Überall wo physikalische Kräfte und Naturgewalten am Werk sind und sich Maschinenkomponenten drehen oder bewegen, sind Maschinen, Anlagen und Gebäude mehr oder weniger starken Vibrationen ausgesetzt. Aus Gründen des Investitionsschutzes und zum Erhalt der Betriebssicherheit ist in vielen Fällen eine Überwachung der Belastungszustände unverzichtbar. Dafür eignen sich Beschleunigungssensoren besonders - Pepperl + Fuchs hat sie im Programm.

Bei der Entwicklung der Beschleunigungssensoren ACX/ACY der Baureihe F99 hat das Unternehmen Pepperl+Fuchs besonderes Augenmerk auf hohe Robustheit und Eignung für dauerhaften Betrieb unter schwierigen Umgebungsbedingungen gelegt. Das berührungslos arbeitende Messsystem ist in eine stabile Metallwanne eingebettet und das Gehäuse in der Schutzart IP68/69K ausgeführt. So bietet das System Schutz vor mechanischen Belastungen, Staub, Schmutz und Witterungseinflüssen. Je nach Ausführung erfassen die Sensoren Beschleunigungen von -2g bis +2g in einer oder in zwei Achsen und stellen den Messwert als analoges Stromsignal an einer bzw. zwei 4-20-mA-Schnittstellen zur Verfügung. Zu den weiteren Highlights gehören die hohe Störfestigkeit von 100 V/m, der erweiterte Temperaturbereich von -40°C bis +85°C sowie die e1-Typgenehmigung, die einen Einsatz in Nutzfahrzeugen des öffentlichen Straßenverkehrs ermöglicht. Die typischen Einsatzgebiete der neuen Beschleunigungssensoren liegen in den Bereichen der Erneuerbaren Energien, von Mobile Equipment und im Maschinenbau.

Geeignet für Wind

Mit seinem robusten outdoortauglichen Gehäuse und berührungslosen Messprinzip eignet sich ein neuer Beschleunigungssensor für Anwendungen von der Maschinen- und Nutzfahrzeugüberwachung bis hin zur Windkraftanlage.
Eine exakte Überwachung des Funktionszustandes wird bei komplexen Maschinensystemen immer wichtiger, um kritische Zustände frühzeitig zu erkennen und ggf. Schutzmaßnahmen zu treffen. An hohen Gebäuden wie Windkraftanlagen gefährden hohe und wechselnde Windlasten nicht nur den sicheren Betrieb, sondern stellen durch die enormen Kräfte eine ernste Gefahr für die teuren Anlagenkomponenten dar. An großen Maschinen in Fabrikanlagen können z.B. defekte Lager zu unzulässig großen Unwuchten und Vibrationen führen, die die empfindlicheren Maschinenteile zerstören oder unbrauchbar machen. Solche und ähnliche Szenarien erfordern häufig eine fortlaufende Überwachung der betreffenden Objekte. Doch nicht jeder Beschleunigungssensor ist gleichermaßen gut geeignet für den Einsatz im rauen Industrieumfeld oder bei Gebäuden und Großanlagen in Außenbereichen.

Metallwanne schützt

Bei der Entwicklung der neuen Beschleunigungssensoren ACX/ACY aus der Baureihe F99 hat Pepperl+Fuchs besonderes Augenmerk auf hohe Robustheit und Eignung für dauerhaften Betrieb unter schwierigen Umgebungsbedingungen gelegt. Das berührungslos und verschleißfrei arbeitende Feder-Masse-System benötigt keinerlei externes Betätigungselement und ist in eine stabile Metallwanne eingebettet. In Verbindung mit der hohen Schutzart IP68/69K liefert das Gehäuse damit optimalen Schutz sowohl gegenüber mechanischen Stoßbelastungen als auch gegenüber Staub, Schmutz, Öl und Witterungseinflüssen wie Feuchtigkeit und Nässe. Die Schock- und Stoßfestigkeit beträgt 100 g gemäß DIN EN 60068-2-27.
Der F99-Beschleunigungssensor ist als einachsige Ausführung ACX und als zweiachsige Ausführung ACY erhältlich. Letztere erfasst die Messgröße in zwei zueinander unabhängigen orthogonalen Achsen. Die Sensoren erlauben Beschleunigungsmessungen in einem Bereich von jeweils -2g bis +2g bei Frequenzen von 0-100 Hz und einer Auflösung ≤ 5 mg. Die Reproduzierbarkeit liegt bei ≤ ±5 mg. Die Auswerteelektronik stellt den aufbereiteten Messwert als analoges Stromsignal an einer bzw. zwei 4-20-mA-Schnittstellen zur Verfügung; dem entsprechend repräsentiert ein Ausgangssignal von 12 mA den Nullpunkt. Die Nullposition für die Ausrichtung des Sensors lässt sich nach dem Teach-In-Verfahren einfach definieren, indem man den Sensor in die gewünschte Position bringt und eine Spannung in Höhe der Betriebsspannung an den Teach-Eingang anlegt.

Viele Einsatzmöglichkeiten

Insgesamt drei LEDs dienen dazu, den Anwender über diverse Systemzustände zu informieren, einen erfolgreichen Einlernvorgang zu bestätigen oder auf Unterspannungsversorgung aufmerksam zu machen. Die Nennbetriebsspannung beträgt 10-30 V DC. Die neuen Beschleunigungssensoren bieten nicht nur Schutz gegen mechanische und witterungsbedingte Einflüsse, sondern durch eine erhöhte Störfestigkeit von 100 V/m auch gegenüber unerwünschten elektromagnetischen Wechselwirkungen. Der zulässige Arbeitstemperaturbereich wurde ausgelegt auf extreme Einsatzfälle und reicht von -40°C bis +85°C. Die F99-Geräte verfügen außerdem über die e1-Typgenehmigung, wodurch auch der Einsatz in solchen Nutzfahrzeugen möglich ist, die für den öffentlichen Straßenverkehr zugelassen sind.
Die typischen Anwendungsgebiete der Beschleunigungssensoren aus dem Hause Pepperl+Fuchs liegen in den Bereichen der Erneuerbaren Energien, von Mobile Equipment und im Maschinenbau. Sie erfassen Turmkopfschwingungen bei Windenergieanlagen und hohen Gebäuden, kontrollieren Roboter, Greifer und andere Maschinen, überwachen Aufzüge und sonstige bewegliche Einrichtungen, z.B. im Nutzfahrzeugbereich. In solchen Einsatzfällen dienen die Sensoren zur notwendigen Zustandsüberwachung und sorgen so für eine rechtzeitige Abschaltung bei Überschreiten von festgelegten Vibrationswerten.

Fazit

Die präzisen und parametrierbaren Systeme zur Beschleunigungsüberwachung können durch die kontrollierte Minimierung von Belastungswerten bei Anlagen aller Arten einen wertvollen Beitrag zum dauerhaften Schutz von Investitionen und der Betriebssicherheit leisten. Die Kombination eines zuverlässigen verschleißfrei arbeitenden Wirkprinzips mit einem robusten Gehäusekonzept hoher Schutzart und Schockfestigkeit erlaubt den Einsatz auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen. (gro)