La 146054-20-05-02-05 est une sonde de proximité à courants de Foucault sans contact hautes performances de la série Bently Nevada 3300, spécialement conçue pour la surveillance de l'état des machines dans des environnements combinant des attaques chimiques agressives, des pressions élevées et des conditions de pH extrêmes. Ce modèle est une sonde à capuchon en céramique 3300 dotée d'un filetage de montage standard 3/8-24 UNF , fournie sans armure et configurée avec une longueur totale de boîtier de 2,0 pouces , un câble coaxial intégré de 5,0 mètres , un connecteur ClickLoc coaxial miniature avec câble standard et plusieurs approbations pour zones dangereuses (CSA, ATEX, IECEx)..
La conception à capuchon en céramique est la pierre angulaire de cette famille de sondes. La pointe est fabriquée à partir d'alumine de haute pureté (Al₂O₃), qui offre une inertie chimique exceptionnelle, une rigidité diélectrique élevée et une dureté supérieure. Ce matériau céramique résiste à la corrosion causée par l'ammoniac anhydre, le sulfure d'hydrogène, les solutions caustiques et les vapeurs acides qui dégraderaient rapidement les sondes classiques à embout polymère ou métallique. Le boîtier de la sonde est fabriqué en acier inoxydable AISI 304, offrant une protection mécanique robuste et une excellente résistance aux piqûres et à l'oxydation en atmosphères humides ou salines. L'interface céramique-métal frontale est hermétiquement scellée et testée contre les fuites à l'hélium en usine, garantissant que les gaz et liquides corrosifs ne peuvent pas pénétrer dans la cavité de la bobine de détection – une exigence essentielle pour une fiabilité à long terme dans des conditions de service difficiles.
Le 146054-20-05-02-05 est conçu pour les applications où seule la partie avant du boîtier de la sonde est exposée à des milieux corrosifs. Contrairement à la variante 146056, cette sonde n'intègre pas de raccord arrière ni de tube en acier inoxydable. Par conséquent, l’arrière de la sonde – là où le câble coaxial sort du boîtier – n’est pas scellé et doit être protégé de l’eau, de l’ammoniac, de l’hydroxyde d’ammonium, du sulfure d’hydrogène ou de tout environnement corrosif. Ce choix de conception simplifie la construction de la sonde, réduit le poids et facilite l'acheminement des câbles à travers des conduits ou des chemins de câbles, à condition que la sortie arrière du câble soit maintenue dans une zone propre, sèche et non corrosive. Pour les installations où l'ensemble de la sonde doit être étanche à l'environnement du procédé, le modèle 146056 avec tubulure arrière et raccords NPT est l'alternative recommandée.
La longueur du boîtier de 2,0 pouces (spécifiée par le code -20) représente la distance entre l'épaulement du filetage de montage et la pointe de la sonde. Cette longueur intermédiaire est un choix populaire pour de nombreuses applications de turbomachines, car elle permet à la pointe de la sonde d'être positionnée à une distance optimale de la surface de l'arbre tout en dégageant les saillies du boîtier, les déflecteurs d'huile ou les boîtiers de roulement. La longueur du boîtier est commandée par incréments de 0,1 pouce, et l'option de 2,0 pouces établit un équilibre entre portée et rigidité mécanique, minimisant le risque de flexion ou de résonance induite par les vibrations.
Lorsqu'il est combiné avec un capteur de proximité 3300 et un câble d'extension correspondant, le 146054-20-05-02-05 forme un système de transducteur complet pour mesurer les vibrations relatives de l'arbre, la position axiale (poussée), l'excentricité et la vitesse. Le système est calibré en usine sur une cible en acier AISI 4140 et présente une plage linéaire de 1,52 mm (60 mils) avec un facteur d'échelle nominal de 7,87 V/mm (200 mV/mil). Son erreur d'interchangeabilité de ±6,5 % garantit que les composants de remplacement peuvent être installés sans réétalonnage complet du système, réduisant ainsi les temps d'arrêt pour maintenance.
Construction et matériaux
La construction mécanique du 146054-20-05-02-05 est conçue pour la durabilité et la résistance chimique. La pointe de la sonde est constituée d'un capuchon en céramique d'alumine rectifié avec précision qui est brasé ou collé au boîtier en acier inoxydable. Le matériau céramique est non poreux, présente un très faible coefficient de dilatation thermique et conserve ses propriétés électriques sur toute la plage de températures de fonctionnement de –51 °C à +177 °C. La géométrie de la pointe est optimisée pour produire un champ de courants de Foucault stable avec un minimum d'effets de franges, garantissant une sortie linéaire sur la plage d'espacement spécifiée.
