TQ902 je vysoce výkonný, bezkontaktní přibližovací senzor založený na principu vířivých proudů z produktové řady VM. Slouží jako hlavní přední součást kompletního řetězce měření vzdálenosti, který se obvykle skládá ze snímače TQ902, volitelného prodlužovacího kabelu EA902 a kondicionéru signálu IQS900.
Senzor TQ902 je speciálně navržen pro systémy monitorování stavu a ochrany rotujících strojů. Jeho hlavní funkcí je přesně měřit relativní posunutí (mezera) mezi sondou senzoru a kovovým terčem (typicky hřídelem rotujících strojů). Pomocí bezkontaktní metody převádí nepatrné změny mechanické mezery na změny elektrických parametrů, čímž poskytuje nezpracovaná data pro následnou úpravu signálu a rozhodování systému.
TQ902 je tvarově, tvarově a funkčně ekvivalentní náhradou za snímače řady TQ4xx s optimalizací materiálů a designu, která odpovídá nebo dokonce překračuje jejich výkon.
Tento systém je široce používán v kritických zařízeních, jako jsou parní turbíny, plynové turbíny, hydraulické turbíny, turbokompresory, velká čerpadla, ventilátory, generátory a motory pro monitorování radiálních vibrací hřídele, axiálního posunutí (poloha tahu) a rychlosti otáčení (Keyphasor). Je to nepostradatelná snímací jednotka pro dosažení ochrany strojů, prediktivní údržby a funkční bezpečnosti (např. Overspeed Detection Systems - ODS). Celý řetězec měření odpovídá požadavkům API 670 5th Edition.
Základní vlastnosti a výhody
Konstrukce snímače TQ902 má za cíl poskytovat spolehlivé, stabilní a přesné měření v extrémních průmyslových prostředích. Mezi jeho základní vlastnosti patří:
Princip bezkontaktního měření vířivých proudů:
Využívá vyzrálý efekt vířivých proudů pro měření, zcela se vyhýbá kontaktu s vysokorychlostním rotujícím terčem, eliminuje opotřebení a poskytuje extrémně dlouhou životnost a vysokou spolehlivost.
Schopný měřit terče z různých kovových materiálů, nabízí širokou škálu použití.
Odolnost vůči vysokým teplotám a prostředí:
Široký rozsah provozních teplot: Tělo snímače může pracovat nepřetržitě při okolních teplotách od -40 °C do +180 °C a odolat krátkodobým teplotám pro přežití až do +220 °C (maximálně 2 hodiny), což je vhodné pro různá průmyslová prostředí s vysokou teplotou, jako jsou místa v blízkosti skříní ložisek turbín.
Výjimečná úroveň ochrany: Hlava snímače (sonda a integrovaný kabel) se může pochlubit třídou ochrany IP68, která nabízí kompletní ochranu proti vnikání prachu a nepřetržitém ponoření, což zajišťuje stabilní provoz v drsném, mokrém, olejovém a prašném prostředí.
Robustní mechanická konstrukce:
Materiál sondy: Citlivá cívka senzoru je přesně zapouzdřena v hrotu sondy vyrobeném z PPS (polyfenylensulfidu), vysoce výkonného termoplastu pro technické zpracování při vysokých teplotách. Materiál PPS nabízí vynikající odolnost vůči vysokým teplotám, chemikáliím a mechanickou pevnost.
Materiál těla: Tělo snímače je vyrobeno z nerezové oceli AISI 316L a je bezpečně zalisováno k části sondy, což zajišťuje celkovou strukturální integritu a odolnost proti korozi.
Konstrukce s tlakovou odolností: Snímač vydrží maximální tlakový rozdíl 6 barů (100 psid) mezi hrotem sondy a tělem, vhodný pro instalační prostředí s tlakovými gradienty.
Flexibilní konfigurace a instalace:
Typy s více závity: Nabízí možnosti metrických (M10×1, M14×1,5, M16×1,5) i imperiálních (3/8'-24UNF, 5/8'-18UNF, 1/2'-20UNF) závitů pro splnění požadavků na instalaci pro různé oblasti a zařízení po celém světě.
