Il TQ902 è un sensore di prossimità senza contatto ad alte prestazioni basato sul principio delle correnti parassite della linea di prodotti VM. Funge da componente front-end principale di una catena di misurazione di prossimità completa, che in genere consiste nel sensore TQ902, un cavo di prolunga EA902 opzionale e un condizionatore di segnale IQS900.
Il sensore TQ902 è specificatamente progettato per il monitoraggio delle condizioni e i sistemi di protezione delle macchine rotanti. La sua funzione principale è quella di misurare con precisione lo spostamento relativo (distanza) tra la sonda del sensore e un target metallico (tipicamente l'albero di un macchinario rotante). Utilizzando un metodo senza contatto, converte piccole variazioni del gap meccanico in variazioni dei parametri elettrici, fornendo dati grezzi per il successivo condizionamento del segnale e il processo decisionale del sistema.
Il TQ902 è un sostituto formale, adatto e funzionalmente equivalente dei sensori della serie TQ4xx, con ottimizzazioni nei materiali e nel design, pari o addirittura superiori alle loro prestazioni.
Questo sistema è ampiamente utilizzato in apparecchiature critiche quali turbine a vapore, turbine a gas, turbine idrauliche, turbocompressori, pompe di grandi dimensioni, ventilatori, generatori e motori per monitorare le vibrazioni radiali dell'albero, lo spostamento assiale (posizione di spinta) e la velocità di rotazione (Keyphasor). Si tratta di un'unità di rilevamento indispensabile per ottenere la protezione dei macchinari, la manutenzione predittiva e la sicurezza funzionale (ad esempio, sistemi di rilevamento della velocità eccessiva - ODS). L'intera catena di misura è conforme ai requisiti della norma API 670 5a edizione.
Caratteristiche e vantaggi principali
Il design del sensore TQ902 mira a fornire misurazioni affidabili, stabili e precise in ambienti industriali estremi. Le sue caratteristiche principali includono:
Principio di misurazione delle correnti parassite senza contatto:
Utilizza un effetto corrente parassita maturo per la misurazione, evitando completamente il contatto con il bersaglio rotante ad alta velocità, eliminando l'usura e garantendo una durata estremamente lunga e un'elevata affidabilità.
In grado di misurare target costituiti da vari materiali metallici, offrendo un'ampia gamma di applicazioni.
Resilienza alle alte temperature e all’ambiente:
Ampio intervallo di temperature operative: il corpo del sensore può funzionare continuamente a temperature ambiente da -40°C a +180°C e resistere a temperature di sopravvivenza a breve termine fino a +220°C (per un massimo di 2 ore), adatto a vari ambienti industriali ad alta temperatura, come posizioni vicino agli alloggiamenti dei cuscinetti delle turbine.
Grado di protezione eccezionale: la testa del sensore (sonda e cavo integrato) vanta un grado di protezione IP68, offrendo una protezione completa contro l'ingresso di polvere e l'immersione continua, garantendo un funzionamento stabile in ambienti difficili, umidi, oleosi e polverosi.
Robusta costruzione meccanica:
Materiale della sonda: la bobina sensibile del sensore è incapsulata con precisione all'interno della punta della sonda in PPS (polifenilene solfuro), un materiale termoplastico tecnico ad alte prestazioni e ad alta temperatura. Il materiale PPS offre un'eccellente resistenza alle alte temperature, agli agenti chimici e alla resistenza meccanica.
Materiale del corpo: il corpo del sensore è realizzato in acciaio inossidabile AISI 316L ed è fissato saldamente alla sezione della sonda, garantendo l'integrità strutturale complessiva e la resistenza alla corrosione.
Design con resistenza alla pressione: il sensore può sopportare un differenziale di pressione massimo di 6 bar (100 psid) tra la punta della sonda e il corpo, adatto per ambienti di installazione con gradienti di pressione.
Configurazione e installazione flessibili:
Diversi tipi di filettatura: offre opzioni di filettatura metrica (M10×1, M14×1,5, M16×1,5) e imperiale (3/8'-24UNF, 5/8'-18UNF, 1/2'-20UNF) per soddisfare i requisiti di installazione per diverse regioni e apparecchiature a livello globale.
Dimensioni personalizzabili: la lunghezza del corpo (C) e la lunghezza non filettata (D) possono essere personalizzate con incrementi di 1 mm entro un intervallo specificato (ad esempio, da 20 mm a 250 mm) per adattarsi alle diverse profondità dei fori di montaggio e alle strutture meccaniche.
