Sistema de proteção de máquina Bently Nevada 3500: guia completo

TL;DR: O Bently Nevada 3500 é um sistema de proteção de máquina em bastidor: os monitores medem, os módulos de relé disparam, um módulo de interface transporta configuração e dados, e as fontes de alimentação mantêm tudo vivo – normalmente duas delas, porque a redundância é uma premissa de projeto, não um extra opcional. Para existir, um bastidor precisa de exatamente cinco coisas: um bastidor 3500/05, pelo menos uma fonte 3500/15, um 3500/22M TDI (ou um 3500/20 RIM legado), pelo menos um módulo monitor, e os módulos de E/S (I/O) traseiros correspondentes – além do 3500 System Software de Configuração para comissioná-lo. Ele é projetado para atender à API 670, é certificado por terceira parte para SIL 1 e SIL 2 do sensor ao relé, e permanece em produção e suporte atuais. Esta página é o hub: índice de módulos, aritmética de slots, a cadeia de proteção, e as decisões que de fato custam dinheiro.

Como a 3500 é montada

Todo bastidor 3500 é construído em pares: um módulo principal na frente, que faz o processamento, e um módulo de E/S (I/O) atrás, que é o que a fiação de campo realmente toca. O módulo principal encaixa no backplane EIA de 19 polegadas de um bastidor 3500/05 e o módulo I/O fica atrás dele, na posição traseira correspondente. É por isso que dois módulos frontais com aparência idêntica podem ser aquisições completamente diferentes – a variante de I/O atrás deles decide se o cabo de campo chega ao bastidor ou a um painel de terminação remoto.

O backplane é o sistema nervoso. Alimentação, configuração, estados de alarme e temporização Keyphasor (referência de volta) todos trafegam por ele, e é isso que permite a um módulo de relé disparar sobre uma condição calculada três slots adiante, e é o que torna o módulo de interface tão crítico: ele guarda o arquivo de configuração do bastidor, então um bastidor com o módulo de interface queimado é um bastidor que você consegue operar, mas não enxergar.

Componentes obrigatórios e opcionais

Índice de módulos com os números oficiais de data sheet

Onde existe um data sheet, listamos o seu número, porque é a forma mais rápida de conferir a alegação de um fornecedor. Os módulos marcados como sem data sheet público são itens legados ou de nicho cujas especificações não podem ser verificadas em documentos públicos atuais.

Cuidado com números puros que omitem o M: 3500/40, 3500/42, 3500/22, 3500/50, 3500/72 e 3500/94 como tais não estão na linha oficial atual – as gerações “M” estão. Peças legadas da 3500/42 de fato circulam, e o 143694 ainda mostra “Additional I/O Modules for Legacy 3500/42M”, então trate uma listagem sem M como item legado a ser verificado contra uma etiqueta, não como entrada viva de catálogo.

Dimensionamento do bastidor: a aritmética dos slots

A extremidade esquerda de todo bastidor é reservada: duas posições de alimentação de meia altura empilhadas e depois o módulo de interface. Isso deixa 14 slots de módulo em um bastidor de tamanho inteiro e 7 em um mini bastidor, e eles aceitam qualquer combinação de módulos monitor, de relé, Keyphasor, display e gateway.

É na profundidade que os projetos perdem tempo. Um bastidor padrão tem 349 mm de profundidade, um bastidor montado em antepara 267 mm, e módulos I/O com barreiras internas acrescentam 74 mm adicionais. Bastidores com trilhos EIA de 19 polegadas, recorte de painel e montagem em antepara são todos oferecidos, mas o mini bastidor não pode ser montado em antepara. Se você estiver instalando barreiras, note que um módulo 3500/04-01 que exija aterramento de segurança intrínseca ocupa uma posição dedicada, o que reduz um bastidor de 19 polegadas a 13 posições de monitor.

A densidade de canais segue o módulo: um monitor de quatro canais em cada um dos 14 slots dá 56 canais por bastidor. Dois cartões Keyphasor de meia altura podem compartilhar um slot, então o Keyphasor é a exceção que lhe compra densidade.

A cadeia de proteção, e o que não é permitido nela

Entender o caminho do sinal explica a maioria das discussões de especificação. O transdutor é alimentado e monitorado pelo seu módulo de E/S (I/O), que fornece a alimentação do transdutor por terminais com proteção contra curto-circuito e verifica continuamente o sensor e a fiação de campo como parte da sua rotina de OK. O sinal segue para o módulo monitor, que compara a medição com os limites de alerta e de perigo – ajustáveis por software em 0-100% da escala completa com exatidão de 0.13%, com atrasos de alerta de 1-60 s em passos de 1 s e atrasos de perigo de 0.1 s ou 1-60 s em passos de 0.5 s, com ou sem travamento. Os estados resultantes trafegam no backplane até um módulo de relé, cuja Alarm Drive Logic aplica votação AND/OR sobre as condições Not-OK, Alert e Danger e fecha os contatos que chegam ao DCS ou ao sistema ESD.

