Guida tecnica del sistema trasduttore di prossimità TQ 402 e TQ 412 / EA 402 / IQS 452: configurazione, installazione, funzionamento, debug e manutenzione

Capitolo 1: Introduzione – Panoramica del sistema

Sistema di trasduttori di prossimità TQ 402 e TQ 412 / EA 402 / IQS 452 responsabile dell'acquisizione accurata della vibrazione relativa dell'albero e della posizione assiale di macchinari rotanti critici (come turbine a vapore, turbine a gas, compressori e pompe), fornendo i dati più fondamentali e fondamentali per la protezione delle apparecchiature e la manutenzione predittiva. Questa guida mira a fornire a ingegneri e tecnici un riferimento tecnico completo che copra l'intero ciclo di vita, dalla selezione e configurazione del sistema al funzionamento e alla manutenzione a lungo termine.

Componenti principali del sistema:

• Trasduttore di prossimità TQ 402 / TQ 412: l'elemento di rilevamento centrale del sistema, che funziona secondo il principio delle correnti parassite.

• TQ 402: Versione con montaggio standard, corpo completamente filettato, adatta per l'installazione diretta all'interno del macchinario.

• TQ 412: versione a montaggio inverso, con dado di bloccaggio integrato, progettata specificatamente per l'installazione tramite adattatori sonda dall'esterno della macchina.

• Cavo di prolunga EA 402: collega il trasduttore al condizionatore di segnale, garantendo che la lunghezza totale del sistema soddisfi i severi requisiti elettrici.

• Condizionatore di segnale IQS 452: il 'cervello del segnale' del sistema, che fornisce potenza di eccitazione ad alta frequenza al trasduttore e demodula, amplifica ed emette un segnale proporzionale al divario. Le sue sottoversioni includono:

• IQS 452 ver. 0XX/1XX: fornisce un intervallo lineare di 4 mm, rispettivamente con uscita in tensione (4 mV/μm) e uscita in corrente (1,25 μA/μm).

• IQS 452 ver. 2XX/3XX: fornisce un intervallo lineare di 2 mm, rispettivamente con uscita in tensione (8 mV/μm) e uscita in corrente (2,5 μA/μm).

Certificazioni chiave e compatibilità:

• Certificazione antideflagrante: i componenti del sistema sono disponibili nelle versioni a sicurezza intrinseca (Ex i) certificate da ATEX (LCIE 02 ATEX 6086 X) e CSA (1514309), adatte per l'uso in atmosfere potenzialmente esplosive.

• Integrazione del sistema: i segnali standard emessi da questo sistema possono essere perfettamente integrati nei principali sistemi di protezione dei macchinari.

Base della documentazione: tutto il contenuto di questa guida è estratto, integrato e compilato dal documento ufficiale MANUALE - Apparecchiature da campo per sistemi di vibrazione (N. codice 36400), garantendo accuratezza e autorità.

Capitolo 2: Configurazione – Progettazione del sistema e preparazione tecnica

La corretta configurazione del sistema è un prerequisito per garantirne le prestazioni e l'accuratezza della misurazione, coinvolgendo principalmente la selezione del trasduttore, la determinazione della lunghezza del sistema e le impostazioni del condizionatore di segnale.

2.1 Configurazione del trasduttore e del cavo

• Selezione del trasduttore:

• In base all'obiettivo di misurazione (vibrazione/posizione) e ai vincoli spaziali, scegliere TQ 402 (montaggio standard) o TQ 412 (montaggio inverso).

• In base al campo di spostamento dell'albero previsto, determinare il campo di misura lineare richiesto (2 mm o 4 mm), che determinerà la versione IQS 452 corrispondente.

• Determinazione della lunghezza totale del sistema (TSL):

• Regola d'oro: La lunghezza totale del cavo dalla punta del trasduttore all'ingresso del condizionatore di segnale (cavo integrale + cavo di prolunga) deve essere rigorosamente di 5 metri o 10 metri. Le caratteristiche elettriche del sistema sono ottimizzate per questa lunghezza. Qualsiasi deviazione porterà alla perdita di calibrazione e al degrado delle prestazioni.

