Guia técnico do sistema transdutor de proximidade TQ 402 e TQ 412 / EA 402 / IQS 452: configuração, instalação, operação, depuração e manutenção

Capítulo 1: Introdução – Visão Geral do Sistema

Sistema transdutor de proximidade TQ 402 e TQ 412 / EA 402 / IQS 452 responsável por capturar com precisão a vibração relativa do eixo e a posição axial de máquinas rotativas críticas (como turbinas a vapor, turbinas a gás, compressores e bombas), fornecendo os dados mais fundamentais e essenciais para proteção de equipamentos e manutenção preditiva. Este guia tem como objetivo fornecer aos engenheiros e técnicos uma referência técnica completa que abrange todo o ciclo de vida, desde a seleção e configuração do sistema até a operação e manutenção de longo prazo.

Componentes principais do sistema:

• Transdutor de proximidade TQ 402 / TQ 412: O elemento sensor principal do sistema, operando com base no princípio de correntes parasitas.

• TQ 402: Versão Standard Mount, corpo totalmente rosqueado, adequado para instalação direta no interior de máquinas.

• TQ 412: Versão Reverse Mount, com porca de travamento integral, projetada especificamente para instalação através de adaptadores de sondas fora da máquina.

• Cabo de extensão EA 402: Conecta o transdutor ao condicionador de sinal, garantindo que o comprimento total do sistema atenda aos rigorosos requisitos elétricos.

• Condicionador de sinal IQS 452: O 'cérebro de sinal' do sistema, fornecendo potência de excitação de alta frequência ao transdutor e desmodulando, amplificando e emitindo um sinal proporcional ao intervalo. Suas subversões incluem:

• IQS 452 Ver. 0XX/1XX: Fornece uma faixa linear de 4 mm, com saída de tensão (4 mV/μm) e saída de corrente (1,25 μA/μm), respectivamente.

• IQS 452 Ver. 2XX/3XX: Fornece uma faixa linear de 2 mm, com saída de tensão (8 mV/μm) e saída de corrente (2,5 μA/μm), respectivamente.

Principais certificações e compatibilidade:

• Certificação à Prova de Explosão: Os componentes do sistema estão disponíveis em versões intrinsecamente seguras (Ex i) certificadas pela ATEX (LCIE 02 ATEX 6086 X) e CSA (1514309), adequadas para uso em atmosferas potencialmente explosivas.

• Integração do sistema: Os sinais padrão emitidos por este sistema podem ser perfeitamente integrados aos principais sistemas de proteção de máquinas.

Base da Documentação: Todo o conteúdo deste guia é extraído, integrado e compilado do documento oficial MANUAL - Vibration System Field Equipment (Seq # 36400), garantindo precisão e autoridade.

Capítulo 2: Configuração – Projeto do Sistema e Preparação de Engenharia

A configuração correta do sistema é um pré-requisito para garantir seu desempenho e precisão de medição, envolvendo principalmente a seleção do transdutor, a determinação do comprimento do sistema e as configurações do condicionador de sinal.

2.1 Configuração do Transdutor e Cabo

• Seleção do transdutor:

• Com base no alvo de medição (vibração/posição) e nas restrições espaciais, escolha TQ 402 (montagem padrão) ou TQ 412 (montagem reversa).

• Com base na faixa de deslocamento do eixo esperada, determine a faixa de medição linear necessária (2 mm ou 4 mm), que determinará a versão correspondente do IQS 452.

• Determinação do comprimento total do sistema (TSL):

• Regra de Ouro: O comprimento total do cabo desde a ponta do transdutor até a entrada do condicionador de sinal (Cabo Integral + Cabo de Extensão) deve ser estritamente de 5 metros ou 10 metros. As características elétricas do sistema são otimizadas para este comprimento. Qualquer desvio levará à perda de calibração e degradação do desempenho.

