Conditionneur de signaux IQS450 204-450-000-001-A1-B24-H05-I0

L'IQS450 204-450-000-001-A1-B24-H05-I0 est un système de mesure de déplacement par courants de Foucault de qualité industrielle de Vibro-Meter, spécialement conçu pour les applications nécessitant à la fois une surveillance de grands déplacements et une transmission robuste de signaux longue distance. Ce système intègre les technologies de base d'une plage de mesure linéaire de 4 mm de large (option B24) avec une sortie courant 2 fils 4-20 mA, complétée par une longueur totale de câble standard de 5 mètres (option H05). Cette combinaison crée une solution qui atteint un excellent équilibre entre plage de mesure, immunité au bruit et commodité d'installation. Il est particulièrement adapté aux scénarios industriels exigeants qui nécessitent la surveillance de déplacements mécaniques importants (tels que le flottement axial, la dilatation thermique) tout en exigeant une immunité exceptionnelle aux interférences électromagnétiques (EMI) pour la transmission de signaux sur des distances modérées.

Basé sur le principe d'induction par courants de Foucault très fiable, le système se compose d'un transducteur de proximité série TQ 402/412 précisément adapté et calibré en usine et d'un conditionneur de signal IQS 450. La configuration B24 offre une sensibilité de 1,25 μA/μm, avec sa plage de mesure linéaire étendue de 0,3 à 4,3 mm, couvrant les déplacements de grande amplitude typiques de la plupart des grandes machines tournantes. Simultanément, son mode de sortie de courant à 2 fils (fonctionnant dans la plage de 15,5 à 20,5 mA « zéro direct ») hérite de tous les avantages de la norme de contrôle de processus industriel 4-20 mA : insensibilité aux changements de résistance de ligne, excellente réjection du bruit en mode commun, prise en charge de la transmission longue distance et mise en œuvre facile de la détection de rupture de fil.

La longueur de câble de 5 mètres est une « longueur dorée » conçue de manière optimale pour les environnements industriels. Il répond aux exigences de câblage typiques du capteur à une boîte de jonction sur site ou à une armoire à proximité, tout en évitant l'augmentation des coûts, la complexité de l'installation et les problèmes potentiels d'intégrité du signal associés à des câbles trop longs. Conçu pour les environnements industriels standards (A1), le système est robuste et durable, capable de fonctionner de manière stable sur une large plage de températures allant de -40°C à +180°C. Des versions antidéflagrantes certifiées ATEX et CSA sont également disponibles pour répondre aux exigences des applications en zones dangereuses dans des secteurs tels que le pétrole, le gaz et les produits chimiques.

Valeur fondamentale et avantages uniques :

• Combinaison parfaite d'une large plage et d'une sortie de courant haute fiabilité : l'option B24 fournit simultanément une fenêtre de mesure de 4 mm de large et la robustesse de transmission des signaux de courant, abordant le problème des interférences de signal lors de la transmission à distance dans les applications à grand déplacement.

• Signal de courant haute résolution « Live Zero » : la cartographie de 4 mm de déplacement mécanique dans une fenêtre de courant étroite de 5 mA (15,5-20,5 mA) permet d'obtenir une résolution de courant élevée de 1,25 μA/μm, ce qui le rend extrêmement sensible aux changements infimes.

• Longueur du système optimisée de 5 mètres : offre une marge de câblage d'installation suffisante tout en garantissant une réponse en fréquence optimale du système et une fidélité du signal, offrant une rentabilité élevée.

• Robustesse environnementale exceptionnelle : de la tolérance aux hautes températures du transducteur à l'immunité au bruit de la boucle de courant, le système est conçu pour les environnements difficiles comme les centrales électriques, les raffineries et les plates-formes offshore.

• Architecture et maintenance du système simplifiées : le système à 2 fils réduit considérablement les coûts et la complexité du câblage ; les composants sont entièrement interchangeables, ce qui réduit les stocks de pièces de rechange et les coûts de maintenance à long terme.

• Intégration transparente du système industriel : le signal de courant standard 4-20 mA peut être directement connecté au DCS, au PLC, au SIS ou à tout dispositif de surveillance prenant en charge l'entrée de courant, ne nécessitant aucune conversion de signal supplémentaire.

2. Principe de fonctionnement du système et avantages techniques approfondis de la configuration B24-H05

Le système fonctionne sur la base de l’effet des courants de Foucault. Le signal haute fréquence généré par le conditionneur IQS 450 excite la bobine du transducteur, produisant un champ magnétique alternatif. Les courants de Foucault induits dans le métal cible modifient l'impédance complexe de la bobine. Un circuit ASIC dédié à l'intérieur du conditionneur calcule avec précision les changements dans les parties réelles et imaginaires de cette impédance et les convertit linéairement en un courant continu à 2 fils.

