مبدل مجاورتی VM 111-432-000-013 TQ432

TQ432 یک مبدل مجاورتی ضد فشار است که به‌ویژه توسط VM برای محیط‌های پرفشار طراحی شده است و به عنوان یکی از اجزای مهم سیستم اندازه‌گیری مجاورت TQ 422 & TQ 432 / EA 402 / IQS 452 عمل می‌کند. مانند TQ422، این سنسور بر اساس اصل جریان گردابی عمل می کند و امکان اندازه گیری بدون تماس جابجایی نسبی یا لرزش اجزای ماشین آلات متحرک را فراهم می کند. طراحی منحصر به فرد آن به آن اجازه می دهد تا فشارهای تا 100 بار را تحمل کند و به ویژه برای کاربردهای اندازه گیری که نیاز به نصب معکوس در محیط های غوطه ور دارند مانند پمپ های شناور، توربین های هیدرولیک (مانند توربین های کاپلان و فرانسیس) و سایر کاربردهای فشار بالا مناسب است.

مبدل TQ432 هنگامی که با یک تهویه کننده سیگنال IQS 452 و کابل افزایشی اختیاری EA 402 جفت می شود، یک سیستم اندازه گیری مجاورت کامل و مدرج را تشکیل می دهد. همه اجزای این سیستم قابل تعویض هستند و انعطاف پذیری عملیاتی و راحتی نگهداری را تضمین می کنند.

TQ432 و TQ422 از نظر عملکردی مبدل های مجاورتی یکسان هستند. تفاوت اصلی در روش نصب و پیکربندی حفاظتی آنها نهفته است:

• TQ422: برای نصب رو به جلو طراحی شده است. کاوشگر آن دارای یک کلاه محافظ BOA (تقریباً 0.6 میلی متر ضخامت) در جلو است که باعث کاهش ذاتی -2.4 ولت در خروجی ولتاژ می شود. مستقیماً در معرض محیط پرفشار قرار می گیرد.

• TQ432: برای نصب معکوس طراحی شده است. معمولاً از طرف مقابل مخزن تحت فشار نصب می شود، به این معنی که نوک پروب مستقیماً در معرض محیط پرفشار قرار نمی گیرد و بنابراین نیازی به درپوش محافظ BOA ندارد و در نتیجه سیگنال خروجی از 0 بدون آفست شروع می شود.

ویژگی ها و ویژگی های کلیدی

1. طراحی کاربردی فشار بالا

• کاوشگر حسگر از مواد PEEK (پلی اتر اتر کتون) ساخته شده است که می تواند مستقیماً فشار سیال تا 100 بار را تحمل کند.

• بدنه مبدل از فولاد ضد زنگ (1.4435) ساخته شده است که استحکام مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد.

2. اندازه گیری بدون تماس

• بر اساس اصل جریان گردابی عمل می کند، بدون نیاز به تماس فیزیکی با هدف (معمولا یک محور فلزی)، در نتیجه از سایش جلوگیری می کند و امکان اندازه گیری طولانی مدت قابل اعتماد بدون اصطکاک را فراهم می کند.

3. مناسب برای اتمسفرهای انفجاری

• دارای چندین گواهینامه بین المللی ضد انفجار، از جمله:

• گواهینامه ATEX: LCIE 02 ATEX 6086 X II 2 G (Zone 1, 2) EEx ib IIC T6 to T3

• گواهینامه CSA: گواهی 1514309، کلاس I، بخش 1 و 2، گروه های A، B، C، D Ex ia

• طراحی ذاتا ایمن عملکرد ایمن را در مناطق خطرناک تضمین می کند.

4. طراحی نصب معکوس

• به طور خاص برای کاربردهای نصب معکوس طراحی شده است که معمولاً از طرف مقابل مخزن تحت فشار نصب می شود.

• نوک کاوشگر مستقیماً در معرض رسانه های پرفشار قرار نمی گیرد، بنابراین نیازی به درپوش محافظ BOA ندارد.

• این طراحی منجر به سیگنال خروجی بدون آفست ذاتی می شود که فرآیندهای پردازش سیگنال و کالیبراسیون را ساده می کند.

5. راه حل کامل سیستم

• جفت شده با تهویه کننده سیگنال IQS 452 برای ارائه ولتاژ یا جریان خروجی:

• ولتاژ خروجی (3 سیم): حساسیت 4 mV/μm، محدوده دینامیکی 0 ولت تا 16- ولت (بدون افست).

