TQ403 111-403-000-013 Nærhedstransducer

TQ403 er en højtydende berøringsfri nærhedsmålingssensor fra VM-produktlinjen. Sammen med forlængerledningen EA403 og IQS450 signalbehandleren danner det et komplet nærhedsmålingssystem. Baseret på hvirvelstrømsprincippet anvendes systemet i vid udstrækning til tilstandsovervågning og beskyttelse af industrielle roterende maskiner, særligt velegnet til vibrations- og positionsmåling i kritisk udstyr som dampturbiner, gasturbiner, hydrauliske turbiner, generatorer, turbokompressorer og pumper.

TQ403-systemet har høj præcision, høj pålidelighed, drift i et bredt temperaturområde og fremragende miljøtilpasningsevne. Den understøtter brug i farlige områder (eksplosionssikre miljøer) og giver både spændings- og strømudgangsmuligheder, hvilket gør den velegnet til forskellige industrielle overvågningssystemers integrationskrav.

---

Arbejdsprincip

TQ403 nærhedsmålingssystemet fungerer baseret på hvirvelstrømsprincippet for berøringsfri forskydningsmåling. Systemets arbejdsmekanisme er som følger:

1. Generering af elektromagnetiske felter og koblingsmekanisme
Kernen i TQ403-sensoren er en præcisionsviklet spolestruktur drevet af et højfrekvent AC-signal fra IQS450-signalbehandleren. Når vekselstrøm passerer gennem spolen, genererer den et højfrekvent vekslende elektromagnetisk felt i det omgivende rum. Dette felt har specifikke rumlige fordelingskarakteristika, hvor dets styrke falder eksponentielt med stigende afstand. Når et ledende metalmål kommer ind i dette elektromagnetiske felt, induceres lukkede hvirvelstrømme på måloverfladen i henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induktion. Styrken og fordelingen af ​​disse hvirvelstrømme er tæt forbundet med afstanden mellem sensoren og målet, de elektriske og magnetiske egenskaber af målmaterialet og excitationsfrekvensen.

2. Impedansmodulation og signalekstraktion
Strømmen af ​​hvirvelstrømme i målmaterialet genererer et omvendt elektromagnetisk felt i modsat fase af det oprindelige felt, et fænomen kendt som Lenz's lov. Interaktionen mellem disse to felter ændrer signifikant den ækvivalente impedans af sensorspolen. Denne impedansændring omfatter variationer i både resistive og induktive komponenter: Ændringen i resistiv komponent stammer hovedsageligt fra energidissipation forårsaget af hvirvelstrømme, mens ændringen i induktiv komponent stammer fra den svækkende effekt af det omvendte felt på det oprindelige felt. Der er et meget ikke-lineært funktionelt forhold mellem impedansændringen af ​​sensorspolen og mellemrummet. Systemet konverterer dette ikke-lineære forhold til en meget lineær spænding eller strømudgang gennem præcisionskredsløbsdesign og algoritmebehandling.

3. Signalbehandling og lineariseringsbehandling
IQS450 signalbehandlingsenhed fungerer som den intelligente kerne i hele systemet, der indeholder en højtydende højfrekvensoscillator, præcisionsdemodulationskredsløb og avanceret signalbehandlingsenhed. Oscillatoren genererer et højfrekvent signal (typisk 1-2 MHz) med stabil frekvens og konstant amplitude til at drive sensorspolen. Det modtagende kredsløb udtrækker præcist nyttig information fra impedansændringer ved hjælp af fasefølsom detektion (PSD) teknologi. Systemet anvender digital temperaturkompensationsteknologi og polynomielle tilpasningsalgoritmer til at udføre lineariseringsbehandling i realtid og temperaturdriftskompensation på de rå signaler fra sensoren, hvilket sikrer fremragende målenøjagtighed gennem hele driftstemperaturområdet.

