TQ402 Yakınlık Dönüştürücüsü, TQ402/TQ412, EA402 ve IQS900 yakınlık ölçüm sisteminin temel bir bileşenidir. Bu sistem, özellikle endüstriyel dönen makinelerin durumunun izlenmesi ve korunması için tasarlanmış, girdap akımı prensibine dayalı eksiksiz, temassız bir yer değiştirme ölçüm zinciri oluşturur.
Yüksek hassasiyeti, güvenilirliği ve olağanüstü çevresel dayanıklılığıyla bilinen TQ402 dönüştürücü, buhar türbinleri, gaz türbinleri, hidrolik türbinler, jeneratörler, turbo kompresörler ve pompalar gibi kritik ekipmanlarda bağıl şaft titreşimini ve eksenel konumu ölçmek için yaygın olarak kullanılır. Sistem tasarımı API 670 standartlarıyla uyumludur ve potansiyel olarak patlayıcı ortamlarda kullanım için sertifikalı versiyonları mevcuttur; bu da onu üst düzey endüstriyel uygulamalar için ideal bir seçim haline getirir.
II. Temel Özellikler
Yüksek Hassasiyetli ve Temassız Ölçüm
TQ402, prob ucu ile hedef metal yüzey arasındaki boşluktaki çok küçük değişiklikleri doğru bir şekilde ölçer ve bunları karşılık gelen elektrik sinyallerine dönüştürür. Bu temassız yöntem, dönen bileşenlerin aşınmasını önleyerek, yüksek hız ve sıcaklıklar içeren zorlu çalışma koşulları için mükemmel uyum sağlar.
Tam Sistem Bileşenlerinin Değiştirilebilirliği
Tüm ölçüm sistemi (TQ402/TQ412 probları, EA402 uzatma kabloları ve IQS900 sinyal koşullayıcı dahil), tüm bileşenler tamamen değiştirilebilir olacak şekilde hassas bir şekilde kalibre edilmiştir. Kullanıcılar, karmaşık yerinde eşleştirme veya yeniden kalibrasyona gerek kalmadan, belirtilen sistem performansını koruyarak herhangi bir bileşeni değiştirebilir. Bu, bakımı büyük ölçüde basitleştirir ve stok maliyetlerini azaltır.
Geniş Ölçüm Aralığı ve Çıkış Seçenekleri
Sistem iki standart doğrusal ölçüm aralığı sunar: 2 mm (0,15 ila 2,15 mm) ve 4 mm (0,3 ila 4,3 mm). IQS900 sinyal koşullayıcı, hem voltaj (-1,6 V ila -17,6 V) hem de akım (-15,5 mA ila -20,5 mA) çıkış seçenekleri sunarak VM600 veya VibroSmart® gibi çeşitli arka uç izleme sistemleriyle entegrasyonu kolaylaştırır.
Olağanüstü Çevresel Dayanıklılık
Sıcaklık Aralığı: Dönüştürücü gövdesi -40°C ila +180°C arasında %5'ten daha az sapmayla güvenilir bir şekilde çalışır ve +220°C'ye kadar kısa süreli maruziyete dayanabilir.
Koruma Derecesi: Prob ucu ve entegre kablo parçası, toz girişine ve uzun süreli suya batırılmaya karşı koruma sağlayan IP68 derecesine sahiptir.
Mekanik Mukavemet: 5 g pik titreşime (10-500 Hz) ve 15 g pik şoka (11 ms süre) dayanabilir, titreşimin yüksek olduğu ortamlarda stabil çalışma sağlar.
Sağlam Fiziksel Yapı
Prob Ucu: Torlon®'dan (poliamid-imid) kalıplanmış bir uç içinde kapsüllenmiş bir bobin içerir ve mükemmel yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci ve mekanik mukavemet sunar.
Dönüştürücü Gövdesi: AISI 316L paslanmaz çelikten yapılmış ve yüksek sıcaklıkta epoksi reçine ile kaplanmış olup genel sağlamlık ve dayanıklılık sağlar.
Kablo ve Konektörler: 3,6 mm çapında, FEP yalıtımlı 75 Ω koaksiyel kablo kullanır. Konektörler, elle sıkılarak güvenli bir şekilde kilitlenen ve gevşemeyi önleyici bir mekanizmaya sahip, kendinden kilitlenen minyatür koaksiyel tiplerdir.
Kapsamlı Güvenlik Sertifikaları ve Uyumluluk
TQ402'nin aşağıdakiler de dahil olmak üzere tehlikeli alanlarda kullanım için onaylanmış versiyonları mevcuttur:
Ex ia Kendinden Güvenlik (Bölge 0, 1, 2 için).
Ex nA Kıvılcım Çıkarmaz (Bölge 2 için).
Ayrıca sistem CE, EAC ve RoHS gibi birçok uluslararası standart ve direktifle uyumludur.
