IQS450 204-450-000-001-A1-B24-H05-I0 Формирователь сигнала

IQS450 204-450-000-001-A1-B24-H05-I0 — это вихретоковая система измерения смещения промышленного уровня от Vibro-Meter, специально разработанная для приложений, требующих как мониторинга больших смещений, так и надежной передачи сигналов на большие расстояния. Эта система объединяет базовые технологии линейного диапазона измерения шириной 4 мм (опция B24) с 2-проводным токовым выходом 4–20 мА, дополненные стандартным кабелем общей длиной 5 метров (опция H05). Такое сочетание создает решение, обеспечивающее превосходный баланс между диапазоном измерения, помехоустойчивостью и удобством установки. Он особенно подходит для сложных промышленных сценариев, требующих мониторинга значительных механических смещений (например, осевого смещения, теплового расширения) и одновременно требующих исключительной устойчивости к электромагнитным помехам (EMI) для передачи сигнала на умеренные расстояния.

Основанная на высоконадежном принципе индукции вихревых токов, система состоит из точно согласованного и откалиброванного на заводе бесконтактного датчика серии TQ 402/412 и формирователя сигнала IQS 450. Конфигурация B24 обеспечивает чувствительность 1,25 мкА/мкм, а линейный диапазон измерения расширен до 0,3–4,3 мм, охватывая смещения с широкой амплитудой, типичные для большинства крупных вращающихся механизмов. В то же время, его 2-проводной режим токового выхода (работающий в диапазоне 15,5–20,5 мА «живого нуля») наследует все преимущества стандарта управления промышленными процессами 4–20 мА: нечувствительность к изменениям сопротивления линии, превосходное подавление синфазных помех, поддержка передачи на большие расстояния и простота обнаружения обрыва провода.

Длина кабеля 5 метров — это оптимально разработанная «золотая длина» для промышленных условий. Он отвечает типичным требованиям к проводке от датчика до полевой распределительной коробки или близлежащего шкафа, избегая при этом увеличения стоимости, сложности установки и потенциальных проблем с целостностью сигнала, связанных с чрезмерно длинными кабелями. Разработанная для стандартных промышленных условий (А1), система прочная и долговечная, способная стабильно работать в широком диапазоне температур от -40°C до +180°C. Также доступны взрывозащищенные версии, сертифицированные ATEX и CSA, отвечающие требованиям применения в опасных зонах в таких секторах, как нефть, газ и химикаты.

Основная ценность и уникальные преимущества:

• Идеальное сочетание широкого диапазона и высокой надежности выходного тока: опция B24 одновременно обеспечивает окно измерения шириной 4 мм и надежность передачи сигналов тока, устраняя проблему помех сигнала во время дистанционной передачи в приложениях с большим смещением.

• Сигнал тока «живого нуля» высокого разрешения: отображение механического смещения 4 мм в узком окне тока 5 мА (15,5–20,5 мА) обеспечивает высокое разрешение по току 1,25 мкА/мкм, что делает его чрезвычайно чувствительным к мельчайшим изменениям.

• Оптимизированная длина системы 5 метров: обеспечивает достаточный запас монтажной проводки, обеспечивая при этом оптимальную частотную характеристику системы и точность сигнала, обеспечивая высокую экономическую эффективность.

• Исключительная экологическая устойчивость: система разработана для работы в суровых условиях, таких как электростанции, нефтеперерабатывающие заводы и морские платформы, от устойчивости датчика к высоким температурам до помехоустойчивости токовой петли.

• Упрощенная архитектура и обслуживание системы: 2-проводная система значительно снижает стоимость и сложность проводки; Компоненты полностью взаимозаменяемы, что снижает запас запасных частей и затраты на долгосрочное обслуживание.

• Бесшовная интеграция промышленной системы: стандартный токовый сигнал 4–20 мА можно напрямую подключить к РСУ, ПЛК, СПАЗ или любому устройству мониторинга, поддерживающему токовый вход, не требуя дополнительного преобразования сигнала.

2. Принцип работы системы и глубокие технические преимущества конфигурации B24-H05.

Система работает на основе эффекта вихревых токов. Высокочастотный сигнал, генерируемый преобразователем IQS 450, возбуждает катушку преобразователя, создавая переменное магнитное поле. Вихревые токи, индуцированные в металле мишени, изменяют комплексное сопротивление катушки. Специальная схема ASIC внутри преобразователя точно рассчитывает изменения реальной и мнимой частей этого импеданса и линейно преобразует их в 2-проводной постоянный ток.

