TQ422 er en tryksikker nærhedstransducer fremstillet af Vibro-Meter, designet specielt til højtryksmiljøer. Det fungerer som kernekomponenten i TQ 422 & TQ 432 / EA 402 / IQS 452 nærhedsmålingssystem. Denne sensor fungerer efter hvirvelstrømsprincippet og muliggør berøringsfri måling af relativ forskydning eller vibration af bevægelige maskinkomponenter. Dens unikke design gør det muligt at modstå tryk op til 100 bar, hvilket gør den særligt velegnet til måleanvendelser i nedsænkede miljøer såsom dykpumper, hydrauliske turbiner (f.eks. Kaplan- og Francis-turbiner) og andre højtryksforhold.
TQ422-transduceren danner et komplet, kalibreret nærhedsmålingssystem, når den er parret med en matchende IQS 452-signalbehandling og valgfrit EA 402-forlængerkabel. Alle komponenter i dette system er udskiftelige, hvilket sikrer driftsfleksibilitet og vedligeholdelseskomfort.
TQ422 og TQ432 er funktionelt identiske nærhedstransducere. Kerneforskellen ligger i deres montering:
TQ422: Designet til fremadmontering. Dens sonde har en BOA-beskyttelseshætte (ca. 0,6 mm tyk) foran, hvilket også er årsagen til den iboende offset (-2,4V) i spændingsudgangen. Det er direkte udsat for højtryksmediet, hvilket giver den første forsvarslinje.
TQ432: Designet til omvendt montering. Den installeres typisk fra den modsatte side af trykbeholderen, hvilket betyder, at sondespidsen ikke er direkte udsat for højtryksmediet og derfor ikke kræver en BOA-beskyttelseshætte.
Nøglefunktioner og karakteristika
1. Højtryksapplikationsdesign
Sensorsonden er fremstillet af PEEK (polyetheretherketon) materiale, der er i stand til direkte at modstå væsketryk op til 100 bar.
Transducerhuset er konstrueret af rustfrit stål (1.4435), som tilbyder fremragende mekanisk styrke og korrosionsbestandighed.
2. Ikke-kontaktmåling
3. egnethed til eksplosive atmosfærer
4. Komplet systemløsning
Parret med IQS 452 signalbehandlingsenhed for at levere spænding eller strømudgang:
Spændingsudgang (3-leder): Følsomhed 4 mV/μm, dynamisk område -2,4 V til -18,4 V.
Strømudgang (2-leder): Følsomhed 1,25 μA/μm, dynamisk område 15,75 mA til 20,75 mA (anvendes typisk med GSI 124 galvanisk separationsenhed).
Kan bruges sammen med EA 402 forlængerkabler til at forlænge måleafstanden og danne et komplet 5 meter eller 10 meter system.
5. Miljøtilpasningsevne
Bredt driftstemperaturområde: Transducerhus fra -25°C til +140°C (drift <5%); kabel kan modstå -100°C til +200°C.
Høj beskyttelsesgrad: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), giver komplet støvbeskyttelse og mulighed for langvarig nedsænket drift.
Fremragende vibrationsmodstand: Kan modstå vibrationer på 2 g inden for frekvensområdet 10 Hz til 500 Hz.
6. Valgfri beskyttelseskonfiguration
Tilbyder mulighed for BOA (Braided Outer Armour) flettet kappe i rustfrit stål, der giver ekstra mekanisk beskyttelse af transducerens integrerede koaksialkabel, hvilket forbedrer modstanden mod klemning og slid.
Med BOA-kappe øges trykmodstanden for transducer/kabel-samlingen til 10 bar (1 bar uden BOA).
Detaljeret arbejdsprincip
TQ422 nærhedstransduceren fungerer baseret på hvirvelstrømsprincippet, en elektromagnetisk induktionsteknologi, der er meget udbredt til berøringsfri forskydning og vibrationsmåling. De følgende afsnit uddyber dens arbejdsmekanisme, systemsammensætning og signalflow.
1. Fysisk kerneprincip: Hvirvelstrømseffekt
Når en metalleder placeres i et skiftende magnetfelt eller bevæger sig i forhold til et magnetfelt, induceres der ifølge Faradays lov om elektromagnetisk induktion, lukkede sløjfestrømme, kendt som hvirvelstrømme, i lederen. Styrken, fordelingen og fasen af disse hvirvelstrømme afhænger af flere faktorer:
Mellemrummet mellem spolen og lederen: Dette er målparameteren for måling.
Lederens elektriske ledningsevne (σ) og magnetiske permeabilitet (μ).
Frekvensen (f) af det exciterende magnetfelt.
Lederens geometriske form.