• Cálculo e pedido de comprimento: Com base na distância de instalação, selecione o comprimento apropriado do cabo integral (por exemplo, 1m, 5m) e do cabo de extensão EA 402 (por exemplo, 4m, 9m), garantindo que a soma seja 5m ou 10m.

• Configuração de proteção de cabo:

• Armadura de aço inoxidável BOA: Fornece proteção mecânica.

• Armadura BOA + Manga termorretrátil KYNAR: Fornece proteção mecânica e isolamento elétrico.

• Tubo de proteção KS 106: Fornece proteção mecânica e ambiental abrangente (IP67).

• Selecione a proteção apropriada para os cabos com base no ambiente de campo:

2.2 Configuração do Condicionador de Sinais

• Seleção do modo de saída:

• Saída de tensão de 3 fios (versões 0XX, 2XX): Baixa impedância de saída, boa compatibilidade, distância máxima de transmissão de 200 metros.

• Saída de corrente de 2 fios (versões 1XX, 3XX): Forte capacidade anti-interferência, distância máxima de transmissão de 1000 metros, mas deve ser usada com um isolador como o GSI 123.

• Sensibilidade e correspondência de alcance:

• Certifique-se de que a sensibilidade (4 ou 8 mV/μm) e o alcance (2 ou 4 mm) do IQS 452 selecionado correspondam ao transdutor TQ 402/412 e aos requisitos de medição.

• Requisitos de energia:

• O IQS 452 requer uma fonte de alimentação de -20 VCC a -32 VCC proveniente da estrutura de proteção do maquinário.

2.3 Caracterização do Material Alvo e do Sistema

• Material alvo padrão: O sistema é calibrado para uso com aço VCL 140 (1.7225).

• Materiais fora do padrão: Se o material alvo for uma liga diferente (por exemplo, aço inoxidável, alumínio), a sensibilidade e a faixa linear do sistema serão alteradas. Neste caso, a caracterização do sistema deve ser realizada antes da instalação para determinar a curva tensão-distância real e a verdadeira faixa de medição linear e sensibilidade através de experimentação.

Capítulo 3: Instalação – Implementação Mecânica e Elétrica

A instalação correta é a base física para garantir a operação estável a longo prazo e a precisão dos dados do sistema.

3.1 Instalação Mecânica

• Localização e Meio Ambiente:

• Certifique-se de que a área de instalação esteja limpa, seca e livre de gases corrosivos.

• Mantenha afastado de fontes de vibração fortes e fontes de calor.

• Restrições de montagem do transdutor (devem ser rigorosamente observadas):

• Espaço livre: Distâncias mínimas devem ser mantidas na frente, nas laterais e atrás da cabeça do transdutor (gama completa do TQ 402/412: frontal 34 mm, laterais 13 mm, traseira 46 mm).

• Distância até o suporte de montagem: A distância mínima da cabeça do transdutor ao suporte de montagem é de 13 mm.

• Distância entre transdutores: A distância mínima entre dois transdutores lado a lado é de 51 mm.

• Distância até o ressalto/extremidade do eixo: A distância mínima até o ressalto do eixo para medição radial é de 9 mm; a distância mínima até a extremidade do eixo para medição axial é de 14 mm.

• Métodos de montagem:

• Dentro da carcaça da máquina: Use suportes de montagem com furos roscados ou com folga. Para furos de folga, são necessárias duas contraporcas. Aplique adesivo LOCTITE 241 nas roscas para evitar afrouxamento.

• Através da carcaça da máquina: Use adaptadores de sonda PA 113 ou PA 103 (somente para TQ 412). Isso permite o ajuste e a substituição do transdutor externamente.

• Ajuste Mecânico da Folga Inicial:

• Medição de vibração: definida no centro da faixa linear.

• Medição de posição: definida na extremidade oposta à direção do movimento esperado.

• Conceito: A distância entre a ponta do transdutor e a superfície alvo quando a máquina está em repouso.

