TQ402 Proximity Transducer er en kernekomponent i TQ402/TQ412, EA402 og IQS900 nærhedsmålingssystem. Dette system danner en komplet, berøringsfri forskydningsmålingskæde baseret på hvirvelstrømsprincippet, specielt designet til tilstandsovervågning og beskyttelse af industrielt roterende maskineri.
TQ402-transduceren, der er kendt for sin høje præcision, pålidelighed og enestående modstandsdygtighed over for miljøet, er meget udbredt i kritisk udstyr såsom dampturbiner, gasturbiner, hydrauliske turbiner, generatorer, turbokompressorer og pumper til måling af relativ akselvibration og aksial position. Systemdesignet overholder API 670-standarderne og fås i versioner, der er certificeret til brug i potentielt eksplosive atmosfærer, hvilket gør det til et ideelt valg til avancerede industrielle applikationer.
II. Nøglefunktioner
Høj præcision og berøringsfri måling
TQ402 måler nøjagtigt små ændringer i mellemrummet mellem sondespidsen og målmetaloverfladen og konverterer dem til tilsvarende elektriske signaler. Denne berøringsfri metode undgår slid på roterende komponenter, hvilket gør den perfekt egnet til barske driftsforhold, der involverer høje hastigheder og temperaturer.
Fuld systemkomponentudskiftelighed
Hele målesystemet (inklusive TQ402/TQ412-prober, EA402-forlængerkabler og IQS900-signalbehandleren) er præcisionskalibreret, hvor alle komponenter er fuldt udskiftelige. Brugere kan udskifte en hvilken som helst komponent uden behov for kompleks matchning eller genkalibrering på stedet, hvilket bibeholder specificeret systemydelse. Dette forenkler vedligeholdelsen betydeligt og reducerer lageromkostningerne.
Bredt måleområde og outputmuligheder
Systemet tilbyder to standard lineære måleområder: 2 mm (0,15 til 2,15 mm) og 4 mm (0,3 til 4,3 mm). IQS900 signalbehandlingsanlægget giver både spænding (-1,6 V til -17,6 V) og strøm (-15,5 mA til -20,5 mA) outputmuligheder, hvilket letter integration med forskellige backend-overvågningssystemer som VM600 eller VibroSmart®.
Enestående miljømæssig robusthed
Temperaturområde: Transducerhuset fungerer pålideligt fra -40°C til +180°C med mindre end 5 % drift og kan overleve kortvarig eksponering op til +220°C.
Beskyttelsesklasse: Probespidsen og den integrerede kabeldel er klassificeret IP68, hvilket beskytter mod indtrængning af støv og langvarig nedsænkning i vand.
Mekanisk styrke: Den kan modstå 5 g peak vibration (10-500 Hz) og 15 g peak shock (11 ms varighed), hvilket sikrer stabil drift i stærkt vibrerende miljøer.
Robust fysisk konstruktion
Probespids: Har en spole indkapslet i en spids støbt af Torlon® (polyamid-imid), som tilbyder fremragende modstandsdygtighed over for høje temperaturer, korrosionsbestandighed og mekanisk styrke.
Transducerhus: Konstrueret af AISI 316L rustfrit stål og indkapslet med højtemperatur epoxyharpiks, hvilket sikrer generel robusthed og holdbarhed.
Kabel og stik: Bruger et 75 Ω koaksialkabel med FEP-isolering, 3,6 mm i diameter. Konnektorer er selvlåsende miniature koaksiale typer, som låses sikkert med håndstramning og har en anti-løsningsmekanisme.
Omfattende sikkerhedscertificeringer og overholdelse
TQ402 er tilgængelig i versioner, der er certificeret til brug i farlige områder, herunder:
Ex ia Intrinsic Safety (for Zone 0, 1, 2).
Ex nA Ikke-gnistgivende (for zone 2).
Derudover overholder systemet flere internationale standarder og direktiver såsom CE, EAC og RoHS.
III. Arbejdsprincip
TQ402-nærhedstransduceren og dens system fungerer baseret på det fysiske kerneprincip for hvirvelstrømseffekten. Det følgende beskriver hele processen fra signalgenerering til endelig output.
1. Generering af hvirvelstrømseffekten
Hjertet i TQ402-sensoren er en præcisionsviklet spole, støbt inde i den robuste Torlon®-sondespids. Når systemet er strømforsynet, forsyner den medfølgende IQS900 signalbehandling denne spole med en højfrekvent vekselstrøm (typisk 1-2 MHz). I henhold til elektromagnetismens love genererer denne vekselstrøm et højfrekvent elektromagnetisk vekselfelt omkring sondespidsen.
