El TQ412 es un transductor de desplazamiento de corrientes parásitas sin contacto y montaje inverso de alto rendimiento de la línea de productos VM. Está diseñado específicamente para el monitoreo del estado y la protección de maquinaria rotativa en entornos industriales y sirve como componente central del sistema de medición de proximidad TQ402/TQ412, EA402 e IQS900. Basado en el principio de detección de corrientes parásitas, este sistema mide con precisión la vibración relativa, el desplazamiento axial y los cambios de espacio en los ejes de maquinaria giratoria. Se utiliza ampliamente en equipos críticos como turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas hidráulicas, generadores, turbocompresores y bombas.
El sensor TQ412 presenta un diseño de montaje inverso, lo que lo hace adecuado para su instalación en escenarios con espacio limitado o especialmente configurados. Junto con el cable de extensión EA402 y el acondicionador de señal IQS900, forma una cadena de medición completa. Todos los componentes son totalmente intercambiables y no requieren calibración individual, lo que simplifica enormemente la integración y el mantenimiento del sistema. El sistema admite dos rangos de medición (2 mm o 4 mm), proporciona salida de voltaje o corriente y cumple con las recomendaciones del estándar API 670.
Características y funciones clave
1. Medición de alta precisión sin contacto
Basado en el efecto de las corrientes parásitas, mide los cambios de desplazamiento en superficies metálicas sin contacto físico con el objetivo.
Rango de medición: 2 mm o 4 mm (seleccionado mediante la opción de pedido).
Opciones de sensibilidad:
8 mV/μm (200 mV/mil) o 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil), correspondiente al rango de 2 mm
4 mV/μm (100 mV/mil) o 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil): correspondiente al rango de 4 mm
Respuesta de frecuencia: CC a 20 kHz (–3 dB), capaz de capturar señales de vibración dinámica de maquinaria giratoria de alta velocidad.
2. Diseño de montaje inverso
Diseñado específicamente para estructuras mecánicas especiales o con limitaciones de espacio, ofreciendo mayor flexibilidad de instalación.
Proporciona opciones de rosca métrica (M10×1) o imperial (3/8'-24UNF) para adaptarse a diferentes requisitos de instalación.
3. Adaptabilidad a altas temperaturas y entornos hostiles
Rango de temperatura de funcionamiento del cuerpo del transductor: –40 °C a +180 °C (en funcionamiento), con supervivencia a corto plazo de hasta +220 °C.
Clasificación de protección general: Cabezal sensor con clasificación IP68, adecuado para entornos industriales hostiles como aquellos con humedad, aceite y polvo.
Resistencia a la vibración: Resiste una vibración máxima de 5 g en el rango de 10 a 500 Hz.
Resistencia a los golpes: Resiste un impacto máximo de 15 g (media onda sinusoidal, 11 ms de duración).
4. Certificación y seguridad a prueba de explosiones
Ofrece múltiples opciones de certificación a prueba de explosiones (especificadas mediante código de pedido):
Seguridad Intrínseca Ex ia (Opción A2): Adecuado para áreas peligrosas Zona 0/1/2, certificado por ATEX, IECEx, cCSAus y otros estándares internacionales.
Ex nA Antichispas (Opción A3): Adecuado para áreas peligrosas de Zona 2.
Tanto el sensor como el cable están certificados a prueba de explosiones, lo que garantiza un uso seguro en atmósferas potencialmente explosivas.
5. Modularidad e intercambiabilidad
Totalmente compatible con los cables TQ402, EA402 y el acondicionador de señal IQS900. Los componentes son intercambiables y no requieren recalibración.
Admite tres longitudes totales del sistema (TSL): 1 m, 5 my 10 m, que se pueden lograr mediante combinaciones de cables integrales de sensores y cables de extensión de diferentes longitudes.
6. Diseño mecánico y de materiales.
El cabezal del sensor utiliza material Torlon (poliamida-imida) para encapsular la bobina, proporcionando excelente estabilidad a altas temperaturas y resistencia mecánica.
El cuerpo está construido en acero inoxidable (AISI 316L) para una fuerte resistencia a la corrosión.
El encapsulado interno de resina epoxi de alta temperatura garantiza confiabilidad a largo plazo.
Los conectores coaxiales en miniatura con autobloqueo estándar garantizan conexiones confiables y admiten entornos de alta temperatura (hasta 200 °C).
7. Configuraciones de protección opcionales
Principio de funcionamiento detallado
1. Fundamentos del efecto de las corrientes de Foucault
El sensor TQ412 funciona según el principio de detección de corrientes parásitas. Su cabezal contiene una bobina enrollada con alambre esmaltado de precisión, impulsada por una señal de excitación de CA de alta frecuencia (normalmente 1 a 2 MHz) procedente del acondicionador de señal IQS900. La corriente de alta frecuencia genera un campo magnético alterno de alta frecuencia alrededor de la bobina. Cuando la sonda del sensor se acerca a un objetivo metálico conductor (por ejemplo, la superficie de un eje), este campo magnético alterno induce corrientes circulantes de circuito cerrado, conocidas como corrientes parásitas, en la superficie del conductor. La fuerza de estas corrientes parásitas es inversamente proporcional a la distancia entre la sonda del sensor y la superficie objetivo. Según la ley de Lenz, estas corrientes parásitas generan un campo magnético opuesto que resiste el cambio en el campo original. Esta interacción provoca un cambio en la impedancia equivalente (incluidos los componentes resistivos e inductivos) de la bobina del sensor. El grado de cambio de impedancia tiene una relación funcional estricta con la distancia de separación, lo que proporciona la base física para una medición precisa.
