De TQ422 is een drukbestendige naderingstransducer vervaardigd door Vibro-Meter, speciaal ontworpen voor omgevingen met hoge druk. Het dient als kerncomponent van het TQ 422 & TQ 432 / EA 402 / IQS 452 nabijheidsmeetsysteem. Deze sensor werkt volgens het wervelstroomprincipe en maakt contactloze meting van de relatieve verplaatsing of trilling van bewegende machineonderdelen mogelijk. Dankzij het unieke ontwerp is hij bestand tegen drukken tot 100 bar, waardoor hij bijzonder geschikt is voor meettoepassingen in ondergedompelde omgevingen zoals dompelpompen, hydraulische turbines (bijv. Kaplan- en Francis-turbines) en andere hogedrukomstandigheden.
De TQ422-transducer vormt een compleet, gekalibreerd nabijheidsmeetsysteem wanneer hij wordt gecombineerd met een bijpassende IQS 452-signaalconditioner en optionele EA 402-verlengkabel. Alle componenten binnen dit systeem zijn uitwisselbaar, wat operationele flexibiliteit en onderhoudsgemak garandeert.
De TQ422 en TQ432 zijn functioneel identieke naderingstransducers. Het kernverschil ligt in hun montage:
TQ422: Ontworpen voor voorwaartse montage. De sonde is aan de voorkant voorzien van een BOA-beschermkap (ongeveer 0,6 mm dik), wat ook de oorzaak is van de inherente offset (-2,4 V) in de uitgangsspanning. Het wordt direct blootgesteld aan het hogedrukmedium en vormt de eerste verdedigingslinie.
TQ432: Ontworpen voor omgekeerde montage. Het wordt doorgaans geïnstalleerd vanaf de andere kant van het drukvat, wat betekent dat de punt van de sonde niet direct wordt blootgesteld aan het hogedrukmedium en daarom geen BOA-beschermkap vereist.
Belangrijkste kenmerken en kenmerken
1. Ontwerp van hogedruktoepassingen
De sensorsonde is vervaardigd uit PEEK-materiaal (polyetheretherketon) en is direct bestand tegen vloeistofdrukken tot 100 bar.
Het transducerlichaam is gemaakt van roestvrij staal (1.4435) en biedt uitstekende mechanische sterkte en corrosiebestendigheid.
2. Contactloze meting
Werkt op basis van het wervelstroomprincipe, waarbij geen fysiek contact met het doel (meestal een metalen as) vereist is, waardoor slijtage wordt vermeden en betrouwbare langdurige metingen zonder wrijving mogelijk worden gemaakt.
3. geschiktheid voor explosieve atmosferen
4. Volledige systeemoplossing
Gecombineerd met de IQS 452-signaalconditioner om spannings- of stroomuitvoer te leveren:
Uitgangsspanning (3-draads): Gevoeligheid 4 mV/μm, dynamisch bereik -2,4 V tot -18,4 V.
Stroomuitgang (2-draads): Gevoeligheid 1,25 μA/μm, dynamisch bereik 15,75 mA tot 20,75 mA (meestal gebruikt met GSI 124 galvanische scheidingseenheid).
Kan worden gebruikt met EA 402-verlengkabels om de meetafstand te vergroten, waardoor een compleet systeem van 5 of 10 meter ontstaat.
5. Aanpassingsvermogen aan de omgeving
Groot bedrijfstemperatuurbereik: transducerlichaam van -25°C tot +140°C (drift <5%); kabel is bestand tegen -100°C tot +200°C.
Hoge beschermingsgraad: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), biedt volledige stofbescherming en mogelijkheid tot langdurig gebruik onder water.
Uitstekende trillingsbestendigheid: is bestand tegen trillingen van 2 g binnen het frequentiebereik van 10 Hz tot 500 Hz.
6. Optionele beveiligingsconfiguratie
Biedt een BOA (Braided Outer Armour) roestvrijstalen gevlochten manteloptie, die extra mechanische bescherming biedt voor de integrale coaxkabel van de transducer, waardoor de weerstand tegen indrukken en schuren wordt verbeterd.
Met BOA-mantel neemt de drukweerstand van de transducer/kabelconstructie toe tot 10 bar (1 bar zonder BOA).
Gedetailleerd werkingsprincipe
De TQ422-nabijheidstransducer werkt op basis van het wervelstroomprincipe, een elektromagnetische inductietechnologie die veel wordt gebruikt voor contactloze verplaatsings- en trillingsmetingen. In de volgende secties wordt dieper ingegaan op het werkingsmechanisme, de systeemsamenstelling en de signaalstroom.
1. Fysisch kernprincipe: wervelstroomeffect
Wanneer een metalen geleider in een veranderend magnetisch veld wordt geplaatst of ten opzichte van een magnetisch veld beweegt, worden volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie gesloten-lusstromen, ook wel wervelstromen genoemd, in de geleider geïnduceerd. De sterkte, distributie en fase van deze wervelstromen zijn afhankelijk van verschillende factoren:
De opening tussen de spoel en de geleider: dit is de doelparameter voor de meting.
De elektrische geleidbaarheid (σ) en magnetische permeabiliteit (μ) van de geleider.
De frequentie (f) van het opwindende magnetische veld.
De geometrische vorm van de geleider.