4. Outputinterface og systemintegration
De behandlede målesignaler udsendes på to måder: spændingsudgangstilstand bruger en tre-leder konfiguration, der giver lineær output fra -1,6V til -17,6V, svarende til et måleområde på 0,75mm til 12,75mm; strømudgangstilstand bruger en to-leder konfiguration, der giver strømsignaler fra -15,5mA til -20,5mA. Begge outputmetoder har kortslutningsbeskyttelse og omvendt polaritetsbeskyttelse, hvilket muliggør direkte integration med PLC, DCS eller dedikerede maskinovervågningssystemer. Systemets udgangsimpedans, kapacitans og induktansparametre er optimeret for at sikre signalintegritet og stabilitet under lang kabeltransmission.

5. Kalibrering og målmaterialekompensation
Systemet er fabrikskalibreret med VCL 140 stål (1,7225) som standardmålmateriale, med følsomhed indstillet til 1,33 mV/μm eller 0,417 μA/μm. Da forskellige materialer har forskellig elektrisk ledningsevne og magnetisk permeabilitet, er rekalibrering eller materialekoefficientkorrektion påkrævet, hvis målmaterialet ændrer sig i praktiske anvendelser. Systemet understøtter tilpassede kalibreringstjenester. Brugere kan levere specifikke materialeprøver, og vi vil levere målrettede kalibreringsløsninger for at sikre, at målenøjagtigheden opfylder specifikke applikationskrav.

---

Funktioner

TQ403-systemet integrerer adskillige avancerede teknologier, der tilbyder fremragende ydeevneegenskaber og bred anvendelsesmuligheder. Dens vigtigste funktioner omfatter:

1. Ægte berøringsfri måleevne
Systemet anvender en fuldstændig berøringsfri målemetode, der eliminerer mekanisk slid, friktionsvarme og belastningseffekter forbundet med traditionelle kontaktsensorer. Denne målemetode er særligt velegnet til roterende maskiner med høj hastighed, hvilket muliggør præcis indfangning af rotorens dynamiske adfærd uden at pålægge det roterende legeme nogen yderligere belastning eller interferens. Fraværet af fysisk kontakt mellem sensoren og målet forlænger udstyrets levetid betydeligt og reducerer vedligeholdelseskravene.

2. Ultra-bred båndbredde og høj dynamisk respons karakteristika
Systemet har et ekstremt bredt frekvensresponsområde fra DC til 20kHz (-3dB), en ydelsesindikator, der er førende inden for industrielle nærhedssensorer. Den lavfrekvente ende strækker sig ned til DC, hvilket muliggør nøjagtig måling af langsomt skiftende forskydninger og statiske positioner; højfrekvente ende når 20 kHz, tilstrækkeligt til at fange højfrekvente vibrationskomponenter og stødhændelser i de fleste roterende maskiner. Denne brede båndbredde-karakteristik gør det muligt, at systemet ikke kun kan bruges til vibrationsovervågning, men også til avancerede diagnostiske applikationer, såsom gearindgrebsfrekvensanalyse og udtrækning af lejefejl.

3. Udvidet måleområde og fremragende lineær ydeevne
TQ403 giver et bredt måleområde på 12 mm, væsentligt større end traditionelle 2 mm eller 4 mm nærhedssensorer, og tilbyder større installationsmargin og sikkerhedsmargin til vibrationsovervågning af stort roterende maskineri. Systemet opretholder fremragende lineære egenskaber i hele måleområdet, med linearitetsfejl kontrolleret inden for et minimalt område efter præcisionskompensation. Brugere kan kende nøjagtighedskarakteristikaene for forskellige måleintervaller gennem de medfølgende ydeevnekurver og derved vælge passende driftspunkter baseret på faktiske applikationskrav.

