Conditionneur de signaux IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H10-I0

L'IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H10-I0 est un système de mesure de déplacement par courants de Foucault sans contact de haute précision et de haute fiabilité introduit par Vibro-Meter SA. Ce système est spécialement conçu pour la surveillance continue en ligne et la protection des paramètres critiques tels que les vibrations de l'arbre, le déplacement axial, l'excentricité et la vitesse (Keyphasor) dans les machines tournantes fonctionnant dans des environnements industriels difficiles. En tant que composant de détection clé pour la maintenance prédictive industrielle et la gestion de l’état des machines, ses mesures sont directement liées à la sécurité des équipements et à la continuité de la production.

Basé sur le principe classique des courants de Foucault, le cœur du système se compose d'un transducteur sans contact des séries TQ 402 ou TQ 412 associé à un conditionneur de signal IQS 450, calibré en usine comme une unité pour garantir une précision de mesure et une interchangeabilité des composants exceptionnelles. Le code « H10 » dans le numéro de modèle indique une configuration du système avec une longueur totale de câble de 10 mètres. Ceci convient aux applications où le point de montage du transducteur est éloigné de l'armoire de surveillance ou de la boîte de jonction, offrant une flexibilité d'agencement pour la surveillance de grandes unités telles que les turbines à vapeur de centrales électriques et les grands trains de compresseurs.

Sa conception adhère strictement aux normes internationales de protection des machines (par exemple API 670) et offre de multiples options de configuration pour différentes exigences environnementales. Le système émet un signal de tension linéairement proportionnel à l'écart mesuré, présentant une large réponse en fréquence, une faible dérive de température et une forte capacité anti-interférence. Il s'agit d'un choix idéal pour garantir le fonctionnement sûr et stable des actifs critiques tels que les turbomachines, les équipements de production d'électricité ainsi que les grandes pompes et ventilateurs.

Valeur fondamentale et fonctionnalités :

• Prédiction fiable des défauts : mesure avec précision les vibrations relatives de l'arbre et les changements de position, fournissant une base de diagnostic pour les défauts précoces tels que le déséquilibre, le désalignement, les frottements et l'usure des roulements.

• Adaptabilité aux environnements difficiles : le transducteur peut fonctionner de manière stable dans des environnements à haute température de -40°C à +180°C. L'ensemble du système est de conception robuste, résistant à l'huile, à la saleté et à la corrosion.

• Fidélité du signal longue distance : la configuration de 10 mètres de longueur du système (H10), combinée à des câbles coaxiaux de haute qualité et à un conditionnement de signal optimisé, garantit l'intégrité du signal sur de longues distances de transmission.

• Ingénierie et maintenance simplifiées : les composants sont entièrement interchangeables sans nécessiter de réétalonnage sur site, ce qui réduit considérablement les stocks de pièces de rechange et les temps d'arrêt pour réparation.

• Intégration flexible du système : la sortie de tension standard peut être directement connectée au DCS, au PLC ou à des systèmes de surveillance des vibrations dédiés, répondant ainsi à divers besoins de contrôle et de protection d'automatisation.

2. Bref principe de fonctionnement du système

Le système fonctionne sur la base de l’effet des courants de Foucault dans l’induction électromagnétique. L'oscillateur haute fréquence à l'intérieur du conditionneur de signal IQS 450 applique un courant haute fréquence constant à travers le câble coaxial jusqu'à la bobine située à l'extrémité du transducteur TQ 402/412, générant un champ magnétique alternatif haute fréquence autour de la bobine.

Lorsque ce champ s'approche d'une cible métallique conductrice (par exemple, la surface d'un arbre en rotation), des courants de Foucault sont induits dans la couche superficielle cible. Ces courants de Foucault génèrent un nouveau champ magnétique opposé à celui d'origine, affaiblissant ainsi le champ de la bobine du transducteur et provoquant une modification de l'impédance effective de la bobine. Ce changement d'impédance est fonction de la distance (espace) entre la pointe du transducteur et la surface cible.

Les circuits de précision à l'intérieur de l'IQS 450 détectent et démodulent ce changement d'impédance, le convertissant en un signal de tension continue (option B21) hautement linéaire par rapport à l'espace. La tension de sortie devient plus négative à mesure que l'écart augmente (par exemple, -2 V représente un petit écart, -18 V un grand écart). Ce signal de tension contient une composante continue statique (écart moyen) et une composante alternative dynamique (vibration) de la position cible, et peut être directement acquis, analysé et traité par un équipement de surveillance back-end.