Přizpůsobitelné rozměry: Délku těla (C) a délku bez závitu (D) lze přizpůsobit v krocích po 1 mm v rámci specifikovaného rozsahu (např. 20 mm až 250 mm), aby se přizpůsobily různým hloubkám montážních otvorů a mechanickým strukturám.
Více délek kabelů: Poskytuje různé integrální délky kabelů (E) (např. 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m, 2,0 m, 5,0 m, 10,0 m), které lze kombinovat s prodlužovacími kabely EA902 pro dosažení celkové systémové délky (TSL) 1 m, 5 m nebo 10 m, splňujících požadavky na vzdálenost na místě.
Komplexní certifikace ochrany proti výbuchu:
K dispozici v certifikovaných verzích odolných proti výbuchu (objednací kód A5) pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu (potenciálně výbušné prostředí).
V režimu ochrany 'Ex ec' se TQ902 sám chová jako 'Jednoduché zařízení' a při použití s kondicionérem signálu IQS900 certifikovaným pro 'Ex ec' může být použit v prostředí plynů zóny 2.
V režimu jiskrové bezpečnosti 'Ex ia' funguje TQ902 také jako 'Jednoduché zařízení' a při použití s IQS900 certifikovaným pro 'Ex ia' lze použít v zóně 0, 1, 2 plynovém prostředí a zóně 20, 21, 22 v prašném prostředí.
Je držitelem certifikací z různých globálních regionů, včetně evropských ATEX, International IECEx, severoamerických cCSAus, korejských KGS, UK UKEX a kazašských EAEU.
Volitelné ochranné sady:
Flexibilní hadice z nerezové oceli s pláštěm FEP: Volitelná flexibilní hadice z nerezové oceli s pláštěm FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) poskytuje utěsněnou (těsnou), mechanickou ochranu a elektrickou izolaci kabelu senzoru. FEP plášť také nabízí odolnost proti téměř všem chemikáliím, nízkou propustnost (proti kapalinám, plynům, vlhkosti), pružnost, nízké tření a vysokou mechanickou houževnatost, čímž účinně chrání kabel před poškozením v náročných provozních podmínkách.
Vynikající odolnost proti vibracím a nárazům:
Zaměnitelnost součástí:
Tvoří kalibrovaný měřicí řetězec s prodlužovacím kabelem EA902 a kondicionérem signálu IQS900, kde jsou všechny komponenty zaměnitelné. To znamená, že jakoukoli součást lze vyměnit bez rekalibrace celého systému, což výrazně snižuje náklady na údržbu a složitost zásob.
Podrobné vysvětlení principu činnosti
Senzor TQ902 je iniciátorem signálu pro celý řetězec měření. Jeho pracovní princip je založen na elektromagnetické indukci a vířivém proudu. Jedná se o fyzikální proces, který převádí změny mechanické mezery na změny indukčnosti, podrobně popsaný v následujících krocích:
Vytvoření vysokofrekvenčního elektromagnetického pole:
Senzor vyžaduje pohon z navazujícího kondicionéru signálu IQS900. Vysokofrekvenční oscilátor uvnitř IQS900 generuje stabilní, vysokofrekvenční (obvykle v rozsahu MHz) střídavý sinusový proud.
Tento vysokofrekvenční proud je přenášen koaxiálním kabelem do přesné cívky uvnitř snímače TQ902. Tato cívka je vyrobena z navinutého drátu a zapouzdřena v hrotu sondy z materiálu PPS.
Generování vířivých proudů a ztráta energie:
Když cívkou protéká vysokofrekvenční proud, generuje v okolním prostoru vysokofrekvenční střídavé elektromagnetické pole. Toto pole proniká materiálem PPS v horní části senzorové sondy a rozšiřuje se do prostoru před vámi.
Když se senzorová sonda přiblíží ke kovovému cíli (např. hřídeli), střídavé elektromagnetické pole indukuje na povrchu cíle proudy s uzavřenou smyčkou, nazývané vířivé proudy.