• خروجی جریان (2 سیم): حساسیت 1.25 μA/μm، محدوده دینامیکی 4 میلی آمپر تا 20 میلی آمپر (مورد استفاده در واحد جداسازی GSI 124).

• می توان با کابل های گسترش EA 402 برای افزایش فاصله اندازه گیری استفاده کرد و یک سیستم کامل 5 متری یا 10 متری را تشکیل داد.

6. سازگاری با محیط

• محدوده دمای عملیاتی گسترده: بدنه مبدل از -25 درجه سانتیگراد تا +140 درجه سانتیگراد (دریفت <5٪). کابل می تواند -100 درجه سانتیگراد تا +200 درجه سانتیگراد را تحمل کند.

• درجه حفاظت بالا: IP68 (IEC 529 / DIN 40050)، حفاظت کامل از گرد و غبار و قابلیت عملیات طولانی مدت در زیر آب را فراهم می کند.

• مقاومت در برابر ارتعاش عالی: می تواند لرزش های 2 گرمی را در محدوده فرکانس 10 هرتز تا 500 هرتز تحمل کند.

7. پیکربندی حفاظت اختیاری

• گزینه غلاف بافته شده از جنس استنلس استیل BOA (Braided Outer Armour) را ارائه می دهد که حفاظت مکانیکی بیشتری را برای کابل کواکسیال یکپارچه مبدل فراهم می کند و مقاومت در برابر خوردگی و سایش را افزایش می دهد.

• با غلاف BOA، مقاومت فشار مجموعه مبدل/کابل به 10 بار (1 بار بدون BOA) افزایش می یابد.

اصل کار تفصیلی

مبدل مجاورتی TQ432 بر اساس اصل جریان گردابی کار می کند، یک فناوری القایی الکترومغناطیسی که به طور گسترده برای جابجایی بدون تماس و اندازه گیری ارتعاش استفاده می شود. بخش‌های زیر مکانیسم کار، ترکیب سیستم و جریان سیگنال را توضیح می‌دهند.

1. اصل فیزیکی اصلی: اثر جریان گردابی

هنگامی که یک هادی فلزی در یک میدان مغناطیسی متغیر قرار می‌گیرد یا نسبت به میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، جریان‌های حلقه بسته که به عنوان جریان‌های گردابی شناخته می‌شوند، در داخل هادی القا می‌شوند. قدرت، توزیع و فاز این جریان های گردابی به عوامل مختلفی بستگی دارد:

1. شکاف بین سیم پیچ و هادی: این پارامتر هدف برای اندازه گیری است.

2. رسانایی الکتریکی (σ) و نفوذپذیری مغناطیسی (μ) هادی.

3. فرکانس (f) میدان مغناطیسی هیجان انگیز.

4. شکل هندسی هادی.

هسته سنسور TQ432 یک سیم پیچ دقیق است که درون ماده PEEK در نوک پروب محصور شده است. PEEK یک پلاستیک مهندسی با کارایی بالا است که به دلیل استحکام مکانیکی عالی، مقاومت شیمیایی و جذب رطوبت کم شناخته شده است. مهمتر از همه، اتلاف دی الکتریک بسیار کم و خواص انتقال موج خوب در میدان های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا نشان می دهد، و تضمین می کند که با میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ تداخلی ایجاد نمی کند.

2. گردش کار سیستم

گردش کار عملیاتی کل سیستم اندازه‌گیری مجاورت یک فرآیند حلقه بسته از 'transmission-induction-demodulation-output' است:

1. تولید و انتقال سیگنال فرکانس بالا:

• تهویه کننده سیگنال جفت شده IQS 452 حاوی یک نوسان ساز فرکانس بالا (HF) و مدار مدولاسیون/دمودولاسیون است.

• تهویه‌کننده جریان تحریک متناوب با فرکانس بالا را از طریق یک کابل کواکسیال به سیم‌پیچ مبدل TQ432 می‌رساند.

2. تولید میدان الکترومغناطیسی و القای جریان گردابی:

• جریان متناوب که از سیم پیچ عبور می کند یک میدان مغناطیسی متناوب با فرکانس بالا در اطراف آن ایجاد می کند.

• هنگامی که این میدان مغناطیسی به نوک پروب PEEK نفوذ می کند و بر روی سطح هدف فلزی نزدیک (مثلاً شفت ماشین) عمل می کند، جریان های گردابی در لایه سطحی هدف القا می شود.

