WARP - многофункциональный полевой многоканальный контроллер

и системы раннего обнаружения дефектов на его основе

Зачем это нужно?

  • Организация автоматических технологических защит агрегатов по вибрации и механическим величинам.
  • Контроль абсолютной вибрации опор и относительной вибрации вала ротора, тепловых расширений роторов и корпусов агрегатов, осевых смещений роторов, скорости вращения роторов.
  • Цифровая обработка вибрационного сигнала датчиков абсолютной вибрации опор и относительной вибрации вала ротора с выделением:
    – низкочастотной вибрации,
    – высокочастотной вибрации,
    – гармонических составляющих вибрации, кратных частоте вращения (амплитудное и фазовое значения),
    – СКЗ вибрации в конфигурируемых полосах частотного спектра,
    – диагностических признаков наиболее распространенных дефектов узлов роторных агрегатов.
  • Обеспечение стандартных промышленных интерфейсов обмена измерительной информацией с гетерогенными системами, в том числе:
    – Modbus TCP/IP,
    – Modbus UDP,
    – Modbus RTU,
    – http AJAX JSON.
База знаний
Узнать больше
E-mail

Что мы предлагаем?

Многофункциональный контроллер WARP

Warp устанавливается в непосредственной близости от контролируемого агрегата и позволяет производить прямое (без использования нормирующих преобразователей) подключение большой номенклатуры первичных преобразователей (датчиков) различного принципа действия как производства ООО «НПП ВартПРО», так и других производителей.

Датчики абсолютной вибрации (акселерометры)

Warp поддерживает подключение первичных преобразователей абсолютной вибрации следующих типов:

  • Пъезоэлектрические преобразователи с зарядовым либо ICP выходом.

    Сигнал вырабатывается вследствие пъезоэлектрического эффекта, возникающего вследствие воздействия сейсмической массы на пъезопакет. Встроенная электроника датчика стандарта ICP преобразует зарядовый сигнал в сигнал напряжения.

  • Датчики на основе MEMS технологии.

    Сигнал представляет собой огибающую напряжения на конденсаторе переменной емкости, выполненном по микромашинной технологии и представляющего собой механический колебательный контур. Одна из обкладок сейсмически подвешена, а другая – жестко соединена с корпусом микросхемы. Конденсатор запитан высокочастотным источником переменного тока. Движение подвижной обкладки относительно неподвижной возникает вследствие колебательных движений датчика.

    Датчики устанавливаются на неподвижные части агрегата, главным образом — на опоры, и измеряют проекцию ускорения в точке крепления датчика на его ось симметрии.

    В составе измерительных систем на базе контроллера Warp допускается применять как датчики абсолютной вибрации, производимые ООО «НПП ВартПро», так и датчики сторонних производителей при условии, что такие датчики метрологически аттестованы и имеют выход по заряду или стандарта ICP.

Вихретоковые однообмоточные бесконтактные датчики динамического зазора (вихретоковые пробники)​

Виретоковые пробники представляют собой полые металлические трубки диаметром 10 или 16 мм с неметаллическим наконечником, в котором смонтирована катушка индуктивности, ось симметрии которой совпадает с осью симметрии трубки. Сигналом является огибающая напряжения на колебательном контуре, сформированном вышеуказанной катушкой и емкостью в составе вихретокового драйвера, осуществляющего возбуждение колебаний в контуре и измерение размаха этих колебаний. При приближении к металлическому объекту в нем возникают наводимые переменным полем катушки датчика вихревые токи, что приводит к потерям энергии и уменьшению амплитуды колебаний.

Датчики используются в составе измерительных каналов статических зазоров (осевые сдвиги, расширения роторов и корпусов агрегатов) либо относительной вибрации (вибрации вала) и устанавливаются обычно внутри корпусов подшипников.

В составе измерительных систем на базе контроллера Warp допускается применять как вихретоковые пробники, производимые ООО «НПП ВартПро», так и датчики сторонних производителей при условии, что они совместимы по своим электрическим параметрам (индуктивности, сопротивлению) с вихретоковыми драйверами контроллера Warp (что имеет место в большинстве практических случаев).

