IQS452, VM tarafından özellikle TQ422 ve TQ432 gibi temassız girdap akımı sensörleriyle çalışmak üzere tasarlanmış, yüksek performanslı bir sinyal koşullayıcıdır. Bu sistem, dönen makinelerde (örneğin türbinler, pompalar, kompresörler) şaft titreşimini ve konum değişikliklerini ölçmek için kullanılır ve enerji, petrol ve gaz ve hidroelektrik gibi endüstrilerde, özellikle yüksek basınç, yüksek sıcaklık veya tehlikeli ortamlarda yaygın olarak uygulanır.
IQS452 iki çıkış modunu destekler: voltaj çıkışı (3 kablolu) ve akım çıkışı (2 kablolu). Mükemmel sıcaklık kararlılığı ve parazit önleme özelliği sunarak zorlu endüstriyel uygulamalara uygun hale getirir.
IQS452 ve IQS450 arasındaki karşılaştırma
| Madde |
IQS452 |
IQS450 |
| Ölçüm Aralığı |
4mm |
12mm |
| Hassasiyet |
4 mV/μm veya 1,25 μA/μm |
1,33 mV/μm veya 0,417 μA/μm |
| Basınç Dayanımı |
Sensör ucunda 100 bar'a kadar |
Açıkça belirtilmeyen yüksek basınç kapasitesi |
| Sıcaklık Aralığı |
-30°C ila +70°C (Şartlandırıcı) |
-35°C ila +85°C (Şartlandırıcı) |
| Çıkış Aralığı |
Gerilim: -2,4 V ila -18,4 V
Akım: 15,75–20,75 mA |
Gerilim: -1,6 V ila -17,6 V
Akım: -15,5 ila -20,5 mA |
| Uygulama Senaryosu |
Yüksek basınçlı ortamlar (örn. hidrolik türbinler, dalgıç pompalar) |
Genel endüstriyel ortamlar (örneğin buhar türbinleri, kompresörler, jeneratörler) |
| Patlamaya Dayanıklı Sertifikalar |
ATEX, IECEx, CSA |
ATEX, IECEx, CSA, KGS, EAC |
| Mekanik Arayüz |
İsteğe bağlı BOA zırh korumasına sahip sensör |
İsteğe bağlı paslanmaz çelik hortum veya FEP kılıf |
Çalışma Prensibi
IQS452, temassız yer değiştirme ölçümü elde etmek için Girdap Akımı Prensibine dayalı olarak çalışır. Çalışma süreci, her biri aşağıda ayrıntılı olarak açıklanan elektromanyetik indüksiyon, sinyal modülasyonu ve demodülasyonu, doğrusallaştırma ve sıcaklık telafisi dahil olmak üzere çok sayıda hassas aşamayı içerir.
1. Girdap Akımı Sensörlerinin ve Elektromanyetik İndüksiyonun Temelleri
Bir girdap akımı sensörünün çekirdeği, yüksek frekanslı alternatif akımla çalıştırılan bir bobindir. İletken bir hedefin (metal şaft gibi) yakınına getirildiğinde, elektromanyetik indüksiyon nedeniyle hedef yüzeyinde girdap akımları indüklenir. Lenz Yasasına göre bu girdap akımları, sensör bobininin etkin empedansını azaltan karşıt bir manyetik alan oluşturur. Empedanstaki bu değişiklik, sensör ile hedef arasındaki boşluk mesafesiyle yüksek oranda ilişkilidir, ancak ilişki doğası gereği doğrusal değildir ve hedef malzemenin elektromanyetik özelliklerinden (iletkenlik ve geçirgenlik gibi) ve ortam sıcaklığından etkilenir.
