O TQ412 é um transdutor de deslocamento de corrente parasita sem contato de montagem reversa de alto desempenho da linha de produtos VM. Ele foi projetado especificamente para monitoramento de condições e proteção de máquinas rotativas em ambientes industriais e serve como um componente central do sistema de medição de proximidade TQ402/TQ412, EA402 e IQS900. Com base no princípio de detecção de correntes parasitas, este sistema mede com precisão a vibração relativa, o deslocamento axial e as mudanças de folga em eixos de máquinas rotativas. É amplamente utilizado em equipamentos críticos, como turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidrelétricas, geradores, turbocompressores e bombas.
O sensor TQ412 apresenta um design de montagem reversa, tornando-o adequado para instalação em cenários com espaço limitado ou especialmente configurados. Juntamente com o cabo de extensão EA402 e o condicionador de sinal IQS900, forma uma cadeia de medição completa. Todos os componentes são totalmente intercambiáveis e não requerem calibração individual, simplificando bastante a integração e manutenção do sistema. O sistema suporta duas faixas de medição (2 mm ou 4 mm), fornece saída de tensão ou corrente e está em conformidade com as recomendações da norma API 670.
Principais recursos e funções
1. Medição de alta precisão sem contato
Com base no efeito das correntes parasitas, ele mede mudanças de deslocamento em superfícies metálicas sem contato físico com o alvo.
Faixa de medição: 2 mm ou 4 mm (selecionada na opção de pedido).
Opções de sensibilidade:
8 mV/μm (200 mV/mil) ou 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil) — correspondendo à faixa de 2 mm
4 mV/μm (100 mV/mil) ou 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil) — correspondendo à faixa de 4 mm
Resposta de frequência: DC a 20 kHz (–3 dB), capaz de capturar sinais de vibração dinâmica de máquinas rotativas de alta velocidade.
2. Projeto de montagem reversa
Projetado especificamente para estruturas mecânicas especiais ou com espaço limitado, oferecendo maior flexibilidade de instalação.
Fornece opções de rosca métrica (M10×1) ou imperial (3/8'-24UNF) para atender a diferentes requisitos de instalação.
3. Adaptabilidade a altas temperaturas e ambientes adversos
Faixa de temperatura operacional do corpo do transdutor: –40°C a +180°C (em operação), com sobrevivência de curto prazo até +220°C.
Classificação geral de proteção: Cabeça do sensor com classificação IP68, adequada para ambientes industriais agressivos, como aqueles com umidade, óleo e poeira.
Resistência à vibração: Suporta vibração de pico de 5 g na faixa de 10–500 Hz.
Resistência ao choque: Suporta choque de pico de 15 g (meia onda senoidal, duração de 11 ms).
4. Certificação e segurança à prova de explosão
Oferece diversas opções de certificação à prova de explosão (especificadas através do código de pedido):
Segurança intrínseca Ex ia (Opção A2): Adequado para áreas perigosas da Zona 0/1/2, certificadas pela ATEX, IECEx, cCSAus e outras normas internacionais.
Ex nA Antifaísca (Opção A3): Adequado para áreas perigosas da Zona 2.
Tanto o sensor quanto o cabo são certificados à prova de explosão, garantindo o uso seguro em atmosferas potencialmente explosivas.
5. Modularidade e intercambialidade
Totalmente compatível com cabos TQ402, EA402 e condicionador de sinal IQS900. Os componentes são intercambiáveis e não requerem recalibração.
Suporta três comprimentos totais de sistema (TSL): 1 m, 5 m e 10 m, obtidos por meio de combinações de cabos integrais de sensores de diferentes comprimentos e cabos de extensão.
6. Projeto Mecânico e de Materiais
A cabeça do sensor usa material Torlon (poliamida-imida) para encapsular a bobina, proporcionando excelente estabilidade em altas temperaturas e resistência mecânica.
O corpo é construído em aço inoxidável (AISI 316L) para forte resistência à corrosão.
O envasamento interno de resina epóxi de alta temperatura garante confiabilidade a longo prazo.
Conectores coaxiais miniatura de travamento automático padrão garantem conexões confiáveis e suportam ambientes de alta temperatura (até 200°C).
7. Configurações de proteção opcionais
Princípio de funcionamento detalhado
1. Fundamentos do efeito de corrente parasita
O sensor TQ412 opera com base no princípio de detecção de correntes parasitas. Sua cabeça contém uma bobina enrolada em fio esmaltado de precisão, acionada por um sinal de excitação CA de alta frequência (normalmente 1–2 MHz) do condicionador de sinal IQS900. A corrente de alta frequência gera um campo magnético alternado de alta frequência ao redor da bobina. Quando a sonda do sensor se aproxima de um alvo de metal condutor (por exemplo, uma superfície de eixo), esse campo magnético alternado induz correntes circulantes em circuito fechado, conhecidas como correntes parasitas, na superfície do condutor. A força dessas correntes parasitas é inversamente proporcional à distância entre a sonda do sensor e a superfície alvo. De acordo com a Lei de Lenz, essas correntes parasitas geram um campo magnético oposto que resiste à mudança no campo original. Esta interação provoca uma alteração na impedância equivalente (incluindo componentes resistivos e indutivos) da bobina do sensor. O grau de alteração da impedância tem uma relação funcional estrita com a distância do intervalo, fornecendo a base física para uma medição precisa.
