O TQ403 é um sensor de medição de proximidade sem contato de alto desempenho da linha de produtos VM. Juntamente com o cabo de extensão EA403 e o condicionador de sinal IQS450, forma um sistema completo de medição de proximidade. Baseado no princípio das correntes parasitas, o sistema é amplamente utilizado para monitoramento de condições e proteção de máquinas rotativas industriais, particularmente adequado para medição de vibração e posição em equipamentos críticos, como turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidráulicas, geradores, turbocompressores e bombas.
O sistema TQ403 apresenta alta precisão, alta confiabilidade, operação em ampla faixa de temperatura e excelente adaptabilidade ambiental. Ele suporta uso em áreas perigosas (ambientes à prova de explosão) e oferece opções de saída de tensão e corrente, tornando-o adequado para vários requisitos de integração de sistemas de monitoramento industrial.
Princípio de funcionamento
O sistema de medição de proximidade TQ403 opera com base no princípio das correntes parasitas para medição de deslocamento sem contato. O mecanismo de funcionamento do sistema é o seguinte:
1. Geração de campo eletromagnético e mecanismo de acoplamento
O núcleo do sensor TQ403 é uma estrutura de bobina enrolada com precisão acionada por um sinal CA de alta frequência do condicionador de sinal IQS450. Quando a corrente CA passa pela bobina, ela gera um campo eletromagnético alternado de alta frequência no espaço circundante. Este campo possui características específicas de distribuição espacial, com sua força decaindo exponencialmente com o aumento da distância. Quando um alvo de metal condutor entra neste campo eletromagnético, correntes parasitas de circuito fechado são induzidas na superfície do alvo de acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday. As características de força e distribuição dessas correntes parasitas estão intimamente relacionadas à distância entre o sensor e o alvo, às propriedades elétricas e magnéticas do material alvo e à frequência de excitação.
2. Modulação de impedância e extração de sinal
O fluxo de correntes parasitas no material alvo gera um campo eletromagnético reverso em fase oposta ao campo original, um fenômeno conhecido como lei de Lenz. A interação entre esses dois campos altera significativamente a impedância equivalente da bobina do sensor. Esta mudança de impedância inclui variações nos componentes resistivos e indutivos: a mudança no componente resistivo decorre principalmente da dissipação de energia causada por correntes parasitas, enquanto a mudança no componente indutivo se origina do efeito de enfraquecimento do campo reverso no campo original. Existe uma relação funcional altamente não linear entre a mudança de impedância da bobina do sensor e a distância do intervalo. O sistema converte essa relação não linear em uma saída de tensão ou corrente altamente linear por meio de projeto de circuito de precisão e processamento de algoritmo.
3. Condicionamento de sinal e processamento de linearização
O condicionador de sinal IQS450 serve como o núcleo inteligente de todo o sistema, contendo um oscilador de alta frequência de alto desempenho, circuito de demodulação de precisão e unidade avançada de processamento de sinal. O oscilador gera um sinal de alta frequência (normalmente 1-2 MHz) com frequência estável e amplitude constante para acionar a bobina do sensor. O circuito receptor extrai com precisão informações úteis de alterações de impedância usando tecnologia de detecção sensível à fase (PSD). O sistema emprega tecnologia digital de compensação de temperatura e algoritmos de ajuste polinomial para realizar processamento de linearização em tempo real e compensação de desvio de temperatura nos sinais brutos do sensor, garantindo excelente precisão de medição em toda a faixa de temperatura operacional.
4. Interface de saída e integração do sistema
Os sinais de medição processados são emitidos de duas maneiras: o modo de saída de tensão usa uma configuração de três fios fornecendo saída linear de -1,6 V a -17,6 V, correspondendo a uma faixa de medição de 0,75 mm a 12,75 mm; o modo de saída de corrente usa uma configuração de dois fios que fornece sinais de corrente de -15,5mA a -20,5mA. Ambos os métodos de saída apresentam proteção contra curto-circuito e proteção contra polaridade reversa, permitindo integração direta com PLC, DCS ou sistemas de monitoramento de máquina dedicados. Os parâmetros de impedância, capacitância e indutância de saída do sistema são otimizados para garantir integridade e estabilidade do sinal durante transmissões por cabos longos.
