Condizionatore di segnale IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H05-I0

L'IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H05-I0 è un sistema di misurazione di prossimità senza contatto ad alte prestazioni e alta affidabilità progettato e prodotto da Vibro-Meter SA. Basato sul comprovato principio delle correnti parassite, questo sistema è ottimizzato per il monitoraggio delle vibrazioni relative e dello spostamento assiale di macchinari rotanti in ambienti industriali difficili. Il nucleo del sistema è costituito da un trasduttore di prossimità serie TQ 402/TQ 412 abbinato a un condizionatore di segnale IQS 450, formando una catena di misura completa calibrata e con componenti intercambiabili.

Questo sistema è particolarmente adatto per il monitoraggio delle condizioni e la protezione di grandi apparecchiature rotanti come turbine a vapore, turbine a gas, turbine idrauliche, alternatori, turbocompressori e pompe. Il suo design è conforme ai rigorosi standard internazionali e dispone di certificazioni per l'uso in atmosfere potenzialmente esplosive (ATEX e CSA), garantendo sicurezza e affidabilità nelle applicazioni in aree pericolose. Il sistema fornisce un'uscita di tensione o corrente con protezione da cortocircuito, presenta un'ampia risposta in frequenza, un'eccellente compensazione della temperatura ed è la scelta ideale per applicazioni di manutenzione predittiva industriale e protezione dei macchinari.

Caratteristiche principali:

• Misurazione senza contatto: basata sul principio delle correnti parassite, consente una misurazione precisa dello spostamento senza contatto fisico con il bersaglio, con conseguente assenza di usura e lunga durata.

• Certificazioni ad alta sicurezza: certificazione ATEX e CSA per l'uso in atmosfere con gas potenzialmente esplosivi come Zona 1 e 2 (a seconda della configurazione).

• Prestazioni eccezionali: ampia risposta in frequenza (da CC a 20 kHz), elevata sensibilità, eccellente linearità e stabilità della temperatura.

• Configurazione flessibile: trasduttore (standard o montaggio inverso), sensibilità, campo di misura, lunghezza del cavo e livello di protezione possono essere selezionati in base alle esigenze dell'applicazione.

• Costruzione robusta: il trasduttore è dotato di alloggiamento in acciaio inossidabile e punta in Torlon; i cavi offrono varie opzioni di protezione; adatto per condizioni difficili come alte temperature e vibrazioni.

• Integrità del sistema: il trasduttore e il condizionatore sono accoppiati e calibrati in fabbrica, garantendo precisione plug-and-play e intercambiabilità dei componenti.

2. Principio di funzionamento del sistema

Questo sistema di misurazione di prossimità funziona in base all'effetto delle correnti parassite. Il circuito dell'oscillatore ad alta frequenza all'interno del condizionatore di segnale IQS 450 genera un segnale ad alta frequenza, che viene alimentato tramite il cavo coassiale alla bobina nella punta del trasduttore TQ 402/412. Questa bobina produce attorno ad essa un campo elettromagnetico ad alta frequenza.

Quando questo campo elettromagnetico si avvicina a un bersaglio metallico conduttivo (ad esempio l'albero di una macchina), sulla superficie del bersaglio vengono indotte correnti parassite. Queste correnti parassite generano un campo magnetico secondario che si oppone al campo della bobina del trasduttore, assorbendo così energia e provocando un cambiamento nell'impedenza effettiva della bobina del trasduttore. Questa variazione di impedenza è strettamente correlata alla distanza (gap) tra la punta del trasduttore e la superficie target.

Il circuito di modulazione/demodulazione all'interno dell'IQS 450 rileva con precisione la variazione dell'impedenza della bobina e la converte in un segnale di tensione CC (Opzione B21) o corrente (Opzione B22) linearmente proporzionale al divario. Questo segnale di uscita può essere collegato direttamente ai sistemi di monitoraggio (ad esempio, PLC, DCS o monitor di vibrazioni dedicati) per la visualizzazione in tempo reale, la registrazione, l'allarme e la protezione di intervento.

Il circuito di compensazione della temperatura del sistema garantisce la stabilità del segnale di uscita in un ampio intervallo di temperature. Tutti i componenti sono accoppiati e calibrati in fabbrica, garantendo un'eccellente intercambiabilità e precisione di misurazione.