• Princípio de configuração:

• Método de ajuste: Use um calibrador de folga para definir a folga com precisão. Margem de segurança: A folga mínima não deve ser inferior a 0,4 mm (para sistemas de 4 mV/μm).

3.2 Fiação Elétrica

• Instalação do cabo:

• Dentro da máquina, prenda os cabos a cada 100 a 200 mm usando braçadeiras de cabos.

• Observe rigorosamente o raio de curvatura mínimo: 40 mm para cabo coaxial FEP, 50 mm para cabo com armadura BOA.

• Nunca encurte ou alongue os cabos. O excesso de cabo deve ser enrolado com um diâmetro não inferior ao raio de curvatura mínimo e preso.

• Conexão e Proteção:

• Acople o conector do cabo integral do transdutor ao conector do cabo de extensão EA 402 e coloque-o imediatamente dentro de uma Caixa de Junção JB 118 ou na caixa protetora do PA 113 para proteção IP65.

• Crítico: A carcaça metálica do conector não deve entrar em contato com peças metálicas aterradas para evitar interferência no circuito de aterramento.

• Passagem do cabo:

• Utilize um cabo passante SG 102, envolvendo as roscas com fita Teflon para garantir uma vedação (IP68).

• Montagem do Condicionador de Sinal:

• Monte o IQS 452 na placa isolante dentro de uma caixa industrial ABA 15X para evitar loops de aterramento.

• Fiação do sistema:

• 3 fios: Use cabo K 309/K 310, conecte em 'OUT', 'COM', '-24V'.

• 2 fios: Use o cabo K 209/K 210, conecte em 'OUT', '-24V' e conecte a um isolador GSI 123.

• Conecte o cabo de extensão à entrada do IQS 452.

• Conecte o cabo de transmissão de acordo com o modo de saída:

• Blindagem: A blindagem do cabo de transmissão deve ser aterrada em apenas um ponto: na extremidade do sistema de proteção do maquinário (dentro do gabinete). As extremidades do transdutor e do condicionador devem permanecer flutuando.

Capítulo 4: Operação – Tempo de Execução e Monitoramento do Sistema

Depois que o sistema estiver ligado e operacional, a operação diária e o monitoramento do status são essenciais para garantir a segurança da produção.

4.1 Monitoramento de Status

• Status do Condicionador de Sinais IQS 452: Monitore seu status de 'OK', 'Alerta', 'Falha' através das luzes de status da placa do sistema de proteção de máquinas ou do software que o acompanha (por exemplo, ToolboxST).

• Monitoramento do Sinal de Saída: Monitore o valor dinâmico do sinal do transdutor (o componente DC representa o intervalo médio, o componente AC representa a vibração) e a forma de onda em tempo real na IHM do sistema de controle ou nas páginas de diagnóstico.

4.2 Comunicação de Dados

• Integração com sistema de controle: A saída do sinal analógico de tensão/corrente do IQS 452 é diretamente conectada à placa de entrada analógica do sistema de proteção de máquinas (por exemplo, Bently Nevada 3500/42M).

• Alarme e disparo: Quando os valores de vibração ou posição excedem os limites predefinidos de alarme e perigo, o sistema gera alarmes e aciona ações de proteção.

• Registro e análise de dados: Os sinais podem ser enviados para um banco de dados histórico para análise de tendências e diagnóstico de falhas.

4.3 Operações Básicas

• Monitoramento Online: Observe o valor geral da vibração, tensão de gap, forma de onda e espectro em tempo real através do software do sistema sem parar a máquina.

• Precauções:

• Evite usar ferramentas elétricas ou outros equipamentos com forte interferência eletromagnética perto do transdutor.

• Certifique-se de que a superfície alvo esteja limpa, livre de óleo, ferrugem ou depósitos magnéticos, pois eles afetam a precisão da medição.

Capítulo 5: Depuração – Verificação do Sistema e Teste Funcional

A depuração é o processo necessário para verificar se o sistema está instalado corretamente, configurado com precisão e funciona conforme projetado.

