TQ412 er en højtydende omvendt monteret berøringsfri hvirvelstrømsforskydningstransducer fra VM-produktlinjen. Den er specielt designet til tilstandsovervågning og beskyttelse af roterende maskineri i industrielle miljøer og fungerer som en kernekomponent i TQ402/TQ412, EA402 og IQS900 nærhedsmålingssystem. Baseret på hvirvelstrømsfølingsprincippet måler dette system nøjagtigt relativ vibration, aksial forskydning og spalteændringer i roterende maskinaksler. Det er meget udbredt i kritisk udstyr såsom dampturbiner, gasturbiner, hydroturbiner, generatorer, turbokompressorer og pumper.
TQ412-sensoren har et omvendt monteret design, hvilket gør den velegnet til installation i områder med begrænset plads eller specielt konfigurerede. Sammen med forlængerledningen EA402 og IQS900 signalbehandleren danner den en komplet målekæde. Alle komponenter er fuldt ud udskiftelige og kræver ingen individuel kalibrering, hvilket i høj grad forenkler systemintegration og vedligeholdelse. Systemet understøtter to måleområder (2 mm eller 4 mm), giver spænding eller strømudgang og overholder API 670 standardanbefalinger.
Nøgleegenskaber og funktioner
1. Berøringsfri højpræcisionsmåling
Baseret på hvirvelstrømseffekten måler den forskydningsændringer på metaloverflader uden fysisk kontakt med målet.
Måleområde: 2 mm eller 4 mm (valgt via bestillingsmulighed).
Indstillinger for følsomhed:
8 mV/μm (200 mV/mil) eller 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil) — svarende til 2 mm-området
4 mV/μm (100 mV/mil) eller 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil) — svarende til 4 mm-området
Frekvensrespons: DC til 20 kHz (–3 dB), i stand til at opfange dynamiske vibrationssignaler fra roterende højhastighedsmaskineri.
2. Omvendt monteret design
Specielt designet til pladsbegrænset eller speciel mekanisk struktur, der giver større installationsfleksibilitet.
Giver metriske (M10×1) eller imperiale (3/8'-24UNF) gevindmuligheder for at passe til forskellige installationskrav.
3. Høj temperatur og barske miljøtilpasningsevne
Transducerlegemets driftstemperaturområde: –40°C til +180°C (drift), med kortvarig overlevelse op til +220°C.
Samlet beskyttelsesklassificering: Sensorhoved klassificeret IP68, velegnet til barske industrielle miljøer såsom dem med fugt, olie og støv.
Vibrationsmodstand: Modstår 5 g spidsvibrationer i området 10–500 Hz.
Stødmodstand: Tåler 15 g spidsstød (halvsinusbølge, 11 ms varighed).
4. Eksplosionssikker certificering og sikkerhed
Tilbyder flere eksplosionssikre certificeringsmuligheder (specificeret via bestillingskode):
Ex ia Intrinsic Safety (Option A2): Velegnet til zone 0/1/2 farlige områder, certificeret af ATEX, IECEx, cCSAus og andre internationale standarder.
Ex nA Ikke-gnistgivende (mulighed A3): Velegnet til zone 2-farlige områder.
Både sensoren og kablet er eksplosionssikret certificeret, hvilket sikrer sikker brug i potentielt eksplosive atmosfærer.
5. Modularitet og udskiftelighed
Fuldt kompatibel med TQ402, EA402 kabler og IQS900 signalbehandlingsanlæg. Komponenter er udskiftelige og kræver ingen rekalibrering.
Understøtter tre samlede systemlængder (TSL): 1 m, 5 m og 10 m, opnåelige gennem kombinationer af sensorkabler af forskellig længde og forlængerkabler.
6. Mekanisk og materialedesign
Sensorhovedet bruger Torlon (polyamid-imid) materiale til at indkapsle spolen, hvilket giver fremragende højtemperaturstabilitet og mekanisk styrke.
Kroppen er konstrueret af rustfrit stål (AISI 316L) for stærk korrosionsbestandighed.
Indvendig højtemperatur epoxyharpiksindstøbning sikrer langsigtet pålidelighed.
Standard selvlåsende miniature koaksiale stik sikrer pålidelige forbindelser og understøtter højtemperaturmiljøer (op til 200°C).
7. Valgfri beskyttelseskonfigurationer
Detaljeret arbejdsprincip
1. Eddy Current Effect Fundamentals
TQ412-sensoren fungerer baseret på hvirvelstrømsfølingsprincippet. Dens hoved indeholder en spole viklet af præcisionsemaljeret tråd, drevet af et højfrekvent AC excitationssignal (typisk 1-2 MHz) fra IQS900 signalbehandlingsanlægget. Den højfrekvente strøm genererer et højfrekvent vekslende magnetfelt omkring spolen. Når sensorsonden nærmer sig et ledende metalmål (f.eks. en akseloverflade), inducerer dette vekslende magnetiske felt cirkulerende strømme i lukket sløjfe, kendt som hvirvelstrømme, på lederoverfladen. Styrken af disse hvirvelstrømme er omvendt proportional med afstanden mellem sensorsonden og måloverfladen. Ifølge Lenz's lov genererer disse hvirvelstrømme et modsat magnetfelt, der modstår ændringen i det oprindelige felt. Denne interaktion forårsager en ændring i den ækvivalente impedans (inklusive resistive og induktive komponenter) af sensorspolen. Graden af impedansændring har et strengt funktionelt forhold til mellemrummet, hvilket giver det fysiske grundlag for præcis måling.
