TQ403 یک سنسور سنجش مجاورت غیر تماسی با کارایی بالا از خط تولید VM است. همراه با کابل فرمت EA403 و تهویه کننده سیگنال IQS450، یک سیستم اندازه گیری مجاورت کامل را تشکیل می دهد. بر اساس اصل جریان گردابی، این سیستم به طور گسترده ای برای نظارت بر وضعیت و حفاظت از ماشین آلات دوار صنعتی استفاده می شود، به ویژه برای اندازه گیری ارتعاش و موقعیت در تجهیزات حیاتی مانند توربین های بخار، توربین های گاز، توربین های هیدرولیک، ژنراتورها، توربو کمپرسورها و پمپ ها مناسب است.
سیستم TQ403 دارای دقت بالا، قابلیت اطمینان بالا، عملکرد گسترده در محدوده دمایی و سازگاری محیطی عالی است. از استفاده در مناطق خطرناک (محیط های ضد انفجار) پشتیبانی می کند و گزینه های خروجی ولتاژ و جریان را فراهم می کند و آن را برای نیازهای مختلف یکپارچه سازی سیستم نظارت صنعتی مناسب می کند.
اصل کار
سیستم اندازه گیری مجاورت TQ403 بر اساس اصل جریان گردابی برای اندازه گیری جابجایی بدون تماس عمل می کند. مکانیسم کار سیستم به شرح زیر است:
1. تولید میدان الکترومغناطیسی و مکانیسم اتصال
هسته سنسور TQ403 یک ساختار سیم پیچ دقیق است که توسط یک سیگنال AC فرکانس بالا از تهویه کننده سیگنال IQS450 هدایت می شود. هنگامی که جریان AC از سیم پیچ عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی متناوب با فرکانس بالا در فضای اطراف ایجاد می کند. این میدان دارای ویژگی های توزیع فضایی خاصی است که با افزایش فاصله، قدرت آن به طور تصاعدی کاهش می یابد. هنگامی که یک هدف فلزی رسانا وارد این میدان الکترومغناطیسی می شود، طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، جریان های گردابی حلقه بسته بر روی سطح هدف القا می شود. ویژگیهای قدرت و توزیع این جریانهای گردابی با فاصله فاصله بین سنسور و هدف، خواص الکتریکی و مغناطیسی ماده هدف و فرکانس تحریک مرتبط است.
2. مدولاسیون امپدانس و استخراج سیگنال
جریان جریان های گردابی در ماده مورد نظر یک میدان الکترومغناطیسی معکوس ایجاد می کند که در فاز مخالف میدان اصلی است، پدیده ای که به قانون لنز معروف است. تعامل بین این دو میدان به طور قابل توجهی امپدانس معادل سیم پیچ سنسور را تغییر می دهد. این تغییر امپدانس شامل تغییرات در هر دو مؤلفه مقاومتی و القایی است: تغییر در مؤلفه مقاومتی عمدتاً از اتلاف انرژی ناشی از جریانهای گردابی ناشی میشود، در حالی که تغییر در مؤلفه القایی از اثر تضعیف میدان معکوس بر میدان اصلی ناشی میشود. یک رابطه عملکردی بسیار غیرخطی بین تغییر امپدانس سیم پیچ سنسور و فاصله شکاف وجود دارد. سیستم این رابطه غیرخطی را از طریق طراحی مدار دقیق و پردازش الگوریتم به یک خروجی ولتاژ یا جریان بسیار خطی تبدیل می کند.
