El TQ403 es un sensor de medición de proximidad sin contacto de alto rendimiento de la línea de productos VM. Junto con el cable de extensión EA403 y el acondicionador de señal IQS450, forma un sistema completo de medición de proximidad. Basado en el principio de corrientes parásitas, el sistema se usa ampliamente para el monitoreo del estado y la protección de maquinaria rotativa industrial, particularmente adecuado para medición de vibración y posición en equipos críticos como turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas hidráulicas, generadores, turbocompresores y bombas.
El sistema TQ403 presenta alta precisión, alta confiabilidad, operación en un amplio rango de temperaturas y excelente adaptabilidad ambiental. Admite el uso en áreas peligrosas (entornos a prueba de explosiones) y proporciona opciones de salida de voltaje y corriente, lo que lo hace adecuado para diversos requisitos de integración de sistemas de monitoreo industrial.
Principio de funcionamiento
El sistema de medición de proximidad TQ403 funciona según el principio de corrientes de Foucault para medición de desplazamiento sin contacto. El mecanismo de funcionamiento del sistema es el siguiente:
1. Mecanismo de acoplamiento y generación de campo electromagnético
El núcleo del sensor TQ403 es una estructura de bobina enrollada con precisión impulsada por una señal de CA de alta frecuencia procedente del acondicionador de señal IQS450. Cuando la corriente alterna pasa a través de la bobina, genera un campo electromagnético alterno de alta frecuencia en el espacio circundante. Este campo tiene características de distribución espacial específicas, y su fuerza decae exponencialmente al aumentar la distancia. Cuando un objetivo metálico conductor entra en este campo electromagnético, se inducen corrientes parásitas de circuito cerrado en la superficie del objetivo según la ley de inducción electromagnética de Faraday. Las características de fuerza y distribución de estas corrientes parásitas están estrechamente relacionadas con la distancia entre el sensor y el objetivo, las propiedades eléctricas y magnéticas del material objetivo y la frecuencia de excitación.
2. Modulación de impedancia y extracción de señal
El flujo de corrientes parásitas en el material objetivo genera un campo electromagnético inverso en fase opuesta al campo original, un fenómeno conocido como ley de Lenz. La interacción entre estos dos campos cambia significativamente la impedancia equivalente de la bobina del sensor. Este cambio de impedancia incluye variaciones en los componentes resistivos e inductivos: el cambio en el componente resistivo se debe principalmente a la disipación de energía causada por corrientes parásitas, mientras que el cambio en el componente inductivo se origina en el efecto debilitante del campo inverso sobre el campo original. Existe una relación funcional altamente no lineal entre el cambio de impedancia de la bobina del sensor y la distancia de separación. El sistema convierte esta relación no lineal en una salida de voltaje o corriente altamente lineal mediante un diseño de circuito de precisión y procesamiento de algoritmos.
3. Acondicionamiento de señal y procesamiento de linealización
El acondicionador de señal IQS450 sirve como el núcleo inteligente de todo el sistema y contiene un oscilador de alta frecuencia de alto rendimiento, un circuito de demodulación de precisión y una unidad de procesamiento de señal avanzada. El oscilador genera una señal de alta frecuencia (normalmente 1-2 MHz) con frecuencia estable y amplitud constante para impulsar la bobina del sensor. El circuito receptor extrae con precisión información útil de los cambios de impedancia utilizando tecnología de detección sensible a la fase (PSD). El sistema emplea tecnología de compensación de temperatura digital y algoritmos de ajuste polinomial para realizar procesamiento de linealización en tiempo real y compensación de deriva de temperatura en las señales sin procesar del sensor, lo que garantiza una excelente precisión de medición en todo el rango de temperatura de funcionamiento.
4. Interfaz de salida e integración del sistema
Las señales de medición procesadas se emiten de dos maneras: el modo de salida de voltaje utiliza una configuración de tres cables que proporciona una salida lineal de -1,6 V a -17,6 V, correspondiente a un rango de medición de 0,75 mm a 12,75 mm; El modo de salida de corriente utiliza una configuración de dos cables que proporciona señales de corriente de -15,5 mA a -20,5 mA. Ambos métodos de salida cuentan con protección contra cortocircuitos y protección contra polaridad inversa, lo que permite la integración directa con PLC, DCS o sistemas de monitoreo de máquinas dedicados. Los parámetros de impedancia, capacitancia e inductancia de salida del sistema están optimizados para garantizar la integridad y estabilidad de la señal durante la transmisión de cables largos.