2. Modulação e Demodulação de Sinal
O condicionador de sinal IQS900 é o “cérebro” de todo o sistema. Seu circuito interno compreende uma configuração precisa de um oscilador, modulador e demodulador de alta frequência. O sinal de alta frequência do oscilador aciona a bobina do sensor, formando uma ponte CA de alta frequência. Quando a impedância da bobina muda devido à variação do gap, isso desequilibra a ponte. O circuito modulador detecta este sinal de desequilíbrio mínimo (normalmente no nível de milivolts). Posteriormente, o demodulador, usando técnicas como Detecção Sensível à Fase (PSD), desmodula o sinal modulado de alta frequência contendo as informações de intervalo em um sinal de tensão CC de variação lenta. Este sinal DC é proporcional à distância do intervalo. Para aumentar ainda mais a precisão, o condicionador também integra circuitos de linearização e circuitos de compensação de temperatura. O circuito de linearização corrige as características não lineares inerentes do sensor através de métodos como ajuste polinomial, garantindo uma relação linear estrita entre a saída e a distância em toda a faixa de medição. O circuito de compensação de temperatura monitora continuamente a temperatura ambiente e ajusta os parâmetros do circuito para neutralizar os efeitos das mudanças de temperatura na resistência da bobina, nas características dos componentes eletrônicos e na capacitância do cabo. Isso garante estabilidade de medição extremamente alta de -40°C a +180°C, com desvio típico inferior a 5%.
3. Tipos de sinais de saída
O condicionador IQS900 converte o sinal DC processado em dois modos de saída industrial padrão para se adaptar às diferentes necessidades de integração do sistema:
Modo de saída de tensão (3 fios): Este modo fornece um sinal de tensão de alta precisão proporcional ao intervalo, variando de -1,6 V a -17,6 V. Ele usa internamente um circuito amplificador operacional de feedback negativo profundo, alcançando impedância de saída muito baixa (<100 Ω em CC). A vantagem da baixa impedância de saída é a capacidade de acionar cargas capacitivas maiores e reduzir significativamente a atenuação e distorção do sinal durante transmissões por cabos longos. É adequado para conexão direta a sistemas de aquisição de dados de entrada de alta impedância, módulos de entrada analógica PLC ou osciloscópios para diagnóstico.
Modo de saída de corrente (2 fios): Este modo fornece um sinal de corrente de -15,5 mA a -20,5 mA. A saída de corrente é conhecida pela sua forte imunidade inerente à interferência eletromagnética (EMI), tornando-a particularmente adequada para ambientes industriais agressivos que exigem distâncias de transmissão de até várias centenas de metros. O circuito preciso de conversão V/I dentro do condicionador garante que o valor da corrente não seja afetado pelas alterações na resistência da linha. A extremidade receptora requer apenas um resistor de amostragem de precisão ≤350 Ω para converter o sinal de corrente em um sinal de tensão para medição. Este design simplificado reduz enormemente a complexidade e o custo do equipamento de recepção remota.
4. Compensação e calibração de temperatura
O sistema é calibrado a +23°C ±5°C usando material alvo padrão (aço VCL 140, 1.7225).
O circuito interno de compensação de temperatura garante que o desvio de saída permaneça abaixo de 5% na faixa de –40°C a +180°C.
Se forem utilizados materiais alvo não padronizados (como aço inoxidável, alumínio, ligas, etc.), as curvas de desempenho deverão ser regeneradas ou aplicadas correções de sensibilidade.
5. Funções de diagnóstico (opcional)
Quando emparelhado com um condicionador de sinal IQS900 com diagnóstico (opção de pedido C2), o sistema pode alcançar:
Diagnóstico de Cadeia: Detecção em tempo real de falhas no sensor, cabeamento e/ou no próprio condicionador.
Certificação SIL 2: Em conformidade com os padrões de segurança funcional IEC 61508, adequado para aplicações relacionadas à segurança.
Indicação de falha: Indicação remota de alarme através de sinais de saída fora da faixa normal (por exemplo, saída de corrente > –15,5 mA ou < –20,5 mA).
6. Integração de Sistemas e Processamento de Sinais
O sensor TQ412, o cabo de extensão EA402 e o condicionador IQS900 formam uma cadeia de medição completa.
O Comprimento Total do Sistema (TSL) requer “corte elétrico” para garantir o desempenho e a intercambialidade do sistema (por exemplo, o comprimento real do cabo para um sistema de 5 m não deve ser inferior a 4,4 m).
O sinal bruto (pino RAW/COM) e a entrada de teste (pino TEST/COM) podem ser usados para depuração do sistema e diagnósticos avançados.
7. Instalação e Adaptação Mecânica
O design de montagem reversa torna-o adequado para instalação em espaços limitados ou com geometrias especiais.
Oferece vários comprimentos de corpo (20–250 mm) e opções de comprimento sem rosca (0–230 mm).
Mangueira flexível de aço inoxidável opcional ou bainha FEP podem prolongar a vida útil do cabo, adaptando-se a ambientes de alta temperatura, corrosão ou desgaste mecânico.
Cenários típicos de aplicação
Monitoramento de vibração de máquinas rotativas: Medição de vibração relativa de eixos em turbinas a gás, turbinas a vapor, turbinas hidrelétricas, compressores e bombas.
Monitoramento do deslocamento axial: Posição do rolamento axial, monitoramento da expansão do eixo.
Medição da folga: folga da vedação, monitoramento da folga da ponta da lâmina.
Sistemas de Proteção de Segurança: Integração com sistemas da série VM para obter proteção mecânica e manutenção preditiva.