III. Çalışma Prensibi
TQ402 yakınlık dönüştürücüsü ve sistemi, girdap akımı etkisinin temel fiziksel prensibine göre çalışır. Aşağıda sinyal üretiminden son çıktıya kadar tüm sürecin ayrıntıları verilmektedir.
1. Girdap Akımı Etkisinin Oluşturulması
TQ402 sensörünün kalbi, sağlam Torlon® prob ucunun içine kalıplanmış hassas sarımlı bir bobindir. Sisteme güç verildiğinde, beraberinde gelen IQS900 sinyal koşullayıcı bu bobine yüksek frekanslı bir alternatif akım (tipik olarak 1-2 MHz) sağlar. Elektromanyetizma kanunlarına göre bu alternatif akım, prob ucunun çevresinde yüksek frekanslı bir alternatif elektromanyetik alan oluşturur.
Prob iletken bir metal hedefe (örneğin bir makinenin çelik şaftı) yaklaştığında, bu alternatif elektromanyetik alan hedef yüzeye nüfuz eder. Faraday'ın İndüksiyon Yasası, değişen bir manyetik alanın iletken içinde girdap akımları olarak bilinen kapalı döngü dolaşım akımlarını indüklediğini belirtir. Bu girdap akımlarının yoğunluğu ve yoğunluğu, prob ile hedef arasındaki mesafeyle yakından ilişkilidir.
2. Empedans Değişimi ve Sinyal Algılama
İndüklenen girdap akımları, prob bobini tarafından üretilen orijinal alanla etkileşime giren karşıt bir elektromanyetik alan (Lenz Yasası) üretir. Bu etkileşim, prob bobininin etkin AC empedansında bir değişikliğe neden olur. Özellikle mesafe azaldıkça birleştirme etkisi güçlenir, girdap akımı etkisi daha belirgin hale gelir ve bobinin empedansı artar. Tersine, mesafe arttıkça empedans azalır.
Böylece prob ile hedef arasındaki boşluk mesafesi doğrudan TQ402 sensör bobininin elektriksel empedansında bir değişikliğe dönüştürülür. Bu empedans değişimi, aralığın hem statik (ortalama mesafe) hem de dinamik (titreşim) yönleri hakkında bilgi içerir.
3. Sinyal Koşullandırma ve Demodülasyon
IQS900 sinyal koşullayıcının rolü bu hafif empedans değişimini tespit etmek ve işlemektir. Hassas bir modülatör/demodülatör devresi içerir. Koşullandırıcı, empedans değişiminden kaynaklanan bobine sağlanan tahrik sinyalindeki değişiklikleri sürekli olarak izler.
Geri dönen yüksek frekanslı sinyalin demodülasyonu yoluyla IQS900, boşluk mesafesiyle orantılı voltaj veya akım bileşenini doğru bir şekilde çıkarır. Bu işlem, yüksek frekanslı taşıyıcı dalgayı filtreler ve yalnızca mesafeyle ilgili düşük frekanslı (DC - 20 kHz) sinyali bırakır.
4. Doğrusallaştırma ve Çıktı
Demodüle edilmiş sinyal güçlendirilir ve doğrusallaştırılır, standart, kolayca ölçülebilir bir elektrik sinyali çıkışına dönüştürülür:
Gerilim Çıkış Modu: 2 mm aralık için 8 mV/μm (200 mV/mil) veya 4 mm aralık için 4 mV/μm (100 mV/mil) tipik hassasiyetlerle, boşluğa orantılı bir DC voltajı çıkışı sağlar. Doğrusal çıkış tipik olarak -1,6 V (minimum boşluk) ile -17,6 V (maksimum boşluk) arasında değişir.
Akım Çıkış Modu: 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil) veya 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil) tipik hassasiyetlerle boşluğa orantılı bir akım çıkışı sağlar. Doğrusal çıkış tipik olarak -15,5 mA (minimum boşluk) ile -20,5 mA (maksimum boşluk) arasında değişir.
Sistem, belirlenen aralıkta (örn. 2 mm veya 4 mm) mükemmel doğrusallık sergileyerek çıkış voltajı/akımı ile mekanik boşluk arasında son derece doğru bir orantısal ilişki sağlar.
5. Statik ve Dinamik Sinyallerin Ayrılması
Son çıkış sinyali hem DC (Doğru Akım) hem de AC (Alternatif Akım) bileşenlerini içerir:
DC Bileşeni: Eksenel yer değiştirme veya yatak aşınması gibi yavaş değişen parametreleri izlemek için kullanılan, prob ile hedef arasındaki ortalama konumu veya statik boşluğu temsil eder.
AC Bileşeni: DC bileşeninin üzerine bindirilmiş olup, hedefin proba göre dinamik titreşimini temsil eder. Genliği titreşim yoğunluğunu yansıtır ve frekansı titreşimin kaynağını gösterir. Bu, sistemin hem konum hem de titreşim izlemesini aynı anda gerçekleştirmesine olanak tanır.
