O transdutor de proximidade TQ402 é um componente central do sistema de medição de proximidade TQ402/TQ412, EA402 e IQS900. Este sistema forma uma cadeia completa de medição de deslocamento sem contato baseada no princípio de correntes parasitas, projetada especificamente para monitoramento de condições e proteção de máquinas rotativas industriais.
Conhecido por sua alta precisão, confiabilidade e resiliência ambiental excepcional, o transdutor TQ402 é amplamente utilizado em equipamentos críticos, como turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidráulicas, geradores, turbocompressores e bombas para medir a vibração relativa do eixo e a posição axial. O projeto do sistema está em conformidade com os padrões API 670 e está disponível em versões certificadas para uso em atmosferas potencialmente explosivas, tornando-o a escolha ideal para aplicações industriais de alto nível.
II. Principais recursos
Medição de alta precisão e sem contato
O TQ402 mede com precisão pequenas alterações no espaço entre a ponta da sonda e a superfície metálica alvo, convertendo-as em sinais elétricos correspondentes. Este método sem contato evita o desgaste dos componentes rotativos, tornando-o perfeitamente adequado para condições operacionais adversas que envolvem altas velocidades e temperaturas.
Intercambialidade total dos componentes do sistema
Todo o sistema de medição (incluindo sondas TQ402/TQ412, cabos de extensão EA402 e condicionador de sinal IQS900) é calibrado com precisão, com todos os componentes totalmente intercambiáveis. Os usuários podem substituir qualquer componente sem a necessidade de correspondência ou recalibração complexa no local, mantendo o desempenho especificado do sistema. Isso simplifica muito a manutenção e reduz os custos de estoque.
Ampla faixa de medição e opções de saída
O sistema oferece duas faixas de medição linear padrão: 2 mm (0,15 a 2,15 mm) e 4 mm (0,3 a 4,3 mm). O condicionador de sinal IQS900 oferece opções de saída de tensão (-1,6 V a -17,6 V) e corrente (-15,5 mA a -20,5 mA), facilitando a integração com vários sistemas de monitoramento backend, como VM600 ou VibroSmart®.
Robustez Ambiental Excepcional
Faixa de temperatura: O corpo do transdutor opera de forma confiável de -40°C a +180°C com desvio inferior a 5% e pode sobreviver a exposições de curto prazo até +220°C.
Classificação de proteção: A ponta da sonda e a parte integral do cabo são classificadas como IP68, protegendo contra entrada de poeira e imersão prolongada em água.
Resistência Mecânica: Pode suportar vibração de pico de 5 g (10-500 Hz) e choque de pico de 15 g (duração de 11 ms), garantindo operação estável em ambientes altamente vibratórios.
Construção Física Robusta
Ponta da sonda: Apresenta uma bobina encapsulada em uma ponta moldada em Torlon® (poliamida-imida), oferecendo excelente resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e resistência mecânica.
Corpo do transdutor: Construído em aço inoxidável AISI 316L e revestido com resina epóxi de alta temperatura, garantindo robustez e durabilidade geral.
Cabo e Conectores: Utiliza cabo coaxial de 75 Ω com isolamento FEP, 3,6 mm de diâmetro. Os conectores são do tipo coaxial em miniatura com travamento automático, que travam com segurança com aperto manual e apresentam um mecanismo anti-afrouxamento.
Certificações de segurança e conformidade abrangentes
O TQ402 está disponível em versões certificadas para uso em áreas perigosas, incluindo:
Ex ia Segurança Intrínseca (para Zona 0, 1, 2).
Ex nA Antifaísca (para Zona 2).
Além disso, o sistema está em conformidade com vários padrões e diretivas internacionais, como CE, EAC e RoHS.
III. Princípio de funcionamento
O transdutor de proximidade TQ402 e seu sistema operam com base no princípio físico central do efeito de corrente parasita. A seguir detalhamos o processo completo desde a geração do sinal até a saída final.
1. Geração do efeito de correntes parasitas
O coração do sensor TQ402 é uma bobina enrolada com precisão, moldada dentro da robusta ponta da sonda Torlon®. Quando o sistema é alimentado, o condicionador de sinal IQS900 fornecido fornece a esta bobina uma corrente alternada de alta frequência (normalmente 1-2 MHz). De acordo com as leis do eletromagnetismo, esta corrente alternada gera um campo eletromagnético alternado de alta frequência ao redor da ponta da sonda.