Lunghezze multiple di cavo: fornisce varie lunghezze di cavo integrale (E) (ad esempio, 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m, 2,0 m, 5,0 m, 10,0 m), che possono essere combinate con cavi di prolunga EA902 per ottenere lunghezze totali del sistema (TSL) di 1 m, 5 m o 10 m, soddisfacendo i requisiti di distanza di cablaggio in loco.
Certificazioni complete di protezione contro le esplosioni:
Disponibili in versioni antideflagranti certificate (codice opzione di ordinazione A5) per l'uso in aree pericolose (atmosfere potenzialmente esplosive).
Nella modalità di protezione 'Ex ec', il TQ902 stesso agisce come un 'Apparecchio semplice' e, se utilizzato con un condizionatore di segnale IQS900 certificato per 'Ex ec', può essere applicato in ambienti con gas Zona 2.
Nella modalità di protezione a sicurezza intrinseca 'Ex ia', il TQ902 agisce anche come un 'Apparecchio semplice' e, se utilizzato con un IQS900 certificato per 'Ex ia', può essere applicato in ambienti con gas Zona 0, 1, 2 e ambienti con polveri Zona 20, 21, 22.
Possiede certificazioni provenienti da più regioni globali, tra cui ATEX europea, IECEx internazionale, cCSAus nordamericano, KGS coreano, UK UKEX e EAEU kazako.
Kit di protezione opzionali:
Tubo flessibile in acciaio inossidabile con guaina in FEP: Il tubo flessibile opzionale in acciaio inossidabile con guaina in FEP (etilene propilene fluorurato) fornisce protezione meccanica sigillata (a tenuta) e isolamento elettrico per il cavo del sensore. La guaina in FEP offre inoltre resistenza a quasi tutti gli agenti chimici, bassa permeabilità (contro liquidi, gas, umidità), flessibilità, basso attrito ed elevata tenacità meccanica, proteggendo efficacemente il cavo dai danni in condizioni operative impegnative.
Eccellente resistenza alle vibrazioni e agli urti:
In grado di sopportare vibrazioni di 5 g di picco tra 10 Hz e 500 Hz e un'accelerazione d'urto di 15 g di picco (impulso semisinusoidale, durata 11 ms), garantendo una fornitura stabile del segnale anche accanto a macchinari che vibrano vigorosamente.
Intercambiabilità dei componenti:
Forma una catena di misura calibrata con il cavo di prolunga EA902 e il condizionatore di segnale IQS900, in cui tutti i componenti sono intercambiabili. Ciò significa che qualsiasi componente può essere sostituito senza ricalibrare l'intero sistema, riducendo significativamente i costi di manutenzione e la complessità dell'inventario.
Spiegazione approfondita del principio di funzionamento
Il sensore TQ902 è l'iniziatore del segnale per l'intera catena di misurazione. Il suo principio di funzionamento si basa sull'induzione elettromagnetica e sull'effetto delle correnti parassite. Questo è un processo fisico che converte le variazioni del gap meccanico in variazioni di induttanza, dettagliate nei seguenti passaggi:
Creazione del campo elettromagnetico ad alta frequenza:
Il sensore richiede l'azionamento da un condizionatore di segnale IQS900 a valle. Un oscillatore ad alta frequenza all'interno dell'IQS900 genera una corrente sinusoidale CA stabile ad alta frequenza (tipicamente nella gamma MHz).
Questa corrente ad alta frequenza viene trasmessa tramite cavo coassiale alla bobina di precisione all'interno del sensore TQ902. Questa bobina è costituita da filo avvolto e incapsulata all'interno della punta della sonda in materiale PPS.
Generazione di correnti parassite e dissipazione di energia:
Quando la corrente ad alta frequenza scorre attraverso la bobina, genera un campo elettromagnetico alternato ad alta frequenza nello spazio circostante. Questo campo penetra nel materiale PPS nella parte superiore della sonda del sensore e si estende nello spazio antistante.
Quando la sonda del sensore si avvicina a un bersaglio metallico (ad esempio un albero), il campo elettromagnetico alternato induce correnti a circuito chiuso, chiamate correnti parassite, sulla superficie del bersaglio.
