De TQ403 is een krachtige contactloze naderingssensor uit de VM-productlijn. Samen met de EA403-verlengkabel en de IQS450-signaalversterker vormt het een compleet nabijheidsmeetsysteem. Het systeem is gebaseerd op het wervelstroomprincipe en wordt veel gebruikt voor conditiebewaking en bescherming van industriële roterende machines, met name geschikt voor trillings- en positiemetingen in kritische apparatuur zoals stoomturbines, gasturbines, hydraulische turbines, generatoren, turbocompressoren en pompen.
Het TQ403-systeem beschikt over hoge precisie, hoge betrouwbaarheid, werking bij een groot temperatuurbereik en uitstekende aanpassingsvermogen aan de omgeving. Het ondersteunt gebruik in gevaarlijke omgevingen (explosieveilige omgevingen) en biedt zowel spannings- als stroomuitvoeropties, waardoor het geschikt is voor verschillende integratievereisten voor industriële monitoringsystemen.
Werkingsprincipe
Het TQ403 nabijheidsmeetsysteem werkt op basis van het Eddy-Current-principe voor contactloze verplaatsingsmeting. Het werkingsmechanisme van het systeem is als volgt:
1. Elektromagnetisch veldopwekkings- en koppelingsmechanisme
De kern van de TQ403-sensor is een nauwkeurig gewikkelde spoelstructuur, aangedreven door een hoogfrequent AC-signaal van de IQS450-signaalconditioner. Wanneer wisselstroom door de spoel gaat, genereert deze een hoogfrequent elektromagnetisch wisselveld in de omringende ruimte. Dit veld heeft specifieke ruimtelijke distributiekarakteristieken, waarbij de sterkte ervan exponentieel afneemt naarmate de afstand groter wordt. Wanneer een geleidend metalen doel dit elektromagnetische veld binnengaat, worden wervelstromen met gesloten lus op het doeloppervlak geïnduceerd volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie. De sterkte en distributiekarakteristieken van deze wervelstromen hangen nauw samen met de spleetafstand tussen de sensor en het doel, de elektrische en magnetische eigenschappen van het doelmateriaal en de excitatiefrequentie.
2. Impedantiemodulatie en signaalextractie
De stroom van wervelstromen in het doelmateriaal genereert een omgekeerd elektromagnetisch veld dat in fase tegengesteld is aan het oorspronkelijke veld, een fenomeen dat bekend staat als de wet van Lenz. De interactie tussen deze twee velden verandert de equivalente impedantie van de sensorspoel aanzienlijk. Deze impedantieverandering omvat variaties in zowel resistieve als inductieve componenten: de verandering in resistieve component komt voornamelijk voort uit energiedissipatie veroorzaakt door wervelstromen, terwijl de verandering in inductieve component voortkomt uit het verzwakkende effect van het tegengestelde veld op het oorspronkelijke veld. Er is een zeer niet-lineaire functionele relatie tussen de impedantieverandering van de sensorspoel en de spleetafstand. Het systeem zet deze niet-lineaire relatie om in een zeer lineaire spannings- of stroomuitvoer door middel van nauwkeurig circuitontwerp en algoritmeverwerking.
3. Signaalconditionering en linearisatieverwerking
De IQS450-signaalconditioner fungeert als de intelligente kern van het hele systeem en bevat een krachtige hoogfrequente oscillator, een nauwkeurig demodulatiecircuit en een geavanceerde signaalverwerkingseenheid. De oscillator genereert een hoogfrequent signaal (meestal 1-2 MHz) met een stabiele frequentie en constante amplitude om de sensorspoel aan te drijven. Het ontvangende circuit extraheert nauwkeurig nuttige informatie uit impedantieveranderingen met behulp van fasegevoelige detectietechnologie (PSD). Het systeem maakt gebruik van digitale temperatuurcompensatietechnologie en polynomiale aanpassingsalgoritmen om real-time linearisatieverwerking en temperatuurdriftcompensatie uit te voeren op de ruwe signalen van de sensor, waardoor een uitstekende meetnauwkeurigheid over het gehele bedrijfstemperatuurbereik wordt gegarandeerd.
4. Uitgangsinterface en systeemintegratie
De verwerkte meetsignalen worden op twee manieren uitgevoerd: de spanningsuitgangsmodus maakt gebruik van een driedraadsconfiguratie die een lineaire uitvoer levert van -1,6 V tot -17,6 V, overeenkomend met een meetbereik van 0,75 mm tot 12,75 mm; De huidige uitgangsmodus maakt gebruik van een tweedraadsconfiguratie die stroomsignalen levert van -15,5 mA tot -20,5 mA. Beide uitgangsmethoden zijn voorzien van kortsluitbeveiliging en bescherming tegen omgekeerde polariteit, waardoor directe integratie met PLC-, DCS- of speciale machinebewakingssystemen mogelijk is. De uitgangsimpedantie-, capaciteits- en inductieparameters van het systeem zijn geoptimaliseerd om signaalintegriteit en stabiliteit te garanderen tijdens lange kabeltransmissie.