3. تشخیص تغییر امپدانس:

• جریان های گردابی القایی خود میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. طبق قانون لنز، این میدان مغناطیسی با میدان سیم پیچ اصلی مخالف است و در نتیجه میدان مغناطیسی سیم پیچ اصلی را ضعیف می کند.

• این اثر 'ضعیف شدن' به صورت تغییر در امپدانس معادل سیم پیچ حسگر ظاهر می شود. امپدانس سیم پیچ (Z)، ترکیبی از مقاومت (R) و راکتانس القایی (ωL)، با تغییرات در شکاف بین سیم پیچ و هدف، به طور حساس و منظم تغییر می کند.

• کاهش شکاف -> اثر جریان گردابی قوی تر -> تغییر بیشتر در امپدانس سیم پیچ.

• افزایش شکاف -> اثر جریان گردابی ضعیف تر -> تغییر کوچکتر در امپدانس سیم پیچ.

4. دمدولاسیون و پردازش سیگنال:

• تهویه کننده سیگنال IQS 452 به طور مداوم تغییرات امپدانس سیم پیچ سنسور را نظارت می کند.

• مدار دمودولاسیون داخلی این تغییر امپدانس فرکانس بالا را به یک سیگنال ولتاژ یا جریان DC خطی متناسب با شکاف تبدیل می کند (دمودوله می کند).

• از آنجایی که TQ432 هیچ درپوش حفاظتی BOA ندارد، سیگنال خروجی آن از 0 ولت (یا 4 میلی آمپر) شروع می شود و یک رابطه خطی با شکاف حفظ می کند و روند پردازش سیگنال را ساده می کند.

5. خروجی و کالیبراسیون:

• حالت ولتاژ: خروجی 0 ولت در شکاف صفر و -16 ولت در حداکثر شکاف (4 میلی متر).

• حالت جریان: خروجی 4 میلی آمپر در شکاف صفر و 20 میلی آمپر در حداکثر شکاف.

• این سیستم در کارخانه با استفاده از یک ماده هدف خاص (VCL 140 فولاد، 1.7225) در دمای 5±23 درجه سانتی گراد کالیبره شده است.

• خروجی نهایی یک سیگنال بسیار خطی به فاصله است:

3. ویژگی های سیستم و جبران خسارت

• جبران دما: این سیستم برای به حداقل رساندن تأثیر تغییرات دمای محیط بر دقت اندازه‌گیری، از جبران دما استفاده می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که رانش کمتر از 5 درصد در محدوده وسیع دمایی 25- تا 140+ درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند.

• تنظیم طول کابل (برش الکتریکی): با توجه به پارامترهای توزیع شده (خازن، اندوکتانس) کابل کواکسیال که بر انتقال سیگنال فرکانس بالا تأثیر می‌گذارد، سیستم حداقل نیازها را برای طول کل کابل (TSL - طول کل سیستم، به عنوان مثال، کابل انتگرال مبدل، طول سیستم 402 m ≥8.8m) برای اطمینان از عملکرد بهینه سیستم و قابلیت تعویض مبدل.

• الزامات مواد هدف: حساسیت و خطی بودن سنسور به رسانایی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی ماده مورد نظر مرتبط است. کالیبراسیون استاندارد بر اساس فولاد VCL 140 است. اگر مواد مورد نظر متفاوت است، باید یک نمونه برای کالیبراسیون ویژه ارائه شود.

حوزه های کاربردی

• مجموعه ژنراتورهای هیدروالکتریک: اندازه گیری جابجایی نسبی، ارتعاش و خروجی شفت ها در توربین های هیدرولیک مختلف مانند فرانسیس و کاپلان، به ویژه برای موقعیت هایی که نیاز به نصب معکوس دارند.

• پمپ های شناور: نظارت بر شرایط عملکرد دینامیکی شفت پمپ ها در محیط های زیر آب با فشار بالا.

• ماشین آلات دوار صنعتی: نظارت بر جابجایی شفت و ارتعاش برای تجهیزات حیاتی مانند کمپرسورها، توربین‌های گاز و توربین‌های بخار.

• هر برنامه‌ای که نیاز به اندازه‌گیری جابجایی بدون تماس در محیط‌های پرفشار، خطرناک (منفجره) یا غوطه‌ور در مایع دارد، به‌ویژه آن‌هایی که نیاز به نصب معکوس دارند یا جایی که اجتناب از افست سیگنال مورد نظر است.