Secondo la legge di Lenz, queste correnti parassite generano un nuovo campo magnetico indotto di direzione opposta al campo originale, cercando sempre di opporsi al cambiamento del campo che le ha create.
Modulazione dell'impedenza del sensore:
Quando le correnti parassite fluiscono all'interno del bersaglio, generano calore a causa delle proprietà resistive del materiale, dissipando energia. Questa energia proviene dalla sorgente (IQS900) che aziona la bobina.
Questa dissipazione di energia si manifesta come un cambiamento nell'impedenza effettiva della bobina del sensore. Nello specifico, diminuiscono sia l'induttanza (L) che la resistenza effettiva (R) della bobina.
Punto chiave: lo spazio (distanza) tra la sonda del sensore e il bersaglio metallico determina direttamente l'intensità dell'effetto delle correnti parassite, regolando quindi il grado di variazione dell'impedenza della bobina. Un divario più piccolo determina un accoppiamento del campo elettromagnetico più forte, correnti parassite indotte più forti, una maggiore perdita di energia e una variazione più significativa dell'impedenza della bobina. Al contrario, un divario maggiore comporta una minore variazione di impedenza.
Trasmissione del segnale:
La variazione dell'impedenza della bobina modula (altera) l'ampiezza del segnale ad alta frequenza riflesso dall'IQS900. Essenzialmente, l'informazione del gap è codificata nella variazione di ampiezza di questo segnale ad alta frequenza.
Questo segnale modulato ad alta frequenza viene restituito tramite il cavo coassiale al condizionatore di segnale IQS900 per la successiva elaborazione.
Flusso di lavoro: IQS900 fornisce corrente ad alta frequenza → La bobina TQ902 genera un campo magnetico alternato → Induce correnti parassite nel bersaglio metallico → Le correnti parassite causano dissipazione di energia → Cambiamenti di impedenza della bobina → Il cambiamento di impedenza modula l'ampiezza del segnale di ritorno → Il segnale modulato ritorna all'IQS900.
Il TQ902 stesso non emette direttamente un segnale di tensione o corrente proporzionale al divario. Compie la prima fase della 'conversione elettromeccanica', trasformando le modifiche del traferro meccanico in modifiche dei parametri elettrici (impedenza/induttanza). Le successive complesse attività di elaborazione del segnale - demodulazione (estrazione della variazione di ampiezza dal segnale ad alta frequenza), amplificazione, linearizzazione, compensazione della temperatura e uscita standardizzata (conversione in segnali 4-20 mA o -1~-17 V CC) - vengono tutte eseguite dal condizionatore di segnale IQS900 a valle. Le prestazioni e l'accuratezza del TQ902 sono il fondamento e la garanzia per la misurazione ad alta precisione dell'intero sistema.
Applicazione e importanza nella catena di misura completa
In quanto unità di rilevamento, il TQ902 svolge un ruolo fondamentale nella catena di misura completa composta da 'Sensore - Cavo - Condizionatore di segnale':
Front-end per sistemi di protezione dei macchinari: monitora continuamente le vibrazioni e la posizione dell'albero e quando l'ampiezza o lo spostamento delle vibrazioni supera le soglie di sicurezza, il sistema attiva allarmi o arresti per prevenire danni catastrofici alle apparecchiature.
Base per il monitoraggio e la diagnostica delle condizioni: il segnale grezzo fornito contiene ricche informazioni sullo stato della macchina. L'analisi degli spettri e delle tendenze delle vibrazioni può diagnosticare guasti precoci come squilibrio del rotore, disallineamento e usura dei cuscinetti, consentendo una manutenzione predittiva.
Componente chiave nelle applicazioni di sicurezza funzionale: se abbinato a un IQS900 con diagnostica (certificato SIL 2), l'intera catena di misurazione può essere utilizzata in sistemi strumentati di sicurezza (SIS), come i sistemi di protezione da sovravelocità (ODS), fornendo protezione per le operazioni di sicurezza dell'impianto conformi agli standard di sicurezza internazionali (IEC 61508, ISO 13849).
Punto di partenza per la trasmissione a lunga distanza: quando il segnale viene convertito in un segnale di corrente (2 fili) dall'IQS900 e trasmesso tramite unità di isolamento come GSI127, è possibile ottenere la trasmissione del segnale su distanze fino a 1 chilometro, adatta per il monitoraggio distribuito in grandi impianti.