A regra que decorre dessa cadeia, e que a Baker Hughes afirma diretamente: as saídas de registro 4-20 mA e os registradores Modbus são “destinados apenas a fins de anúncio ao operador e de tendência” e “não oferecem a tolerância a falha nem a integridade necessárias para proteção ou desligamento de máquina”. Então um disparo precisa terminar em contatos de relé. O mesmo vale para o relé Rack OK, que fica no módulo I/O do TDI, é de polo único e duas posições e normalmente energizado – portanto também atua quando o bastidor perde energia – e sobre o qual a documentação diz que não deve ser usado em um circuito de desligamento automático.

A tolerância a falha em nível de projeto vem do restante: a configuração é armazenada duas vezes em memória não volátil e comparada, os canais são automaticamente suprimidos em vez de mal reportados quando uma falha é detectada, e as entradas de contato seco remotas para Trip Multiply, Alarm Inhibit e Rack Redefinir dão ao sistema de controle o domínio sobre o comportamento.

Alimentação, redundância e chaveamento a quente

A 3500/15 aceita Universal AC em 85-264 Vac rms (85-250 Vac rms em áreas classificadas), DC de alta tensão em 88-140 Vdc ou DC de baixa tensão em 20-30 Vdc, e qualquer combinação AC/DC pode ser pareada. O módulo inferior roda como primário e o superior como reserva; qualquer um dos dois sustenta um bastidor totalmente populado, e nenhuma carga mínima de bastidor é exigida. O chaveamento a quente funciona – “remover ou inserir qualquer um dos módulos de alimentação não interrompe a operação do bastidor, contanto que uma segunda fonte esteja instalada”.

Os módulos I/O traseiros, em contrapartida, não admitem chaveamento a quente. Qualquer serviço que mexa na parte de trás do bastidor é uma parada programada, e o dano de campo mais comum nesta linha é o técnico que puxa um módulo I/O para “só dar uma olhada” com o bastidor energizado.

Configuração, dados e diagnóstico

A configuração é escrita no 3500 System Software de Configuração e armazenada como arquivo RAK no módulo de interface – acessível pela porta USB frontal do TDI ou pela rede da planta, protegida por uma chave seletiva (keylock) e um esquema de senha de dois níveis. O controle de acesso é real, não cosmético: alguns módulos exigem um nível mínimo de software de configuração e de firmware antes de operar, por exemplo o 3500/32M precisando de software 4.5 ou mais novo com firmware de TDI 1.71 ou mais novo.

No lado dos dados o sistema separa o estático do dinâmico. Os valores estáticos cobrem os parâmetros medidos e as suas oito grandezas derivadas por canal – Direct, Gap, 1X, 2X, Not1X, Smax e as demais. A captura transiente de forma de onda exige a opção Channel Enabling Disk. O histórico de eventos retém 2000 eventos de alarme e 1000 eventos de sistema com carimbo de tempo, sincronizados pelo gateway ou por software, o que dispensa um registrador separado de sequência de eventos na maioria das máquinas.

Fora do bastidor, os destinos usuais são OPC DA para um DCS ou CLP, e o System 1 para monitoramento de condição e diagnóstico. Por fora, o TDI fala o seu protocolo proprietário mais Ethernet TCP/IP em 10/100Base-TX e 100Base-FX; o 3500/92 acrescenta Modicon Modbus e Modbus/TCP sobre RS-232/422/485 com mapa de registradores configurável; o 3500/91M fornece Ethernet Global Data para GE Mark VIe. Podem ser instalados vários gateways para redundância de comunicação.

Normas, certificações e classificação de área

Uma cautela com os números de marketing: a página de produto atual declara “mais de 85,000 instalados no mundo todo” enquanto o brochure diz “mais de 100,000 bastidores instalados globalmente”. Cite um, não os dois.

Quais módulos para qual máquina

A Baker Hughes não publica uma lista de materiais oficial por tipo de máquina, então trate as linhas acima como o mapeamento documentado de módulo para aplicação, não como um projeto padrão.

3500 versus Orbit 60, e o que “legado” realmente significa aqui

A pergunta que toda planta acaba fazendo. A posição documentada é que a 3500 não está descontinuada: a Baker Hughes publicou uma declaração de compromisso dizendo que a linha de produtos 3500 “permanece totalmente suportada, mesmo ao completar o seu 24º aniversário” e que não instituiria um programa de obsolescência forçada, tendo renovado a eletrônica em 2016 e 2017 para atender à RoHS. A Orbit 60 é descrita como “a próxima geração da proteção de máquina” e é recomendada para instalações novas pós-2020 onde couber, com o retrofit explicitamente posicionado como direto.

Tradução prática: continue reparando uma 3500 enquanto as peças forem documentadas e disponíveis, e planeje a Orbit 60 nas máquinas que já serão re-fiadas. O investimento em sensores serve nos dois caminhos – as entradas dinâmicas da 3500 ainda aceitam sinais Proximitor 3300 XL, e o catálogo de sensores os lista como linhas atuais e comumente estocadas.