3. Campi di applicazione tipici

Il sistema IQS450 204-450-000-001-A1-B21-H05-I0 è ampiamente utilizzato per il monitoraggio di macchinari rotanti critici nei seguenti settori industriali:

1. Generazione di energia: monitoraggio delle vibrazioni dell'albero e della posizione assiale per turbine a vapore, turbine a gas e alternatori; monitoraggio dell'oscillazione e del gap per turbine idrauliche.

2. Petrolio e gas: monitoraggio delle vibrazioni per turbocompressori, compressori centrifughi, pompe e ventilatori, applicabile in aree pericolose come piattaforme offshore e raffinerie.

3. Produzione industriale: protezione di macchinari per motori di grandi dimensioni, riduttori, soffianti e centrifughe.

4. Propulsione marina: monitoraggio delle vibrazioni per turbine e scatole del cambio di propulsione principale.

5. Ricerca e sviluppo: misurazione precisa dello spostamento e delle vibrazioni su banchi prova di macchine rotanti.

Obiettivi di misurazione:

• Misurazione delle vibrazioni radiali: monitoraggio delle vibrazioni dell'albero rispetto all'alloggiamento del cuscinetto per diagnosticare squilibrio, disallineamento, sfregamenti, ecc.

• Misurazione della posizione assiale: monitoraggio dell'usura dei cuscinetti reggispinta, dell'espansione termica del rotore o del galleggiamento assiale.

• Misurazione del fasore chiave: fornisce un segnale di riferimento della velocità e informazioni sulla fase per il bilanciamento e l'analisi dinamica.

4. Riepilogo della guida all'installazione e alla messa in servizio

Una corretta installazione è fondamentale per garantire le prestazioni del sistema. Di seguito è riportato un riepilogo dei passaggi principali basato sul manuale di installazione:

1. Preparazione per l'installazione meccanica:

• Preparazione dell'area target: la superficie dell'albero target deve essere liscia, pulita, con materiale conduttivo uniforme, evitando graffi, macchie di ruggine o punti magnetici (fonti di distorsione elettrica).

• Vincoli di montaggio del trasduttore: deve rispettare rigorosamente i vincoli di montaggio delineati nel manuale (Sezione 2.2), tra cui:

• Spazio libero attorno alla testa del trasduttore (Figura 2-1).

• Distanza minima tra trasduttore e supporto di montaggio (Figura 2-2).

• Distanza minima tra due trasduttori (Figura 2-3).

• Distanza minima tra trasduttore e spalla dell'albero, estremità dell'albero (Figure 2-4, 2-5, 2-6).

• Requisiti di diametro minimo dell'albero (figure 2-7, 2-8) per evitare distorsioni della curva e aumento del rumore.

• Selezione del metodo di montaggio:

• Montaggio all'interno della custodia: utilizzando una staffa montata direttamente su una parte fissa all'interno della macchina (figure da 2-9 a 2-12).

• Montaggio su custodia: utilizzando adattatori di montaggio della sonda PA 15x (figure da 2-13 a 2-15), che consentono la regolazione e la sostituzione dall'esterno.

• Passaggio del cavo: se il trasduttore è montato all'interno della custodia, utilizzare un passaggio del cavo SG 10x (Figure 2-16, 2-17) per la penetrazione sigillata.

2. Regolazione meccanica dello spazio iniziale (macchina ferma):

• Utilizzare uno spessimetro per misurare e regolare la distanza fisica tra la punta del trasduttore e il target.

• Per la misurazione delle vibrazioni: si consiglia di impostare lo spazio iniziale vicino al centro del campo di misurazione lineare (ad esempio, per TQ 402 B21: circa 1,15 mm) per consentire il movimento bidirezionale.

• Per la misurazione della posizione assiale: impostare lo spazio iniziale a un'estremità del campo di misurazione (vicino o lontano) in base alla direzione prevista del movimento unidirezionale.

• Distanza di sicurezza minima consigliata (per evitare contatti): per trasduttori con sensibilità di 8 mV/μm, si consiglia un minimo di 0,2 mm.

3. Installazione del cavo:

• Non accorciare o allungare mai il cavo integrale del trasduttore o il cavo di prolunga. Utilizzare solo lunghezze standard specificate da Vibro-Meter, che soddisfino il requisito minimo di 'Lunghezza totale del sistema (TSL)' (ad esempio, minimo 4,4 m per un sistema di 5 m).