IQS452, dahili bir osilatör aracılığıyla yüksek frekanslı bir uyarı sinyali (tipik olarak MHz aralığında) üretir. Bu sinyal, yüksek kaliteli bir koaksiyel kablo aracılığıyla sensör bobinine iletilir. Yüksek frekans, yüzeydeki girdap akımı etkisinin konsantrasyonunu (cilt etkisi) arttırmak, böylece ölçüm hassasiyetini ve çözünürlüğünü geliştirirken hedef malzemenin daha derin yapısından kaynaklanan paraziti azaltmak için seçilir.
2. Sinyal Modülasyonu, İletimi ve Demodülasyonu
Sensör bobininin empedansındaki değişiklik, yüksek frekanslı taşıyıcı sinyalin genliğini modüle eder (değiştirir). Bu modüle edilmiş sinyal, koaksiyel kablo boyunca IQS452 sinyal koşullayıcıya geri döner. Uzun mesafeli iletim sırasında sinyal kaybını ve gürültü girişimini en aza indirmek için sistem, empedans uyumlu (tipik olarak 70Ω) koaksiyel bir yapı kullanır.
IQS452'nin içinde, geri dönen yüksek frekanslı modüle edilmiş sinyal ilk önce önceden yükseltilir. Daha sonra, mesafe bilgisini içeren düşük frekanslı voltaj sinyalini çıkarmak için yüksek frekanslı taşıyıcıyı soyan kritik bir işlem olan demodülasyona (tipik olarak faza duyarlı veya zarf algılama teknikleri kullanılarak) tabi tutulur. Bu işlem, güç dalgalanmalarından, kablo kapasitans değişimlerinden ve harici elektromanyetik parazitlerden kaynaklanan gürültüyü bastırırken, empedans değişiminin gerçek genliğini doğru bir şekilde geri getirmelidir.
3. Doğrusallaştırma, Yükseltme ve Çıkış Dönüştürme
Demodülatörden gelen ham voltaj sinyali mesafeyle doğrusal olmayan bir ilişkiye sahiptir (yaklaşık olarak negatif bir üstel fonksiyon). IQS452'nin dahili işleme devresi, doğrusal olmayan sinyali mekanik boşluğa göre oldukça doğrusal olan standart bir çıkışa dönüştürmek için polinom uydurma veya parçalı doğrusal telafi gibi algoritmalar kullanan özel bir doğrusallaştırma modülü içerir.
Daha sonra doğrusallaştırılmış sinyal, kullanıcı tarafından seçilen çıkış aralığına uyacak şekilde ölçeklendirme ve sapma ayarı için hassas bir amplifikasyon devresine gönderilir:
Gerilim Çıkış Modu (3 telli): -2,4 V (minimum 0 mm boşluğa karşılık gelir) ila -18,4 V (maksimum 4,0 mm boşluğa karşılık gelir) arasında doğrusal bir voltaj sinyali sağlar. Bu mod, düşük çıkış empedansına (tipik olarak 500Ω) ve güçlü anti-parazit özelliğine sahiptir; bu da onu veri toplama kartlarına veya PLC'lere kısa mesafeli iletim için uygun hale getirir.
Akım Çıkış Modu (2 telli): 15,75 mA (0 mm) ila 20,75 mA (4,0 mm) arasında 4-20 mA döngü akımı sinyali sağlar. Akım çıkışı, uzun mesafelerdeki voltaj düşüşlerinden ve gürültüden etkilenmez, bu da onu kontrol odalarına veya DCS sistemlerine iletim için ideal kılar ve doğası gereği kablo kopması algılaması sağlar (sıfır akım bir arızayı gösterir).
Her iki çıkış devresi de yanlış kablolama veya arızalardan kaynaklanan hasarları önlemek için kısa devre korumasıyla tasarlanmıştır.
