Il TQ403 è un sensore di prossimità senza contatto ad alte prestazioni della linea di prodotti VM. Insieme al cavo di prolunga EA403 e al condizionatore di segnale IQS450, forma un sistema completo di misurazione di prossimità. Basato sul principio delle correnti parassite, il sistema è ampiamente utilizzato per il monitoraggio delle condizioni e la protezione di macchinari rotanti industriali, particolarmente adatto per la misurazione delle vibrazioni e della posizione in apparecchiature critiche come turbine a vapore, turbine a gas, turbine idrauliche, generatori, turbocompressori e pompe.
Il sistema TQ403 è caratterizzato da alta precisione, alta affidabilità, funzionamento in un ampio intervallo di temperature ed eccellente adattabilità ambientale. Supporta l'uso in aree pericolose (ambienti a prova di esplosione) e fornisce opzioni di uscita sia in tensione che in corrente, rendendolo adatto a vari requisiti di integrazione di sistemi di monitoraggio industriale.
Principio di funzionamento
Il sistema di misurazione di prossimità TQ403 funziona in base al principio delle correnti parassite per la misurazione dello spostamento senza contatto. Il meccanismo di funzionamento del sistema è il seguente:
1. Meccanismo di generazione e accoppiamento del campo elettromagnetico
Il nucleo del sensore TQ403 è una struttura di bobina avvolta di precisione azionata da un segnale CA ad alta frequenza proveniente dal condizionatore di segnale IQS450. Quando la corrente CA passa attraverso la bobina, genera un campo elettromagnetico alternato ad alta frequenza nello spazio circostante. Questo campo ha specifiche caratteristiche di distribuzione spaziale, con la sua forza che decade esponenzialmente con l'aumentare della distanza. Quando un bersaglio metallico conduttivo entra in questo campo elettromagnetico, sulla superficie del bersaglio vengono indotte correnti parassite a circuito chiuso secondo la legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica. Le caratteristiche di intensità e distribuzione di queste correnti parassite sono strettamente correlate alla distanza tra il sensore e il target, alle proprietà elettriche e magnetiche del materiale target e alla frequenza di eccitazione.
2. Modulazione dell'impedenza ed estrazione del segnale
Il flusso di correnti parassite nel materiale target genera un campo elettromagnetico inverso opposto in fase al campo originale, un fenomeno noto come legge di Lenz. L'interazione tra questi due campi modifica in modo significativo l'impedenza equivalente della bobina del sensore. Questa variazione di impedenza include variazioni sia nella componente resistiva che induttiva: la variazione della componente resistiva deriva principalmente dalla dissipazione di energia causata dalle correnti parassite, mentre la variazione della componente induttiva ha origine dall'effetto di indebolimento del campo inverso sul campo originale. Esiste una relazione funzionale altamente non lineare tra la variazione di impedenza della bobina del sensore e la distanza tra loro. Il sistema converte questa relazione non lineare in un'uscita di tensione o corrente altamente lineare attraverso la progettazione di circuiti di precisione e l'elaborazione di algoritmi.
3. Condizionamento del segnale ed elaborazione della linearizzazione
Il condizionatore di segnale IQS450 funge da nucleo intelligente dell'intero sistema, contenente un oscillatore ad alta frequenza ad alte prestazioni, un circuito di demodulazione di precisione e un'unità avanzata di elaborazione del segnale. L'oscillatore genera un segnale ad alta frequenza (tipicamente 1-2 MHz) con frequenza stabile e ampiezza costante per azionare la bobina del sensore. Il circuito ricevente estrae con precisione informazioni utili dalle variazioni di impedenza utilizzando la tecnologia di rilevamento sensibile alla fase (PSD). Il sistema utilizza la tecnologia di compensazione digitale della temperatura e algoritmi di adattamento polinomiale per eseguire l'elaborazione della linearizzazione in tempo reale e la compensazione della deriva termica sui segnali grezzi provenienti dal sensore, garantendo un'eccellente precisione di misurazione nell'intero intervallo di temperature operative.
4. Interfaccia di uscita e integrazione del sistema
I segnali di misurazione elaborati vengono emessi in due modi: la modalità di uscita in tensione utilizza una configurazione a tre fili che fornisce un'uscita lineare da -1,6 V a -17,6 V, corrispondente a un intervallo di misurazione da 0,75 mm a 12,75 mm; la modalità di uscita di corrente utilizza una configurazione a due fili che fornisce segnali di corrente da -15,5 mA a -20,5 mA. Entrambi i metodi di uscita sono dotati di protezione da cortocircuito e protezione da inversione di polarità, consentendo l'integrazione diretta con PLC, DCS o sistemi di monitoraggio macchina dedicati. I parametri di impedenza di uscita, capacità e induttanza del sistema sono ottimizzati per garantire l'integrità e la stabilità del segnale durante la trasmissione su cavo lungo.