Уникальная техническая ценность режима B24 (1,25 мкА/мкм, диапазон 4 мм):

1. Унификация широкого диапазона и высокого разрешения. В диапазоне смещений шириной 4 мм система поддерживает высокое токовое разрешение 1,25 мкА/мкм. Это означает, что система остается очень чувствительной к мельчайшим изменениям (например, вибрации в несколько микрон) даже при контроле смещения большой амплитуды.

2. Неотъемлемые преимущества сигналов тока, проявляющихся в широком диапазоне применений:

• Помехоустойчивость: при мониторинге крупного оборудования кабели датчиков часто необходимо прокладывать параллельно силовым кабелям на большие расстояния. В таких сценариях устойчивость токовых сигналов к наведенному шуму напряжения имеет огромное значение.

• Расстояние передачи: Для кабелей длиной 5 метров и более на текущие сигналы не влияет падение напряжения в сети, что гарантирует, что сигнал, полученный в диспетчерской, идентичен сигналу, полученному на датчике.

• Простота и надежность: 2-проводная система снижает вероятность ошибок при подключении и снижает риск сбоев из-за коррозии разъемов.

Синергический эффект длины кабеля H05 (5 метров) и выходного тока B24:

• Оптимальная точка производительности. Пять метров — это «оптимальная точка производительности», тщательно проверенная инженерной практикой. При такой длине влияние распределенных параметров кабеля (емкости, индуктивности) на высокочастотную характеристику системы (20 кГц) сводится к минимуму, при этом удовлетворяется подавляющее большинство потребностей внутримашинной проводки.

• Экономия и удобство: по сравнению с нестандартной длиной 5 метров является стандартной длиной, что приводит к более быстрой доставке и снижению затрат. При установке на месте эта длина должна быть умеренной: не слишком длинной, чтобы вызвать трудности с намоткой, и не слишком короткой, чтобы быть недостаточной.

• Сотрудничество с барьерами безопасности: при использовании во взрывозащищенных приложениях или при необходимости больших расстояний передачи 5-метровый кабель соединяет датчик с полевой распределительной коробкой, которая затем соединяется обычной витой парой с барьером безопасности (GSI 124), расположенным в безопасной зоне. Эта архитектура является наиболее экономичной и типовой.

3. Типичные сценарии применения и руководство по выбору

Идеальные области применения конфигурации B24-H05:

• Большие паротурбинно-генераторные установки в электроэнергетике: контроль осевого смещения корпусов ВД/ВД и НД. Смещение может составлять несколько миллиметров, а сигналы требуют передачи от шумной турбинной площадки в комнату с электроникой.

• Центробежные компрессоры в нефтехимической промышленности: мониторинг радиальной вибрации и осевого положения подшипников различных ступеней. Оборудование имеет большие размеры, точки измерения разбросаны, а на объекте наблюдаются сильные электромагнитные помехи (ЧРП, большие двигатели).

• Контроль биения главного вала гидротурбины: большие амплитуды смещения, влажная среда установки, умеренное расстояние передачи сигнала.

• Редукторы турбины главной силовой установки морских судов: контроль положения и вибрации зубчатых валов. В машинном отделении высокая температура, высокая влажность и высокая вибрация, что требует надежной передачи сигнала.

• Долгосрочный мониторинг состояния больших двигателей и насосных агрегатов: требуется широкий диапазон для учета потенциальной осадки фундамента, изменений несоосности и текущих сигналов для обеспечения долгосрочных стабильных и надежных данных.

Путь принятия решения о выборе:

1. Определите диапазон смещения: если ожидаемое или максимальное смещение, против которого следует принять меры, может превышать 2 мм или если во время установки требуется очень большой запас безопасности (> 1 мм), следует выбрать B24 (4 мм), а не B22 (2 мм).

2. Определите тип сигнала:

• Если расстояние передачи превышает 10 метров, или на объекте присутствуют сильные электромагнитные помехи, или требуется прямое подключение к традиционным картам DCS 4–20 мА, приоритет следует отдать токовому выходу B24.

• Если расстояние передачи очень короткое (<5 метров), окружающая среда чистая, а серверная часть представляет собой специальную систему мониторинга вибрации (обычно вход напряжения), то можно рассмотреть B23 (выход напряжения, 4 мм).

3. Определите длину кабеля: оцените расстояние проводки от точки установки датчика до запланированного местоположения кондиционера IQS 450 (или первой точки подключения). Если это расстояние составляет от 2 до 8 метров, H05 (5 метров) обычно является оптимальным выбором, обеспечивая разумный запас и оптимальную производительность.

4. Полный процесс установки, ввода в эксплуатацию и системной интеграции.