Quando a sonda se aproxima de um alvo metálico condutor (por exemplo, o eixo de aço de uma máquina), este campo eletromagnético alternado penetra na superfície do alvo. A Lei da Indução de Faraday determina que um campo magnético variável induz correntes circulantes em circuito fechado, conhecidas como correntes parasitas, dentro do condutor. A densidade e intensidade dessas correntes parasitas estão intimamente relacionadas à distância entre a sonda e o alvo.
2. Mudança de Impedância e Detecção de Sinal
As próprias correntes parasitas induzidas geram um campo eletromagnético oposto (Lei de Lenz), que interage com o campo original produzido pela bobina da sonda. Esta interação causa uma alteração na impedância CA efetiva da bobina da sonda. Especificamente, à medida que a distância diminui, o efeito de acoplamento se fortalece, o efeito da corrente parasita torna-se mais significativo e a impedância da bobina aumenta. Por outro lado, à medida que a distância aumenta, a impedância diminui.
Assim, a distância entre a sonda e o alvo é diretamente convertida em uma mudança na impedância elétrica da bobina do sensor TQ402. Esta alteração de impedância contém informações sobre os aspectos estáticos (distância média) e dinâmicos (vibração) do intervalo.
3. Condicionamento e Demodulação de Sinal
A função do condicionador de sinal IQS900 é detectar e processar essa mudança sutil de impedância. Ele contém um circuito modulador/demodulador preciso. O condicionador monitora continuamente as alterações no sinal de acionamento fornecido à bobina resultantes da variação da impedância.
Através da demodulação do sinal de alta frequência retornado, o IQS900 extrai com precisão o componente de tensão ou corrente proporcional à distância do intervalo. Este processo filtra a onda portadora de alta frequência, deixando apenas o sinal de baixa frequência (DC a 20 kHz) relacionado à distância.
4. Linearização e Saída
O sinal demodulado é amplificado e linearizado, convertido em uma saída de sinal elétrico padrão facilmente mensurável:
Modo de saída de tensão: Emite uma tensão CC proporcional ao intervalo, com sensibilidades típicas de 8 mV/μm (200 mV/mil) para a faixa de 2 mm ou 4 mV/μm (100 mV/mil) para a faixa de 4 mm. A saída linear normalmente varia de -1,6 V (intervalo mínimo) a -17,6 V (intervalo máximo).
Modo de saída de corrente: Emite uma corrente proporcional ao intervalo, com sensibilidades típicas de 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil) ou 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil). A saída linear normalmente varia de -15,5 mA (gap mínimo) a -20,5 mA (gap máximo).
O sistema exibe excelente linearidade dentro de sua faixa especificada (por exemplo, 2 mm ou 4 mm), garantindo uma relação proporcional altamente precisa entre a tensão/corrente de saída e a folga mecânica.
5. Separação de Sinais Estáticos e Dinâmicos
O sinal de saída final contém componentes DC (Corrente Contínua) e AC (Corrente Alternada):
Componente DC: Representa a posição média ou folga estática entre a sonda e o alvo, usada para monitorar parâmetros de mudança lenta, como deslocamento axial ou desgaste do rolamento.
Componente AC: Sobreposto ao componente DC, representa a vibração dinâmica do alvo em relação à sonda. Sua amplitude reflete a intensidade da vibração e sua frequência indica a fonte da vibração. Isto permite que o sistema realize monitoramento de posição e vibração simultaneamente.
6. Compensação de temperatura e calibração do sistema
Para garantir a precisão da medição em toda a faixa de temperatura operacional (-40°C a +180°C), o projeto do sistema incorpora mecanismos de compensação de temperatura para minimizar o impacto do desvio de temperatura na saída. O transdutor é calibrado de fábrica usando aço VCL 140 (1.7225) como material alvo, o que equivale a materiais de eixo comuns como AISI 4140. Para aplicações com materiais especiais, recomenda-se consultar o fabricante para obter curvas de desempenho específicas.