5. Calibrazione e compensazione del materiale target
Il sistema è calibrato in fabbrica utilizzando acciaio VCL 140 (1.7225) come materiale target standard, con sensibilità impostata su 1,33 mV/μm o 0,417 μA/μm. Poiché materiali diversi hanno conduttività elettrica e permeabilità magnetica diverse, è necessaria una ricalibrazione o una correzione del coefficiente del materiale se il materiale target cambia nelle applicazioni pratiche. Il sistema supporta servizi di calibrazione personalizzati. Gli utenti possono fornire campioni di materiali specifici e noi forniremo soluzioni di calibrazione mirate per garantire che la precisione della misurazione soddisfi i requisiti applicativi specifici.
Caratteristiche
Il sistema TQ403 integra molteplici tecnologie avanzate, offrendo eccellenti caratteristiche prestazionali e un'ampia adattabilità applicativa. Le sue caratteristiche principali includono:
1. Reale capacità di misurazione senza contatto
Il sistema adotta un metodo di misurazione completamente senza contatto, eliminando l'usura meccanica, il calore da attrito e gli effetti di carico associati ai tradizionali sensori di contatto. Questo metodo di misurazione è particolarmente adatto per applicazioni su macchinari rotanti ad alta velocità, consentendo l'acquisizione precisa del comportamento dinamico del rotore senza imporre alcun carico aggiuntivo o interferenza sul corpo rotante. L'assenza di contatto fisico tra il sensore e il target prolunga significativamente la durata dell'apparecchiatura e riduce le esigenze di manutenzione.
2. Caratteristiche di larghezza di banda ultra ampia e risposta dinamica elevata
Il sistema presenta una gamma di risposta in frequenza estremamente ampia da CC a 20 kHz (-3 dB), un indicatore di prestazioni che è leader nei sensori di prossimità industriali. L'estremità a bassa frequenza si estende fino alla corrente continua, consentendo una misurazione accurata di spostamenti e posizioni statiche che cambiano lentamente; l'estremità ad alta frequenza raggiunge i 20kHz, sufficienti per catturare componenti di vibrazione ad alta frequenza ed eventi di impatto nella maggior parte dei macchinari rotanti. Questa caratteristica di ampia larghezza di banda consente di utilizzare il sistema non solo per il monitoraggio delle vibrazioni ma anche per applicazioni diagnostiche avanzate come l'analisi della frequenza di accoppiamento degli ingranaggi e l'estrazione delle caratteristiche dei guasti dei cuscinetti.
3. Campo di misura esteso ed eccellenti prestazioni lineari
Il TQ403 fornisce un ampio campo di misura di 12 mm, significativamente più ampio rispetto ai tradizionali sensori di prossimità da 2 mm o 4 mm, offrendo un margine di installazione e un margine di sicurezza maggiori per il monitoraggio delle vibrazioni di macchinari rotanti di grandi dimensioni. Il sistema mantiene eccellenti caratteristiche lineari in tutto l'intervallo di misurazione, con errore di linearità controllato entro un intervallo minimo dopo la compensazione di precisione. Gli utenti possono conoscere le caratteristiche di precisione dei vari intervalli di misurazione attraverso le curve prestazionali fornite, selezionando così i punti operativi appropriati in base ai requisiti effettivi dell'applicazione.
4. Design robusto e adattabilità ambientale estrema
Il sistema può funzionare stabilmente in intervalli di temperature estreme da -40°C a +180°C, con tolleranza a breve termine fino a +220°C in ambienti difficili. La testa del sensore presenta un grado di protezione IP68, fornendo una protezione completa contro l'ingresso di polvere e l'immersione continua. Meccanicamente, il sensore è in grado di sopportare un'accelerazione delle vibrazioni di 5 g di picco (10-500 Hz) e un'accelerazione degli urti di 15 g di picco (mezza onda sinusoidale, durata 11 ms), garantendo un funzionamento affidabile in ambienti industriali difficili.