1. Основные этапы установки:

• Механическая установка и первоначальная установка зазора: Строго соблюдайте геометрические ограничения. Установите первоначальный механический зазор с помощью щупов. Для B24 настоятельно рекомендуется установить зазор в пределах 2,0–3,0 мм (например, 2,5 мм). Это соответствует выходному току ~18,0 мА, расположенному в середине линейного диапазона, что оставляет достаточно места для двунаправленного динамического смещения или однонаправленного дрейфа.

• Установка и крепление кабеля: 5-метровый кабель следует аккуратно проложить вдоль оборудования или кабельных лотков и закрепить с помощью кабельных стяжек или зажимов с интервалом 150–200 мм, избегая провисания и вибрации. Строго соблюдайте минимальный радиус изгиба.

• Электрическое подключение:

1. Формирование токовой петли: Подключите отрицательную клемму источника питания -24 В постоянного тока к клемме «COM» IQS 450, а положительную клемму к клемме «-24 В».

2. Выходной сигнал: Клемма «ВЫХОД» IQS 450 является положительным токовым выходом, который должен быть подключен к положительному токовому входу приемного устройства (или защитного барьера). Входной отрицательный вход приемного устройства затем возвращается к отрицательной клемме источника питания, образуя замкнутый контур.

3. Обращение с экраном: Экран кабеля следует заземлять только в одной точке со стороны шкафа системы управления. Категорически избегайте заземления как со стороны преобразователя, так и со стороны корпуса.

2. Включение, ввод в эксплуатацию и проверка:

• Проверка сопротивления контура: перед включением питания рассчитайте общее сопротивление контура Rtotal=Rcable+Rbarrier+RAIRtotal=Rcable+Rbarrier+RAI. Убедитесь, что при минимальном напряжении питания напряжение на клеммах IQS 450 превышает требуемое минимальное рабочее напряжение (обычно >12 В постоянного тока).

• Проверка статического выхода: включите питание, когда машина находится в неподвижном состоянии. Подключите последовательно в контур высокоточный миллиамперметр и измерьте статический ток IstaticIstatic. Его значение должно находиться в пределах 15,5–20,5 мА и примерно соответствовать току, рассчитанному по начальному механическому зазору (I≈15,5+1,25×(Gapmm-0,3)×1000I≈15,5+1,25×(Gapmm-0,3)×1000).

• Динамическая проверка: после запуска машины наблюдайте за значением зазора и формой вибрации, отображаемыми в системе мониторинга. Осторожное постукивание по основанию крепления датчика должно вызвать соответствующий вибрационный сигнал.

3. Интеграция с барьером безопасности (GSI 124) (для взрывозащиты или сверхдальних расстояний):

• Роль: GSI 124 является искробезопасным барьером между опасной зоной (сторона датчика) и безопасной зоной (сторона системы управления).

• Подключение: Выход IQS 450 подключается к входным клеммам «стороны опасной зоны» GSI 124. Выход «стороны безопасной зоны» GSI 124 выдает изолированный сигнал напряжения (например, от -1,6 В до -17,6 В), пропорциональный входному току, для сбора системой управления.

• Примечание. Необходимо использовать модель GSI 124, сертифицированную для использования с системой, и ее следует устанавливать и подключать строго в соответствии с ее инструкциями.

5. Прогнозное обслуживание, устранение неполадок и управление жизненным циклом

• Регулярные задачи по техническому обслуживанию:

• Визуальный осмотр: герметичность датчика; целостность оболочки кабеля; чистота и герметичность разъема.

• Электрическая проверка: Измерьте статический рабочий ток и сравните его с историческим базовым значением, чтобы проверить наличие дрейфа.

• Функциональная проверка: используйте возможности отключения, чтобы вручную переместить вал и проверить, постоянно ли меняется отображение системы мониторинга.

• Диагностика работоспособности системы (посредством оценки текущей стоимости):

• Ниже 4 мА: обрыв цепи, потеря мощности или серьезная неисправность IQS 450.

• Стабильный ток ниже 15,5 мА: Зазор датчика намного больше 4,3 мм или цель отсутствует.

• Стабильный ток выше 20,5 мА: зазор датчика менее 0,3 мм, датчик касается цели или к наконечнику прилип металлический мусор.

• Ток в пределах нормы, но без колебаний: возможно повреждение преобразователя (катушка разомкнута, но преобразователь выдает фиксированное смещение) или мишень не вращается (для измерения вибрации).

• Чрезмерные колебания тока (шум): плохое заземление экрана, сильные электромагнитные помехи, крайне плохое состояние поверхности объекта.

• Стратегия запасных частей: поскольку датчики TQ и кондиционеры IQS 450 полностью взаимозаменяемы, рекомендуется иметь на складе основные запасные части. Замена не требует калибровки на месте; требуется только подтверждение правильности первоначальной настройки зазора.