5. Kalibratie en compensatie van doelmateriaal
Het systeem is in de fabriek gekalibreerd met VCL 140-staal (1.7225) als standaard doelmateriaal, met een gevoeligheid ingesteld op 1,33 mV/μm of 0,417 μA/μm. Omdat verschillende materialen verschillende elektrische geleidbaarheid en magnetische permeabiliteit hebben, is herkalibratie of materiaalcoëfficiëntcorrectie vereist als het doelmateriaal in praktische toepassingen verandert. Het systeem ondersteunt aangepaste kalibratiediensten. Gebruikers kunnen specifieke materiaalmonsters verstrekken en wij bieden gerichte kalibratieoplossingen om ervoor te zorgen dat de meetnauwkeurigheid voldoet aan specifieke toepassingsvereisten.
Functies
Het TQ403-systeem integreert meerdere geavanceerde technologieën en biedt uitstekende prestatiekenmerken en brede aanpasbaarheid van toepassingen. De belangrijkste kenmerken zijn onder meer:
1. Echte contactloze meetmogelijkheden
Het systeem maakt gebruik van een volledig contactloze meetmethode, waardoor mechanische slijtage, wrijvingswarmte en belastingseffecten die bij traditionele contactsensoren optreden, worden geëlimineerd. Deze meetmethode is met name geschikt voor toepassingen in roterende machines met hoge snelheid, waardoor het dynamische gedrag van de rotor nauwkeurig kan worden vastgelegd zonder extra belasting of interferentie op het roterende lichaam. De afwezigheid van fysiek contact tussen de sensor en het doel verlengt de levensduur van de apparatuur aanzienlijk en vermindert de onderhoudsvereisten.
2. Kenmerken ultrabrede bandbreedte en hoge dynamische respons
Het systeem beschikt over een extreem breed frequentieresponsbereik van DC tot 20 kHz (-3 dB), een prestatie-indicator die toonaangevend is in industriële nabijheidssensoren. Het laagfrequente uiteinde strekt zich uit tot DC, waardoor nauwkeurige meting van langzaam veranderende verplaatsingen en statische posities mogelijk is; het hoogfrequente uiteinde bereikt 20 kHz, voldoende om hoogfrequente trillingscomponenten en impactgebeurtenissen in de meeste roterende machines op te vangen. Dankzij deze brede bandbreedtekarakteristiek kan het systeem niet alleen worden gebruikt voor trillingsmonitoring, maar ook voor geavanceerde diagnostische toepassingen zoals frequentieanalyse van tandwieloverbrenging en extractie van lagerfoutkenmerken.
3. Uitgebreid meetbereik en uitstekende lineaire prestaties
De TQ403 biedt een breed meetbereik van 12 mm, aanzienlijk groter dan traditionele 2 mm of 4 mm naderingssensoren, en biedt een grotere installatiemarge en veiligheidsmarge voor trillingsmonitoring van grote roterende machines. Het systeem behoudt uitstekende lineaire kenmerken over het gehele meetbereik, waarbij de lineariteitsfout binnen een minimaal bereik wordt gecontroleerd na precisiecompensatie. Gebruikers kunnen de nauwkeurigheidskenmerken van verschillende meetintervallen kennen via de meegeleverde prestatiecurven, waardoor geschikte bedrijfspunten worden geselecteerd op basis van daadwerkelijke toepassingsvereisten.
4. Extreem aanpassingsvermogen aan de omgeving en robuustheid Ontwerp
Het systeem kan stabiel werken in extreme temperatuurbereiken van -40°C tot +180°C, met kortetermijntoleranties tot +220°C in zware omstandigheden. De sensorkop heeft een IP68-beschermingsgraad en biedt volledige bescherming tegen het binnendringen van stof en voortdurende onderdompeling. Mechanisch gezien is de sensor bestand tegen trillingsversnellingen van 5 g piek (10-500 Hz) en schokversnellingen van 15 g piek (halve sinusgolf, duur van 11 ms), waardoor een betrouwbare werking in zware industriële omgevingen wordt gegarandeerd.