5. Certificazione completa antideflagrante e garanzia di sicurezza
Il sistema fornisce più versioni certificate antideflagranti per soddisfare diversi requisiti standard regionali e internazionali: la versione Ex ia è conforme a IECEx, ATEX, cCSAus e altre certificazioni, adatta per aree pericolose Zona 0/1/2; La versione Ex nA è adatta per aree Zona 2. Ogni tipo a prova di esplosione ha certificati corrispondenti e condizioni speciali per l'uso. Gli utenti possono selezionare il dispositivo antideflagrante appropriato in base all'ambiente applicativo reale.
6. Configurazione flessibile dell'uscita e opzioni di integrazione del sistema
Il sistema fornisce modalità di uscita sia in tensione che in corrente per soddisfare diversi requisiti di interfaccia. La modalità di uscita in tensione fornisce una gamma dinamica di 16 V con impedenza di uscita di 500 Ω; la modalità di uscita di corrente fornisce un intervallo dinamico di 5 mA utilizzando un metodo di connessione a due fili, semplificando notevolmente i requisiti di cablaggio. Entrambe le uscite sono dotate di protezione da cortocircuito e protezione da sovraccarico, garantendo la protezione dell'apparecchiatura in situazioni accidentali.
7. Eccellente intercambiabilità dei componenti e scalabilità del sistema
Il sistema adotta un concetto di progettazione modulare in cui tutti i componenti (sensore, cavo, condizionatore) sono completamente intercambiabili senza ricalibrazione. Supporta varie combinazioni di lunghezze del cavo (cavo integrale da 1 m/5 m/10 m + cavo di prolunga) con lunghezze totali del sistema di 5 m o 10 m. Il sistema supporta anche il 'trimming elettrico', ottimizzando le prestazioni del sistema regolando la lunghezza elettrica del cavo per garantire l'integrità del segnale durante la trasmissione su cavo lungo.
8. Robusta struttura meccanica e molteplici opzioni di protezione
La testa del sensore è realizzata in materiale Torlon® (poliammide-immide), che offre eccellente stabilità alle alte temperature, resistenza meccanica e resistenza alla corrosione chimica. L'alloggiamento utilizza materiale in acciaio inossidabile MAZ (1.4305), che fornisce un'eccellente protezione meccanica. Gli utenti possono anche equipaggiare opzionalmente tubi flessibili in acciaio inossidabile (raggio di curvatura minimo 50 mm) e guaine in FEP per migliorare ulteriormente la protezione meccanica del cavo e l'adattabilità ambientale.
9. Ampia compatibilità di sistema e adattabilità alle applicazioni
Il sistema può essere perfettamente integrato con i corrispondenti sistemi di monitoraggio VM o alimentato in modo indipendente tramite alimentatore esterno. Fornisce opzioni di montaggio su guida DIN (adattatore di montaggio MA130) per una facile installazione negli armadi di controllo. Il sistema offre inoltre varie scelte di accessori, tra cui involucri industriali, scatole di giunzione e protezioni di interconnessione, soddisfacendo i requisiti di installazione per vari ambienti applicativi.
Riepilogo delle specifiche tecniche
| dell'articolo |
Specifica |
| Principio di misurazione |
Effetto correnti parassite |
| Intervallo di misurazione |
12 mm |
| Opzioni di uscita |
Voltaggio: da -1,6 V a -17,6 V
Corrente: da -15,5 mA a -20,5 mA |
| Risposta in frequenza |
Da CC a 20 kHz (-3 dB) |
| Errore di linearità |
Fare riferimento a Curve prestazionali (Pagina 5) |
| Temperatura operativa |
Da -40°C a +180°C |
| Grado di protezione |
IP68 (testa del sensore) |
| Certificazione antideflagrante |
Ex ia IIC T6–T3 Ga (Zona 0/1/2)
Ex nA IIC T6–T3 Gc (Zona 2) |
| Tipo di cavo |
Cavo coassiale da 70 Ω, guaina in FEP |
| Connettore |
Connettore coassiale miniaturizzato autobloccante |
| Peso |
ca. 140 g (standard) / 220 g (versione Ex) |
Aree di applicazione
Il sistema TQ403 è ampiamente utilizzato nei seguenti scenari industriali:
Turbomacchine: monitoraggio delle vibrazioni relative dell'albero e della posizione assiale per turbine a vapore, turbine a gas e turbine idrauliche
Apparecchiature per la produzione di energia: monitoraggio delle condizioni di generatori ed eccitatrici
Set Compressori: Protezione dalle vibrazioni per compressori centrifughi e assiali
Attrezzature per pompe: monitoraggio dello stato meccanico per pompe ad alta velocità e pompe multistadio
Altri macchinari rotanti: ventilatori, riduttori, motori, ecc.