• Calcolo e ordinazione della lunghezza: In base alla distanza di installazione, selezionare la lunghezza appropriata del cavo integrale (ad esempio, 1 m, 5 m) e del cavo di prolunga EA 402 (ad esempio, 4 m, 9 m), assicurandosi che la somma sia 5 m o 10 m.

• Configurazione della protezione del cavo:

• Armatura BOA in acciaio inossidabile: fornisce protezione meccanica.

• Armatura BOA + guaina termorestringente KYNAR: fornisce protezione meccanica e isolamento elettrico.

• Tubo di protezione KS 106: fornisce una protezione meccanica e ambientale completa (IP67).

• Selezionare la protezione adeguata per i cavi in ​​base all'ambiente di campo:

2.2 Configurazione del condizionatore di segnale

• Selezione della modalità di uscita:

• Uscita di tensione a 3 fili (versioni 0XX, 2XX): bassa impedenza di uscita, buona compatibilità, distanza di trasmissione massima di 200 metri.

• Uscita di corrente a 2 fili (versioni 1XX, 3XX): forte capacità anti-interferenza, distanza di trasmissione massima di 1000 metri, ma deve essere utilizzata con un isolatore come il GSI 123.

• Sensibilità e corrispondenza della gamma:

• Assicurarsi che la sensibilità (4 o 8 mV/μm) e l'intervallo (2 o 4 mm) dell'IQS 452 selezionato corrispondano ai requisiti di misurazione e del trasduttore TQ 402/412.

• Requisiti di alimentazione:

• L'IQS 452 richiede un'alimentazione compresa tra -20 V CC e -32 V CC dal telaio di protezione del macchinario.

2.3 Materiale target e caratterizzazione del sistema

• Materiale target standard: il sistema è calibrato per l'uso con acciaio VCL 140 (1.7225).

• Materiali non standard: se il materiale target è una lega diversa (ad esempio, acciaio inossidabile, alluminio), la sensibilità e l'intervallo lineare del sistema cambieranno. In questo caso, la caratterizzazione del sistema deve essere eseguita prima dell'installazione per determinare l'effettiva curva tensione-distanza, il campo di misurazione lineare reale e la sensibilità attraverso la sperimentazione.

Capitolo 3: Installazione – Implementazione meccanica ed elettrica

Una corretta installazione è la base fisica per garantire un funzionamento stabile a lungo termine e l'accuratezza dei dati del sistema.

3.1 Installazione meccanica

• Posizione e ambiente:

• Assicurarsi che l'area di installazione sia pulita, asciutta e priva di gas corrosivi.

• Tenere lontano da fonti di forti vibrazioni e fonti di calore.

• Vincoli di montaggio del trasduttore (da rispettare rigorosamente):

• Spazio libero: è necessario mantenere le distanze minime davanti, ai lati e dietro la testa del trasduttore (gamma completa TQ 402/412: anteriore 34 mm, lati 13 mm, posteriore 46 mm).

• Distanza dal supporto di montaggio: la distanza minima dalla testa del trasduttore al supporto di montaggio è 13 mm.

• Distanza tra i trasduttori: la distanza minima tra due trasduttori affiancati è 51 mm.

• Distanza dalla spalla/estremità dell'albero: la distanza minima dalla spalla dell'albero per la misurazione radiale è 9 mm; la distanza minima dall'estremità dell'albero per la misurazione assiale è 14 mm.

• Metodi di montaggio:

• All'interno dell'alloggiamento della macchina: utilizzare staffe di montaggio con fori filettati o con spazio libero. Per i fori passanti sono necessari due dadi di bloccaggio. Applicare l'adesivo LOCTITE 241 alle filettature per evitare che si allentino.

• Custodia passante della macchina: utilizzare adattatori sonda PA 113 o PA 103 (solo per TQ 412). Ciò consente la regolazione e la sostituzione del trasduttore dall'esterno.

• Regolazione meccanica dello spazio iniziale:

• Misurazione delle vibrazioni: impostata al centro dell'intervallo lineare.

• Misurazione della posizione: impostata verso l'estremità opposta alla direzione del movimento previsto.

• Concetto: la distanza tra la punta del trasduttore e la superficie target quando la macchina è ferma.

