O TQ422 é um transdutor de proximidade à prova de pressão fabricado pela Vibro-Meter, projetado especificamente para ambientes de alta pressão. Ele serve como componente principal do sistema de medição de proximidade TQ 422 e TQ 432 / EA 402 / IQS 452. Operando com base no princípio das correntes parasitas, este sensor permite a medição sem contato do deslocamento relativo ou vibração de componentes móveis de máquinas. Seu design exclusivo permite suportar pressões de até 100 bar, tornando-o particularmente adequado para aplicações de medição em ambientes submersos, como bombas submersíveis, turbinas hidráulicas (por exemplo, turbinas Kaplan e Francis) e outras condições de alta pressão.
O transdutor TQ422 forma um sistema de medição de proximidade completo e calibrado quando combinado com um condicionador de sinal IQS 452 correspondente e um cabo de extensão EA 402 opcional. Todos os componentes deste sistema são intercambiáveis, garantindo flexibilidade operacional e conveniência de manutenção.
O TQ422 e o TQ432 são transdutores de proximidade funcionalmente idênticos. A principal diferença está na sua montagem:
TQ422: Projetado para montagem frontal. Sua sonda possui uma tampa de proteção BOA (aproximadamente 0,6 mm de espessura) na frente, que também é a causa do deslocamento inerente (-2,4 V) na saída de tensão. Está diretamente exposto ao meio de alta pressão, proporcionando a primeira linha de defesa.
TQ432: Projetado para montagem reversa. Geralmente é instalado no lado oposto do vaso de pressão, o que significa que a ponta da sonda não fica diretamente exposta ao meio de alta pressão e, portanto, não requer uma tampa de proteção BOA.
Principais recursos e características
1. Design de aplicação de alta pressão
A sonda do sensor é fabricada em material PEEK (polieteretercetona), capaz de suportar diretamente pressões de fluido de até 100 bar.
O corpo do transdutor é construído em aço inoxidável (1.4435), oferecendo excelente resistência mecânica e resistência à corrosão.
2. Medição sem contato
Opera com base no princípio das correntes parasitas, não exigindo contato físico com o alvo (normalmente um eixo de metal), evitando assim o desgaste e permitindo medições confiáveis de longo prazo sem atrito.
3. adequação para atmosferas explosivas
4. Solução completa do sistema
Emparelhado com o condicionador de sinal IQS 452 para fornecer saída de tensão ou corrente:
Saída de tensão (3 fios): Sensibilidade 4 mV/μm, faixa dinâmica de -2,4 V a -18,4 V.
Saída de corrente (2 fios): Sensibilidade 1,25 μA/μm, faixa dinâmica de 15,75 mA a 20,75 mA (normalmente usada com unidade de separação galvânica GSI 124).
Pode ser usado com cabos de extensão EA 402 para ampliar a distância de medição, formando um sistema completo de 5 ou 10 metros.
5. Adaptabilidade Ambiental
Ampla faixa de temperatura operacional: Corpo do transdutor de -25°C a +140°C (desvio <5%); o cabo pode suportar -100°C a +200°C.
Alta classificação de proteção: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), proporcionando proteção completa contra poeira e capacidade para operação submersa de longo prazo.
Excelente resistência à vibração: Pode suportar vibrações de 2 g na faixa de frequência de 10 Hz a 500 Hz.
6. Configuração de proteção opcional
Oferece opção de bainha trançada de aço inoxidável BOA (Braided Outer Armour), fornecendo proteção mecânica adicional para o cabo coaxial integral do transdutor, aumentando a resistência ao esmagamento e à abrasão.
Com bainha BOA, a resistência à pressão do conjunto transdutor/cabo aumenta para 10 bar (1 bar sem BOA).
Princípio de funcionamento detalhado
O transdutor de proximidade TQ422 opera com base no princípio de correntes parasitas, uma tecnologia de indução eletromagnética amplamente utilizada para deslocamento sem contato e medição de vibração. As seções a seguir detalham seu mecanismo de funcionamento, composição do sistema e fluxo de sinal.
1. Princípio Físico Básico: Efeito da Corrente Parasita
Quando um condutor de metal é colocado em um campo magnético variável ou se move em relação a um campo magnético, de acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, correntes de circuito fechado, conhecidas como correntes parasitas, são induzidas dentro do condutor. A força, distribuição e fase dessas correntes parasitas dependem de vários fatores:
A distância entre a bobina e o condutor: Este é o parâmetro alvo para medição.
A condutividade elétrica (σ) e a permeabilidade magnética (μ) do condutor.
A frequência (f) do campo magnético excitante.
A forma geométrica do condutor.