3. تهویه سیگنال و پردازش خطی سازی
سیگنال IQS450 به عنوان هسته هوشمند کل سیستم عمل می کند که شامل یک نوسان ساز فرکانس بالا با کارایی بالا، مدار دمودولاسیون دقیق و واحد پردازش سیگنال پیشرفته است. نوسانگر یک سیگنال با فرکانس بالا (معمولاً 1-2 مگاهرتز) با فرکانس پایدار و دامنه ثابت تولید می کند تا سیم پیچ حسگر را به حرکت درآورد. مدار گیرنده دقیقاً اطلاعات مفیدی را از تغییرات امپدانس با استفاده از فناوری تشخیص فاز حساس (PSD) استخراج می کند. این سیستم از فناوری جبران دما دیجیتال و الگوریتمهای برازش چند جملهای برای انجام پردازش خطیسازی بلادرنگ و جبران رانش دما بر روی سیگنالهای خام از سنسور استفاده میکند و دقت اندازهگیری عالی را در کل محدوده دمای عملیاتی تضمین میکند.
4. رابط خروجی و یکپارچه سازی سیستم
سیگنال های اندازه گیری پردازش شده به دو صورت خروجی می شوند: حالت خروجی ولتاژ از یک پیکربندی سه سیمه استفاده می کند که خروجی خطی از 1.6- تا 17.6 ولت را ارائه می دهد که مربوط به محدوده اندازه گیری 0.75 میلی متر تا 12.75 میلی متر است. حالت خروجی جریان از یک پیکربندی دو سیمه استفاده میکند که سیگنالهای جریان را از -15.5mA تا -20.5mA ارائه میکند. هر دو روش خروجی دارای حفاظت از اتصال کوتاه و حفاظت از قطبیت معکوس هستند که امکان یکپارچهسازی مستقیم با PLC، DCS یا سیستمهای نظارت ماشین اختصاصی را فراهم میکنند. پارامترهای امپدانس خروجی، ظرفیت خازنی و اندوکتانس سیستم برای اطمینان از یکپارچگی و پایداری سیگنال در طول انتقال طولانی کابل بهینه شده است.
5. کالیبراسیون و جبران مواد هدف
این سیستم با استفاده از فولاد VCL 140 (1.7225) به عنوان ماده هدف استاندارد، با حساسیت 1.33 mV/μm یا 0.417 μA/μm تنظیم شده است. از آنجایی که مواد مختلف رسانایی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی متفاوتی دارند، در صورت تغییر ماده هدف در کاربردهای عملی، کالیبراسیون مجدد یا اصلاح ضریب ماده مورد نیاز است. این سیستم از خدمات کالیبراسیون سفارشی پشتیبانی می کند. کاربران میتوانند نمونههای مواد خاصی را ارائه کنند و ما راهحلهای کالیبراسیون هدفمند را برای اطمینان از دقت اندازهگیری مطابق با الزامات برنامه خاص ارائه خواهیم داد.
ویژگی ها
سیستم TQ403 چندین فناوری پیشرفته را ادغام میکند که ویژگیهای عملکرد عالی و سازگاری گسترده برنامه را ارائه میدهد. ویژگی های اصلی آن عبارتند از:
1. قابلیت اندازه گیری بدون تماس واقعی
این سیستم یک روش اندازه گیری کاملاً غیر تماسی را اتخاذ می کند که سایش مکانیکی، حرارت اصطکاک، و اثرات بار مرتبط با سنسورهای تماس سنتی را حذف می کند. این روش اندازهگیری بهویژه برای کاربردهای ماشینهای دوار با سرعت بالا مناسب است و امکان ثبت دقیق رفتار دینامیکی روتور را بدون اعمال بار اضافی یا تداخل روی بدنه دوار فراهم میکند. عدم تماس فیزیکی بین سنسور و هدف به طور قابل توجهی طول عمر تجهیزات را افزایش می دهد و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد.