5. Calibração e compensação do material alvo
O sistema é calibrado de fábrica usando aço VCL 140 (1.7225) como material alvo padrão, com sensibilidade definida para 1,33 mV/μm ou 0,417 μA/μm. Como materiais diferentes têm condutividade elétrica e permeabilidade magnética diferentes, a recalibração ou correção do coeficiente do material é necessária se o material alvo mudar em aplicações práticas. O sistema oferece suporte a serviços de calibração personalizados. Os usuários podem fornecer amostras de materiais específicos e nós forneceremos soluções de calibração direcionadas para garantir que a precisão da medição atenda aos requisitos específicos da aplicação.
Características
O sistema TQ403 integra múltiplas tecnologias avançadas, oferecendo excelentes características de desempenho e ampla adaptabilidade de aplicações. Suas principais características incluem:
1. Capacidade real de medição sem contato
O sistema adota um método de medição totalmente sem contato, eliminando desgaste mecânico, calor friccional e efeitos de carga associados aos sensores de contato tradicionais. Este método de medição é particularmente adequado para aplicações de máquinas rotativas de alta velocidade, permitindo a captura precisa do comportamento dinâmico do rotor sem impor qualquer carga adicional ou interferência no corpo rotativo. A ausência de contato físico entre o sensor e o alvo prolonga significativamente a vida útil do equipamento e reduz os requisitos de manutenção.
2. Características de largura de banda ultra-ampla e alta resposta dinâmica
O sistema apresenta uma faixa de resposta de frequência extremamente ampla, de DC a 20kHz (-3dB), um indicador de desempenho que lidera em sensores de proximidade industriais. A extremidade de baixa frequência se estende até DC, permitindo medição precisa de deslocamentos e posições estáticas que mudam lentamente; a extremidade de alta frequência atinge 20kHz, suficiente para capturar componentes de vibração de alta frequência e eventos de impacto na maioria das máquinas rotativas. Essa característica de ampla largura de banda permite que o sistema seja usado não apenas para monitoramento de vibração, mas também para aplicações avançadas de diagnóstico, como análise de frequência de engrenamento de engrenagens e extração de características de falhas em rolamentos.
3. Faixa de medição estendida e excelente desempenho linear
O TQ403 fornece uma ampla faixa de medição de 12 mm, significativamente maior que os sensores de proximidade tradicionais de 2 mm ou 4 mm, oferecendo maior margem de instalação e margem de segurança para monitoramento de vibração de grandes máquinas rotativas. O sistema mantém excelentes características lineares em toda a faixa de medição, com erro de linearidade controlado dentro de uma faixa mínima após compensação de precisão. Os usuários podem conhecer as características de precisão de vários intervalos de medição através das curvas de desempenho fornecidas, selecionando assim os pontos operacionais apropriados com base nos requisitos reais da aplicação.
4. Adaptabilidade ambiental extrema e design robusto
O sistema pode operar de forma estável em faixas de temperatura extremas de -40°C a +180°C, com tolerância de curto prazo até +220°C em ambientes agressivos. A cabeça do sensor possui classificação de proteção IP68, fornecendo proteção completa contra entrada de poeira e imersão contínua. Mecanicamente, o sensor pode suportar aceleração de vibração de pico de 5g (10-500Hz) e aceleração de choque de pico de 15g (meia onda senoidal, duração de 11ms), garantindo operação confiável em ambientes industriais adversos.
5. Certificação abrangente à prova de explosão e garantia de segurança
O sistema fornece várias versões certificadas à prova de explosão para atender a diferentes requisitos de padrões regionais e internacionais: A versão Ex ia está em conformidade com IECEx, ATEX, cCSAus e outras certificações, adequadas para áreas perigosas da Zona 0/1/2; A versão Ex nA é adequada para áreas da Zona 2. Cada tipo à prova de explosão possui certificados correspondentes e condições especiais de uso. Os usuários podem selecionar a proteção à prova de explosão apropriada com base no ambiente real da aplicação.