4. Ekstrem miljøtilpasningsevne og robust design
Systemet kan fungere stabilt i ekstreme temperaturområder fra -40°C til +180°C, med kortvarig tolerance op til +220°C i barske miljøer. Sensorhovedet har IP68-beskyttelsesklassificering, hvilket giver fuldstændig beskyttelse mod støvindtrængning og kontinuerlig nedsænkning. Mekanisk kan sensoren modstå vibrationsacceleration på 5g peak (10-500Hz) og stødacceleration på 15g peak (halvsinusbølge, 11ms varighed), hvilket sikrer pålidelig drift i barske industrielle miljøer.

5. Omfattende eksplosionssikker certificering og sikkerhedsgaranti
Systemet giver flere eksplosionssikre certificerede versioner for at opfylde forskellige regionale og internationale standardkrav: Ex ia-versionen overholder IECEx, ATEX, cCSAus og andre certificeringer, egnet til zone 0/1/2 farlige områder; Ex nA version er velegnet til Zone 2 områder. Hver eksplosionssikker type har tilsvarende certifikater og særlige brugsbetingelser. Brugere kan vælge den passende eksplosionssikrede baseret på det faktiske applikationsmiljø.

6. Fleksibel outputkonfiguration og systemintegrationsmuligheder
Systemet giver både spændings- og strømudgangstilstande for at opfylde forskellige grænsefladekrav. Spændingsudgangstilstanden giver et dynamisk område på 16V med udgangsimpedans på 500Ω; den aktuelle udgangstilstand giver et dynamisk område på 5mA ved hjælp af en to-leder forbindelsesmetode, hvilket i høj grad forenkler ledningskravene. Begge udgange har kortslutningsbeskyttelse og overbelastningsbeskyttelse, hvilket sikrer udstyrsbeskyttelse i utilsigtede situationer.

7. Fremragende komponentudskiftelighed og systemskalerbarhed
Systemet anvender et modulært designkoncept, hvor alle komponenter (sensor, kabel, conditioner) er fuldt udskiftelige uden genkalibrering. Den understøtter forskellige kabellængdekombinationer (1m/5m/10m integreret kabel + forlængerkabel) med samlede systemlængder på 5m eller 10m. Systemet understøtter også 'elektrisk trimning', hvilket optimerer systemets ydeevne ved at justere den elektriske længde af kablet for at sikre signalintegritet under lang kabeltransmission.

8. Robust mekanisk struktur og flere beskyttelsesmuligheder.
Sensorhovedet er lavet af Torlon® (polyamid-imid) materiale, som tilbyder fremragende højtemperaturstabilitet, mekanisk styrke og kemisk korrosionsbestandighed. Huset bruger MAZ (1.4305) rustfrit stålmateriale, der giver fremragende mekanisk beskyttelse. Brugere kan også valgfrit udstyre fleksible slanger i rustfrit stål (minimum bøjningsradius 50 mm) og FEP-kapper for yderligere at forbedre kabelmekanisk beskyttelse og miljøtilpasning.

9. Bred systemkompatibilitet og applikationstilpasning
Systemet kan integreres problemfrit med VM's tilsvarende overvågningssystemer eller drives uafhængigt af ekstern strømforsyning. Den giver mulighed for DIN-skinnemontering (MA130 monteringsadapter) for nem installation i styreskabe. Systemet tilbyder også forskellige tilbehørsvalg, herunder industrielle kabinetter, samledåser og sammenkoblingsbeskyttere, der opfylder installationskravene til forskellige applikationsmiljøer.

---

Oversigt over tekniske specifikationer

---

Anvendelsesområder

TQ403-systemet er meget udbredt i følgende industrielle scenarier:

• Turbomaskineri: Aksel relativ vibration og aksial positionsovervågning for dampturbiner, gasturbiner og hydrauliske turbiner

• Strømproduktionsudstyr: Tilstandsovervågning af generatorer og excitere

• Kompressorsæt: Vibrationsbeskyttelse til centrifugal- og aksialkompressorer

• Pumpeudstyr: Mekanisk sundhedsovervågning for højhastighedspumper og flertrinspumper

• Andre roterende maskiner: Ventilatorer, gearkasser, motorer osv.