Når sonden nærmer sig et ledende metalmål (f.eks. en maskines stålaksel), trænger dette vekslende elektromagnetiske felt igennem måloverfladen. Faradays lov om induktion dikterer, at et skiftende magnetfelt inducerer cirkulerende strømme i lukket kredsløb, kendt som hvirvelstrømme, i lederen. Tætheden og intensiteten af disse hvirvelstrømme er tæt forbundet med afstanden mellem sonden og målet.
2. Impedansændring og signaldetektion
De inducerede hvirvelstrømme genererer i sig selv et modsatrettede elektromagnetisk felt (Lenz's lov), som interagerer med det oprindelige felt, der produceres af sondespolen. Denne interaktion forårsager en ændring i den effektive AC-impedans af sondespolen. Specifikt, når afstanden aftager, forstærkes koblingseffekten, hvirvelstrømseffekten bliver mere signifikant, og spolens impedans øges. Omvendt, når afstanden øges, falder impedansen.
Således konverteres afstanden mellem sonden og målet direkte til en ændring i den elektriske impedans af TQ402-sensorspolen. Denne impedansændring indeholder information om både de statiske (gennemsnitlige afstand) og dynamiske (vibrations) aspekter af mellemrummet.
3. Signalkonditionering og demodulation
Rollen af IQS900 signalbehandlingsenheden er at detektere og behandle denne subtile impedansændring. Den indeholder et præcist modulator/demodulatorkredsløb. Conditioneren overvåger løbende ændringer i drivsignalet, der leveres til spolen, som følge af impedansvariationen.
Gennem demodulation af det returnerede højfrekvente signal udtrækker IQS900 nøjagtigt spændings- eller strømkomponenten proportionalt med afstanden. Denne proces filtrerer den højfrekvente bærebølge fra og efterlader kun det lavfrekvente (DC til 20 kHz) signal relateret til afstanden.
4. Linearisering og output
Det demodulerede signal forstærkes og lineariseres, konverteres til et standard, let målbart elektrisk signaloutput:
Spændingsudgangstilstand: Udsender en jævnspænding, der er proportional med mellemrummet, med typiske følsomheder på 8 mV/μm (200 mV/mil) for 2 mm-området eller 4 mV/μm (100 mV/mil) for 4 mm-området. Det lineære output spænder typisk fra -1,6 V (minimum mellemrum) til -17,6 V (maksimalt mellemrum).
Strømudgangstilstand: Udsender en strøm, der er proportional med mellemrummet, med typiske følsomheder på 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil) eller 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil). Det lineære output spænder typisk fra -15,5 mA (minimum mellemrum) til -20,5 mA (maksimalt mellemrum).
Systemet udviser fremragende linearitet inden for dets specificerede område (f.eks. 2 mm eller 4 mm), hvilket sikrer et meget nøjagtigt proportionalt forhold mellem udgangsspændingen/strømmen og det mekaniske mellemrum.
5. Adskillelse af statiske og dynamiske signaler
Det endelige udgangssignal indeholder både DC (jævnstrøm) og AC (vekselstrøm) komponenter:
DC-komponent: Repræsenterer den gennemsnitlige position eller statiske afstand mellem sonden og målet, der bruges til at overvåge langsomt skiftende parametre som aksial forskydning eller lejeslid.
AC-komponent: Overlejret på DC-komponenten repræsenterer den den dynamiske vibration af målet i forhold til sonden. Dens amplitude afspejler vibrationsintensiteten, og dens frekvens angiver kilden til vibrationen. Dette gør det muligt for systemet at udføre både positions- og vibrationsovervågning samtidigt.
6. Temperaturkompensation og systemkalibrering
For at sikre målenøjagtighed over hele driftstemperaturområdet (-40°C til +180°C), inkorporerer systemdesignet temperaturkompensationsmekanismer for at minimere virkningen af temperaturdrift på outputtet. Transduceren er fabrikskalibreret ved at bruge VCL 140 stål (1.7225) som målmateriale, hvilket svarer til almindelige akselmaterialer som AISI 4140. For applikationer med specielle materialer anbefales det at konsultere producenten for at opnå specifikke ydelseskurver.