4. Sıcaklık Telafisi ve Sistem Kalibrasyonu
Sıcaklık değişimleri bobin direncini, kablo özelliklerini ve hedef malzemenin elektromanyetik özelliklerini etkiler. IQS452, ortam sıcaklığını izlemek için dahili bir sıcaklık sensörü kullanan ve uyarı sinyalinin genliğini veya demodülasyon devresinin parametrelerini dinamik olarak ayarlamak için algoritmalar kullanan bir sıcaklık dengeleme tasarımı içerir. Bu, belirtilen çalışma sıcaklığı aralığında (-30°C ila +70°C) kararlı çıkış sinyalleri sağlar.
Sistemin tamamı (sensör + kablo + koşullandırıcı), 23°C ±5°C'de standart VCL 140 çelik (1.7225) hedef kullanılarak fabrikada kalibre edilerek değiştirilebilirlik sağlanır. Bu, sistem içindeki herhangi bir bileşenin, tüm kurulumun yeniden kalibre edilmesine gerek kalmadan ayrı ayrı değiştirilebileceği ve saha bakımını büyük ölçüde basitleştirebileceği anlamına gelir.
Temel Özellikler ve Faydalar
IQS452'nin tasarımı, endüstriyel ortamlardaki katı güvenilirlik, doğruluk ve güvenlik gereksinimlerini karşılamak için birçok gelişmiş teknolojiyi içerir.
1. Üstün Yüksek Basınç ve Çevreye Uyarlanabilirlik
IQS452 ile eşleştirilmiş TQ422/TQ432 sensörleri temel bir avantajdır. Sensör probu, yalnızca mükemmel mekanik mukavemet ve boyutsal stabilite sunmakla kalmayıp aynı zamanda 100 bar'a (yaklaşık 100 atmosfer) kadar sıvı basınçlarına doğrudan dayanabilen sağlam PEEK (polietereterketon) malzemeden yapılmıştır. Bu, onu hidroelektrik türbinler (özellikle Francis ve Kaplan türleri), derin kuyu dalgıç pompalar, yüksek basınçlı kompresörler ve deniz tahrik sistemleri gibi uygulamalarda şaft titreşimini ve konumunu ölçmek için ideal kılar. Sensör gövdesinin tamamı paslanmaz çelikten (1.4435) yapılmış ve yüksek sıcaklıkta epoksi reçineyle kaplanmış olup ıslak, yüksek basınçlı ve kimyasal olarak aşındırıcı ortamlarda uzun süreli dayanıklılık sağlar.
2. Kapsamlı Güvenlik Sertifikaları ve Patlamaya Karşı Koruma
Ürün tasarımı, birçok küresel bölgeden patlamaya dayanıklılık sertifikaları almış olduğundan, tehlikeli ortamlardaki operasyonel güvenliği tamamen göz önünde bulundurmaktadır:
Avrupa ATEX Sertifikası: LCIE 02 ATEX 6086 X, II 2G standartlarıyla uyumlu, Bölge 1 ve 2 patlayıcı gaz atmosferlerine (EEx ib IIC T6-T3) uygundur.
Kuzey Amerika CSA Sertifikası: 1514309 numaralı sertifika, Sınıf I, Bölüm 1 ve 2, Grup A, B, C, D gereklilikleriyle uyumludur ve Ex ia koruma düzeyi olarak onaylanmıştır.
Uluslararası IECEx Sertifikasyonu: Küresel olarak tanınan uyumluluk kanıtı sağlar.
Bu sertifikalar, IQS452 sisteminin (patlamaya dayanıklı özel versiyonları) devre enerjisinin son derece düşük seviyelerle sınırlı olduğu, arıza koşullarında bile çevredeki patlayıcı karışımların tutuşmasını önlediği ve böylece petrol, gaz ve kimya gibi kritik endüstriler için güvenlik sağladığı anlamına gelir.
3. Yüksek Doğruluk, Geniş Frekans Tepkisi ve Mükemmel Performans
Yüksek Hassasiyetli Ölçüm: Sistem, 4 mV/μm veya 1,25 μA/μm'lik yüksek hassasiyet sağlar; mikron düzeyindeki yer değiştirme değişikliklerini doğru bir şekilde tespit edebilir ve kestirimci bakım için güvenilir veriler sunar.