Le boîtier de la sonde est usiné à partir de barres en acier inoxydable AISI 304. Cette qualité austénitique est amagnétique, ce qui est essentiel pour les sondes à courants de Foucault afin d'éviter d'interférer avec le champ magnétique généré par la bobine de détection. L'alliage 304 offre également une excellente résistance à une large gamme de milieux corrosifs, notamment les acides organiques, les alcalis et les solutions contenant des chlorures (bien qu'une exposition prolongée aux chlorures à haute température doive être évitée). Le boîtier intègre un filetage 3/8-24 UNF 2A pour le montage, avec un engagement de filetage maximum recommandé de 0,563 pouce (14,3 mm) pour éviter le grippage. Des méplats de clé de 5/16 pouces sont fournis pour l'application du couple lors de l'installation ; ces méplats servent également de référence pour orienter la sortie du câble de la sonde.
Le câble coaxial intégré mesure 5,0 mètres de long et utilise une conception d'impédance de 75 Ω avec une isolation en éthylène-propylène fluoré (FEP). Le FEP est choisi pour ses excellentes propriétés diélectriques, sa faible absorption d’humidité et sa résistance aux températures élevées et aux produits chimiques. Le câble se termine par un connecteur ClickLoc coaxial miniature, plaqué or pour résister à la corrosion et garantir une faible résistance de contact. Le mécanisme de verrouillage positif du connecteur émet un « clic » lorsqu'il est serré à la main, éliminant ainsi le besoin d'outils et empêchant une déconnexion accidentelle due aux vibrations. Le connecteur est du type à écrou fixe standard (option -02), ce qui signifie que l'écrou est imperdable et ne peut pas être retiré. Pour les applications nécessitant un écrou amovible, l'option -03 est disponible sur d'autres modèles, mais le 146054-20-05-02-05 est spécifié avec la configuration standard.
Applications prévues
Le 146054-20-05-02-05 convient parfaitement aux environnements industriels et types de machines suivants :
Compresseurs d'ammoniac anhydre utilisés dans les cycles de réfrigération, la production d'engrais et les usines pétrochimiques, où la vapeur d'ammoniac peut se condenser et corroder les sondes conventionnelles.
Agitateurs et mélangeurs de réacteurs chimiques manipulant des boues acides, alcalines ou salines, où des pH extrêmes attaqueraient les matériaux de sonde standard.
Pompes centrifuges haute pression dans les raffineries et les services offshore, où les fluides de traitement peuvent contenir du sulfure d'hydrogène ou du gaz acide.
Boîtiers de roulements de turbine à gaz et de turbine à vapeur, où des brouillards d'huile et des températures élevées sont présents mais où les gaz corrosifs sont confinés à l'avant.
Compresseurs dans les stations de traitement du gaz naturel et les stations de gazoduc, où le gaz de traitement peut contenir de l'eau et du CO₂, formant de l'acide carbonique.
Propulsion marine et machines auxiliaires sur les navires et les plates-formes offshore, où les brouillards salins et l'air humide sont répandus mais où la sortie arrière du câble peut être acheminée vers des salles de contrôle sèches.
Dans tous ces cas, le capuchon en céramique garantit que la face de détection reste chimiquement intacte, tandis que le boîtier en acier inoxydable 304 assure l'intégrité structurelle contre la pression et les contraintes mécaniques. La longueur du boîtier de 2,0 pouces est particulièrement utile lorsque la surface cible est encastrée dans un boîtier, tel qu'un tourillon d'arbre à l'intérieur d'un socle de roulement, où une sonde plus courte pourrait ne pas atteindre la position d'écartement souhaitée.
Répartition du code de commande
Le numéro de produit complet 146054-20-05-02-05 est décodé comme suit :
Segment de code |
Valeur |
Signification |
Base |
146054 |
Sonde à capuchon en céramique 3300, filetage 3/8‑24 UNF, sans armure |
-AA |
20 |
Longueur totale du boîtier = 2,0 pouces (commandé par incréments de 0,1 pouce) |
-BB |
05 |
Longueur totale du câble = 5,0 mètres (16,4 pieds) |
-CC |
02 |
Type de connecteur et de câble = connecteur ClickLoc coaxial miniature avec câble standard (pas de protecteur de connecteur) |
-DD |
05 |
Approbation d'agence = approbations multiples (CSA, ATEX, IECEx) |
Lors de la passation d'une commande, la chaîne complète 146054-20-05-02-05 doit être utilisée pour garantir que la combinaison correcte de longueur de boîtier, de longueur de câble, de style de connecteur et de package de certification est livrée.