O núcleo do sensor TQ422 é uma bobina enrolada com precisão encapsulada dentro do material PEEK na ponta da sonda. PEEK é um plástico de engenharia de alto desempenho conhecido por sua excelente resistência mecânica, resistência química e baixa absorção de umidade. Crucialmente, apresenta perda dielétrica muito baixa e boas propriedades de transmissão de ondas em campos eletromagnéticos de alta frequência, garantindo que não interfira com o campo magnético gerado pela bobina.
2. Fluxo de trabalho do sistema
O fluxo de trabalho operacional de todo o sistema de medição de proximidade é um processo de circuito fechado de 'transmissão-indução-demodulação-saída':
Geração e transmissão de sinais de alta frequência:
O condicionador de sinal IQS 452 emparelhado contém um oscilador de alta frequência (HF) e circuito de modulação/demodulação.
O condicionador fornece uma corrente de excitação CA de alta frequência à bobina do transdutor TQ422 por meio de um cabo coaxial.
Geração de campo eletromagnético e indução de correntes parasitas:
A corrente alternada que passa pela bobina gera um campo magnético alternado de alta frequência ao seu redor.
Quando este campo magnético penetra na ponta da sonda PEEK e atua na superfície de um alvo metálico próximo (por exemplo, um eixo de máquina), correntes parasitas são induzidas na camada superficial do alvo.
Detecção de alteração de impedância:
As próprias correntes parasitas induzidas geram um campo magnético. De acordo com a lei de Lenz, este campo magnético se opõe ao campo original da bobina, enfraquecendo assim o campo magnético da bobina original.
Este efeito de “enfraquecimento” se manifesta como uma mudança na impedância equivalente da bobina do sensor. A impedância da bobina (Z), uma combinação de resistência (R) e reatância indutiva (ωL), muda de forma sensível e regular com variações no intervalo entre a bobina e o alvo.
Diminuição da lacuna -> Efeito de corrente parasita mais forte -> Maior mudança na impedância da bobina.
Gap crescente -> Efeito de corrente parasita mais fraco -> Menor mudança na impedância da bobina.
Demodulação e Processamento de Sinal:
O condicionador de sinal IQS 452 monitora continuamente as alterações na impedância da bobina do sensor.
O circuito de demodulação interno converte (desmodula) essa mudança de impedância de alta frequência em uma tensão CC linear ou sinal de corrente proporcional ao intervalo.
O condicionador utiliza componentes de alta qualidade para garantir estabilidade e precisão do sinal e fornece proteção contra curto-circuito.
Saída e calibração:
Modo de tensão: Saídas de -2,4 V com folga mínima (normalmente influenciada pela tampa de proteção) e -18,4 V com folga máxima (4 mm).
Modo de corrente: Saídas de 15,75 mA no intervalo mínimo e 20,75 mA no intervalo máximo.
O sistema é calibrado de fábrica a +23°C ±5°C usando um material alvo específico (aço VCL 140, 1.7225).
A saída final é um sinal altamente linear à distância:
3. Características do Sistema e Compensação
Compensação de temperatura: O sistema incorpora compensação de temperatura para minimizar o impacto das variações da temperatura ambiente na precisão da medição, garantindo que o desvio permaneça abaixo de 5% em toda a ampla faixa de temperatura de -25°C a +140°C.
Ajuste do comprimento do cabo (corte elétrico): Devido aos parâmetros distribuídos (capacitância, indutância) do cabo coaxial que afetam a transmissão do sinal de alta frequência, o sistema tem requisitos mínimos para o comprimento total do cabo (TSL - Comprimento total do sistema, ou seja, cabo integral do transdutor + comprimento do cabo de extensão EA402) (sistema de 5m ≥4,4m, sistema de 10m ≥8,8m) para garantir o desempenho ideal do sistema e a intercambialidade do transdutor.
Requisitos do material alvo: A sensibilidade e a linearidade do sensor estão relacionadas à condutividade elétrica e à permeabilidade magnética do material alvo. A calibração padrão é baseada no aço VCL 140. Se o material alvo for diferente, uma amostra deverá ser fornecida para calibração especial.
Áreas de aplicação
Grupos Geradores Hidrelétricos: Medição de deslocamento relativo, vibração e desvio de eixos em diversas turbinas hidráulicas como Francis e Kaplan.
Bombas Submersíveis: Monitoramento das condições dinâmicas de operação dos eixos das bombas em ambientes subaquáticos de alta pressão.
Máquinas Rotativas Industriais: Deslocamento de eixo e monitoramento de vibração para equipamentos críticos, como compressores, turbinas a gás e turbinas a vapor.
Qualquer aplicação que exija medição de deslocamento sem contato em ambientes de alta pressão, perigosos (explosivos) ou imersos em líquidos.
