Le TQ422 est un transducteur de proximité résistant à la pression fabriqué par Vibro-Meter, conçu spécifiquement pour les environnements à haute pression. Il constitue le composant central du système de mesure de proximité TQ 422 & TQ 432 / EA 402 / IQS 452. Fonctionnant selon le principe des courants de Foucault, ce capteur permet de mesurer sans contact le déplacement relatif ou les vibrations des composants de machines en mouvement. Sa conception unique lui permet de résister à des pressions allant jusqu'à 100 bars, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications de mesure dans des environnements immergés tels que les pompes submersibles, les turbines hydrauliques (par exemple les turbines Kaplan et Francis) et d'autres conditions de haute pression.
Le transducteur TQ422 forme un système de mesure de proximité complet et calibré lorsqu'il est associé à un conditionneur de signal IQS 452 correspondant et à un câble d'extension EA 402 en option. Tous les composants de ce système sont interchangeables, garantissant une flexibilité opérationnelle et une commodité de maintenance.
Les TQ422 et TQ432 sont des transducteurs de proximité fonctionnellement identiques. La principale différence réside dans leur montage :
TQ422 : Conçu pour un montage vers l'avant. Sa sonde est dotée d'un capuchon de protection BOA (environ 0,6 mm d'épaisseur) à l'avant, qui est également à l'origine du décalage inhérent (-2,4 V) dans la sortie de tension. Il est directement exposé au milieu à haute pression, constituant ainsi la première ligne de défense.
TQ432 : Conçu pour un montage inversé. Il est généralement installé du côté opposé du récipient sous pression, ce qui signifie que la pointe de la sonde n'est pas directement exposée au fluide haute pression et ne nécessite donc pas de capuchon de protection BOA.
Principales caractéristiques et caractéristiques
1. Conception d’applications haute pression
La sonde du capteur est fabriquée à partir d'un matériau PEEK (polyétheréthercétone), capable de résister directement à des pressions de fluide jusqu'à 100 bars.
Le corps du transducteur est construit en acier inoxydable (1.4435), offrant une excellente résistance mécanique et à la corrosion.
2. Mesure sans contact
Fonctionne selon le principe des courants de Foucault, ne nécessitant aucun contact physique avec la cible (généralement un arbre métallique), évitant ainsi l'usure et permettant une mesure fiable à long terme sans friction.
3. aptitude aux atmosphères explosives
4. Solution système complète
Associé au conditionneur de signal IQS 452 pour fournir une sortie de tension ou de courant :
Sortie de tension (3 fils) : sensibilité 4 mV/μm, plage dynamique de -2,4 V à -18,4 V.
Sortie courant (2 fils) : sensibilité 1,25 μA/μm, plage dynamique 15,75 mA à 20,75 mA (généralement utilisée avec l'unité de séparation galvanique GSI 124).
Peut être utilisé avec les câbles d'extension EA 402 pour étendre la distance de mesure, formant un système complet de 5 mètres ou 10 mètres.
5. Adaptabilité environnementale
Large plage de températures de fonctionnement : Corps du transducteur de -25°C à +140°C (dérive <5 %) ; Le câble peut résister à -100°C à +200°C.
Indice de protection élevé : IP68 (IEC 529 / DIN 40050), offrant une protection complète contre la poussière et une capacité pour un fonctionnement immergé à long terme.
Excellente résistance aux vibrations : Peut résister à des vibrations de 2 g dans la plage de fréquences de 10 Hz à 500 Hz.
6. Configuration facultative des protections
Offre une option de gaine tressée en acier inoxydable BOA (Braided Outer Armour), offrant une protection mécanique supplémentaire pour le câble coaxial intégré du transducteur, améliorant ainsi la résistance à l'écrasement et à l'abrasion.
Avec gaine BOA, la résistance à la pression de l'ensemble transducteur/câble augmente jusqu'à 10 bar (1 bar sans BOA).
Principe de fonctionnement détaillé
Le transducteur de proximité TQ422 fonctionne sur la base du principe des courants de Foucault, une technologie d'induction électromagnétique largement utilisée pour la mesure des déplacements et des vibrations sans contact. Les sections suivantes détaillent son mécanisme de fonctionnement, la composition du système et le flux du signal.
1. Principe physique de base : effet des courants de Foucault
Lorsqu'un conducteur métallique est placé dans un champ magnétique changeant ou se déplace par rapport à un champ magnétique, selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, des courants en boucle fermée, appelés courants de Foucault, sont induits dans le conducteur. La force, la répartition et la phase de ces courants de Foucault dépendent de plusieurs facteurs :
L'écart entre la bobine et le conducteur : C'est le paramètre cible pour la mesure.
La conductivité électrique (σ) et la perméabilité magnétique (μ) du conducteur.
La fréquence (f) du champ magnétique excitateur.
La forme géométrique du conducteur.