Geniş Frekans Yanıtı: Frekans yanıtı DC'den 20 kHz'e (-3 dB) kadar değişir. Bu özellik, yalnızca yavaş şaft yer değiştirmelerini (eksenel şamandıra gibi) ölçmekle kalmaz, aynı zamanda yüksek hızlı dönen makinelerde (birkaç yüz bin RPM'ye kadar) dengesizlik, yanlış hizalama, dişli birbirine geçmesi vb. nedeniyle oluşan yüksek frekanslı titreşimleri doğru bir şekilde yakalayarak arıza teşhisi için zengin spektral bilgiler sağlar.
Mükemmel Doğrusallık ve Sıcaklık Kararlılığı: Dahili doğrusallaştırma devreleri ve sıcaklık dengeleme teknolojisi, tüm aralıkta ve belirtilen sıcaklık aralığında yüksek düzeyde doğrusal çıktı ve kararlılığı koruyarak ölçüm hatalarını en aza indirir.
4. Güçlü Çevresel Hoşgörü ve Güvenilirlik
Geniş Sıcaklık Aralığı: Sinyal koşullayıcı -30°C ila +70°C arasındaki ortam sıcaklıklarında güvenilir bir şekilde çalışır, sensör ise -25°C ila +140°C arasındaki sıcaklıklara dayanır.
Yüksek Koruma Derecesi: Sensör kafası, IP68 koruma derecesine (IEC 60529'a göre) ulaşarak uzun süreli su altında kalmaya olanak tanır; sinyal koşullayıcı IP40 derecesine sahiptir ve kontrol kabinlerinin içine kuruluma uygundur.
Titreşim ve Şok Direnci: Koşullandırıcı, 10-500 Hz aralığında 2 g'lik titreşimlere dayanır ve sensör, 5 g'lik titreşimlere ve 15 g'lik (11 ms yarım sinüs dalgası) mekanik şoklara dayanır ve yüksek titreşimli mekanik ortamlarda kararlı çalışmayı sağlar.
5. Sistem Esnekliği ve Kullanım Kolaylığı
Bileşen Değiştirilebilirliği: Sensör, uzatma kablosu ve koşullandırıcı, bileşenlerin yeniden kalibrasyona gerek kalmadan bağımsız olarak değiştirilebildiği, önceden kalibre edilmiş bir sistem oluşturur, böylece yedek parça envanteri ve bakım maliyetleri önemli ölçüde azalır.
Çoklu Çıkış Seçenekleri: Kullanıcılar, saha kablolama koşullarına ve parazit önleme ihtiyaçlarına göre voltaj veya akım çıkış modlarını esnek bir şekilde seçebilir.
Çoklu Montaj Seçenekleri: Sinyal koşullayıcı doğrudan vidalarla monte edilebilir veya standart DIN raylarına kurulum için isteğe bağlı olarak bir MA130 adaptörle donatılabilir, bu da entegrasyonu kolaylaştırır.
Kablo Koruma Seçenekleri: İsteğe bağlı paslanmaz çelik 'BOA' zırh kılıfı ve FEP dış kılıf, mükemmel mekanik aşınma koruması ve kimyasal korozyona karşı direnç sağlar.
Farklılıkların Özeti:
IQS452, hidroelektrik ve derin kuyu pompaları gibi yüksek basınçlı, yüksek güvenilirliğe sahip özel ortamlar için daha uygundur.
IQS450 daha geniş ölçüm aralığıyla (12 mm) daha çok yönlüdür ve çoğu dönen makinede titreşim ve konum izlemeye uygundur.
İkisi çıkış özellikleri, sıcaklık aralığı ve patlamaya dayanıklılık sertifikaları açısından biraz farklılık gösterir ancak aynı temel çalışma prensibini paylaşırlar.
