Le capteur de proximité modèle 330850 de 25 mm est l'unité de conditionnement de signal centrale du système de transducteur de proximité Bently Nevada 3300 XL de 25 mm. Ce capteur fonctionne de concert avec une sonde de proximité dédiée de 25 mm et un câble d'extension pour former un système de mesure complet. Son objectif principal est de répondre aux exigences exigeantes de mesure de la dilatation différentielle sur les générateurs à turbine à vapeur de taille moyenne à grande, tout en étant également adapté à d'autres applications de surveillance de l'état des machines qui nécessitent une plage de mesure linéaire exceptionnellement large.
L'expansion différentielle fait référence à la différence de croissance axiale relative entre un rotor de turbine et un stator (carter) causée par leurs différents taux de dilatation et de contraction thermique. Une mesure précise du DE est essentielle pour éviter tout contact de frottement catastrophique entre les composants rotatifs et fixes, garantissant ainsi le fonctionnement sûr et stable des grands équipements rotatifs. Le capteur 330850 est conçu pour cette mesure cruciale, avec ses principales caractéristiques étant une large plage linéaire de 12,7 mm (500 mils) et une sensibilité de sortie de 0,787 V/mm (20 mV/mil), lui permettant de capturer et de convertir avec précision les changements d'écart au niveau du micron en un signal de tension standardisé.
Faisant partie de la série 3300 XL, le capteur 330850 est conçu pour être électriquement et mécaniquement interchangeable avec la série 7200 de génération précédente et les systèmes DE Integral de 25 mm. Cela permet aux utilisateurs d'effectuer une mise à niveau directe des systèmes existants sans nécessiter de modification de la configuration du moniteur, tout en bénéficiant des performances et de la fiabilité améliorées de la série XL.
2. Principe de fonctionnement du système : détection des courants de Foucault et conditionnement du signal
Le fonctionnement du capteur 330850 est basé sur le principe de détection des courants de Foucault, un processus sophistiqué qui convertit avec précision l'espace physique (distance) en un signal de tension linéaire. Le principe de fonctionnement peut être détaillé comme suit :
2.1 Génération de champ RF et effet des courants de Foucault
Le capteur contient un oscillateur radiofréquence (RF) de précision. Cet oscillateur fournit un courant alternatif haute fréquence (généralement de l'ordre du MHz) à la bobine de la sonde de proximité de 25 mm connectée via le câble d'extension. Lorsque ce courant traverse la bobine au niveau de la pointe de la sonde, il génère un champ électromagnétique alternatif haute fréquence qui rayonne vers l'avant depuis la sonde.
Lorsque la sonde est installée et dirigée vers une surface cible conductrice (généralement un collier ou une rampe sur un rotor de turbine), ce champ électromagnétique alternatif induit des courants électriques circulants de type vortex, appelés courants de Foucault, à la surface de la cible. L'intensité et la répartition de ces courants de Foucault ne sont pas fixes mais dépendent fortement de la distance entre la pointe de la sonde et la surface cible.
2.2 Détection du changement d'impédance
Selon les lois de l'induction électromagnétique, ces courants de Foucault induits génèrent leur propre champ magnétique, qui s'oppose au champ d'origine de la bobine de la sonde (loi de Lenz). Ce champ magnétique opposé agit pour annuler une partie du champ d'origine de la sonde, et l'effet physique direct est une modification de l'impédance effective de la bobine de la sonde.
Spécifiquement:
Écart décroissant : à mesure que la sonde se rapproche de la cible, le couplage électromagnétique se renforce, l'effet des courants de Foucault devient plus important et l'impédance de la bobine diminue considérablement.
Écart croissant : à mesure que la sonde s'éloigne de la cible, le couplage électromagnétique s'affaiblit, l'effet des courants de Foucault diminue et l'impédance de la bobine augmente en conséquence.
Ainsi, la modification mécanique de l'espace entre la sonde et la cible est transduite en temps réel et avec une grande fidélité en un changement de paramètre électrique : l'impédance de la bobine de la sonde.