2. پهنای باند فوق عریض و ویژگی های پاسخ دینامیکی بالا
این سیستم دارای محدوده پاسخ فرکانسی بسیار گسترده ای از DC تا 20 کیلوهرتز (-3dB) است، یک شاخص عملکرد که در حسگرهای مجاورت صنعتی پیشرو است. انتهای فرکانس پایین تا DC گسترش می یابد و اندازه گیری دقیق جابجایی ها و موقعیت های ایستا را به آرامی تغییر می دهد. فرکانس بالا به 20 کیلوهرتز می رسد که برای ثبت اجزای ارتعاش فرکانس بالا و رویدادهای ضربه در اکثر ماشین آلات دوار کافی است. این مشخصه پهنای باند گسترده، سیستم را قادر می سازد تا نه تنها برای نظارت بر لرزش، بلکه برای کاربردهای تشخیصی پیشرفته مانند تحلیل فرکانس مش بندی چرخ دنده و استخراج ویژگی خطای یاتاقان مورد استفاده قرار گیرد.
3. گستره اندازه گیری گسترده و عملکرد خطی عالی
TQ403 محدوده اندازه گیری گسترده 12 میلی متری را ارائه می دهد که به طور قابل توجهی بزرگتر از سنسورهای مجاورت 2 یا 4 میلی متری سنتی است و حاشیه نصب و حاشیه ایمنی بیشتری را برای نظارت بر ارتعاش ماشین آلات دوار بزرگ ارائه می دهد. این سیستم ویژگیهای خطی عالی را در سراسر محدوده اندازهگیری حفظ میکند و خطای خطی پس از جبران دقیق در یک محدوده حداقل کنترل میشود. کاربران می توانند از طریق منحنی های عملکرد ارائه شده، ویژگی های دقت فواصل اندازه گیری مختلف را بدانند و از این طریق نقاط عملیاتی مناسب را بر اساس نیازهای کاربردی واقعی انتخاب کنند.
4. سازگاری شدید محیطی و طراحی استحکام
این سیستم می تواند به طور پایدار در محدوده دمایی شدید از -40 درجه سانتیگراد تا +180 درجه سانتیگراد، با تحمل کوتاه مدت تا +220 درجه سانتیگراد در محیط های خشن کار کند. سر سنسور دارای رتبه حفاظتی IP68 است که محافظت کامل در برابر ورود گرد و غبار و غوطه ور شدن مداوم را ارائه می دهد. از نظر مکانیکی، سنسور می تواند شتاب ارتعاش 5 گرمی (10-500 هرتز) و شتاب ضربه 15 گرمی اوج (موج نیمه سینوسی، مدت زمان 11 میلی ثانیه) را تحمل کند و عملکرد قابل اعتماد در محیط های صنعتی خشن را تضمین کند.
5. گواهینامه جامع ضد انفجار و تضمین ایمنی
سیستم چندین نسخه تایید شده ضد انفجار را برای برآورده کردن الزامات استانداردهای مختلف منطقه ای و بین المللی ارائه می دهد: نسخه Ex ia مطابق با IECEx، ATEX، cCSAus و سایر گواهینامه ها، مناسب برای مناطق خطرناک منطقه 0/1/2 است. نسخه Ex nA برای مناطق Zone 2 مناسب است. هر نوع ضد انفجار دارای گواهینامه های مربوطه و شرایط خاصی برای استفاده است. کاربران می توانند بر اساس محیط واقعی برنامه، ضد انفجار مناسب را انتخاب کنند.
6. تنظیمات خروجی انعطاف پذیر و گزینه های یکپارچه سازی سیستم
سیستم هر دو حالت خروجی ولتاژ و جریان را برای برآورده کردن نیازهای رابط مختلف ارائه می دهد. حالت خروجی ولتاژ محدوده دینامیکی 16 ولت با امپدانس خروجی 500Ω را فراهم می کند. حالت خروجی جریان با استفاده از روش اتصال دو سیمه، محدوده دینامیکی 5 میلی آمپر را فراهم می کند و نیازهای سیم کشی را تا حد زیادی ساده می کند. هر دو خروجی دارای حفاظت در برابر اتصال کوتاه و حفاظت اضافه بار هستند که حفاظت از تجهیزات را در شرایط تصادفی تضمین می کند.