5.1 Verificações pré-energização

• Verifique novamente se todas as restrições mecânicas de montagem foram atendidas.

• Verifique se todas as conexões dos cabos estão seguras e a blindagem está corretamente aterrada (ponto único).

• Verifique a polaridade da fonte de alimentação.

5.2 Teste e Verificação de Loop

• Verificação da característica de tensão de lacuna:

• Usando um calibrador de folga, defina a lacuna para vários pontos conhecidos dentro da faixa linear (por exemplo, mínimo, médio, máximo).

• Meça a tensão ou corrente de saída correspondente no lado do sistema de proteção de máquinas ou diretamente nos terminais de saída do IQS 452.

• Comparar os valores medidos com a curva teórica da ficha técnica ou com a curva obtida na caracterização; o erro deve estar dentro de um intervalo aceitável.

• Teste de função dinâmica:

• Para medição de vibração, bata suavemente no eixo (se for seguro fazê-lo) e observe se o sinal de vibração responde adequadamente.

• Para medição de posição, mova lentamente o eixo e observe a mudança linear na tensão de folga.

5.3 Teste de Integração de Sistema

• Teste de função de alarme e disparo:

• Simule sinais de alta vibração ou de excedência de posição para verificar se o sistema de controle gera corretamente sinais de alarme e perigo (desarme).

• Verifique se as exibições de alarme na HMI estão corretas.

• Teste de redundância de canal (se aplicável): Se o sistema estiver configurado com transdutores e canais redundantes, simule uma falha no canal primário e verifique se o sistema muda perfeitamente para o canal de backup.

Capítulo 6: Manutenção – Ações Preventivas e Corretivas

A manutenção sistemática é a base para garantir a confiabilidade do sistema a longo prazo.

6.1 Manutenção de Rotina

• Inspeções Periódicas:

• Inspeção Visual: Verifique transdutores, cabos e proteções quanto a danos físicos (arranhões, amassados, queimaduras).

• Inspeção Mecânica: Confirme se os transdutores estão montados com segurança e não soltos. Verifique o estado das braçadeiras dos cabos.

• Verificação elétrica: Realize periodicamente testes de loop (ver 5.2), registrando dados para observar tendências de desvio de longo prazo.

• Inspeção do conector: Verifique a integridade das vedações no JB 118 ou nas caixas de proteção e procure sinais de umidade ou corrosão no interior.

• Limpeza: Mantenha a cabeça do transdutor e a superfície alvo limpas. Limpe cuidadosamente a face da sonda usando álcool isopropílico e ferramentas não metálicas.

6.2 Diagnóstico e solução de problemas

6.3 Substituição de Componentes

• Substituindo um transdutor:

1. Desligue a máquina e execute Lockout-Tagout (LOTO).

2. Desconecte os cabos após anotar seus pontos de conexão.

3. Remova o transdutor antigo.

4. Instale o novo transdutor e siga rigorosamente as etapas do Capítulo 3 para reajustar a folga mecânica inicial.

5. Reconecte os cabos.

6. Execute o teste e verificação do circuito (Seção 5.2) para garantir que o novo sistema transdutor esteja funcionando corretamente.

• Substituindo um condicionador de sinal (IQS 452):

1. Prepare um novo IQS 452 do mesmo modelo e versão.

2. Desligue e substitua o condicionador.

3. Após a inicialização, como os parâmetros do sistema são armazenados no lado do sistema de controle, normalmente não é necessária nenhuma configuração adicional. No entanto, a verificação de saída deve ser realizada.

6.4 Gerenciamento de peças de reposição

• Recomenda-se estocar peças sobressalentes críticas, como transdutores, cabos de extensão e condicionadores de sinal.

• Registre os números de modelo, números de versão e números de série das peças sobressalentes para garantir a compatibilidade com o sistema existente.