Conditionneur de signaux IQS450 204-450-000-001-A1-B23-H10-I0

L'IQS450 204-450-000-001-A1-B23-H10-I0 est une solution de surveillance industrielle de qualité professionnelle de Vibro-Meter conçue pour les scénarios de mesure à grand déplacement et longue distance. Ce système intègre deux avantages essentiels : une plage de mesure linéaire de 4 mm de large (option de commande B23) et une longueur de câble de 10 mètres (option de commande H10). Il offre l'équilibre optimal entre performances et fiabilité pour les applications industrielles complexes nécessitant la surveillance de déplacements mécaniques importants où les points d'installation des capteurs sont éloignés des armoires de commande.

Basé sur une technologie de mesure par courants de Foucault de haute précision, le système se compose d'un transducteur de proximité série TQ 402/412 et d'un conditionneur de signal IQS 450, calibrés en usine pour garantir une excellente linéarité et une sensibilité de 4 mV/μm sur toute la large plage de mesure de 0,3 à 4,3 mm. Le mode de sortie de tension de l'option B23 fournit un signal standard de -1,6 V à -17,6 V qui peut être directement connecté à la plupart des systèmes de contrôle industriels et instruments de surveillance des vibrations. La longueur totale du câble de 10 mètres offre une grande flexibilité de câblage pour surveiller la disposition des points sur les gros équipements (tels que les turbines à vapeur des centrales électriques, les compresseurs centrifuges chimiques, les systèmes de propulsion marins), permettant d'installer des capteurs à des endroits éloignés des boîtes de jonction ou des armoires d'interface tout en maintenant l'intégrité du signal.

Cette configuration est conçue pour les environnements industriels standards (A1), avec une structure robuste qui résiste aux conditions difficiles. Le transducteur peut fonctionner de manière stable à des températures extrêmes allant de -40°C à +180°C, avec une compensation de température complète du système garantissant la stabilité des mesures à long terme. Sa conception est conforme aux normes internationales de protection des machines telles que API 670, et des versions certifiées antidéflagrantes adaptées à une utilisation dans des zones dangereuses potentiellement explosives peuvent être sélectionnées selon les besoins.

Proposition de valeur fondamentale :

• Large capacité de surveillance des déplacements : la plage linéaire de 4 mm (B23) est idéale pour les applications à déplacement important, offrant une marge suffisante pour surveiller des paramètres de haute amplitude tels que le flottement axial, la dilatation thermique et l'usure des butées.

• Fidélité exceptionnelle du signal longue distance : le câble de 10 mètres (H10) combiné à un circuit de sortie de tension optimisé garantit un rapport signal/bruit élevé et une large réponse en fréquence jusqu'à 20 kHz sur une transmission longue distance.

• Adaptabilité environnementale puissante : le système fonctionne de manière fiable dans des températures basses de -40 °C à des températures élevées de +180 °C, et dans des conditions humides à poussiéreuses.

• Intégration système simplifiée : la sortie de tension standard est compatible avec la plupart des systèmes d'acquisition de données, réduisant ainsi les étapes de conversion du signal, la complexité du système et les points de défaillance potentiels.

• Flexibilité d'installation optimisée : les longs câbles réduisent le besoin de connexions intermédiaires et la large plage de mesure réduit les exigences de précision de l'installation, réduisant ainsi considérablement le temps de mise en service sur site.

• Avantage en termes de coût du cycle de vie : les composants sont entièrement interchangeables, ce qui réduit la variété des pièces de rechange ; la conception robuste réduit la fréquence de maintenance, offrant un excellent retour sur investissement.

2. Principe de fonctionnement du système et avantages techniques de la configuration B23-H10

Le système fonctionne selon le principe d'induction par courants de Foucault. Le conditionneur IQS 450 génère un signal oscillant haute fréquence de 1 à 2 MHz pour piloter la bobine du transducteur, produisant un champ magnétique alternatif. L'effet des courants de Foucault dans la cible métallique absorbe l'énergie magnétique, modifiant ainsi le facteur de qualité (Q) et l'inductance effective de la bobine. Le circuit de démodulation breveté du conditionneur mesure avec précision ce changement et le convertit linéairement en signal de tension.

Avantages techniques du mode B23 (plage 4 mm, 4 mV/μm) :

1. Plage dynamique et facteur de sécurité étendus : l'extension de la plage linéaire à 4,3 mm signifie que lors de la surveillance d'un déplacement mécanique de la même amplitude, le système fonctionne à seulement 25 % à 50 % de sa plage, offrant ainsi un large tampon de sécurité en cas de surcourse imprévue (par exemple, choc instantané, tassement de l'installation), améliorant considérablement la robustesse du système.