Recommandations d'installation et d'espacement
Une installation correcte du 146054-20-05-02-05 est essentielle pour un fonctionnement fiable et une durée de vie maximale. La sonde est montée en vissant le filetage 3/8‑24 UNF dans un trou taraudé correspondant du boîtier de la machine ou du support de montage. Les méplats de clé de 5/16 de pouce doivent être utilisés pour appliquer le couple, mais il faut veiller à ne pas trop serrer. La pratique recommandée consiste à utiliser le contre-écrou 04301007 en option avec des trous pour fil de sécurité pour sécuriser la sonde contre le desserrage dû aux vibrations, en particulier dans les machines à grande vitesse.
L’étape critique consiste à ouvrir la sonde. Étant donné que les sondes à capuchon en céramique ont une plage linéaire décalée par rapport aux sondes 3300 XL standard, le réglage mécanique de l'écartement à l'aide de jauges d'épaisseur n'est pas recommandé. Au lieu de cela, la sonde doit être connectée au capteur de proximité et à une alimentation électrique, et la tension continue de sortie doit être surveillée. La sonde est ensuite positionnée de manière à ce que la cible (surface de l'arbre) se situe dans la plage de tension linéaire de –4 Vcc à –16 Vcc. Le point médian optimal se situe généralement autour de –10 Vcc, ce qui permet une excursion bidirectionnelle maximale pour la mesure des vibrations. L'installateur doit s'assurer que la pointe de la sonde n'entre jamais en contact avec l'arbre rotatif, car la céramique d'alumine est cassante et s'écaillera ou se brisera lors de l'impact. De tels dommages ne sont pas couverts par la garantie.
Le câble intégré de 5,0 mètres doit être acheminé avec un rayon de courbure d'au moins 25,4 mm (1,0 pouce) en chaque point. Des courbures ou des plis brusques peuvent déformer le diélectrique coaxial, altérant la capacité et provoquant des erreurs de mesure ou une perte de signal. Le câble doit être fixé avec des serre-câbles ou des pinces à intervalles réguliers pour éviter toute contrainte sur la jonction sonde-câble. Lorsque le câble passe dans un conduit, assurez-vous que les extrémités du conduit sont correctement scellées pour empêcher la pénétration d'humidité qui pourrait se propager le long du câble et atteindre l'arrière non scellé de la sonde.
L'arrière du 146054-20-05-02-05 n'étant pas scellé, une attention particulière doit être accordée à l'environnement autour de la sortie du câble. Si la zone de la machine présente une humidité élevée, des lavages occasionnels ou des vapeurs chimiques, le câble doit être acheminé vers le haut et dans une boîte de jonction scellée ou un boîtier d'instrument. Une boucle d'égouttement doit être formée pour empêcher les liquides condensés de s'écouler le long du câble et de pénétrer à l'arrière de la sonde. Pour les applications où cela ne peut pas être garanti, la variante 146056 entièrement scellée avec tube arrière et raccords NPT est le choix approprié.
Considérations sur l’étalonnage du système et le matériau cible
Le système 3300, y compris le 146054-20-05-02-05 , est calibré en usine à l'aide d'une cible en acier AISI 4140. Ce matériau est choisi comme référence car il fournit une réponse par courants de Foucault cohérente et reproductible. Cependant, de nombreux arbres de machines sont fabriqués à partir de différents alliages, tels que l'acier inoxydable 304, l'acier inoxydable 316, l'Inconel, le titane ou des surfaces chromées. Chacun de ces matériaux a une conductivité électrique et une perméabilité différentes, ce qui modifiera le facteur d'échelle et la linéarité du système. Bentley Nevada propose des services d'étalonnage personnalisés pour les matériaux cibles non standard : le matériau spécifique doit être spécifié au moment de la commande pour garantir des lectures précises.
L'erreur d'interchangeabilité de ±6,5 % permet le remplacement sur site de la sonde, du câble d'extension ou du capteur de proximité sans réétalonnage complet, à condition que tous les composants appartiennent à la même famille de systèmes et que le matériau cible reste inchangé. Cependant, pour les applications de protection critiques (par exemple, déclenchement en cas de survitesse, alarmes de position de poussée), il est fortement recommandé d'effectuer une vérification in situ de la relation écart-tension à l'aide d'un micromètre calibré ou d'un comparateur à cadran après l'installation. Cela garantit que la mesure de l'écart absolu est correcte et que les points de consigne d'alarme et de déclenchement sont correctement référencés.