2. Signalmodulation og demodulation
IQS900 signalbehandlingsenheden er 'hjernen' i hele systemet. Dets interne kredsløb omfatter en præcisionsopsætning af en højfrekvent oscillator, modulator og demodulator. Oscillatorens højfrekvente signal driver sensorspolen og danner en højfrekvent AC-bro. Når spolens impedans ændres på grund af spaltevariation, udligner den broen. Modulatorkredsløbet detekterer dette lille ubalancesignal (typisk på millivoltniveauet). Efterfølgende demodulerer demodulatoren ved hjælp af teknikker som Phase-Sensitive Detection (PSD) det højfrekvente modulerede signal, der indeholder gap-informationen, til et langsomt varierende DC-spændingssignal. Dette DC-signal er proportionalt med mellemrummet. For yderligere at øge nøjagtigheden integrerer conditioneren også lineariseringskredsløb og temperaturkompensationskredsløb. Lineariseringskredsløbet korrigerer sensorens iboende ikke-lineære karakteristika gennem metoder som polynomial tilpasning, hvilket sikrer et strengt lineært forhold mellem output og afstand over hele måleområdet. Temperaturkompensationskredsløbet overvåger kontinuerligt omgivelsestemperaturen og justerer kredsløbsparametre for at modvirke effekterne af temperaturændringer på spolemodstand, elektroniske komponentkarakteristika og kabelkapacitans. Dette sikrer ekstrem høj målestabilitet fra -40°C til +180°C, med typisk afdrift mindre end 5%.
3. Udgangssignaltyper
IQS900 conditioneren konverterer det behandlede DC-signal til to standard industrielle outputtilstande for at tilpasse sig forskellige systemintegrationsbehov:
Spændingsudgangstilstand (3-leder): Denne tilstand giver et højpræcisionsspændingssignal, der er proportionalt med mellemrummet, der spænder fra -1,6 V til -17,6 V. Den bruger internt et dybt negativ feedback operationsforstærkerkredsløb, hvilket opnår meget lav udgangsimpedans (<100 Ω ved DC). Fordelen ved lav udgangsimpedans er evnen til at drive større kapacitive belastninger og betydeligt reducere signaldæmpning og forvrængning under lange kabeltransmissioner. Den er velegnet til direkte forbindelse til højimpedans-inputdataopsamlingssystemer, analoge PLC-indgangsmoduler eller oscilloskoper til diagnose.
Strømudgangstilstand (2-leder): Denne tilstand giver et strømsignal fra -15,5 mA til -20,5 mA. Strømudgangen er kendt for sin iboende stærke immunitet over for elektromagnetisk interferens (EMI), hvilket gør den særligt velegnet til barske industrielle miljøer, der kræver transmissionsafstande på op til flere hundrede meter. Det præcise V/I-konverteringskredsløb inde i conditioneren sikrer, at den aktuelle værdi er upåvirket af linjemodstandsændringer. Den modtagende ende kræver kun en ≤350 Ω præcisionssamplingsmodstand for at konvertere strømsignalet til et spændingssignal til måling. Dette forenklede design reducerer i høj grad kompleksiteten og omkostningerne ved fjernmodtagelsesudstyret.
4. Temperaturkompensation og kalibrering
Systemet er kalibreret ved +23°C ±5°C ved brug af standardmålmateriale (VCL 140 stål, 1,7225).
Internt temperaturkompensationskredsløb sikrer, at output-driften forbliver under 5 % inden for området –40°C til +180°C.
Hvis der anvendes ikke-standard målmaterialer (såsom rustfrit stål, aluminium, legeringer osv.), skal ydeevnekurver regenereres eller følsomhedskorrektioner anvendes.
5. Diagnostiske funktioner (valgfrit)
Når det er parret med en IQS900 signalbehandlingsanordning med diagnostik (bestillingsmulighed C2), kan systemet opnå:
Kædediagnostik: Realtidsdetektering af fejl i sensoren, kabler og/eller selve conditioneren.
SIL 2-certificering: Overholder IEC 61508 funktionelle sikkerhedsstandarder, velegnet til sikkerhedsrelaterede applikationer.
Fejlindikation: Fjernalarmindikering via udgangssignaler, der falder uden for det normale område (f.eks. strømudgang > –15,5 mA eller < –20,5 mA).
6. Systemintegration og signalbehandling
TQ412-sensoren, EA402-forlængerkabel og IQS900-conditioneren danner en komplet målekæde.
Den samlede systemlængde (TSL) kræver 'elektrisk trimning' for at sikre systemets ydeevne og udskiftelighed (f.eks. skal den faktiske kabellængde for et 5 m system ikke være mindre end 4,4 m).
Råsignalet (RAW/COM pin) og testinput (TEST/COM pin) kan bruges til systemfejlfinding og avanceret diagnostik.
7. Installation og mekanisk tilpasning
Det omvendte monterede design gør den velegnet til installation i begrænsede rum eller med specielle geometrier.
Tilbyder forskellige kropslængder (20–250 mm) og længdemuligheder uden gevind (0–230 mm).
Valgfri fleksibel rustfri stålslange eller FEP-kappe kan forlænge kablets levetid ved at tilpasse sig miljøer med høj temperatur, korrosion eller mekanisk slid.
Typiske anvendelsesscenarier
Vibrationsovervågning af roterende maskiner: Relativ vibrationsmåling af aksler i gasturbiner, dampturbiner, hydroturbiner, kompressorer og pumper.
Overvågning af aksial forskydning: Tryklejeposition, overvågning af akseludvidelse.
Spaltemåling: Tætningsfrigang, overvågning af klingespidsafstand.
Sikkerhedsbeskyttelsessystemer: Integration med VM-seriens systemer for at opnå mekanisk beskyttelse og forudsigelig vedligeholdelse.
