De TQ902 is een krachtige, contactloze naderingssensor gebaseerd op het wervelstroomprincipe uit de VM-productlijn. Het fungeert als de belangrijkste front-endcomponent van een complete nabijheidsmeetketen, die doorgaans bestaat uit de TQ902-sensor, een optionele EA902-verlengkabel en een IQS900-signaalconditioner.
De TQ902-sensor is speciaal ontworpen voor conditiebewakings- en beveiligingssystemen van roterende machines. De kernfunctie ervan is het nauwkeurig meten van de relatieve verplaatsing (opening) tussen de sensorsonde en een metalen doel (meestal de as van roterende machines). Met behulp van een contactloze methode zet het minieme veranderingen in de mechanische opening om in variaties in elektrische parameters, waardoor ruwe gegevens worden geleverd voor daaropvolgende signaalconditionering en systeembeslissingen.
De TQ902 is een qua vorm, pasvorm en functioneel gelijkwaardige vervanging voor de sensoren uit de TQ4xx-serie, met optimalisaties in materialen en ontwerp, die hun prestaties evenaren of zelfs overtreffen.
Dit systeem wordt veel gebruikt in kritische apparatuur zoals stoomturbines, gasturbines, hydraulische turbines, turbocompressoren, grote pompen, ventilatoren, generatoren en motoren om de radiale trillingen van de as, de axiale verplaatsing (stuwkrachtpositie) en de rotatiesnelheid (Keyphasor) te monitoren. Het is een onmisbare detectie-eenheid voor het bereiken van machinebescherming, voorspellend onderhoud en functionele veiligheid (bijv. Overspeed Detection Systems - ODS). De gehele meetketen voldoet aan de eisen van API 670 5e editie.
Kernfuncties en voordelen
Het ontwerp van de TQ902-sensor is bedoeld om betrouwbare, stabiele en nauwkeurige metingen te bieden in extreme industriële omgevingen. De kernfuncties zijn onder meer:
Contactloos wervelstroommeetprincipe:
Maakt gebruik van een volwassen wervelstroomeffect voor metingen, waarbij contact met het snel roterende doel volledig wordt vermeden, slijtage wordt geëlimineerd en een extreem lange levensduur en hoge betrouwbaarheid wordt geboden.
Geschikt voor het meten van doelen gemaakt van verschillende metalen materialen, met een breed scala aan toepassingen.
Veerkracht bij hoge temperaturen en omgeving:
Breed bedrijfstemperatuurbereik: het sensorlichaam kan continu werken bij omgevingstemperaturen van -40°C tot +180°C en is bestand tegen overlevingstemperaturen op korte termijn tot +220°C (gedurende maximaal 2 uur), geschikt voor verschillende industriële omgevingen met hoge temperaturen, zoals locaties in de buurt van turbinelagerhuizen.
Uitzonderlijke beschermingsgraad: De sensorkop (sonde en geïntegreerde kabel) beschikt over een IP68-beschermingsgraad en biedt volledige bescherming tegen het binnendringen van stof en voortdurende onderdompeling, waardoor een stabiele werking in zware, natte, olieachtige en stoffige omgevingen wordt gegarandeerd.
Robuuste mechanische constructie:
Sondemateriaal: De gevoelige spoel van de sensor is nauwkeurig ingekapseld in de sondetip van PPS (polyfenyleensulfide), een hoogwaardig thermoplastisch materiaal dat bestand is tegen hoge temperaturen. PPS-materiaal biedt uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen, chemicaliën en mechanische sterkte.
Lichaamsmateriaal: Het sensorlichaam is vervaardigd uit AISI 316L roestvrij staal en is stevig op het sondegedeelte vastgekrompen, waardoor de algehele structurele integriteit en corrosieweerstand wordt gegarandeerd.
Drukbestendig ontwerp: de sensor is bestand tegen een maximaal drukverschil van 6 bar (100 psid) tussen de sondetip en het lichaam, geschikt voor installatieomgevingen met drukgradiënten.
Flexibele configuratie en installatie:
Meerdere draadtypen: Biedt zowel metrische (M10×1, M14×1,5, M16×1,5) als imperiale (3/8'-24UNF, 5/8'-18UNF, 1/2'-20UNF) draadopties om te voldoen aan de installatievereisten voor verschillende regio's en apparatuur wereldwijd.
Aanpasbare afmetingen: Lichaamslengte (C) en lengte zonder schroefdraad (D) kunnen worden aangepast in stappen van 1 mm binnen een gespecificeerd bereik (bijv. 20 mm tot 250 mm) om zich aan te passen aan verschillende montagegatdieptes en mechanische structuren.