Valeur technique unique du mode B24 (1,25 μA/μm, plage 4 mm) :

1. Unification de la large plage et de la haute résolution : sur la plage de déplacement de 4 mm de large, le système maintient une résolution de courant élevée de 1,25 μA/μm. Cela signifie que le système reste très sensible aux changements infimes (tels que quelques microns de vibration) même lors de la surveillance d'un déplacement de grande amplitude.

2. Avantages inhérents aux signaux de courant manifestés dans des applications à large gamme :

• Immunité au bruit : lors de la surveillance de gros équipements, les câbles des capteurs doivent souvent être parallèles aux câbles d'alimentation sur de longues distances. L’immunité des signaux de courant au bruit de tension induit est d’une immense valeur dans de tels scénarios.

• Distance de transmission : pour les câbles de 5 mètres ou plus, les signaux de courant ne sont pas affectés par la chute de tension de ligne, garantissant ainsi que le signal reçu dans la salle de contrôle est identique à celui du capteur.

• Simplicité et fiabilité : le système à 2 fils réduit la probabilité d'erreurs de câblage et diminue le risque de pannes dues à la corrosion des connecteurs.

Effet synergique de la longueur du câble H05 (5 mètres) et de la sortie de courant B24 :

• Point idéal de performance : cinq mètres constituent un « point idéal de performance » largement validé par la pratique de l'ingénierie. À cette longueur, l'influence des paramètres distribués par câble (capacité, inductance) sur la réponse haute fréquence du système (20 kHz) est minimisée, tout en répondant à la grande majorité des besoins de câblage intra-machine.

• Économie et commodité : par rapport aux longueurs personnalisées, 5 mètres est une longueur standard, ce qui entraîne un approvisionnement plus rapide et un coût inférieur. Lors de l'installation sur site, cette longueur est modérée : ni trop longue pour causer des difficultés d'enroulement, ni trop courte pour être insuffisante.

• Coopération avec des barrières de sécurité : lorsqu'il est utilisé dans des applications antidéflagrantes ou nécessitant des distances de transmission plus longues, le câble de 5 mètres connecte le transducteur à une boîte de jonction de champ, qui est ensuite connectée via un câble à paire torsadée ordinaire à une barrière de sécurité (GSI 124) située dans la zone sûre. Cette architecture est la plus économique et la plus typique.

3. Scénarios d'application typiques et guide de sélection

Champs d'application idéaux pour la configuration B24-H05 :

• Grands groupes électrogènes à turbine à vapeur dans la production d'électricité : surveillance du déplacement axial des boîtiers HP/IP et LP. Le déplacement peut atteindre plusieurs millimètres et les signaux doivent être transmis du pont bruyant de la turbine à la salle électronique.

• Compresseurs centrifuges dans l'industrie pétrochimique : surveillance des vibrations radiales et de la position axiale de divers roulements d'étage. L'équipement est volumineux, les points de mesure sont dispersés et le site présente de graves interférences électromagnétiques (VFD, gros moteurs).

• Surveillance du faux-rond de l'arbre principal de la turbine hydroélectrique : grandes amplitudes de déplacement, environnement d'installation humide, distance de transmission du signal modérée.

• Réducteurs de turbine de propulsion principale marine : surveillance de la position et des vibrations des arbres de transmission. L’environnement de la salle des machines est caractérisé par une température élevée, une humidité élevée et des vibrations élevées, ce qui nécessite une transmission fiable du signal.

• Surveillance de l'état à long terme des grands moteurs et trains de pompes : nécessite une large plage pour s'adapter aux tassements potentiels des fondations, aux changements de désalignement et aux signaux de courant afin de garantir des données stables et fiables à long terme.

Chemin de décision de sélection :

1. Déterminer la plage de déplacement : Si le déplacement prévu ou maximum contre lequel il faut se protéger peut dépasser 2 mm, ou si une très grande marge de sécurité (>1 mm) est souhaitée lors de l'installation, B24 (4 mm) doit être sélectionné plutôt que B22 (2 mm).

2. Déterminer le type de signal :

• Si la distance de transmission dépasse 10 mètres, s'il y a de fortes interférences électromagnétiques sur site, ou si une connexion directe aux cartes DCS 4-20 mA traditionnelles est requise, la priorité doit être donnée à la sortie courant B24.

• Si la distance de transmission est très courte (<5 mètres), l'environnement est propre et le backend est un système de surveillance des vibrations dédié (généralement une entrée de tension), alors B23 (sortie de tension, 4 mm) peut être envisagé.

3. Déterminer la longueur du câble : estimez la distance de câblage entre le point d'installation du transducteur et l'emplacement prévu du conditionneur IQS 450 (ou le premier point de terminaison). Si cette distance est comprise entre 2 et 8 mètres, H05 (5 mètres) est généralement le choix optimal, offrant une marge raisonnable et des performances optimales.

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

1. Étapes d'installation de base :

• Installation mécanique et réglage initial de l'écart : respecter strictement les contraintes géométriques. Réglez l'écart mécanique initial à l'aide de jauges d'épaisseur. Pour le B24, il est fortement recommandé de régler l'écart entre 2,0 et 3,0 mm (par exemple 2,5 mm). Cela correspond à un courant de sortie de ~18,0 mA, positionné au milieu de la plage linéaire, laissant suffisamment de place pour un déplacement dynamique bidirectionnel ou une dérive unidirectionnelle.

