Kapazitives Spaltenweitenmesssystem (KAPA-NT)
Exakte Erfassung von Spaltenweiten
- Dynamisches kapazitives Spaltenweitenmesssystem für bis zu 60 kHz Schaufelfrequenz
- Messung von Spaltenweiten (blade clearance) bis 5 mm,Auflösung 12 Bit Rotor-Drehzahl bis 300.000 U/min.
Abstandsmessung unter extremen Bedingungen:
- ermöglicht durch miniaturisierten Sensor
- kleiner und robuster Aufbau der Verstärkereinheit bei Temperaturen bis 1000 °C
- unempfindlich gegen Flammenbildung, Ionisation und Verschmutzung
- Kennlinienkorrektur in Echtzeit
Technische Daten:
| maximale Spaltweite: |
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5mm (abhängig von der Sondengeometrie) |
| Auflösung: |
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12 Bit |
| Schaufelfrequenz: |
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bis 60 kHz |
| Sensor-Anschlußlänge: |
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5 – 8 m |
| Temperaturbeständig: |
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bis 1000 °C |
Eine kostengünstige Sondenserie bis 250°C ist ebenfalls verfügbar.
Datenübertragung:
- vom Sensor zur Kapa-Unit analog und von den Verstärkern zu einem PC via Standard-Schnittstellen (RS232/USB/Ethernet/Glasfaser)
- zusätzlich analoges Signal am Kapa-Modul
- Gehäuse: Labor im 19"-Desktop oder Einschubgehäuse bis zu 8 Einheiten pro 19"-Einschub mit Stromversorgung
Mit dem Messsystem KAPA-NT können Spaltenweiten zwischen feststehenden und bewegten Teilen (rotatorische und translatorische Bewegungen) exakt erfaßt werden. Durch die sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit ist das System prädestiniert für Untersuchungen und Überwachungsfunktionen an schnellaufenden Turbinen und Verdichtern (axiale und radiale Bauform), Zentrifugen, Gleitlager und schnelldrehenden Wellen. Bei Applikationen im Turbinensektor wird der Luftspalt zwischen Wandung und Schaufelspitze vermessen. Hierbei sind Schaufelfrequenzen von max. 60kHz möglich (dies entspricht z.B. einem Rotor mit 50 Schaufeln bei einer Drehzahl von 79.000 U/min).
Selbst bei dieser hohen Geschwindigkeit kann noch jeder einzelne Schaufelspalt zuverlässig erfasst und vermessen werden. Ist lediglich ein Mittelwert aller Schaufelspalte von Interesse, kann die Schaufelfrequenz noch deutlich gesteigert werden. Ermöglicht wird die enorme Bandbreite durch ein neuartiges Resonanzverfahren mit 60 MHz Arbeitsfrequenz und den Einsatz moderner FPGA-Technologie. Hiermit sind selbst hochfrequente Kapazitätsänderungen im Femto-Faradbereich messbar.
Durch eine integrierte Autokalibration ist das System in der Lage eine Temperaturdrift und Verschmutzung am Sensor auszugleichen. Selbst Ionisationseffekte durch Flammenbildung werden kompensiert. Ermöglicht wird dies durch die geringen Anforderungen an die Eigenimpedanz des Sensors, was das System deutlich von Ladungsverstärkern abgrenzt. Nach einer digitalen Wandlung des Sensorsignals in der KAPA-Unit werden die Messwerte digital an eine zentrale Signalprozessoreinheit weiter gegeben.
Mit der Signalprozessoreinheit stehen reichhaltige Möglichkeiten für eine numerische Signalverarbeitung zur Verfügung. Die Signalprozessoreinheit kann die Daten von bis zu 8 Kanälen in Echtzeit verarbeiten und gibt diese über übliche Schnittstellen an einen PC weiter. Unter anderem wird eine Linearisierung des Messsignals über kubische Splines und die Umrechnung in Spaltenweiten in Echtzeit durchgeführt.
Durch Nutzen eines PCs stehen dem Bediener eine Vielzahl von komfortablen Möglichkeiten zur Signalanalyse offen, die durch verschiedene Programm-Tools abgedeckt werden. Zeitliche Verläufe von Schaufelspalten über kurze oder lange Zeiträume, Frequenzanalyse zur Ermittlung der Exzentrizität der Welle oder auch Drehzahlverläufe können, selbstverständlich online, untersucht werden.