5. Calibración y compensación del material objetivo
El sistema se calibra en fábrica utilizando acero VCL 140 (1.7225) como material objetivo estándar, con una sensibilidad establecida en 1,33 mV/μm o 0,417 μA/μm. Dado que diferentes materiales tienen diferente conductividad eléctrica y permeabilidad magnética, se requiere recalibración o corrección del coeficiente del material si el material objetivo cambia en aplicaciones prácticas. El sistema admite servicios de calibración personalizados. Los usuarios pueden proporcionar muestras de materiales específicos y nosotros brindaremos soluciones de calibración específicas para garantizar que la precisión de la medición cumpla con los requisitos de aplicaciones específicas.
Características
El sistema TQ403 integra múltiples tecnologías avanzadas, ofreciendo excelentes características de rendimiento y amplia adaptabilidad de aplicaciones. Sus principales características incluyen:
1. Verdadera capacidad de medición sin contacto
El sistema adopta un método de medición completamente sin contacto, eliminando el desgaste mecánico, el calor por fricción y los efectos de carga asociados con los sensores de contacto tradicionales. Este método de medición es particularmente adecuado para aplicaciones de maquinaria giratoria de alta velocidad, ya que permite una captura precisa del comportamiento dinámico del rotor sin imponer ninguna carga adicional o interferencia en el cuerpo giratorio. La ausencia de contacto físico entre el sensor y el objetivo extiende significativamente la vida útil del equipo y reduce los requisitos de mantenimiento.
2. Ancho de banda ultra amplio y características de respuesta dinámica alta
El sistema presenta un rango de respuesta de frecuencia extremadamente amplio desde CC hasta 20 kHz (-3 dB), un indicador de rendimiento líder en sensores de proximidad industriales. El extremo de baja frecuencia se extiende hasta CC, lo que permite una medición precisa de desplazamientos que cambian lentamente y posiciones estáticas; el extremo de alta frecuencia alcanza los 20 kHz, suficiente para capturar componentes de vibración de alta frecuencia y eventos de impacto en la mayoría de las maquinarias giratorias. Esta característica de amplio ancho de banda permite que el sistema se utilice no solo para el monitoreo de vibraciones sino también para aplicaciones de diagnóstico avanzadas, como el análisis de frecuencia de engrane de engranajes y la extracción de características de fallas de rodamientos.
3. Rango de medición extendido y excelente rendimiento lineal
El TQ403 proporciona un amplio rango de medición de 12 mm, significativamente más grande que los sensores de proximidad tradicionales de 2 mm o 4 mm, lo que ofrece un mayor margen de instalación y margen de seguridad para el monitoreo de vibraciones de maquinaria rotativa de gran tamaño. El sistema mantiene excelentes características lineales en todo el rango de medición, con un error de linealidad controlado dentro de un rango mínimo después de una compensación de precisión. Los usuarios pueden conocer las características de precisión de varios intervalos de medición a través de las curvas de rendimiento proporcionadas, seleccionando así los puntos de operación apropiados según los requisitos de la aplicación real.
4. Diseño de robustez y adaptabilidad ambiental extrema
El sistema puede funcionar de manera estable en rangos de temperatura extremos de -40 °C a +180 °C, con una tolerancia a corto plazo de hasta +220 °C en entornos hostiles. El cabezal del sensor cuenta con un índice de protección IP68, lo que proporciona una protección completa contra la entrada de polvo y la inmersión continua. Mecánicamente, el sensor puede soportar una aceleración de vibración de 5 g de pico (10-500 Hz) y una aceleración de impacto de 15 g de pico (media onda sinusoidal, 11 ms de duración), lo que garantiza un funcionamiento fiable en entornos industriales hostiles.