2. Modulación y demodulación de señales
El acondicionador de señal IQS900 es el 'cerebro' de todo el sistema. Su circuito interno comprende una configuración de precisión de un oscilador, modulador y demodulador de alta frecuencia. La señal de alta frecuencia del oscilador impulsa la bobina del sensor, formando un puente de CA de alta frecuencia. Cuando la impedancia de la bobina cambia debido a la variación del espacio, se desequilibra el puente. El circuito modulador detecta esta mínima señal de desequilibrio (normalmente en el nivel de milivoltios). Posteriormente, el demodulador, utilizando técnicas como la detección sensible a la fase (PSD), demodula la señal modulada de alta frecuencia que contiene la información del espacio en una señal de voltaje CC que varía lentamente. Esta señal de CC es proporcional a la distancia del espacio. Para mejorar aún más la precisión, el acondicionador también integra circuitos de linealización y circuitos de compensación de temperatura. El circuito de linealización corrige las características no lineales inherentes del sensor mediante métodos como el ajuste polinómico, lo que garantiza una relación lineal estricta entre la salida y la distancia en todo el rango de medición. El circuito de compensación de temperatura monitorea continuamente la temperatura ambiente y ajusta los parámetros del circuito para contrarrestar los efectos de los cambios de temperatura en la resistencia de la bobina, las características de los componentes electrónicos y la capacitancia del cable. Esto garantiza una estabilidad de medición extremadamente alta de -40 °C a +180 °C, con una deriva típica inferior al 5 %.
3. Tipos de señales de salida
El acondicionador IQS900 convierte la señal CC procesada en dos modos de salida industrial estándar para adaptarse a las diferentes necesidades de integración del sistema:
Modo de salida de voltaje (3 cables): este modo proporciona una señal de voltaje de alta precisión proporcional al espacio, que oscila entre -1,6 V y -17,6 V. Utiliza internamente un circuito amplificador operacional de retroalimentación negativa profunda, logrando una impedancia de salida muy baja (<100 Ω en CC). La ventaja de una baja impedancia de salida es la capacidad de controlar cargas capacitivas más grandes y reducir significativamente la atenuación y distorsión de la señal durante la transmisión por cable largo. Es muy adecuado para la conexión directa a sistemas de adquisición de datos de entrada de alta impedancia, módulos de entrada analógica PLC u osciloscopios para diagnóstico.
Modo de salida de corriente (2 cables): este modo proporciona una señal de corriente de -15,5 mA a -20,5 mA. La salida de corriente es reconocida por su fuerte inmunidad inherente a las interferencias electromagnéticas (EMI), lo que la hace particularmente adecuada para entornos industriales hostiles que requieren distancias de transmisión de hasta varios cientos de metros. El preciso circuito de conversión V/I dentro del acondicionador garantiza que el valor actual no se vea afectado por los cambios de resistencia de la línea. El extremo receptor solo requiere una resistencia de muestreo de precisión de ≤350 Ω para convertir la señal de corriente en una señal de voltaje para medición. Este diseño simplificado reduce en gran medida la complejidad y el coste del equipo de recepción remota.
4. Compensación y calibración de temperatura
El sistema se calibra a +23°C ±5°C utilizando material objetivo estándar (acero VCL 140, 1.7225).
El circuito interno de compensación de temperatura garantiza que la deriva de salida se mantenga por debajo del 5 % dentro del rango de –40 °C a +180 °C.
Si se utilizan materiales objetivo no estándar (como acero inoxidable, aluminio, aleaciones, etc.), se deben regenerar las curvas de rendimiento o aplicar correcciones de sensibilidad.
5. Funciones de diagnóstico (opcional)
Cuando se combina con un acondicionador de señal IQS900 con diagnóstico (opción de pedido C2), el sistema puede lograr:
Diagnóstico de Cadena: Detección en tiempo real de fallos en el sensor, cableado y/o el propio acondicionador.
Certificación SIL 2: Cumple con los estándares de seguridad funcional IEC 61508, adecuado para aplicaciones relacionadas con la seguridad.
Indicación de fallo: Indicación de alarma remota a través de señales de salida que caen fuera del rango normal (p. ej., salida de corriente > –15,5 mA o < –20,5 mA).
6. Integración de sistemas y procesamiento de señales
El sensor TQ412, el cable de extensión EA402 y el acondicionador IQS900 forman una cadena de medición completa.
La longitud total del sistema (TSL) requiere un 'recorte eléctrico' para garantizar el rendimiento y la intercambiabilidad del sistema (por ejemplo, la longitud real del cable para un sistema de 5 m no debe ser inferior a 4,4 m).
La señal sin procesar (pin RAW/COM) y la entrada de prueba (pin TEST/COM) se pueden utilizar para la depuración del sistema y el diagnóstico avanzado.
7. Instalación y Adaptación Mecánica
El diseño de montaje inverso lo hace adecuado para instalación en espacios limitados o con geometrías especiales.
Ofrece varias longitudes de cuerpo (20–250 mm) y opciones de longitud sin rosca (0–230 mm).
La manguera flexible de acero inoxidable opcional o la funda de FEP pueden prolongar la vida útil del cable, adaptándose a entornos de alta temperatura, corrosión o desgaste mecánico.
Escenarios de aplicación típicos
Monitoreo de vibraciones de maquinaria rotativa: medición de vibraciones relativas de ejes en turbinas de gas, turbinas de vapor, turbinas hidráulicas, compresores y bombas.
Monitoreo de desplazamiento axial: posición del cojinete de empuje, monitoreo de expansión del eje.
Medición de espacios: espacio libre del sello, monitoreo del espacio libre de la punta de la hoja.
Sistemas de Protección de Seguridad: Integración con sistemas de la serie VM para conseguir protección mecánica y mantenimiento predictivo.