2.3 Démodulation, amplification et sortie standardisée du signal
La fonction principale du capteur 330850 est de détecter et de traiter ce subtil changement d'impédance. Son circuit interne démodule d'abord les informations contenant l'espace du signal porteur haute fréquence, ce qui donne lieu à un signal de tension brut qui a une relation non linéaire avec l'espace. Par la suite, grâce à des circuits de linéarisation de précision, ce signal brut est compensé et corrigé pour produire une relation proportionnelle linéaire stricte entre la tension de sortie et l'écart physique sur la plage linéaire spécifiée de 0,63 mm à 13,33 mm (25 à 525 mils).
Le résultat final est un signal de tension continue standardisé et facile à traiter :
Plage linéaire : 0,63 mm à 13,33 mm (25 à 525 mils).
Tension de sortie correspondante : environ -1,5 Vcc à -11,5 Vcc.
Facteur d'échelle moyen : 0,787 V/mm (20 mV/mil). Cela signifie que pour chaque millimètre de mouvement de la cible, la tension de sortie du capteur change de 0,787 volts. Cette sensibilité inférieure est conçue de manière optimale pour atteindre la large plage linéaire de 12,7 mm.
Le système est capable de mesurer à la fois la position statique (par exemple, un réglage d'écart fixe) et les changements dynamiques (par exemple, flottement de l'arbre axial), fournissant des données complètes pour la protection et l'analyse des machines.
2.4 Interchangeabilité complète et calibrage en usine
L’un des principaux avantages du système 3300 XL est son interchangeabilité totale. N'importe quelle sonde 3300 XL de 25 mm, câble d'extension et capteur 330850 peuvent être combinés dans n'importe quel ordre sans avoir besoin d'un étalonnage ou d'une correspondance sur le terrain. Cela simplifie grandement la gestion des pièces de rechange et la maintenance sur le terrain. Ceci est réalisé grâce à :
Tous les composants sont fabriqués selon des spécifications strictes et unifiées.
Le capteur est calibré avec précision en usine pour un matériau cible en acier standard AISI 4140. (L'étalonnage sur d'autres matériaux cibles est disponible sur demande).
3. Caractéristiques structurelles et de conception
3.1 Flexibilité de la construction mécanique et de l’installation
Matériau du boîtier : construit en alliage d'aluminium A380, résistance d'équilibrage, poids léger et bonnes propriétés de blindage électromagnétique.
Facteur de forme : une conception fine qui prend en charge deux méthodes de montage principales :
Montage sur rail DIN : idéal pour les configurations de panneaux de commande haute densité, économisant de l'espace et permettant une installation facile.
Montage sur panneau : convient aux méthodes de montage traditionnelles, offrant une fixation mécanique plus robuste.
Connexions des bornes : comprend des borniers à ressort SpringLoc. Cette conception permet un câblage sur site sans outils spéciaux, ce qui augmente considérablement la vitesse et la fiabilité de la connexion et empêche efficacement le desserrage des câbles dû aux vibrations.
3.2 Robustesse environnementale et robustesse
Plage de températures de fonctionnement : -51°C à +100°C (-60°F à +212°F), garantissant un fonctionnement stable dans des environnements industriels difficiles.
Immunité RFI/EMI : la conception optimisée offre une excellente immunité aux radiofréquences et aux interférences électromagnétiques, protégeant le signal de sortie de la corruption par les signaux radio haute fréquence courants sur site. Cela lui permet de se conformer et d'obtenir facilement les approbations du marquage CE européen.
Connecteurs : Les interfaces pour la sonde et le câble d'extension utilisent des connecteurs ClickLoc spéciaux haute température, résistants à la corrosion et aux vibrations, garantissant une fiabilité de connexion à long terme.
3.3 Options de longueur du système
Le capteur 330850 est proposé en deux options prédéfinies de « longueur du système ». L'utilisateur doit sélectionner l'option qui correspond à la longueur totale combinée du câble de la sonde et du câble d'extension pour son application spécifique :
Longueur du système de 5,0 mètres
Longueur du système de 9,0 mètres
Cette conception garantit que les caractéristiques électriques (par exemple, capacité, résistance) de l'ensemble de la boucle restent dans des limites prédéterminées, garantissant ainsi que les performances du système répondent aux métriques de la fiche technique.