2. Sensibilité d'installation et difficulté de mise en service réduites : la large plage assouplit les exigences de précision pour le réglage initial de l'écart. Même avec des écarts d'installation de plusieurs millimètres, le système peut toujours fonctionner dans la zone linéaire, simplifiant considérablement la mise en service sur le terrain, en particulier dans les espaces de maintenance à accès limité ou dans lesquels une mesure précise est impossible.

3. Adaptation aux défauts de surface cibles : pour les arbres présentant des rayures mineures, des taches de rouille ou une légère déformation, la plage de mesure plus large peut « faire la moyenne » de l'impact de ces défauts locaux sur la mesure de l'écart, produisant une valeur d'écart moyenne plus stable et plus fiable (pour la surveillance de la position).

Effet synergique du H10 (câble de 10 mètres) et de la sortie de tension :

• Conception de compensation longue ligne dédiée : les circuits internes de l'IQS 450 sont optimisés pour compenser la résistance, la capacité et l'inductance typiques du câble standard de 10 mètres, garantissant une réponse en fréquence et une linéarité équivalentes à l'étalonnage à l'extrémité du câble.

• Applicabilité des signaux de tension : pour des distances de transmission inférieures à 10 mètres, les signaux de tension sur des câbles blindés de haute qualité peuvent fournir un excellent rapport signal/bruit. Il évite le besoin de barrières de sécurité ou d'isolateurs supplémentaires requis pour les boucles de courant (dans les zones non dangereuses), simplifiant ainsi l'architecture et les coûts du système.

• Facilite le diagnostic et la surveillance : l'utilisation d'un multimètre ou d'un oscilloscope à haute impédance permet une mesure facile de la tension à n'importe quel point de la boucle, facilitant ainsi la recherche de pannes et les contrôles de santé en ligne.

3. Scénarios d'application typiques et arbre de décision de sélection

Champs d'application typiques pour la configuration B23-H10 :

• Grands groupes électrogènes hydroélectriques : surveillance du faux-rond des arbres principaux des turbines hydroélectriques, où l'amplitude de déplacement atteint souvent plusieurs millimètres et où les capteurs sont éloignés des armoires de surveillance.

• Systèmes de propulsion principaux marins : surveillance de la position axiale et des vibrations des arbres d'entrée/sortie de la boîte de vitesses ; l’environnement de la salle des machines est difficile avec de longues distances de câblage.

• Grands ventilateurs/ventilateurs de dépoussiérage dans l'industrie sidérurgique : surveillance des vibrations du boîtier de roulement ; le déplacement est important, les fondations de l'installation peuvent être instables, nécessitant une tolérance aux pannes à large plage.

• Compresseurs à pistons dans les usines chimiques : surveillance des chutes de tige de piston (pour les fuites de garniture de tige), nécessitant la surveillance de changements de position statique significatifs.

• Bancs d'essai multifonctionnels dans les universités et les instituts de recherche : besoin d'un transducteur pour s'adapter à divers projets expérimentaux avec différentes amplitudes de déplacement, réduisant ainsi les besoins de changement de capteur.

Logique de décision de sélection :
Question 1 : Le déplacement maximal attendu est-il supérieur à 2 mm ou une très grande marge de sécurité d'installation est-elle requise ?

• Oui → Choisissez B23 (plage 4 mm).

• Non → Considérez B21 (plage de 2 mm, résolution plus élevée).

Question 2 : La distance de câblage estimée entre le point d'installation du transducteur et la boîte de jonction/armoire d'interface la plus proche est-elle supérieure à 5 mètres ?

• Oui → Choisissez H10 (longueur de 10 mètres).

• Non (3-5 mètres) → H05 (5 mètres) peut être plus économique.

• Non (<3 mètres) → Choisissez une longueur standard plus courte.

Question 3 : Y a-t-il de fortes sources d'interférences électromagnétiques sur site ou la distance de transmission est-elle supérieure à 20 mètres ?

• Oui → Même si l'exigence de portée correspond au B23, évaluez en priorité le modèle de sortie de courant B22 pour son immunité au bruit et ses avantages de transmission sur longue ligne.

• Non → La sortie de tension B23 est un bon choix pour les systèmes simplifiés.

4. Guide complet d'installation, de mise en service et d'intégration du système

1. Planification de la configuration du système :

• Conception du cheminement des câbles : planifiez le cheminement du câble de 10 mètres entre le transducteur et le conditionneur IQS 450. Évitez de courir en parallèle avec les câbles de sortie VFD ou les câbles d'alimentation à courant élevé (espacement minimum de 30 cm). Si cela est inévitable, utilisez des conduits en acier galvanisé pour un blindage séparé.