Le système comporte une compensation de température, supprimant efficacement les changements de résistance de la bobine du transducteur et les caractéristiques du câble provoqués par les variations de température ambiante, garantissant ainsi la stabilité des mesures à long terme.

3. Scénarios d'application typiques

Ce système avec une longueur de câble de 10 mètres est particulièrement adapté aux équipements tournants de moyenne à grande taille avec des points de surveillance dispersés et de grandes distances de câblage :

1. Industrie de production d’électricité :

• Turbines à vapeur/gaz : surveillance des vibrations de l'arbre (direction X/Y), de la position axiale et de l'excentricité des carters et roulements HP/IP/LP.

• Générateurs : Surveillance des vibrations des roulements. (Pour la surveillance de la tension de l'arbre avec des balais de mise à la terre, une application spéciale est requise.)

• Turbines hydrauliques : Surveillance du pivotement et du jeu des pales.

2. Pétrole, Gaz et Pétrochimie :

• Compresseurs centrifuges/axiaux : surveillance des vibrations et de la position axiale des différents roulements d'étage pour éviter les surtensions et l'usure.

• Grands trains de pompes : surveillance de l'état de vibration des pompes de transfert et des pompes d'eau alimentaire.

• Équipement entraîné par turbine à gaz : applications dans les stations de compression de pipelines et les usines de GNL.

3. Industrie lourde et fabrication :

• Moteurs à grande vitesse, boîtes de vitesses : surveillance de l'état et diagnostic des pannes.

• Sidérurgie : Surveillance vibratoire de grands ventilateurs, ventilateurs de dépoussiérage.

• Industrie papetière : Surveillance des roulements à rouleaux.

4. Propulsion Marine : Surveillance des vibrations des groupes turbines de propulsion principale et des réducteurs.

4. Points clés pour l'installation, la configuration et la mise en service (pour le système H10)

1. Phase de planification de l'installation :

• Planification du routage des câbles : planifiez à l'avance un chemin raisonnable pour le câble de 10 mètres afin d'éviter un enroulement redondant excessif. Prévoyez suffisamment de jeu pour la dilatation thermique et les vibrations de l'équipement, mais fixez-le soigneusement.

• Protection contre les interférences électromagnétiques (EMI) : les câbles longs sont plus susceptibles d'agir comme des antennes captant les interférences. Assurez-vous que les câbles de signal sont acheminés dans des chemins de câbles/conduits séparés des sources d'interférences fortes telles que les câbles d'alimentation et les câbles d'alimentation VFD, avec un espacement parallèle minimum > 30 cm. L'utilisation de conduits métalliques ou de chemins de câbles mis à la terre est recommandée pour un blindage supplémentaire.

• Protection des connecteurs : utilisez des manchons thermorétractables pour sceller et empêcher le desserrage des connecteurs entre le transducteur et le câble d'extension, et entre le câble d'extension et le conditionneur, en particulier dans les environnements soumis à des vibrations ou à une condensation potentielle.

2. Installation mécanique du transducteur :

• Respectez strictement les contraintes d'installation : lisez et suivez attentivement tous les diagrammes et tableaux de la section 2.2 du manuel d'installation (par exemple, espace libre, espacement, exigences en matière de diamètre d'arbre). Ceci est fondamental pour atteindre les performances nominales du système.

• Réglage initial de l'écart : réglez l'écart mécaniquement à l'aide de jauges d'épaisseur avec la machine à l'arrêt.
  * Pour la mesure des vibrations : il est recommandé de régler l'écart initial près du milieu de la plage linéaire (~1,15 mm), correspondant à une sortie de ~ -9,6 V, permettant une marge suffisante pour les vibrations bidirectionnelles.
  * Pour la surveillance de la position axiale : définissez-le près d'une extrémité de la plage linéaire (proche ou lointain) en fonction de la direction de mouvement attendue.

• Préparation de la zone cible : La surface de la tige cible doit être lisse, propre et constituée d'un matériau uniforme. Évitez les rayures locales, la corrosion ou les revêtements, qui peuvent provoquer un « faux-rond électrique » et interférer avec le signal de vibration.

3. Fixation des câbles :

• Fixation anti-vibration : À l'intérieur et à l'extérieur de la machine, les câbles doivent être solidement fixés aux structures rigides à l'aide de serre-câbles ou d'attaches à intervalles de 100-200 mm. Ceci est crucial pour un câble de 10 mètres afin d'éviter les faux signaux provenant des vibrations du câble.