Perguntas frequentes

De quais módulos um bastidor Bently Nevada 3500 precisa para funcionar?

Cinco coisas: um bastidor 3500/05, pelo menos uma fonte de alimentação 3500/15 com o seu Power Input Module, um módulo de interface no slot 1 (um 3500/22M TDI, ou um 3500/20 RIM legado), pelo menos um módulo monitor, e o módulo I/O traseiro correspondente para cada módulo principal. O software de configuração é necessário para comissioná-lo. Módulos de relé, cartões Keyphasor, gateways e displays são todos opcionais.

Quantos módulos cabem em um bastidor 3500?

Quatorze slots de uso geral em um bastidor de 19 polegadas de tamanho inteiro, sete em um mini bastidor. A extremidade esquerda está reservada para duas fontes de alimentação de meia altura mais o módulo de interface. Com monitores de quatro canais em tudo, isso dá 56 canais por bastidor. O I/O de barreira interna acrescenta 74 mm de profundidade, e um bastidor que use o módulo de barreira 3500/04-01 com aterramento IS dedicado cai para 13 posições de monitor.

O Bently Nevada 3500 foi descontinuado?

Não. A Baker Hughes declara que a linha de produtos 3500 permanece totalmente suportada e que não tem programa de obsolescência forçada, tendo renovado a eletrônica em 2016 e 2017 para conformidade com a RoHS. A Orbit 60 é posicionada como a próxima geração e recomendada para instalações novas adequadas após 2020, mas os módulos da 3500 são atuais, documentados e disponíveis.

Posso usar uma saída 4-20 mA ou Modbus para parar uma máquina?

Não deveria, e os projetos em conformidade com a API 670 não fazem isso. A Baker Hughes especifica que as saídas de registro 4-20 mA e os registradores Modbus servem apenas para anúncio ao operador e tendência e não oferecem a tolerância a falha nem a integridade necessárias para proteção ou desligamento. As rotas de disparo terminam em contatos de módulo de relé – um 3500/32M ou 3500/33 – acionados pela lógica de alarme dos monitores. O relé Rack OK também é apenas indicação, apesar de ser normalmente energizado.

Qual a diferença entre um 3500/42 e um 3500/42M?

As gerações M são as atuais e documentadas – o monitor 3500/42M Proximitor/Seismic é o data sheet 143694. Designações sem M, como 3500/42, 3500/40, 3500/22 e 3500/50, não estão na linha oficial atual, embora peças legadas circulem amplamente e o 143694 ainda referencie módulos I/O para o hardware legado 3500/42M. Compre uma peça sem M apenas contra uma etiqueta que você possa fotografar.

Um sistema 3500 tem rating SIL?

SIL 1 e SIL 2, certificados por terceira parte, e a certificação cobre os componentes do sensor até a saída de relé. O sistema é oferecido como projeto com rating SIL 2, e módulos individuais como o monitor de temperatura 3500/60 declaram SIL 2 nos seus próprios data sheets. SIL 3 não é uma alegação da 3500 – a proteção de sob-velocidade nesse nível está na família ADAPT 3701/55.

Posso misturar fontes de alimentação AC e DC em um mesmo bastidor 3500?

Sim, e é prática padrão. Qualquer combinação de fontes AC e DC 3500/15 é aceita, então um gabinete TSI típico roda uma fonte AC na posição inferior como primária com uma fonte 24 Vdc alimentada por bateria acima como reserva. Cada fonte alimenta um bastidor completo sozinha, e nenhuma carga mínima de bastidor é exigida.

Que documentação devo pedir a um fornecedor?

Comece pelo 3500 System Folha de Dados, o 162096, que responde à maioria das dúvidas sobre o bastidor em um só lugar, depois o data sheet do módulo individual no índice acima, e em seguida o manual de instalação do bastidor 129766 para o detalhe mecânico e de torque. Qualquer coisa que um fornecedor não consiga vincular a um número e uma revisão de documento deve ser tratada como não verificada – algumas peças legadas, incluindo RIMs 3500/20 e módulos da série 3300 legada, não têm data sheet público nenhum.

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Fornecendo um sistema 3500 ou mantendo um vivo

Fornecemos hardware 3500 novo, e legado verificado: monitores, módulos de relé e Keyphasor, TDIs e RIMs, fontes de alimentação e PIMs, módulos I/O, hardware de terminação e sensores e carcaças 3300 XL. Diga-nos o que o bastidor está fazendo e o que está faltando – uma foto da lista de módulos com as etiquetas funciona melhor do que um part number de que você não tem certeza – e orçamos informando a revisão do data sheet contra a qual cada item foi conferido. Os preços são fornecidos por consulta e não são publicados neste site.

Páginas de módulos: fonte de alimentação 3500/15 · 3500/20 RIM · 3500/22M TDI · 3500/25 Keyphasor · monitor 3500/42M · 3500/60 temperatura · carcaças de sonda 32000 · 3300/12 legado