7. قابلیت تعویض کامپوننت عالی و مقیاس پذیری سیستم
سیستم از یک مفهوم طراحی مدولار استفاده می کند که در آن تمام اجزا (سنسور، کابل، تهویه کننده) کاملاً بدون کالیبراسیون مجدد قابل تعویض هستند. از ترکیبات مختلف طول کابل (کابل یکپارچه 1 متر / 5 متر / 10 متر + کابل پسوند) با طول کل سیستم 5 متر یا 10 متر پشتیبانی می کند. این سیستم همچنین از «برش الکتریکی» پشتیبانی میکند و عملکرد سیستم را با تنظیم طول الکتریکی کابل بهینه میکند تا از یکپارچگی سیگنال در طول انتقال طولانی کابل اطمینان حاصل شود.
8. ساختار مکانیکی ناهموار و گزینه های حفاظتی چندگانه
سر حسگر از مواد Torlon® (پلی آمید-ایمید) ساخته شده است که پایداری عالی در دمای بالا، استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی را ارائه می دهد. این محفظه از مواد فولادی ضد زنگ MAZ (1.4305) استفاده می کند که محافظت مکانیکی عالی را ارائه می دهد. کاربران همچنین می توانند به صورت اختیاری شیلنگ های انعطاف پذیر از جنس استنلس استیل (حداقل شعاع خمش 50 میلی متر) و غلاف های FEP را برای افزایش بیشتر حفاظت مکانیکی کابل و سازگاری محیطی مجهز کنند.
9. سازگاری گسترده سیستم و سازگاری برنامه
این سیستم را می توان به طور یکپارچه با سیستم های نظارتی مربوطه VM یکپارچه کرد یا به طور مستقل توسط منبع تغذیه خارجی تغذیه کرد. گزینه های نصب ریل DIN (آداپتور نصب MA130) را برای نصب آسان در کابینت های کنترل فراهم می کند. این سیستم همچنین گزینههای لوازم جانبی مختلفی از جمله محفظههای صنعتی، جعبههای اتصال و محافظهای اتصال را ارائه میدهد که نیازمندیهای نصب را برای محیطهای کاربردی مختلف برآورده میکند.
خلاصه مشخصات فنی
| آیتم |
مشخصات |
| اصل اندازه گیری |
اثر گردابی |
| محدوده اندازه گیری |
12 میلی متر |
| گزینه های خروجی |
ولتاژ: -1.6 ولت تا -17.6 ولت
جریان: -15.5 میلی آمپر تا -20.5 میلی آمپر |
| پاسخ فرکانس |
DC تا 20 کیلوهرتز (-3 دسی بل) |
| خطای خطی |
به منحنی های عملکرد (صفحه 5) مراجعه کنید. |
| دمای عملیاتی |
-40 درجه سانتیگراد تا +180 درجه سانتیگراد |
| رتبه حفاظتی |
IP68 (سر سنسور) |
| گواهی ضد انفجار |
Ex ia IIC T6–T3 Ga (منطقه 0/1/2)
Ex nA IIC T6–T3 Gc (منطقه 2) |
| نوع کابل |
کابل کواکسیال 70 Ω، غلاف FEP |
| رابط |
کانکتور کواکسیال مینیاتوری خود قفل شونده |
| وزن |
تقریبا 140 گرم (استاندارد) / 220 گرم (نسخه قبلی) |
حوزه های کاربردی
سیستم TQ403 به طور گسترده در سناریوهای صنعتی زیر استفاده می شود:
ماشین آلات توربو:
تجهیزات تولید برق: نظارت بر وضعیت ژنراتورها و محرک ها
مجموعه کمپرسور: حفاظت در برابر لرزش برای کمپرسورهای گریز از مرکز و محوری
تجهیزات پمپ: نظارت بر سلامت مکانیکی برای پمپ های پرسرعت و پمپ های چند مرحله ای
سایر ماشین آلات دوار: فن، گیربکس، موتور و غیره