De kern van de TQ422-sensor is een nauwkeurig gewikkelde spoel ingekapseld in het PEEK-materiaal aan de punt van de sonde. PEEK is een hoogwaardige technische kunststof die bekend staat om zijn uitstekende mechanische sterkte, chemische bestendigheid en lage vochtopname. Cruciaal is dat het een zeer laag diëlektrisch verlies en goede golftransmissie-eigenschappen vertoont in hoogfrequente elektromagnetische velden, waardoor wordt gegarandeerd dat het het door de spoel gegenereerde magnetische veld niet verstoort.
2. Systeemworkflow
De operationele workflow van het gehele nabijheidsmeetsysteem is een gesloten proces van 'transmissie-inductie-demodulatie-output':
Hoogfrequente signaalgeneratie en -transmissie:
De gepaarde IQS 452-signaalconditioner bevat een hoogfrequente (HF)-oscillator en modulatie-/demodulatiecircuits.
De conditioner levert via een coaxkabel een hoogfrequente AC-bekrachtigingsstroom aan de spoel van de TQ422-transducer.
Elektromagnetische veldopwekking en wervelstroominductie:
De wisselstroom die door de spoel gaat, genereert eromheen een hoogfrequent magnetisch wisselveld.
Wanneer dit magnetische veld de punt van de PEEK-sonde binnendringt en inwerkt op het oppervlak van een nabijgelegen metalen doel (bijvoorbeeld een machineschacht), worden wervelstromen geïnduceerd in de oppervlaktelaag van het doel.
Detectie van impedantieverandering:
De geïnduceerde wervelstromen genereren zelf een magnetisch veld. Volgens de wet van Lenz is dit magnetische veld tegengesteld aan het oorspronkelijke spoelveld, waardoor het magnetische veld van de oorspronkelijke spoel wordt verzwakt.
Dit 'verzwakkende' effect manifesteert zich als een verandering in de equivalente impedantie van de sensorspoel. De impedantie van de spoel (Z), een combinatie van weerstand (R) en inductieve reactantie (ωL), verandert gevoelig en regelmatig met variaties in de opening tussen de spoel en het doel.
Afnemende afstand -> Sterker wervelstroomeffect -> Grotere verandering in spoelimpedantie.
Toenemende afstand -> Zwakker wervelstroomeffect -> Kleinere verandering in spoelimpedantie.
Signaaldemodulatie en -verwerking:
De signaalconditioner IQS 452 bewaakt continu de veranderingen in de impedantie van de sensorspoel.
Het interne demodulatiecircuit zet (demoduleert) deze hoogfrequente impedantieverandering om in een lineair gelijkspannings- of stroomsignaal dat evenredig is met de opening.
De conditioner maakt gebruik van hoogwaardige componenten om de signaalstabiliteit en nauwkeurigheid te garanderen en biedt bescherming tegen kortsluiting.
Uitgang en kalibratie:
Spanningsmodus: uitgang -2,4 V bij minimale opening (doorgaans beïnvloed door de beschermkap) en -18,4 V bij maximale opening (4 mm).
Huidige modus: Voert 15,75 mA uit bij minimale opening en 20,75 mA bij maximale opening.
Het systeem is in de fabriek gekalibreerd op +23°C ±5°C met behulp van een specifiek doelmateriaal (VCL 140 staal, 1.7225).
De uiteindelijke uitvoer is een signaal dat zeer lineair is met de afstand:
3. Systeemkenmerken en compensatie
Temperatuurcompensatie: Het systeem omvat temperatuurcompensatie om de impact van variaties in de omgevingstemperatuur op de meetnauwkeurigheid te minimaliseren, waardoor de drift onder de 5% blijft over het brede temperatuurbereik van -25°C tot +140°C.
Afstemming van de kabellengte (elektrisch trimmen): Vanwege de verdeelde parameters (capaciteit, inductie) van de coaxkabel die de hoogfrequente signaaloverdracht beïnvloeden, heeft het systeem minimale vereisten voor de totale kabellengte (TSL - Total System Length, dwz integrale transducerkabel + EA402-verlengkabellengte) (5 m systeem ≥4,4 m, 10 m systeem ≥8,8 m) om optimale systeemprestaties en uitwisselbaarheid van transducers te garanderen.
Vereisten voor doelmateriaal: De gevoeligheid en lineariteit van de sensor houden verband met de elektrische geleidbaarheid en magnetische permeabiliteit van het doelmateriaal. Standaardkalibratie is gebaseerd op VCL 140-staal. Als het doelmateriaal afwijkt, moet een monster worden verstrekt voor speciale kalibratie.
Toepassingsgebieden
Hydro-elektrische generatorsets: meting van relatieve verplaatsing, trillingen en slingering van assen in verschillende hydraulische turbines zoals Francis en Kaplan.
Dompelpompen: monitoring van de dynamische bedrijfsomstandigheden van pompschachten in onderwaterhogedrukomgevingen.
Industriële roterende machines: asverplaatsing en trillingsmonitoring voor kritieke apparatuur zoals compressoren, gasturbines en stoomturbines.
Elke toepassing die contactloze verplaatsingsmeting vereist in omgevingen met hoge druk, gevaarlijke (explosieve) of vloeistofondergedompelde omgevingen.