Вихретоковые двухобмоточные дифференциальные датчики перемещения

Применяется первичный преобразователь двухобмоточного типа. Поясок вала либо иная подвижная деталь контролируемого агрегата совершает перемещения параллельно плоскости датчика и формирует трансформаторную связь между его возбуждающей и приемной катушками. В возбуждающей катушке создается высокочастотный переменный ток. Приемная катушка состоит из двух встречно намотанных полукатушек, уложенных так, что результирующая ЭДС в приемной катушке равна нулю при расположении пояска по центру датчика. При движении пояска к краю датчика сигнал в приемной катушке возрастает пропорционально смещению от центра, при этом колебания либо синфазны, либо противофазны колебаниям в возбуждающей катушке. Таким образом, амплитуда колебаний в приемной катушке задает величину смещения, а фаза – его направление.

Датчики применяются тогда, когда амплитуды перемещений составляют десятки миллиметров и велики для применения вихретокового пробника и/или конструктивно невозможно его установить.

В составе измерительных систем на базе контроллера Warp допускается применять как двухобмоточные датчики, производимые ООО «НПП ВартПро», так и датчики сторонних производителей при условии, что они совместимы по своим электрическим параметрам (индуктивности, сопротивлению) с вихретоковыми драйверами контроллера Warp (что имеет место в большинстве практических случаев).

Датчики смещения деталей узлов агрегатов друг относительно друга

Применяются датчики следующих типов:

  • Линейка, представляющая собой металлический призматический стержень квадратного сечения, в котором вдоль образующих сделана выборка глубиной, линейно изменяющейся по длине образующей. Линейка жестко фиксируется одним концом к одной детали и пропускается через отверстие в измерительном устройстве, жестко закрепленном на другой детали узла агрегата, взаимное положение которых требуется измерить. При смещении деталей друг относительно друга линейка смещается относительно измерителя, в котором смонтирован токовихревой датчик, измеряющий расстояние до дна выборки, которое пропорционально подлежащему измерению смещению.
  • Индуктивный датчик, представляющий две концентрических трубки из сплава алюминия. На внешнюю поверхность внутренней трубки навита проволока, изолированная от трубок электрически. Внешняя трубка одним концом крепится к подвижной части, внутренняя – к неподвижной. При движении подвижной части относительно неподвижной внутренняя трубка вдвигается в (выдвигается из) внешней трубки, вследствие чего меняется индуктивность катушки, сформированной намотанной проволокой. Изменение индуктивности пропорционально смещению.
  • Дифтрансформаторный датчик (LVDT-датчик). Датчик конструктивно повторяет индуктивный, а принцип его действия аналогичен двухобмоточному датчику. В корпусе трубки смонтированы две катушки — возбуждающая и приемная, состоящая из встречно (дифференциально) включенных полукатушек. Переменная трансформаторная связь между катушками обеспечивается сердечником, роль которого выполняет шток датчика.
    Все вышеуказанные датчики применяются для контроля положения штоков исполнительных/регулирующих механизмов в составе контролируемого агрегата, смещения корпусов агрегатов относительно фундамента, иных задач, требующих измерения величин порядка сотен миллиметров.
    В составе измерительных систем на базе контроллера Warp допускается применять как датчики линейных смещений, производимые ООО «НПП ВартПро», так и датчики сторонних производителей при условии, что они совместимы по своим электрическим параметрам (индуктивности, сопротивлению) с вихретоковыми драйверами контроллера Warp (что имеет место в большинстве практических случаев).

Контроллер WARP

Описание контроллера Warp

Анализатор представляет собой, в зависимости от варианта исполнения, до 10-ти входных и до 16-ти выходных конструктивно объединенных каналов с общей системой управления, обработки сигналов и передачи информации.Анализатор имеет модульную структуру и обеспечивает возможность изменения конфигурации и количества входных и выходных каналов по требованиям заказчика или заказчиком.

Состав входного канала

  • Один или несколько первичных преобразователей;
  • Один или несколько входных субмодулей в составе контроллера, обеспечивающих запитку/возбуждение (при необходимости) первичных преобразователей, нормализацию (аналоговую предфильтрацию, масштабирование, выделение (при необходимости) огибающей), оцифровку сигнала первичных преобразователей и передачу оцифрованной информации в блок цифровой обработки сигнала (БЦОС);
  • Программно назначаемый обработчик входного сигнала в составе БЦОС, принимающий оцифрованные сигналы от субмодулей, осуществляющий вычисление интегральных и спектральных характеристик измеряемой физической величины и обеспечивающий метрологическое нормирование результатов вычислений.