6. Configuração flexível de saída e opções de integração do sistema
O sistema fornece modos de saída de tensão e corrente para atender a diferentes requisitos de interface. O modo de saída de tensão fornece uma faixa dinâmica de 16V com impedância de saída de 500Ω; o modo de saída de corrente fornece uma faixa dinâmica de 5mA usando um método de conexão de dois fios, simplificando bastante os requisitos de fiação. Ambas as saídas possuem proteção contra curto-circuito e proteção contra sobrecarga, garantindo a proteção do equipamento em situações acidentais.
7. Excelente intercambialidade de componentes e escalabilidade do sistema
O sistema adota um conceito de design modular onde todos os componentes (sensor, cabo, condicionador) são totalmente intercambiáveis sem recalibração. Ele suporta várias combinações de comprimento de cabo (cabo integral de 1m/5m/10m + cabo de extensão) com comprimentos totais de sistema de 5m ou 10m. O sistema também suporta “corte elétrico”, otimizando o desempenho do sistema ajustando o comprimento elétrico do cabo para garantir a integridade do sinal durante a transmissão de cabos longos.
8. Estrutura mecânica robusta e múltiplas opções de proteção
A cabeça do sensor é feita de material Torlon® (poliamida-imida), que oferece excelente estabilidade em altas temperaturas, resistência mecânica e resistência à corrosão química. A carcaça utiliza material de aço inoxidável MAZ (1.4305), proporcionando excelente proteção mecânica. Os usuários também podem equipar opcionalmente mangueiras flexíveis de aço inoxidável (raio de curvatura mínimo de 50 mm) e bainhas FEP para melhorar ainda mais a proteção mecânica do cabo e a adaptabilidade ambiental.
9. Ampla compatibilidade de sistema e adaptabilidade de aplicação
O sistema pode ser perfeitamente integrado aos sistemas de monitoramento correspondentes da VM ou alimentado de forma independente por fonte de alimentação externa. Ele fornece opções de montagem em trilho DIN (adaptador de montagem MA130) para fácil instalação em gabinetes de controle. O sistema também oferece diversas opções de acessórios, incluindo gabinetes industriais, caixas de junção e protetores de interconexão, atendendo aos requisitos de instalação para diversos ambientes de aplicação.
Resumo das especificações técnicas
| do item |
Especificação |
| Princípio de Medição |
Efeito de corrente parasita |
| Faixa de medição |
12mm |
| Opções de saída |
Tensão: -1,6 V a -17,6 V
Corrente: -15,5 mA a -20,5 mA |
| Resposta de frequência |
CC a 20 kHz (-3 dB) |
| Erro de linearidade |
Consulte Curvas de Desempenho (Página 5) |
| Temperatura operacional |
-40°C a +180°C |
| Classificação de proteção |
IP68 (cabeça do sensor) |
| Certificação à prova de explosão |
Ex ia IIC T6–T3 Ga (Zona 0/1/2)
Ex nA IIC T6–T3 Gc (Zona 2) |
| Tipo de cabo |
Cabo coaxial de 70 Ω, bainha FEP |
| Conector |
Conector coaxial miniatura com travamento automático |
| Peso |
Aprox. 140 g (Padrão) / 220 g (Versão Ex) |
Áreas de aplicação
O sistema TQ403 é amplamente utilizado nos seguintes cenários industriais:
Turbomáquinas: vibração relativa do eixo e monitoramento da posição axial para turbinas a vapor, turbinas a gás e turbinas hidráulicas
Equipamentos de geração de energia: Monitoramento da condição de geradores e excitatrizes
Conjuntos de Compressores: Proteção contra vibração para compressores centrífugos e axiais
Equipamento de bomba: Monitoramento da integridade mecânica para bombas de alta velocidade e bombas multiestágios
Outras máquinas rotativas: ventiladores, caixas de engrenagens, motores, etc.