5. Uitgebreide explosieveilige certificering en veiligheidsgarantie
Het systeem biedt meerdere explosieveilige gecertificeerde versies om te voldoen aan verschillende regionale en internationale standaardvereisten: Ex ia-versie voldoet aan IECEx, ATEX, cCSAus en andere certificeringen, geschikt voor gevaarlijke zones 0/1/2; Ex nA-versie is geschikt voor Zone 2-gebieden. Elk explosieveilig type heeft bijbehorende certificaten en speciale gebruiksvoorwaarden. Gebruikers kunnen de juiste explosieveilige optie selecteren op basis van de daadwerkelijke toepassingsomgeving.
6. Flexibele uitgangsconfiguratie en systeemintegratieopties
Het systeem biedt zowel spannings- als stroomuitgangsmodi om aan verschillende interfacevereisten te voldoen. De spanningsuitgangsmodus biedt een dynamisch bereik van 16 V met een uitgangsimpedantie van 500 Ω; de huidige uitgangsmodus biedt een dynamisch bereik van 5 mA met behulp van een tweedraadsverbindingsmethode, waardoor de bedradingsvereisten aanzienlijk worden vereenvoudigd. Beide uitgangen zijn voorzien van kortsluit- en overbelastingsbeveiliging, waardoor apparatuurbescherming in onopzettelijke situaties wordt gegarandeerd.
7. Uitstekende uitwisselbaarheid van componenten en systeemschaalbaarheid
Het systeem hanteert een modulair ontwerpconcept waarbij alle componenten (sensor, kabel, conditioner) volledig uitwisselbaar zijn zonder herkalibratie. Het ondersteunt verschillende kabellengtecombinaties (1 m/5 m/10 m integrale kabel + verlengkabel) met totale systeemlengtes van 5 m of 10 m. Het systeem ondersteunt ook 'elektrisch trimmen', waardoor de systeemprestaties worden geoptimaliseerd door de elektrische lengte van de kabel aan te passen om de signaalintegriteit tijdens lange kabeltransmissie te garanderen.
8. Robuuste mechanische structuur en meerdere beschermingsopties
De sensorkop is gemaakt van Torlon® (polyamide-imide) materiaal, dat uitstekende stabiliteit bij hoge temperaturen, mechanische sterkte en chemische corrosieweerstand biedt. De behuizing is gemaakt van MAZ (1.4305) roestvrij staal, wat een uitstekende mechanische bescherming biedt. Gebruikers kunnen optioneel ook roestvrijstalen flexibele slangen (minimale buigradius 50 mm) en FEP-mantels uitrusten om de mechanische bescherming van de kabel en het aanpassingsvermogen aan de omgeving verder te verbeteren.
9. Brede systeemcompatibiliteit en aanpassingsvermogen van toepassingen
Het systeem kan naadloos worden geïntegreerd met de bijbehorende monitoringsystemen van VM of onafhankelijk worden gevoed door een externe voeding. Het biedt opties voor DIN-railmontage (MA130 montageadapter) voor eenvoudige installatie in schakelkasten. Het systeem biedt ook verschillende accessoirekeuzes, waaronder industriële behuizingen, aansluitdozen en verbindingsbeschermers, die voldoen aan de installatievereisten voor verschillende toepassingsomgevingen.
Samenvatting van technische specificaties
| Artikelspecificatie |
|
| Meetprincipe |
Eddy-current-effect |
| Meetbereik |
12 mm |
| Uitvoeropties |
Spanning: -1,6 V tot -17,6 V
Stroom: -15,5 mA tot -20,5 mA |
| Frequentierespons |
Gelijkstroom tot 20 kHz (-3 dB) |
| Lineariteitsfout |
Raadpleeg Prestatiecurven (Pagina 5) |
| Bedrijfstemperatuur |
-40°C tot +180°C |
| Beschermingsgraad |
IP68 (sensorkop) |
| Explosieveilige certificering |
Ex ia IIC T6–T3 Ga (Zone 0/1/2)
Ex nA IIC T6–T3 Gc (Zone 2) |
| Kabeltype |
70 Ω coaxkabel, FEP-mantel |
| Connector |
Zelfsluitende miniatuur coaxiale connector |
| Gewicht |
Ongeveer. 140 g (standaard) / 220 g (Ex-versie) |
Toepassingsgebieden
Het TQ403-systeem wordt veel gebruikt in de volgende industriële scenario's:
Turbomachines: relatieve trillingen van de as en bewaking van de axiale positie voor stoomturbines, gasturbines en hydraulische turbines
Stroomopwekkingsapparatuur: Conditiebewaking van generatoren en exciters
Compressorsets: Trillingsbescherming voor centrifugaal- en axiale compressoren
Pompapparatuur: mechanische gezondheidsmonitoring voor hogesnelheidspompen en meertrapspompen
Andere roterende machines: ventilatoren, versnellingsbakken, motoren, enz.