4. Performances électriques et spécifications techniques
4.1 Alimentation électrique et consommation
Alimentation requise : -17,5 Vcc à -26 Vcc (sans barrières) ; -23 Vdc à -26 Vdc (avec barrières).
Consommation de courant maximale : 12 mA.
4.2 Caractéristiques de sortie
Résistance de sortie : 50 Ω.
Sensibilité de l'alimentation : < 2 mV par changement d'alimentation en volt, ce qui indique que la sortie n'est en grande partie pas affectée par les fluctuations normales de l'alimentation.
4.3 Précision et linéarité
Plage linéaire : 12,7 mm (500 mils).
Facteur d’échelle moyen : 0,787 V/mm (20 mV/mil) nominal.
Écart par rapport à la ligne droite la mieux ajustée (DSL) : < ±0,31 mm (±12 mils). Ceci spécifie l'écart maximum de la courbe de sortie réelle par rapport à une ligne droite idéale sur toute la plage linéaire.
4.4 Réponse en fréquence
0 à 2,7 kHz : +0, -3 dB (typique). Cette bande passante est suffisante pour capturer avec précision les changements dynamiques rencontrés lors des mesures DE, mais n'est pas destinée aux mesures de vibrations à plus haute fréquence.
4.5 Certifications et conformité
Conforme aux exigences du marquage CE.
Certifié selon la directive EMC.
Conforme à la directive RoHS.
Détient diverses approbations pour zones dangereuses telles que ATEX et IECEx, prenant en charge une utilisation dans les zones 0/1/2 (nécessite une connexion à des barrières de sécurité intrinsèques ou à des isolateurs galvaniques appropriés).
5. Scénarios d'application et intégration du système
5.1 Application principale : mesure de l'expansion différentielle
Le système de capteurs 330850 est principalement utilisé pour la surveillance DE dans les grandes turbomachines telles que les turbines à vapeur et les turbines à gaz. Les configurations de montage typiques incluent :
Deux transducteurs observant le même côté d'un collier : Fournit une mesure redondante, améliorant ainsi la fiabilité du système.
Configuration d'entrée complémentaire : deux transducteurs observent les côtés opposés d'un collier, doublant ainsi la plage DE mesurable.
Observation d'une rampe : convient aux plages de mesure DE encore plus longues, bien que cela puisse introduire une certaine erreur due au mouvement radial du rotor.
5.2 Accessoire dédié : Support coulissant
Pour faciliter l'installation, l'étalonnage et la vérification ultérieure, Bently Nevada fournit un support coulissant 3300 XL dédié. Ce support permet à un opérateur de faire glisser facilement l'ensemble de la sonde et du capteur axialement après l'installation, simulant ainsi le mouvement du rotor. Cela permet de vérifier la précision et la linéarité du système de mesure dans des conditions réelles, garantissant que les sondes restent perpendiculaires et correctement alignées avec la cible.
5.3 Outils de vérification du système
Kit de vérification d'indicateur à cadran : fournit une référence mécanique pour calibrer avec précision le mouvement du support coulissant, permettant une comparaison avec la sortie électrique du capteur.
Fiche de test 3300 XL : permet de vérifier facilement les performances du capteur via ses trous pour broches de test sans déconnecter le câblage sur site.
6. Résumé des principaux avantages du produit
Plage linéaire exceptionnellement large : plage de 12,7 mm, spécialement conçue pour la mesure DE sur les grosses turbomachines.
Haute précision et stabilité : maintient une précision de mesure supérieure sur une large plage de températures et dans des environnements électromagnétiques exigeants.
Interchangeabilité complète : aucune correspondance ou étalonnage de composants requis, ce qui réduit considérablement les coûts des pièces de rechange et les temps d'arrêt pour maintenance.
Robustesse environnementale supérieure : capacité à haute température, résistance aux vibrations et excellente immunité RFI/EMI.
Installation et maintenance faciles : les bornes SpringLoc, les connecteurs ClickLoc et la conception du support coulissant rendent l'installation, le câblage et la vérification efficaces et fiables.
Compatibilité descendante : remplace directement les systèmes existants, protégeant ainsi l'investissement initial de l'utilisateur.
Certifications de sécurité complètes : Équipé de certifications pour zones dangereuses pour les marchés mondiaux.