Состав выходного канала

  • Программно назначаемый обработчик выходного сигнала в составе программного обеспечения контроллера, обеспечивающий линейное преобразование измеренного входным обработчиком сигнала в коды ЦАП выходного субмодуля.
  • Субмодуль токового выхода или выхода по напряжению, преобразующий поступающие коды ЦАП в сигнал тока в диапазоне 0-20мА или напряжения в диапазоне 0-10 В.

Система контроля событий

Контроллер Warp имеет развитую систему контроля событий, связанную как с измеряемыми параметрами, так и с состоянием первичных преобразователей и самого контроллера.

По каждому типу входного канала имеется набор измеряемых параметров, по каждому из которых возможно разбиение его диапазона изменения на смежные участки, называемые зонами, с контролем нахождения значения параметра в той или иной зоне и регистрацией события перехода в ту или иную зону. Кроме того, возможен контроль выхода параметра за границы диапазона изменения (контроль достоверности).

По каждому входному каналу контролируется исправность соединительной линии с первичным преобразователем.

Помимо перечисленных выше событий, возможно формировать произвольные групповые события, являющиеся их логическими комбинациями. Например, отказ какого-либо входного канала, превышение аварийной уставки по какому-либо входному каналу при условии, что частота вращения агрегата находится в каком-то заданном диапазоне и так далее.

Имеется возможность назначать любое контролируемое событие на срабатывание любого реле с возможностью введения гистерезиса по времени для защиты от дребезга.

Особенности аппаратного обеспечения

Контроллер имеет модульную структуру, позволяющую путем изменения набора и количества модулей изменять конфигурацию прибора. Коммутация между модулями осуществляется при помощи кросс-платы.
Конструктивно анализатор выполнен в прочном герметичном либо негерметичном металлическом, либо пластмассовом корпусе. Для обеспечения требований взрывозащиты или в случае исполнения IP65 кабели вводятся в корпус анализатора через взрывозащищенные или не взрывозащищенные гермовводы.

  • Кросс-плата.

    Обеспечивает коммутацию между следующими модулями:

    ✔ процессорная плата;
    ✔ входные (измерительные) субмодули;
    ✔ выходные (аналоговые и/или дискретные) субмодули.

    На кросс-плате расположены интерфейсы ETHERNET, RS-485, USB, схема тахометрирования и клеммный соединитель для подключения внешних цепей.

  • Процессорная плата.

    Процессорная плата является функциональным ядром контроллера. В состав процессорной платы входят следующие функциональные блоки:

    ✔ блок цифровой обработки сигнала;
    ✔ оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
    ✔ блок энергонезависимой памяти (ПЗУ);


    Блок цифровой обработки сигналов реализован по двухпроцессорной схеме. Один процессор выполняет в режиме жесткого реального времени опрос входных субмодулей и цифровую обработку получаемых данных, второй — контроль событий, управление выходными субмодулями и цифровыми интерфейсами. Применены современные сигнальные процессора Blackfin фирмы Analog Devices, реализующие следующие основные функции:

    ✔ непрерывный опрос входных субмодулей и схем приема сигналов от датчиков частоты вращения;
    ✔ цифровая фильтрация и интегрирование в реальном времени;
    ✔ расчет набора конфигурируемых детекторов во временной и частотной областях, например — СКЗ виброскорости, размаха виброперемещения, амплитуды виброускорения;
    ✔ контроль событий;
    ✔ накопление мгновенных значений измеряемых параметров (осциллограммы), частотных зависимостей измеряемых параметров (спектры) и сохранение их в ОЗУ для последующей обработки и передачи внешним устройствам (например, рабочей станции пользователя);
    ✔ управление блоками интерфейсов и передача информации в другие устройства (компоненты измерительной системы);

    В ПЗУ сохраняются настраиваемые пользователем параметры конфигурации и калибровочные коэффициенты.

  • Входные субмодули.