IV. Systemintegration og udvælgelsespunkter
Samlet systemlængde: Den samlede systemlængde er summen af TQ402-transducerens integrerede kabellængde og EA402-forlængerkabellængden. Standard systemlængder er 1 meter, 5 meter og 10 meter, som kan opnås gennem fleksible kombinationer af forskellige probe- og forlængerkabellængder.
Elektrisk trimning: For at sikre systemets ydeevne og udskiftelighed kræver den nominelle længde af forlængerledninger 'elektrisk trimning.' Den faktiske anvendelige minimum totallængde er lidt mindre end den nominelle værdi (f.eks. minimum 4,4 m for et 5 m system).
Valgfri beskyttelse: Fleksible rustfri stålslanger med FEP-kapper kan vælges for at give ekstra mekanisk beskyttelse og kemisk modstandsdygtighed for kablerne.
Installation: Transducerhuset tilbyder både metriske og imperiale gevindmuligheder og kan parres med forskellige monteringsbeslag for at passe til forskellige installationsrum og krav.
V. Systemdiagnostik og sikkerhedsintegritet (SIL)
TQ402-systemet, sammen med IQS900-signalbehandlingen, tilbyder avancerede funktioner, der imødekommer behovene for moderne industriel sikkerhed og pålidelighed.
Indbygget diagnostisk funktionalitet: IQS900 signalbehandlingsenhed tilbyder et valgfrit indbygget selvtest (BIST) diagnostisk kredsløb. Når diagnostik er aktiveret, overvåger systemet kontinuerligt hele målekædens helbred (inklusive sensoren, kablet og selve conditioneren). Ved detektering af åbninger, kortslutninger eller andre fejl, ændrer den udgangssignalet for tydeligt at indikere problemet:
I spændings-/strømudgangstilstand vil udgangsværdien falde uden for det normale -1,6 V til -17,6 V eller -15,5 mA til -20,5 mA område, hvilket giver en klar fejlalarm til backend-overvågningssystemet og muliggør forudsigelig vedligeholdelse.
Funktionel sikkerhedscertificering: IQS900 signalbehandlingsenhed med diagnostik er designet til at opfylde SIL 2 (ifølge IEC 61508) og PL c, kat. 1 (i henhold til ISO 13849) Sikkerhedsintegritetsniveauer. Dette betyder, at systemets design er tilstrækkeligt til at opfylde de strenge krav i mange sikkerhedsrelaterede applikationer (f.eks. maskinbeskyttelsessystemer), hvilket hjælper brugerne med lettere at bygge produktionssystemer, der overholder sikkerhedsstandarder.
VI. Mekanisk konfiguration og installationsmuligheder
Fleksibel mekanisk konfiguration:
Gevindspecifikationer: TQ402-transducerhuset tilbyder forskellige gevindmuligheder, herunder metrisk M10x1, M14x1.5, M16x1.5 og imperial 3/8'-24UNF, 1/2'-20UNF, 5/8'-18UNF, der lever op til globale udstyrs- og monteringshulstandarder.
Dimensionel tilpasning: Brugere kan specificere kasselængden (fra 20 mm til 250 mm) og længden uden gevind (fra 0 mm til 230 mm) baseret på krav til installationsdybde, hvilket giver høj installationsfleksibilitet.
Omvendt monteret model: Til applikationer, hvor standard TQ402 ikke kan passe, tilbyder serien også TQ412 modellen. TQ412 er specielt designet til omvendt montering, hvor sondespidsens orientering flugter med kablets udgangsretning, velegnet til målinger taget inde fra udstyrshuset udad.
Tilslutning og beskyttelsestilbehør:
Konnektorbeskyttelse: IP172-forbindelsesbeskyttelsen er tilgængelig for at beskytte forbindelsespunktet mellem sondekablet og forlængerledningen, hvilket forhindrer forurening med olie, fugt og mekanisk skade.
Kabelbeskyttelse: Ud over den faste FEP-kappe er fleksible rustfri stålslanger (beskyttelsesrør) tilgængelige som ekstraudstyr. Disse kan bevæge sig i forhold til kablet for lettere installation, hvilket giver robust mekanisk beskyttelse i komplekse og barske ruter.
Monteringsbeslag: En række sondemonteringsadaptere (f.eks. PA15x-serien) er tilgængelige sammen med MA130 DIN-skinnemonteringsadapteren til IQS900-signalbehandlingen. Dette understøtter standard TH 35-skinner, hvilket letter modulær installation med høj tæthed i styreskabe.