• Installation et fixation du câble : Le câble de 5 mètres doit être soigneusement acheminé le long de l'équipement ou des chemins de câbles et fixé à l'aide d'attaches de câble ou de pinces à des intervalles de 150 à 200 mm, en évitant l'affaissement et les vibrations. Respectez strictement le rayon de courbure minimum.

• Connexion électrique :

1. Former une boucle de courant : connectez la borne négative de l'alimentation -24 V CC à la borne 'COM' de l'IQS 450 et la borne positive à la borne '-24V'.

2. Sortie de signal : La borne « OUTPUT » de l'IQS 450 est la sortie de courant positive, qui doit être connectée à l'entrée de courant positive du dispositif de réception (ou de la barrière de sécurité). L'entrée négative du dispositif de réception retourne ensuite à la borne négative de l'alimentation, formant une boucle fermée.

3. Manipulation du blindage : Le blindage du câble doit être mis à la terre en un seul point uniquement du côté de l'armoire du système de commande. Évitez absolument la mise à la terre à la fois du côté du transducteur et du côté de l'armoire.

2. Mise sous tension, mise en service et vérification :

• Vérification de la résistance de boucle : avant la mise sous tension, calculez la résistance totale de la boucle Rtotal=Rcable+Rbarrier+RAIRtotal=Rcable+Rbarrier+RAI. Assurez-vous que sous la tension d'alimentation minimale, la tension aux bornes de l'IQS 450 est supérieure à sa tension de fonctionnement minimale requise (généralement > 12 V CC).

• Vérification de la sortie statique : mise sous tension avec la machine à l'arrêt. Connectez un milliampèremètre de haute précision en série dans la boucle et mesurez le courant statique IstaticIstatic. Sa valeur doit être comprise entre 15,5 et 20,5 mA et correspondre à peu près au courant estimé à partir de l'écart mécanique initial ( I≈15,5+1,25×(Gapmm−0.3)×1000I≈15,5+1,25×(Gapmm−0.3)×1000 ).

• Contrôle dynamique : après le démarrage de la machine, observez la valeur de l'écart et la forme d'onde de vibration affichées sur le système de surveillance. Tapoter doucement sur la base de montage du transducteur devrait produire une réponse de signal de vibration correspondante.

3. Intégration avec barrière de sécurité (GSI 124) (pour antidéflagrant ou ultra longue distance) :

• Rôle : Le GSI 124 est la barrière de sécurité intrinsèque entre la zone dangereuse (côté capteur) et la zone sûre (côté système de contrôle).

• Connexion : La sortie de l'IQS 450 est connectée aux bornes d'entrée « côté zone dangereuse » du GSI 124. La sortie « côté zone sûre » du GSI 124 fournit un signal de tension isolé (par exemple, -1,6 V à -17,6 V) proportionnel au courant d'entrée, pour acquisition par le système de contrôle.

• Remarque : Un modèle GSI 124 certifié pour une utilisation avec le système doit être utilisé, et il doit être installé et câblé strictement selon ses instructions.

5. Maintenance prédictive, dépannage et gestion du cycle de vie

• Tâches de maintenance régulières :

• Inspection visuelle : Étanchéité du transducteur ; intégrité de la gaine du câble ; propreté et étanchéité des connecteurs.

• Vérification électrique : mesurez le courant de fonctionnement statique et comparez-le à la référence historique pour vérifier la dérive.

• Test fonctionnel : utilisez les opportunités d'arrêt pour déplacer manuellement l'arbre et vérifier si l'affichage du système de surveillance change en permanence.

• Diagnostics de santé du système (via un jugement de valeur actuelle) :

• En dessous de 4 mA : circuit ouvert, perte de puissance ou panne grave de l'IQS 450.

• Stable en dessous de 15,5 mA : l'écart entre le transducteur est bien supérieur à 4,3 mm ou la cible est manquante.

• Stable au-dessus de 20,5 mA : l'écart entre le transducteur est inférieur à 0,3 mm, le transducteur est en contact avec la cible ou des débris métalliques adhèrent à la pointe.

• Courant dans la plage normale mais aucune fluctuation : dommages possibles au transducteur (bobine ouverte mais le conditionneur émet une polarisation fixe) ou cible ne tournant pas (pour la mesure des vibrations).

• Fluctuation excessive du courant (bruit) : mauvaise mise à la terre du blindage, fortes interférences électromagnétiques, état de surface de la cible extrêmement mauvais.

• Stratégie de pièces de rechange : étant donné que les transducteurs TQ et les conditionneurs IQS 450 sont entièrement interchangeables, il est recommandé de stocker les principales pièces de rechange. Le remplacement ne nécessite pas d'étalonnage sur site ; seule la confirmation du réglage initial correct de l’écart est nécessaire.