应用于电力、石油化工、冶金等行业的大型关键旋转设备,通过 PR6424/003-110+CON021 的精准监测和分析,可使设备非计划停机减少 70% 以上,维修成本降低 50%,是大型企业实现设备智能化运维的核心解决方案。