• Rayon de courbure minimum : assurez des courbures douces avec un rayon d'au moins 20 mm tout au long du parcours du câble.

4. Connexion électrique et vérification de la mise sous tension :

• Alimentation et mise à la terre : fournissez une alimentation stable de -24 V CC à l'IQS 450. Assurez-vous que le blindage du système est mis à la terre en un seul point du côté du système de surveillance pour éviter que les boucles de terre n'introduisent du bruit.

• Vérification de la mise sous tension : après la connexion, mettez sous tension. Avec la cible à l'arrêt, mesurez la tension de sortie de l'IQS 450. Cette tension doit être comprise entre -1,6 V et -17,6 V et correspondre approximativement à l'écart initial réglé mécaniquement (peut être estimé à l'aide de la courbe d'étalonnage de l'acier VCL 140). Si la tension est proche du rail d'alimentation négatif ou de zéro, vérifiez les connexions, l'alimentation électrique et l'état du transducteur.

5. Réglage précis électrique en option :
après l'installation mécanique et la vérification de base, un étalonnage précis peut être effectué pour obtenir la meilleure courbe caractéristique pour cette installation spécifique :

• Utilisez des jauges d'épaisseur non conductrices (par exemple phénoliques) ou une cible d'étalonnage standard pour modifier l'écart à plusieurs valeurs connues autour de l'écart initial.

• Enregistrez la tension de sortie IQS 450 correspondante pour chaque espace.

• Tracez la courbe « écart par rapport à la tension » pour vérifier la sensibilité et la linéarité du système pour cette installation réelle.

5. Accessoires de support et guide de sélection (basé sur les documents joints)

• Câble d'extension (EA 402) : utilisé lorsque la longueur du câble intégré du transducteur est insuffisante. La longueur totale de 10 mètres pour ce système peut déjà être atteinte par un long câble intégré ou une combinaison de câbles intégrés + rallonges.

• Adaptateur de montage de sonde (PA 151/152/153) : utilisé pour monter le transducteur à l'extérieur du boîtier de la machine, permettant un réglage de l'écart depuis l'extérieur pour une maintenance plus facile.

• Passage de câble (SG 102) : utilisé pour maintenir l'étanchéité du boîtier (indice de protection IP 68) lorsque le câble du transducteur passe à travers une coque sous pression de la machine ou une enceinte antidéflagrante.

• Boîte de jonction (JB 118) : utilisée pour protéger le point de connexion entre le câble du transducteur et le câble d'extension dans les environnements difficiles.

• Boîtier industriel (ABA 15x) : utilisé pour le montage sur site et la protection du conditionneur de signal IQS 450, offrant une protection IP 66.

• Adaptateur de montage (MA 130) : utilisé pour un montage facile du conditionneur de signal IQS 450 sur un rail DIN standard.

• Barrière/isolateur de sécurité (GSV 14x / GSI 124) : lorsque l'ensemble du système ou une partie de celui-ci doit être installé dans une atmosphère potentiellement explosive (zone dangereuse), les composants correspondants certifiés antidéflagrants (A2/A3) doivent être sélectionnés et des barrières de sécurité certifiées (par exemple, GSV 14x pour la sortie de tension, GSI 124 pour la sortie de courant) doivent être installées entre les zones sûres et dangereuses pour limiter l'énergie dans la zone dangereuse. Ce modèle A1 est standard et ne convient pas aux zones dangereuses.

6. Notes importantes et recommandations d'entretien

• Ne modifiez jamais les câbles : ne coupez ni n'épissez absolument pas les transducteurs ou les câbles d'extension sur site. Cela détruit l’étalonnage du système et l’adaptation d’impédance, entraînant une grave dégradation ou une défaillance des performances.

• Manipulation des connecteurs : serrez les connecteurs à la main uniquement. Un serrage excessif peut endommager les filetages et les broches internes.

• Inspection régulière : lors des inspections de routine, vérifiez si le transducteur est desserré, si la gaine du câble présente des signes d'usure, de coupures ou de vieillissement à haute température, et si les connecteurs sont bien serrés.

• Dépannage : si la sortie du système est anormale (par exemple, aucune sortie, sortie saturée, bruit excessif), vérifiez d'abord l'alimentation électrique, les connexions des câbles et la mise à la terre, puis vérifiez s'il y a une contamination sur la surface du transducteur ou des changements dans l'état de la surface cible.

• Stockage et transport : stockez les transducteurs dans un environnement sec. Pendant le transport, il est recommandé de placer un capuchon de protection en plastique sur la pointe du transducteur pour éviter les chocs.