Le cœur du capteur TQ422 est une bobine enroulée avec précision encapsulée dans le matériau PEEK au niveau de la pointe de la sonde. Le PEEK est un plastique technique haute performance connu pour son excellente résistance mécanique, sa résistance chimique et sa faible absorption d'humidité. Surtout, il présente une très faible perte diélectrique et de bonnes propriétés de transmission des ondes dans les champs électromagnétiques à haute fréquence, garantissant ainsi qu'il n'interfère pas avec le champ magnétique généré par la bobine.
2. Flux de travail du système
Le flux de travail opérationnel de l'ensemble du système de mesure de proximité est un processus en boucle fermée de « transmission-induction-démodulation-sortie » :
Génération et transmission de signaux haute fréquence :
Le conditionneur de signal IQS 452 couplé contient un oscillateur haute fréquence (HF) et un circuit de modulation/démodulation.
Le conditionneur fournit un courant d'excitation CA haute fréquence à la bobine du transducteur TQ422 via un câble coaxial.
Génération de champ électromagnétique et induction par courants de Foucault :
Le courant alternatif traversant la bobine génère autour d’elle un champ magnétique alternatif haute fréquence.
Lorsque ce champ magnétique pénètre dans la pointe de la sonde PEEK et agit sur la surface d'une cible métallique proche (par exemple, un arbre de machine), des courants de Foucault sont induits dans la couche superficielle de la cible.
Détection de changement d'impédance :
Les courants de Foucault induits génèrent eux-mêmes un champ magnétique. Selon la loi de Lenz, ce champ magnétique s'oppose au champ de la bobine d'origine, affaiblissant ainsi le champ magnétique de la bobine d'origine.
Cet effet « d'affaiblissement » se manifeste par une modification de l'impédance équivalente de la bobine du capteur. L'impédance (Z) de la bobine, une combinaison de résistance (R) et de réactance inductive (ωL), change de manière sensible et régulière en fonction des variations de l'écart entre la bobine et la cible.
Diminution de l'écart -> Effet de courants de Foucault plus fort -> Changement plus important de l'impédance de la bobine.
Augmentation de l'écart -> Effet de courants de Foucault plus faible -> Changement plus faible de l'impédance de la bobine.
Démodulation et traitement du signal :
Le conditionneur de signal IQS 452 surveille en permanence les changements d'impédance de la bobine du capteur.
Le circuit de démodulation interne convertit (démodule) ce changement d'impédance haute fréquence en un signal de tension continue ou de courant linéaire proportionnel à l'écart.
Le conditionneur utilise des composants de haute qualité pour garantir la stabilité et la précision du signal et offre une protection contre les courts-circuits.
Sortie et calibrage :
Mode tension : sorties -2,4 V à l'écart minimum (généralement influencé par le capuchon de protection) et -18,4 V à l'écart maximum (4 mm).
Mode courant : produit 15,75 mA à l'écart minimum et 20,75 mA à l'écart maximum.
Le système est calibré en usine à +23°C ±5°C en utilisant un matériau cible spécifique (acier VCL 140, 1.7225).
Le résultat final est un signal hautement linéaire par rapport à la distance :
3. Caractéristiques du système et rémunération
Compensation de température : le système intègre une compensation de température pour minimiser l'impact des variations de température ambiante sur la précision des mesures, garantissant que la dérive reste inférieure à 5 % sur la large plage de températures de -25°C à +140°C.
Réglage de la longueur du câble (coupage électrique) : en raison des paramètres distribués (capacité, inductance) du câble coaxial affectant la transmission du signal haute fréquence, le système a des exigences minimales pour la longueur totale du câble (TSL - longueur totale du système, c'est-à-dire câble intégré du transducteur + longueur du câble d'extension EA402) (système 5 m ≥ 4,4 m, système 10 m ≥ 8,8 m) pour garantir des performances optimales du système et l'interchangeabilité des transducteurs.
Exigences relatives au matériau cible : la sensibilité et la linéarité du capteur sont liées à la conductivité électrique et à la perméabilité magnétique du matériau cible. L'étalonnage standard est basé sur l'acier VCL 140. Si le matériau cible diffère, un échantillon doit être fourni pour un étalonnage spécial.
Domaines d'application
Groupes électrogènes hydroélectriques : mesure du déplacement relatif, des vibrations et du faux-rond des arbres dans diverses turbines hydrauliques comme Francis et Kaplan.
Pompes submersibles : surveillance des conditions de fonctionnement dynamiques des arbres de pompe dans des environnements sous-marins à haute pression.
Machines tournantes industrielles : surveillance du déplacement d'arbre et des vibrations pour les équipements critiques tels que les compresseurs, les turbines à gaz et les turbines à vapeur.
Toute application nécessitant une mesure de déplacement sans contact dans des environnements à haute pression, dangereux (explosifs) ou immergés dans un liquide.