Podle Lenzova zákona tyto vířivé proudy generují nové indukované magnetické pole opačné ve směru k původnímu poli, přičemž se vždy pokoušejí bránit změně v poli, které je vytvořilo.
Modulace impedance snímače:
Jak vířivé proudy proudí v cíli, generují teplo díky odporovým vlastnostem materiálu a rozptylují energii. Tato energie pochází ze zdroje (IQS900), který pohání cívku.
Tato ztráta energie se projevuje jako změna efektivní impedance cívky snímače. Konkrétně se snižuje indukčnost (L) i efektivní odpor (R) cívky.
Klíčový bod: Mezera (vzdálenost) mezi sondou senzoru a kovovým cílem přímo určuje sílu efektu vířivých proudů, a tím řídí stupeň změny impedance cívky. Menší mezera má za následek silnější vazbu elektromagnetického pole, silnější indukované vířivé proudy, větší energetické ztráty a výraznější změnu impedance cívky. Naopak větší mezera má za následek menší změnu impedance.
Přenos signálu:
Změna impedance cívky moduluje (mění) amplitudu vysokofrekvenčního signálu odraženého zpět od IQS900. Informace o mezeře je v podstatě zakódována ve variaci amplitudy tohoto vysokofrekvenčního signálu.
Tento modulovaný vysokofrekvenční signál se vrací přes koaxiální kabel do kondicionéru signálu IQS900 pro následné zpracování.
Pracovní postup: IQS900 dodává vysokofrekvenční proud → Cívka TQ902 generuje střídavé magnetické pole → Indukuje vířivé proudy v kovovém terči → Vířivé proudy způsobují ztrátu energie → Změny impedance cívky → Změna impedance moduluje amplitudu zpětného signálu → Modulovaný signál se vrací na IQS900.
Samotný TQ902 nevydává přímo napěťový nebo proudový signál úměrný mezeře. Provádí první krok 'elektromechanické konverze', transformující změny mechanické mezery na změny elektrických parametrů (impedance/indukčnost). Následné komplexní úlohy zpracování signálu – demodulace (extrahování variace amplitudy z vysokofrekvenčního signálu), zesílení, linearizace, teplotní kompenzace a standardizovaný výstup (převod na signály 4-20 mA nebo -1~-17V DC) – všechny provádí následný kondicionér signálu IQS900. Výkon a přesnost TQ902 jsou základem a zárukou pro vysoce přesné měření celého systému.
Aplikace a význam v celém řetězci měření
Jako snímací jednotka hraje TQ902 zásadní roli v celém řetězci měření složeném z 'Senzor - Kabel - Kondicionér signálu':
Přední část pro systémy ochrany strojů: Nepřetržitě monitoruje vibrace a polohu hřídele, a když amplituda vibrací nebo posun překročí bezpečnostní prahové hodnoty, systém spustí alarmy nebo se vypne, aby se zabránilo katastrofálnímu poškození zařízení.
Základ pro sledování stavu a diagnostiku: Nezpracovaný signál, který poskytuje, obsahuje bohaté informace o stavu stroje. Analýza vibračních spekter a trendů může diagnostikovat včasné poruchy, jako je nevyváženost rotoru, nesouosost a opotřebení ložisek, což umožňuje prediktivní údržbu.
Klíčová součást v aplikacích funkční bezpečnosti: Při spárování s IQS900 s diagnostikou (certifikace SIL 2) lze celý měřicí řetězec použít v systémech Safety Instrumented Systems (SIS), jako jsou systémy ochrany proti překročení rychlosti (ODS), poskytující ochranu pro bezpečnostní operace závodu, která je v souladu s mezinárodními bezpečnostními normami (IEC 61508, ISO 13849).
Výchozí bod pro přenos na dlouhé vzdálenosti: Když je jeho signál převeden na proudový signál (2-drát) pomocí IQS900 a přenášen přes izolační jednotky, jako je GSI127, lze dosáhnout přenosu signálu na vzdálenost až 1 kilometr, což je vhodné pro distribuované monitorování ve velkých závodech.