• Emplacement du conditionneur : installez l'IQS 450 dans un endroit présentant de faibles vibrations, une température inférieure à 85 °C, sec et facile à câbler, comme un boîtier de terrain ou une armoire de commande à proximité de l'équipement.

• Stratégie de mise à la terre : mettez en œuvre une mise à la terre en un seul point pour l'ensemble du système. La meilleure pratique consiste à mettre à la terre le blindage du câble uniformément soit à l'extrémité de l'IQS 450, soit à l'extrémité du système de contrôle pour éviter que les boucles de terre n'introduisent du bruit.

2. Étapes d'exécution de l'installation :

• Installation mécanique : utilisez un micromètre ou un outil d'alignement laser pour vous assurer que le transducteur est perpendiculaire à la surface cible. Réglez l'écart mécanique initial à l'aide de jauges d'épaisseur. Pour le B23, il est fortement recommandé de régler l'écart entre 1,5 et 2,5 mm, correspondant à une tension de sortie d'environ -6,2 V à -10,0 V, positionné au milieu de la plage linéaire avec suffisamment d'espace pour un déplacement bidirectionnel.

• Fixation du câble : utilisez des attaches de câble en nylon ou des pinces en acier inoxydable pour fixer le câble le long de son parcours tous les 150 à 200 mm. Dans les zones de vibrations, réduisez l’espacement à 100 mm. Utilisez des œillets isolants lors du passage à travers des plaques métalliques pour éviter l'abrasion.

• Connexion électrique :

1. Connectez l'alimentation -24 V CC aux bornes « -24 V » et « COM » de l'IQS 450.

2. Connectez les bornes 'OUTPUT' et 'COM' au canal d'entrée analogique différentielle du système de surveillance.

3. Assurez-vous que toutes les connexions sont sécurisées. Pour les environnements extérieurs ou humides, scellez les connecteurs avec un mastic étanche ou une gaine thermorétractable.

3. Procédure de mise sous tension, de mise en service et de vérification :

1. Vérification du zéro statique : mise sous tension avec la machine à l'arrêt. Mesurez la tension de sortie V_initial. Il doit être compris entre -1,6 V et -17,6 V et correspondre approximativement à l'écart mécanique défini Gap_initial selon la relation : V_initial ≈ -4,0 * Gap_initial (unités : mV/μm) plus un décalage d'environ -0,4 V (voir courbe d'étalonnage pour plus de détails).

2. Test de fonctionnement dynamique : Avec la machine en marche, observez les valeurs d'écartement et de vibration affichées sur le système de surveillance. Vérifiez la cohérence des tendances à l’aide d’un vibromètre portable sur le boîtier de roulement.

3. Vérification de la linéarité du système (facultatif, recommandé pour les applications critiques) : après l'arrêt, utilisez un ensemble de cales non conductrices précises (par exemple, des cales en Mylar) pour ajouter plusieurs épaisseurs connues (par exemple, 0,5 mm, 1,0 mm) à l'espace initial, enregistrez les tensions de sortie correspondantes, calculez la sensibilité réelle et comparez-la à la valeur nominale de 4 mV/μm.

4. Intégration avec les systèmes hôtes :

• Intégration DCS/PLC : créez un point d'entrée analogique dans le DCS, en le mettant à l'échelle de -1,6 V ~ -17,6 V correspondant à 0,3 mm ~ 4,3 mm. Créez également des points de calcul secondaires pour la vitesse/déplacement des vibrations.

• Intégration du système de surveillance des vibrations dédié : configurez le canal dans le cadre de surveillance, sélectionnez le type d'entrée comme 'Eddy Probe', entrez la sensibilité '4,0 mV/μm' et définissez le zéro mécanique/électrique.

• Paramètres d'alarme et de protection : sur la base des directives du fabricant de la machine, définissez les seuils d'alerte et de danger pour les vibrations radiales (généralement de crête à crête). Pour la position axiale, définissez les limites de déplacement positif et négatif.

5. Maintenance prédictive et dépannage

• Liste de contrôle d'inspection quotidienne :

• Vérifiez si le contre-écrou du transducteur est desserré.

• Inspectez l’armure du câble pour détecter tout dommage ou corrosion.

• Assurez-vous que les connecteurs sont propres, secs et serrés.

• Vérifiez la température du boîtier de l'IQS 450 pour déceler toute anomalie.