• Rispettare il raggio minimo di curvatura: cavo coassiale ≥ 20 mm, tubo di protezione in acciaio inossidabile ≥ 50 mm.

• Fissaggio e instradamento: fissare i cavi a intervalli regolari (100-200 mm) utilizzando fascette fermacavi sia all'interno che all'esterno della macchina per evitare segnali di interferenza derivanti dalle vibrazioni (Figura 3-1). Utilizzare manicotti termoretraibili sui connettori per evitare che si allentino.

• Protezione EMI: i cavi di segnale devono essere instradati in condotti separati, lontano dai cavi di alimentazione e dalle linee di comunicazione. I condotti devono essere ben collegati a terra. Se necessario, utilizzare tubi di protezione metallici messi a terra per una schermatura aggiuntiva.

4. Collegamento elettrico e regolazione finale:

• Cablaggio: Collegare rigorosamente secondo gli schemi elettrici nelle Figure da 6-1 a 6-3. Assicurarsi che la schermatura sia messa a terra in un singolo punto (tipicamente all'estremità del condizionatore o della barriera).

• In atmosfere esplosive: è necessario utilizzare componenti certificati in versione antideflagrante (Ex) (trasduttore, condizionatore, cavi, scatola di giunzione, barriera, ecc.) e rispettare rigorosamente i limiti specificati nel corrispondente 'Certificato di esame CE del tipo' (ad esempio, lunghezze dei cavi, parametri di induttanza/capacità).

• Regolazione elettrica (regolazione fine opzionale): dopo la regolazione meccanica grossolana, è possibile applicare potenza per la regolazione elettrica fine.

• Per B21 (uscita in tensione): utilizzare la tecnica '3 fili' (Figura 4-7). Alimentare l'IQS 450 (-24 V CC), collegare un voltmetro all'uscita. Variare il gap utilizzando spessimetri, registrare la tensione di uscita, tracciare la curva gap-tensione per verificare la gamma lineare e la sensibilità.

• Se si utilizzano spessimetri conduttivi, è necessario rimuoverli dallo spazio prima di leggere l'uscita, altrimenti la misurazione è falsa.

• Verifica dell'impostazione del gap: infine, verificare che la tensione di uscita CC del sistema (corrispondente al gap statico) rientri nell'intervallo previsto (ad esempio, circa -9 V se impostata al centro).

5. Installazione degli accessori:

• Scatola di giunzione (JB 118): utilizzata per proteggere il punto di connessione tra il cavo integrale del trasduttore e il cavo di prolunga (IP 65). Montare su una superficie priva di vibrazioni (Figura 4-1).

• Custodia industriale (ABA 15x): utilizzata per montare e proteggere il condizionatore di segnale IQS 450, adatto per atmosfere esplosive (IP 66). Presenta una piastra di base isolante per evitare ritorni di terra (Figura 4-2).

• Barriera/Isolatore: nelle applicazioni in atmosfere esplosive, il front-end IQS 450 (area pericolosa) deve essere collegato all'apparecchiatura dell'area sicura tramite un GSV 14x (per uscita in tensione, a 3 fili) o un GSI 124 (per uscita in corrente, a 2 fili). GSI 124 con modalità di uscita in corrente consente una trasmissione stabile su distanze maggiori (fino a 1000 m).

5. Manutenzione e cura

• Ispezione regolare: controllare periodicamente che il montaggio del trasduttore sia serrato, ispezionare i cavi e i tubi di protezione per eventuali danni, usura o piegature eccessive e assicurarsi che i connettori siano sicuri.

• Pulizia: mantenere la punta del trasduttore e l'area target pulite, prive di olio, sporco o accumuli di polvere.

• Controllo della calibrazione: durante revisioni importanti o se i dati di misurazione sono discutibili, si consiglia di verificare le caratteristiche di uscita del sistema rispetto alle curve delle prestazioni utilizzando un target di calibrazione in condizioni standard.

• Sostituzione: a causa dell'intercambiabilità dei componenti, quando si sostituisce un trasduttore o un condizionatore, l'utilizzo di un modello identico in genere ripristina prestazioni coerenti con il sistema originale senza ricalibrazione in loco.

• Riparazione: qualsiasi lavoro di riparazione deve essere eseguito da personale qualificato. Se è necessario restituire un prodotto a Vibro-Meter per la riparazione, compilare il modulo di segnalazione guasti fornito.