Approbations pour zones dangereuses et conditions d’utilisation sûre
Le 146054-20-05-02-05 avec l'option d'approbation -05 est certifié pour une utilisation dans des atmosphères explosives selon plusieurs normes internationales. Les certifications suivantes sont applicables :
CSA (cNRTLus) : Sécurité intrinsèque (ia) pour Classe I, Zone 0 ; AEx/Ex ia IIC T4/T5 Ga ; également Classe I, Groupes A, B, C, D ; Classe II, groupes E, F, G ; Classe III. Pour la zone 2, des valeurs non incendiaires (nA/ec) sont fournies. Classification de température T5 pour une température ambiante de –55°C à +40°C et T4 pour une température ambiante de –55°C à +80°C.
ATEX : II 1 G ; Ex ia IIC T5…T1 Ga ; également Ex ia IIIC T90°C … T280°C Dc pour atmosphères poussiéreuses (EPL Dc).
IECEx : Ex ia IIC T5…T1 Ga ; Ex nA/ec IIC T5…T1 Gc.
Les paramètres d’entité pour la sécurité intrinsèque (ia) sont résumés ci-dessous :
Paramètre d'entité |
Valeur |
Ui (tension d'entrée maximale) |
–28 V |
Ii (courant d'entrée maximum) |
140 mA |
Pi (puissance d'entrée maximale) |
0,91 W |
Ci (capacité interne) |
1,5 nF |
Li (inductance interne) |
610 µH |
Ces paramètres s'appliquent lorsque la sonde est connectée via des câbles d'extension Bently Nevada à un capteur de proximité Bently Nevada avec des caractéristiques d'entité compatibles.
Les conditions d'utilisation en toute sécurité, telles que précisées dans les certificats, sont les suivantes :
Pour les installations ia , la sonde doit être installée conformément au dessin Bently Nevada 141092.
Pour les installations nA/ec (Zone 2), le Proximitor doit être installé de telle sorte que ses bornes atteignent un degré de protection d'au moins IP54, selon le dessin 140979.
Le programme de température (voir tableau ci-dessous) doit être respecté pour garantir que la température de surface de la sonde ne dépasse pas la température d'inflammation de l'atmosphère environnante de gaz ou de poussière.
Programme de température pour les zones dangereuses (sonde uniquement)
Classe de température |
Plage de température ambiante (sonde uniquement) |
LPE applicable |
T1 |
–55°C à +232°C |
Ga, Gc |
T2 |
–55°C à +177°C |
Ga, Gc |
T3 |
–55°C à +120°C |
Ga, Gc |
T4 |
–55°C à +80°C |
Ga, Gc |
T5 |
–55°C à +40°C |
Ga, Gc |
T280°C (DC) |
–55°C à +232°C |
DC (poussière) |
T225°C (DC) |
–55°C à +177°C |
CC |
T170°C (DC) |
–55°C à +120°C |
CC |
T130°C (DC) |
–55°C à +80°C |
CC |
T105°C (DC) |
–55°C à +100°C |
CC |
T90°C (DC) |
–55°C à +40°C |
CC |
Le 146054-20-05-02-05 lui-même ne génère pas d'auto-échauffement significatif ; la classe de température est principalement déterminée par la température ambiante maximale sur le lieu d'installation.
Limitations importantes et avertissements critiques
Les utilisateurs du 146054-20-05-02-05 doivent respecter strictement les limitations suivantes pour garantir un fonctionnement sûr et fiable.
L'arrière de la sonde n'est pas hermétiquement fermé . L'exposition de la sortie du câble ou de la partie arrière du boîtier de la sonde à tout liquide (eau, ammoniac, condensat), gaz corrosif (sulfure d'hydrogène, chlore) ou vapeur caustique entraînera une dégradation rapide de l'isolation FEP, une corrosion du conducteur central et une éventuelle panne électrique. Il s’agit de la contrainte opérationnelle la plus importante pour ce modèle. La sortie arrière du câble doit toujours être acheminée dans une zone propre, sèche et non corrosive.
La pointe en céramique est chimiquement robuste mais mécaniquement fragile. Tout contact direct avec l'arbre rotatif pendant l'installation, la maintenance ou des conditions transitoires de la machine peut provoquer un écaillage, une fissuration ou une rupture complète du capuchon en alumine. De tels dommages sont catastrophiques pour la précision des mesures et ne sont pas couverts par la garantie du produit. La sonde doit être électriquement écartée et les butées physiques doivent être utilisées avec une extrême prudence.