    ✔ Субмодуль для подключения пьезоэлектрического вибродатчика.
    Представляет собой дифференциальный усилитель заряда, выход которого подключен к аналоговым цепям предфильтрации и нормализации сигнала, а затем — на вход SAR АЦП с частотой дискретизации 64 кГц. Данные от субмодуля передаются на плату процессоров по SPI. Осуществлена оптическая развязка цифровой части от аналоговой. С гальваноизолированным питанием аналоговой части схемы.
    ✔ Субмодуль для подключения ICP-датчика.
    Представляет собой схему возбуждения стандарта ICP -источник тока, запитывающий датчик, подключенный к аналоговым цепям предфильтрации и нормализации сигнала через аналоговый ФВЧ, отсекающий постоянную составляющую, а затем — на вход SAR АЦП с частотой дискретизации 64 кГц. Данные от субмодуля передаются на плату процессоров по SPI. Осуществлена оптическая развязка цифровой части от аналоговой. С гальваноизолированным питанием аналоговой части схемы.
    ✔ Универсальный субмодуль бесконтактных измерений.
    Субмодуль обладает уникальной схемотехникой, позволяющей подключать на его вход однообомотчные, двухобомоточные, индуктивные и дифтрансформаторные датчики практически любого производителя с широким диапазоном длин соединительного кабеля и настраивать его на работу с этими преобразователями исключительно при помощи конфигурирования программным путем, без каких-бы то ни было изменений в аппаратной части.
    Субмодуль имеет два входа, которые могут, в зависимости от типа подключаемого датчика, работать как независимо, так и в режиме ведущий-ведомый.

    – Подключение вихретокового пробника.
    На плате субмодуля установлена емкость, формирующая вместе с катушкой пробника колебательный контур, колебания на резонансной частоте которого поддерживаются управляемым источником тока (тока накачки), имеющего форму меандра на резонансной частоте вышеупомянутого контура. Амплитуда напряжения в контуре измеряется высокоскоростным АЦП, тактирование которого осуществляется синхронно с меандром источника тока на частоте в восемь раз выше. Поддержание частоты меандра равной резонансной частоте конутра осуществляется при помощи алгоритма ФАПЧ. Размах колебаний в контуре оказывается равным разности третьего и седьмого отсчетов АЦП. Управление всем процессом ведется при помощи ПЛИС фирмы Xilinx. Она же управляет процессом приведения потока отсчетов к частоте 64 кГц и передаче этого потока по SPI на плату процессоров.

    – Подключение двухобмоточного датчика.
    Возбуждающая обмотка подключается точно также, как обмотка вихретокового пробника. Приемная обмотка подключается на второй канал, АЦП которого тактируется теми же импульсами, что и АЦП канала возбуждающей катушки. В силу того, что ток в приемной катушке не течет, колебания в катушках оказываются синфазными или противофазными в зависимости от смещения контролируемого предмета. В итоге модуль этих колебаний показывает величину, а знак — направление смещения контролируемого объекта. Указанное решение в том числе позволяет компенсировать так называемый «уход пояска», то есть смещение объекта контроля в направлении, перпендикулярном плоскости катушек.

    – Подключение индуктивного датчика.
    Датчик подключается так же, как вихретоковый пробник. Но, в отличие от пробника, в процессе работы индуктивного датчика не происходит диссипации энергии, и поэтому амплитуда колебаний в контуре «обмотка датчика — емкость на плате субмодуля» не меняется. Однако изменяется резонансная частота контура, которую схема управления возбуждением колебаний измеряет.

    – Подключение LVDT-датчика.
    Принцип работы модуля в этом случае аналогичен случаю двухобмоточного вихретокового датчика.
    В состав системы также имеются входне модули для измерения сигналов тока-напряжения и температур термопарами и термометрами сопротивления.

  • Выходные субмодули.

    ✔ Субмодуль аналогового выхода.
    Субмодуль является двухканальным и состоит из схемы источника тока(напряжения), управляемой ЦАП, получающим цифровой поток по SPI через оптоизолированный барьер. Модуль может формировать как унифицированные сигналы по току (0-20, 4-20мА), так и по напряжению (0-10В). Также модуль может выдавать широкополосный сигнал тока/напряжения на подставке. Модуль имеет встроенную защиту от короткого замыкания при работе в режиме источника напряжения.
    ✔ Субмодуль дискретного выхода.
    Двухканальный модуль оптореле.

  • Цифровые интерфейсы.

    Все цифровые интерфейсы реализованы на материнской плате и гальваноизолированы от входов и цифровой земли.

Особенности программного обеспечения

Программное обеспечение контроллера Warp включает в себя системное микропрограммное обеспечение и прикладное программное обеспечение взаимодействия с контроллером Warp.

Функциональная схема Warp

  • ВартПРО