Kernen i TQ422-sensoren er en præcisionsviklet spole indkapslet i PEEK-materialet ved sondespidsen. PEEK er en højtydende ingeniørplast kendt for sin fremragende mekaniske styrke, kemiske resistens og lave fugtabsorption. Det er afgørende, at det udviser meget lavt dielektrisk tab og gode bølgetransmissionsegenskaber i højfrekvente elektromagnetiske felter, hvilket sikrer, at det ikke interfererer med det magnetiske felt, der genereres af spolen.
2. System Workflow
Den operationelle arbejdsgang for hele nærhedsmålingssystemet er en lukket sløjfeproces med 'transmission-induktion-demodulations-output':
Højfrekvent signalgenerering og transmission:
Den parrede IQS 452 signalbehandler indeholder en højfrekvent (HF) oscillator og modulations-/demodulationskredsløb.
Conditioneren leverer en højfrekvent AC excitationsstrøm til spolen på TQ422 transduceren via et koaksialkabel.
Generering af elektromagnetiske felter og hvirvelstrømsinduktion:
Vekselstrømmen, der passerer gennem spolen, genererer et højfrekvent vekselmagnetisk felt omkring den.
Når dette magnetfelt trænger ind i PEEK-sondens spids og virker på overfladen af et nærliggende metalmål (f.eks. en maskinaksel), induceres hvirvelstrømme i målets overfladelag.
Detektion af impedansændringer:
De inducerede hvirvelstrømme genererer selv et magnetfelt. Ifølge Lenz's lov modsætter dette magnetfelt sig det oprindelige spolefelt og svækker derved originalspolens magnetfelt.
Denne 'svækkende' effekt manifesterer sig som en ændring i den ækvivalente impedans af sensorspolen. Spolens impedans (Z), en kombination af modstand (R) og induktiv reaktans (ωL), ændrer sig følsomt og regelmæssigt med variationer i mellemrummet mellem spolen og målet.
Reducing Gap -> Stærkere hvirvelstrømseffekt -> Større ændring i spoleimpedans.
Stigende mellemrum -> Svagere hvirvelstrømseffekt -> Mindre ændring i spoleimpedans.
Signaldemodulering og -behandling:
IQS 452 signalbehandleren overvåger løbende ændringerne i sensorspolens impedans.
Det interne demodulationskredsløb konverterer (demodulerer) denne højfrekvente impedansændring til et lineært jævnspændings- eller strømsignal, der er proportionalt med mellemrummet.
Conditioneren bruger komponenter af høj kvalitet til at sikre signalstabilitet og nøjagtighed og giver kortslutningsbeskyttelse.
Output og kalibrering:
Spændingstilstand: Udsender -2,4 V ved minimal afstand (typisk påvirket af beskyttelseshætten) og -18,4 V ved maksimal afstand (4 mm).
Strømtilstand: Udsender 15,75 mA ved minimum mellemrum og 20,75 mA ved maksimalt mellemrum.
Systemet er fabrikskalibreret ved +23°C ±5°C ved brug af et specifikt målmateriale (VCL 140 stål, 1.7225).
Det endelige output er et signal meget lineært i forhold til afstanden:
3. Systemkarakteristika og kompensation
Temperaturkompensation: Systemet inkorporerer temperaturkompensation for at minimere påvirkningen af variationer i omgivende temperatur på målenøjagtigheden, hvilket sikrer, at driften forbliver under 5 % over det brede temperaturområde på -25°C til +140°C.
Kabellængdejustering (elektrisk trimning): På grund af de distribuerede parametre (kapacitans, induktans) af koaksialkablet, der påvirker højfrekvent signaltransmission, har systemet minimumskrav til den samlede kabellængde (TSL - Total System Length, dvs. transducer integreret kabel + EA402 forlængerkabellængde) (5m system ≥4.4m) (5m system ≥4.4m) systemydelse og transducers udskiftelighed.
Krav til målmateriale: Sensorens følsomhed og linearitet er relateret til målmaterialets elektriske ledningsevne og magnetiske permeabilitet. Standard kalibrering er baseret på VCL 140 stål. Hvis målmaterialet afviger, skal der leveres en prøve til speciel kalibrering.
Anvendelsesområder
Hydroelektriske generatorsæt: Måling af relativ forskydning, vibration og udløb af aksler i forskellige hydrauliske turbiner som Francis og Kaplan.
Dykpumper: Overvågning af de dynamiske driftsforhold for pumpeaksler i undervands højtryksmiljøer.
Industrielt roterende maskineri: Akselforskydning og vibrationsovervågning for kritisk udstyr såsom kompressorer, gasturbiner og dampturbiner.
Enhver anvendelse, der kræver berøringsfri forskydningsmåling i højtryks-, farlige (eksplosive) eller væske-nedsænkede miljøer.