Meerdere kabellengtes: Biedt verschillende integrale kabellengtes (E) (bijv. 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m, 2,0 m, 5,0 m, 10,0 m), die kunnen worden gecombineerd met EA902-verlengkabels om totale systeemlengtes (TSL) van 1 m, 5 m of 10 m te bereiken, waarmee wordt voldaan aan de vereisten voor bedradingsafstanden ter plaatse.
Uitgebreide explosiebeveiligingscertificeringen:
Verkrijgbaar in gecertificeerde explosieveilige versies (besteloptiecode A5) voor gebruik in gevaarlijke omgevingen (potentieel explosieve atmosferen).
In de 'Ex ec'-beschermingsmodus fungeert de TQ902 zelf als een 'Eenvoudig apparaat' en kan, indien gebruikt met een IQS900-signaalconditioner die is gecertificeerd voor 'Ex ec', worden toegepast in Zone 2-gasomgevingen.
In de intrinsieke veiligheidsbeschermingsmodus 'Ex ia' fungeert de TQ902 ook als een 'eenvoudig apparaat' en kan, bij gebruik met een IQS900 gecertificeerd voor 'Ex ia', worden toegepast in gasomgevingen van Zone 0, 1, 2 en stofomgevingen van Zone 20, 21, 22.
Beschikt over certificeringen van meerdere mondiale regio's, waaronder Europese ATEX, internationale IECEx, Noord-Amerikaanse cCSAus, Koreaanse KGS, UK UKEX en Kazachstaanse EAEU.
Optionele beschermingskits:
Flexibele roestvrijstalen slang met FEP-mantel: Optionele flexibele roestvrijstalen slang met een FEP-mantel (gefluoreerd ethyleenpropyleen) biedt afgedichte (lekdichte), mechanische bescherming en elektrische isolatie voor de sensorkabel. De FEP-mantel biedt ook weerstand tegen vrijwel alle chemicaliën, lage permeabiliteit (tegen vloeistoffen, gassen, vocht), flexibiliteit, lage wrijving en hoge mechanische taaiheid, waardoor de kabel effectief wordt beschermd tegen schade in veeleisende bedrijfsomstandigheden.
Uitstekende trillings- en schokbestendigheid:
Bestand tegen trillingen van 5 g piek tussen 10 Hz en 500 Hz, en schokversnelling van 15 g piek (halve sinuspuls, duur van 11 ms), waardoor een stabiele signaalvoorziening wordt gegarandeerd, zelfs naast krachtig trillende machines.
Uitwisselbaarheid van componenten:
Vormt met de EA902 verlengkabel en IQS900 signaalversterker een gekalibreerde meetketen, waarbij alle componenten uitwisselbaar zijn. Dit betekent dat elk onderdeel kan worden vervangen zonder het hele systeem opnieuw te kalibreren, waardoor de onderhoudskosten en de complexiteit van de inventaris aanzienlijk worden verlaagd.
Diepgaande uitleg van het werkingsprincipe
De TQ902-sensor is de signaalinitiator voor de gehele meetketen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op elektromagnetische inductie en het wervelstroomeffect. Dit is een fysiek proces dat mechanische spleetveranderingen omzet in inductieveranderingen, gedetailleerd in de volgende stappen:
Oprichting van hoogfrequent elektromagnetisch veld:
De sensor vereist aandrijving van een stroomafwaartse IQS900-signaalversterker. Een hoogfrequente oscillator in de IQS900 genereert een stabiele, hoogfrequente (meestal MHz-bereik) AC-sinusvormige stroom.
Deze hoogfrequente stroom wordt via een coaxkabel naar de precisiespoel in de TQ902-sensor verzonden. Deze spoel is gemaakt van gewikkeld draad en ingekapseld in de sondetip van PPS-materiaal.
Wervelstroomopwekking en energiedissipatie:
Wanneer hoogfrequente stroom door de spoel vloeit, genereert deze een hoogfrequent elektromagnetisch wisselveld in de omringende ruimte. Dit veld dringt door het PPS-materiaal aan de bovenkant van de sensorsonde en strekt zich uit tot in de ruimte ervoor.
Wanneer de sensorsonde een metalen doel nadert (bijvoorbeeld een schacht), induceert het wisselende elektromagnetische veld gesloten-lusstromen, wervelstromen genoemd, op het doeloppervlak.