• Principio di impostazione:

• Metodo di impostazione: utilizzare uno spessimetro per impostare con precisione la distanza. Margine di sicurezza: lo spazio minimo non deve essere inferiore a 0,4 mm (per sistemi da 4 mV/μm).

3.2 Cablaggio elettrico

• Installazione del cavo:

• All'interno della macchina, fissare i cavi ogni 100-200 mm utilizzando dei fermacavi.

• Rispettare scrupolosamente il raggio minimo di curvatura: 40 mm per cavo coassiale FEP, 50 mm per cavo con armatura BOA.

• Non accorciare o allungare mai i cavi. Il cavo in eccesso deve essere avvolto con un diametro non inferiore al raggio minimo di curvatura e fissato.

• Connessione e Protezione:

• Accoppiare il connettore del cavo integrale del trasduttore con il connettore del cavo di prolunga EA 402 e posizionarlo immediatamente all'interno di una scatola di giunzione JB 118 o dell'alloggiamento protettivo del PA 113 per la protezione IP65.

• Critico: il guscio metallico del connettore non deve entrare in contatto con parti metalliche messe a terra per evitare interferenze del circuito di terra.

• Passaggio del cavo:

• Utilizzare un passacavo SG 102, avvolgendo i fili con nastro di Teflon per garantire la tenuta (IP68).

• Montaggio del condizionatore di segnale:

• Montare l'IQS 452 sulla piastra isolante all'interno di un alloggiamento industriale ABA 15X per evitare ritorni di terra.

• Cablaggio del sistema:

• 3 fili: utilizzare il cavo K 309/K 310, collegare a 'OUT', 'COM', '-24V'.

• 2 fili: utilizzare il cavo K 209/K 210, collegare a 'OUT', '-24V' e collegare a un isolatore GSI 123.

• Collegare il cavo di prolunga all'ingresso dell'IQS 452.

• Collegare il cavo di trasmissione in base alla modalità di uscita:

• Schermatura: La schermatura del cavo di trasmissione deve essere messa a terra solo in un punto: all'estremità del sistema di protezione del macchinario (all'interno dell'armadio). Le estremità del trasduttore e del condizionatore devono rimanere flottanti.

Capitolo 4: Funzionamento – Runtime e monitoraggio del sistema

Una volta che il sistema è acceso e operativo, il funzionamento quotidiano e il monitoraggio dello stato sono fondamentali per garantire la sicurezza della produzione.

4.1 Monitoraggio dello stato

• Stato del condizionatore di segnale IQS 452: monitorarne lo stato 'OK', 'Allerta', 'Guasto' tramite le spie di stato della scheda del sistema di protezione del macchinario o il software di accompagnamento (ad esempio, ToolboxST).

• Monitoraggio del segnale di uscita: monitora il valore dinamico del segnale del trasduttore (la componente CC rappresenta il divario medio, la componente CA rappresenta la vibrazione) e la forma d'onda in tempo reale sull'HMI del sistema di controllo o sulle pagine di diagnostica.

4.2 Comunicazione dei dati

• Integrazione con il sistema di controllo: l'uscita del segnale analogico di tensione/corrente dell'IQS 452 è direttamente collegata alla scheda di ingresso analogico del sistema di protezione del macchinario (ad esempio, Bently Nevada 3500/42M).

• Allarme e intervento: quando i valori di vibrazione o di posizione superano le soglie di allarme e pericolo preimpostate, il sistema genera allarmi e attiva azioni protettive.

• Registrazione e analisi dei dati: i segnali possono essere inviati a un database storico per l'analisi delle tendenze e la diagnosi dei guasti.

4.3 Operazioni di base

• Monitoraggio online: osserva il valore complessivo delle vibrazioni, la tensione del gap, la forma d'onda e lo spettro in tempo reale tramite il software di sistema senza arrestare la macchina.

• Precauzioni:

• Evitare l'uso di utensili elettrici o altre apparecchiature con forti interferenze elettromagnetiche vicino al trasduttore.

• Assicurarsi che la superficie target sia pulita, priva di olio, ruggine o depositi magnetici, poiché questi influiscono sulla precisione della misurazione.

Capitolo 5: Debug – Verifica del sistema e test funzionali

Il debug è il processo necessario per verificare che il sistema sia installato correttamente, configurato accuratamente e funzioni come previsto.