4. Integração de Sistemas e Pontos de Seleção
Comprimento total do sistema: O comprimento total do sistema é a soma do comprimento integral do cabo do transdutor TQ402 e do comprimento do cabo de extensão EA402. Os comprimentos padrão do sistema são 1 metro, 5 metros e 10 metros, alcançáveis através de combinações flexíveis de diferentes comprimentos de sonda e cabo de extensão.
Corte elétrico: Para garantir o desempenho e a intercambialidade do sistema, o comprimento nominal dos cabos de extensão requer 'corte elétrico'. O comprimento total mínimo real utilizável é ligeiramente menor que o valor nominal (por exemplo, 4,4 m no mínimo para um sistema de 5 m).
Proteção Opcional: Mangueiras flexíveis de aço inoxidável com bainhas FEP podem ser selecionadas para fornecer proteção mecânica adicional e resistência química aos cabos.
Instalação: O corpo do transdutor oferece opções de rosca métrica e imperial e pode ser combinado com vários suportes de montagem para atender a diferentes espaços e requisitos de instalação.
V. Diagnóstico do Sistema e Integridade de Segurança (SIL)
O sistema TQ402, em conjunto com o condicionador de sinal IQS900, oferece recursos avançados que atendem às necessidades de segurança e confiabilidade industrial moderna.
Funcionalidade de diagnóstico integrada: O condicionador de sinal IQS900 oferece um circuito de diagnóstico opcional de autoteste integrado (BIST). Quando os diagnósticos estão habilitados, o sistema monitora continuamente a integridade de toda a cadeia de medição (incluindo o sensor, o cabo e o próprio condicionador). Após a detecção de aberturas, curtos ou outras falhas, altera o sinal de saída para indicar claramente o problema:
No modo de saída de tensão/corrente, o valor de saída ficará fora da faixa normal de -1,6 V a -17,6 V ou -15,5 mA a -20,5 mA, fornecendo um alarme de falha claro para o sistema de monitoramento backend e permitindo a manutenção preditiva.
Certificação de Segurança Funcional: O condicionador de sinal IQS900 com diagnóstico foi projetado para atender SIL 2 (de acordo com IEC 61508) e PL c, Cat. 1 (de acordo com ISO 13849) Níveis de Integridade de Segurança. Isto significa que o projeto do sistema é adequado para atender aos rigorosos requisitos de muitas aplicações relacionadas à segurança (por exemplo, sistemas de proteção de máquinas), ajudando os usuários a construir mais facilmente sistemas de produção que cumpram os padrões de segurança.
VI. Configuração mecânica e opções de instalação
Configuração Mecânica Flexível:
Especificações de rosca: O corpo do transdutor TQ402 oferece várias opções de rosca, incluindo métricas M10x1, M14x1,5, M16x1,5 e imperiais 3/8'-24UNF, 1/2'-20UNF, 5/8'-18UNF, atendendo a equipamentos globais e padrões de furos de montagem.
Personalização dimensional: Os usuários podem especificar o comprimento da caixa (de 20 mm a 250 mm) e o comprimento sem rosca (de 0 mm a 230 mm) com base nos requisitos de profundidade de instalação, oferecendo alta flexibilidade de instalação.
Modelo de montagem reversa: Para aplicações onde o TQ402 padrão não cabe, a série também oferece o modelo TQ412. O TQ412 foi projetado especificamente para aplicações de montagem reversa, onde a orientação da ponta da sonda se alinha com a direção de saída do cabo, adequada para medições feitas de dentro para fora do invólucro do equipamento.
Acessórios de conexão e proteção:
Proteção do Conector: O protetor de interconexão IP172 está disponível para salvaguardar o ponto de conexão entre o cabo da sonda e o cabo de extensão, evitando contaminação por óleo, umidade e danos mecânicos.
Proteção do Cabo: Além da bainha FEP fixa, mangueiras flexíveis de aço inoxidável (tubos de proteção) estão disponíveis como opção. Eles podem se mover em relação ao cabo para facilitar a instalação, fornecendo proteção mecânica robusta em caminhos de roteamento complexos e difíceis.
Suportes de montagem: Uma variedade de adaptadores de montagem de sonda (por exemplo, série PA15x) estão disponíveis, juntamente com o adaptador de montagem em trilho DIN MA130 para o condicionador de sinal IQS900. Isso suporta trilhos TH 35 padrão, facilitando a instalação modular de alta densidade em gabinetes de controle.