Volgens de wet van Lenz genereren deze wervelstromen een nieuw geïnduceerd magnetisch veld dat tegengesteld is aan het oorspronkelijke veld, waarbij ze altijd proberen zich te verzetten tegen de verandering in het veld dat ze heeft gecreëerd.
Sensorimpedantiemodulatie:
Terwijl wervelstromen binnen het doel stromen, genereren ze warmte vanwege de resistieve eigenschappen van het materiaal, waardoor energie wordt gedissipeerd. Deze energie komt van de bron (IQS900) die de spoel aandrijft.
Deze energiedissipatie manifesteert zich als een verandering in de effectieve impedantie van de sensorspoel. Concreet nemen zowel de inductantie (L) als de effectieve weerstand (R) van de spoel af.
Belangrijk punt: De opening (afstand) tussen de sensorsonde en het metalen doel bepaalt rechtstreeks de sterkte van het wervelstroomeffect, en bepaalt daarmee de mate van verandering van de spoelimpedantie. Een kleinere opening resulteert in een sterkere elektromagnetische veldkoppeling, sterkere geïnduceerde wervelstromen, groter energieverlies en een significantere verandering in de spoelimpedantie. Omgekeerd resulteert een grotere opening in minder impedantieverandering.
Signaaloverdracht:
De verandering in de spoelimpedantie moduleert (verandert) de amplitude van het hoogfrequente signaal dat wordt teruggekaatst door de IQS900. In wezen wordt de gap-informatie gecodeerd in de amplitudevariatie van dit hoogfrequente signaal.
Dit gemoduleerde hoogfrequente signaal wordt via de coaxkabel teruggestuurd naar de IQS900-signaalversterker voor verdere verwerking.
Workflow: IQS900 levert hoogfrequente stroom → TQ902-spoel genereert wisselend magnetisch veld → Induceert wervelstromen in metalen doel → Wervelstromen veroorzaken energiedissipatie → Veranderingen in spoelimpedantie → Impedantieverandering moduleert de amplitude van het retoursignaal → Gemoduleerd signaal keert terug naar IQS900.
De TQ902 zelf geeft niet direct een spannings- of stroomsignaal af dat evenredig is aan de opening. Het volbrengt de eerste stap van 'elektromechanische conversie', waarbij veranderingen in de mechanische opening worden omgezet in veranderingen in elektrische parameters (impedantie/inductie). Daaropvolgende complexe signaalverwerkingstaken – demodulatie (het extraheren van amplitudevariatie uit het hoogfrequente signaal), versterking, linearisatie, temperatuurcompensatie en gestandaardiseerde uitvoer (conversie naar 4-20mA of -1~-17V DC-signalen) – worden allemaal uitgevoerd door de stroomafwaartse IQS900-signaalconditioner. De prestaties en nauwkeurigheid van de TQ902 vormen de basis en garantie voor de uiterst nauwkeurige meting van het hele systeem.
Toepassing en belang in de volledige meetketen
Als sensoreenheid speelt de TQ902 een cruciale rol in de volledige meetketen, bestaande uit 'Sensor - Kabel - Signaalconditioner':
Front-end voor machinebeschermingssystemen: Het bewaakt voortdurend de trillingen en positie van de as en wanneer de trillingsamplitude of -verplaatsing de veiligheidsdrempels overschrijdt, activeert het systeem alarmen of uitschakelingen om catastrofale schade aan de apparatuur te voorkomen.
Basis voor condition monitoring en diagnostiek: het ruwe signaal dat het levert, bevat rijke informatie over de machinestatus. Het analyseren van trillingsspectra en trends kan vroegtijdige fouten diagnosticeren, zoals rotoronbalans, verkeerde uitlijning en lagerslijtage, waardoor voorspellend onderhoud mogelijk wordt.
Sleutelcomponent in functionele veiligheidstoepassingen: In combinatie met een IQS900 met diagnostiek (SIL 2-gecertificeerd) kan de gehele meetketen worden gebruikt in Safety Instrumented Systems (SIS), zoals Overspeed Protection Systems (ODS), waardoor bescherming wordt geboden voor fabrieksveiligheidsactiviteiten die voldoen aan de internationale veiligheidsnormen (IEC 61508, ISO 13849).
Uitgangspunt voor transmissie over lange afstanden: Wanneer het signaal door de IQS900 wordt omgezet in een stroomsignaal (2-draads) en wordt verzonden via isolatie-eenheden zoals de GSI127, kan signaaloverdracht over afstanden tot 1 kilometer worden bereikt, geschikt voor gedistribueerde monitoring in grote installaties.