5. Certificación integral a prueba de explosiones y garantía de seguridad
El sistema proporciona múltiples versiones certificadas a prueba de explosiones para cumplir con diferentes requisitos estándar regionales e internacionales: la versión Ex ia cumple con IECEx, ATEX, cCSAus y otras certificaciones, adecuada para áreas peligrosas de Zona 0/1/2; La versión Ex nA es adecuada para áreas de Zona 2. Cada tipo a prueba de explosiones tiene los certificados correspondientes y condiciones especiales de uso. Los usuarios pueden seleccionar el sistema a prueba de explosiones adecuado según el entorno de aplicación real.
6. Configuración de salida flexible y opciones de integración del sistema
El sistema proporciona modos de salida de voltaje y corriente para cumplir con diferentes requisitos de interfaz. El modo de salida de voltaje proporciona un rango dinámico de 16 V con una impedancia de salida de 500 Ω; el modo de salida actual proporciona un rango dinámico de 5 mA utilizando un método de conexión de dos cables, lo que simplifica enormemente los requisitos de cableado. Ambas salidas cuentan con protección contra cortocircuitos y protección contra sobrecargas, garantizando la protección del equipo en situaciones accidentales.
7. Excelente intercambiabilidad de componentes y escalabilidad del sistema
El sistema adopta un concepto de diseño modular donde todos los componentes (sensor, cable, acondicionador) son completamente intercambiables sin recalibración. Admite varias combinaciones de longitud de cable (cable integral de 1 m/5 m/10 m + cable de extensión) con longitudes totales del sistema de 5 m o 10 m. El sistema también admite el 'recorte eléctrico', optimizando el rendimiento del sistema ajustando la longitud eléctrica del cable para garantizar la integridad de la señal durante la transmisión de cables largos.
8. Estructura mecánica robusta y múltiples opciones de protección
El cabezal del sensor está hecho de material Torlon® (poliamida-imida), que ofrece excelente estabilidad a altas temperaturas, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión química. La carcasa utiliza material de acero inoxidable MAZ (1.4305), lo que proporciona una excelente protección mecánica. Los usuarios también pueden equipar opcionalmente mangueras flexibles de acero inoxidable (radio de curvatura mínimo de 50 mm) y fundas de FEP para mejorar aún más la protección mecánica del cable y la adaptabilidad ambiental.
9. Amplia compatibilidad del sistema y adaptabilidad de aplicaciones
El sistema puede integrarse perfectamente con los sistemas de monitoreo correspondientes de VM o alimentarse de forma independiente mediante una fuente de alimentación externa. Proporciona opciones de montaje en riel DIN (adaptador de montaje MA130) para una fácil instalación en gabinetes de control. El sistema también ofrece varias opciones de accesorios, incluidos gabinetes industriales, cajas de conexiones y protectores de interconexión, que cumplen con los requisitos de instalación para diversos entornos de aplicaciones.
Resumen de especificaciones técnicas
| del artículo |
Especificación |
| Principio de medición |
Efecto de corrientes parásitas |
| Rango de medición |
12 milímetros |
| Opciones de salida |
Voltaje: -1,6 V a -17,6 V
Corriente: -15,5 mA a -20,5 mA |
| Respuesta de frecuencia |
CC a 20 kHz (-3 dB) |
| Error de linealidad |
Consulte Curvas de rendimiento (Página 5) |
| Temperatura de funcionamiento |
-40°C a +180°C |
| Clasificación de protección |
IP68 (cabezal del sensor) |
| Certificación a prueba de explosiones |
Ex ia IIC T6–T3 Ga (Zona 0/1/2)
Ex nA IIC T6–T3 Gc (Zona 2) |
| Tipo de cable |
Cable coaxial de 70 Ω, cubierta de FEP |
| Conector |
Conector coaxial miniatura autoblocante |
| Peso |
Aprox. 140 g (estándar) / 220 g (versión Ex) |
Áreas de aplicación
El sistema TQ403 se utiliza ampliamente en los siguientes escenarios industriales:
Turbomaquinaria: vibración relativa del eje y monitoreo de la posición axial para turbinas de vapor, turbinas de gas y turbinas hidráulicas
Equipos de generación de energía: monitoreo de condición de generadores y excitadores.
Conjuntos de compresores: protección contra vibraciones para compresores centrífugos y axiales
Equipos de bombeo: monitoreo del estado mecánico de bombas de alta velocidad y bombas multietapa
Otra Maquinaria Rotativa: Ventiladores, reductores, motores, etc.