5.1 Controlli pre-accensione

• Ricontrollare che tutti i vincoli di montaggio meccanico siano soddisfatti.

• Verificare che tutti i collegamenti dei cavi siano sicuri e che la schermatura sia correttamente messa a terra (punto singolo).

• Controllare la polarità dell'alimentazione.

5.2 Test e verifica del circuito

• Verifica delle caratteristiche della tensione di intervallo:

• Utilizzando uno spessimetro, impostare la distanza su diversi punti noti all'interno dell'intervallo lineare (ad esempio, minimo, medio, massimo).

• Misurare la tensione o la corrente di uscita corrispondente sul lato del sistema di protezione del macchinario o direttamente sui terminali di uscita dell'IQS 452.

• Confrontare i valori misurati con la curva teorica dalla scheda tecnica o con la curva ottenuta dalla caratterizzazione; l'errore dovrebbe rientrare in un intervallo accettabile.

• Test di funzione dinamica:

• Per la misurazione delle vibrazioni, toccare delicatamente l'albero (se è possibile farlo in sicurezza) e osservare se il segnale di vibrazione risponde di conseguenza.

• Per la misurazione della posizione, spostare lentamente l'albero e osservare la variazione lineare della tensione di intercapedine.

5.3 Test di integrazione del sistema

• Test di funzione allarme e sgancio:

• Simulare segnali di vibrazione elevata o di superamento della posizione per verificare che il sistema di controllo generi correttamente segnali di allarme e pericolo (intervento).

• Verificare che gli allarmi visualizzati sull'HMI siano corretti.

• Test di ridondanza del canale (se applicabile): se il sistema è configurato con trasduttori e canali ridondanti, simulare un errore del canale primario e verificare che il sistema passi senza problemi al canale di backup.

Capitolo 6: Manutenzione – Azioni preventive e correttive

La manutenzione sistematica è la pietra angolare per garantire l’affidabilità del sistema a lungo termine.

6.1 Manutenzione Ordinaria

• Ispezioni periodiche:

• Ispezione visiva: controllare che trasduttori, cavi e protezioni non presentino danni fisici (graffi, ammaccature, bruciature).

• Ispezione meccanica: verificare che i trasduttori siano montati saldamente e non allentati. Controllare le condizioni dei pressacavi.

• Controllo elettrico: eseguire periodicamente test del circuito (vedere 5.2), registrando i dati per osservare le tendenze di deriva a lungo termine.

• Ispezione del connettore: controllare l'integrità delle guarnizioni sul JB 118 o sugli alloggiamenti protettivi e cercare segni di umidità o corrosione all'interno.

• Pulizia: mantenere pulita la testa del trasduttore e la superficie target. Pulire accuratamente la superficie della sonda utilizzando alcol isopropilico e strumenti non metallici.

6.2 Diagnostica e risoluzione dei problemi

6.3 Sostituzione dei componenti

• Sostituzione di un trasduttore:

1. Spegnere la macchina ed eseguire il Lockout-Tagout (LOTO).

2. Scollegare i cavi dopo aver notato i relativi punti di connessione.

3. Rimuovere il vecchio trasduttore.

4. Installare il nuovo trasduttore e seguire scrupolosamente i passaggi del Capitolo 3 per regolare nuovamente il gioco meccanico iniziale.

5. Ricollegare i cavi.

6. Eseguire il test e la verifica del circuito (Sezione 5.2) per garantire che il nuovo sistema di trasduttori funzioni correttamente.

• Sostituzione di un condizionatore di segnale (IQS 452):

1. Preparare un nuovo IQS 452 dello stesso modello e versione.

2. Spegnere e sostituire il condizionatore.

3. Dopo l'accensione, poiché i parametri del sistema vengono memorizzati sul lato del sistema di controllo, solitamente non è necessaria alcuna configurazione aggiuntiva. Tuttavia, è necessario eseguire la verifica dell'output.

6.4 Gestione dei ricambi

• Si consiglia di tenere a magazzino pezzi di ricambio critici, come trasduttori, cavi di prolunga e condizionatori di segnale.

• Registrare i numeri di modello, i numeri di versione e i numeri di serie dei pezzi di ricambio per garantire la compatibilità con il sistema esistente.