La pression nominale de 34 bars (500 psi) s'applique uniquement au joint céramique-métal frontal. Cela n'implique pas que l'ensemble du corps de la sonde puisse résister à une pression différentielle à travers le filetage de montage. Si la pression du procédé dépasse cette valeur, des modifications techniques personnalisées sont nécessaires – contactez Bentley Nevada pour obtenir de l'aide.
L'engagement du filetage ne doit pas dépasser 0,563 pouce (14,3 mm). Les filetages internes du trou de montage doivent être conformes à la classe d'ajustement appropriée. Si le trou de montage est plus profond que cela, une entretoise filetée ou un contre-écrou doit être utilisé pour limiter la profondeur d'insertion. Bentley Nevada ne remplace pas les sondes sous garantie pour les dommages causés par un engagement excessif du filetage.
Le rayon de courbure du câble doit être maintenu égal ou supérieur à 25,4 mm (1,0 pouce). Des rayons plus petits déformeront le diélectrique et modifieront l'impédance caractéristique, introduisant des erreurs de mesure et provoquant potentiellement une perte de signal intermittente.
Pour les installations en zones dangereuses, les limites de température et les paramètres d'entité doivent être respectés. La sonde ne doit être utilisée qu'avec des barrières à sécurité intrinsèque approuvées ou des alimentations isolées qui limitent la tension, le courant et la puissance aux valeurs spécifiées.
Accessoires et produits complémentaires
Le 146054-20-05-02-05 est fourni sans protecteurs de connecteur ni armure, mais ceux-ci peuvent être ajoutés en tant qu'accessoires pour améliorer la protection de l'environnement et la robustesse mécanique. Le tableau suivant répertorie les accessoires couramment commandés.
Numéro de pièce de l'accessoire |
Description |
40113‑02 |
Kit de protection de connecteur pour sondes et rallonges ; comprend des outils d'installation. Attention : le protecteur femelle (03800001) doit être commandé séparément. |
136536‑01 |
Adaptateur de protection de connecteur – permet l'utilisation d'outils d'installation antérieurs à 1998 avec des connecteurs ClickLoc modernes de 75 Ω. |
03839410 |
Protecteur de connecteur mâle triaxial 75 Ω – installé sur le câble d'extension et s'accouple au protecteur de connecteur femelle de la sonde. |
03800001 |
Protecteur de connecteur femelle coaxial 75 Ω – installé sur le fil de la sonde ; également utilisé sur les rallonges pour protéger la connexion au capteur de proximité. |
04301007 |
Contre-écrou de sonde 3/8-24 avec trous pour fil de sécurité – maintient la sonde en position et empêche le desserrage dû aux vibrations. |
Bently_Manuels |
DVD client contenant tous les manuels Bently Nevada, les notes d'application, le micrologiciel et les guides d'installation en plusieurs langues. |
Pour les applications nécessitant une armure de câble (protection mécanique contre l'abrasion ou l'écrasement), le modèle de base 146054 peut être commandé avec la modification 164523, mais cela ne fait pas partie de la configuration 146054-20-05-02-05 . Si une armure est indispensable, un code de commande différent doit être spécifié.
Le 146054-20-05-02-05 est l'une des nombreuses configurations de la famille de sondes à capuchon en céramique 3300. La longueur du boîtier -20 de 2,0 pouces est une option de milieu de gamme, plus longue que le minimum de 0,8 pouces mais plus courte que le maximum de 4,0 pouces. Cette longueur est souvent choisie pour les applications où la cible est encastrée ou où le bossage de montage est épais. La longueur totale -05 (5,0 mètres) est la longueur de câble la plus courante, offrant une portée suffisante pour la plupart des emplacements de boîtes de jonction tout en maintenant la capacité du câble dans la plage compensée du système.
Comparé à la variante 146056, qui comprend des tubes arrière en acier inoxydable et des raccords NPT, le 146054-20-05-02-05 n'a pas de joint arrière et est donc moins cher et plus facile à installer, mais il nécessite un environnement arrière propre et sec. Le 146056 est entièrement scellé aux deux extrémités et convient aux conditions arrière humides ou corrosives, par exemple lorsque la sonde est montée dans un boîtier de pompe où la sortie du câble est immergée dans le fluide de procédé.
Pour les exigences de filetage métrique (M10 x 1), le modèle 164517 doit être utilisé au lieu du 146054. Le modèle actuel utilise le filetage impérial 3/8-24, qui reste la norme la plus courante dans les applications de turbomachines en Amérique du Nord et dans de nombreuses applications internationales.