6. Sıcaklık Telafisi ve Sistem Kalibrasyonu
Tüm çalışma sıcaklığı aralığında (-40°C ila +180°C) ölçüm doğruluğunu sağlamak amacıyla sistem tasarımı, sıcaklık sapmasının çıkış üzerindeki etkisini en aza indirecek sıcaklık dengeleme mekanizmalarını içerir. Dönüştürücü, hedef malzeme olarak AISI 4140 gibi yaygın şaft malzemelerine eşdeğer olan VCL 140 çeliği (1.7225) kullanılarak fabrikada kalibre edilmiştir. Özel malzemelerle yapılan uygulamalarda, özel performans eğrileri elde etmek için üreticiye danışılması önerilir.
IV. Sistem Entegrasyonu ve Seçim Noktaları
Toplam Sistem Uzunluğu: Toplam sistem uzunluğu, TQ402 dönüştürücünün entegre kablo uzunluğu ile EA402 uzatma kablosu uzunluğunun toplamıdır. Standart sistem uzunlukları 1 metre, 5 metre ve 10 metredir ve farklı prob ve uzatma kablosu uzunluklarının esnek kombinasyonlarıyla elde edilebilir.
Elektrikli Trimleme: Sistem performansını ve değiştirilebilirliği sağlamak için, uzatma kablolarının nominal uzunluğu 'elektrikli trimleme' gerektirir. Gerçek kullanılabilir minimum toplam uzunluk, nominal değerden biraz daha azdır (örneğin, 5 m'lik bir sistem için minimum 4,4 m).
İsteğe Bağlı Koruma: Kablolara ek mekanik koruma ve kimyasal direnç sağlamak için FEP kılıflı esnek paslanmaz çelik hortumlar seçilebilir.
Kurulum: Dönüştürücü gövdesi hem metrik hem de İngiliz vida dişi seçenekleri sunar ve farklı kurulum alanlarına ve gereksinimlerine uyacak şekilde çeşitli montaj braketleriyle eşleştirilebilir.
V. Sistem Tanılaması ve Güvenlik Bütünlüğü (SIL)
TQ402 sistemi, IQS900 sinyal koşullayıcıyla birlikte modern endüstriyel güvenlik ve güvenilirlik ihtiyaçlarını karşılayan gelişmiş özellikler sunar.
Yerleşik Tanılama İşlevselliği: IQS900 sinyal koşullayıcı, isteğe bağlı bir Dahili Kendi Kendini Test (BIST) tanılama devresi sunar. Tanılama etkinleştirildiğinde sistem, tüm ölçüm zincirinin (sensör, kablo ve koşullandırıcının kendisi dahil) sağlığını sürekli olarak izler. Açık devrelerin, kısa devrelerin veya diğer arızaların tespit edilmesi üzerine, sorunu açıkça belirtmek için çıkış sinyalini değiştirir:
Gerilim/akım çıkış modunda, çıkış değeri normal -1,6 V ila -17,6 V veya -15,5 mA ila -20,5 mA aralığının dışına düşerek arka uç izleme sistemine açık bir arıza alarmı sağlar ve önleyici bakımı mümkün kılar.
İşlevsel Güvenlik Sertifikası: Arıza teşhis özellikli IQS900 sinyal koşullayıcı, SIL 2 (IEC 61508'e göre) ve PL c, Cat. 1 (ISO 13849'a göre) Güvenlik Bütünlüğü Seviyeleri. Bu, sistem tasarımının güvenlikle ilgili birçok uygulamanın (örneğin makine koruma sistemleri) katı gerekliliklerini karşılamaya yeterli olduğu ve kullanıcıların güvenlik standartlarına uygun üretim sistemlerini daha kolay oluşturmasına yardımcı olduğu anlamına gelir.
VI. Mekanik Konfigürasyon ve Kurulum Seçenekleri
Esnek Mekanik Yapılandırma:
Diş Özellikleri: TQ402 dönüştürücü gövdesi, küresel ekipman ve montaj deliği standartlarını karşılayan metrik M10x1, M14x1,5, M16x1,5 ve İngiliz ölçü birimi 3/8'-24UNF, 1/2'-20UNF, 5/8'-18UNF dahil olmak üzere çeşitli diş seçenekleri sunar.
Boyutsal Özelleştirme: Kullanıcılar, kurulum derinliği gereksinimlerine göre Kasa Uzunluğunu (20 mm'den 250 mm'ye kadar) ve Dişsiz Uzunluğu (0 mm'den 230 mm'ye kadar) belirleyebilir ve bu da yüksek kurulum esnekliği sunar.
Ters Montajlı Model: Standart TQ402'nin sığamadığı uygulamalar için seri ayrıca TQ412 modelini de sunmaktadır. TQ412, ekipman muhafazasının içinden dışarıya doğru alınan ölçümler için uygun olan, prob ucunun yönünün kablo çıkış yönü ile aynı hizada olduğu ters montaj uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır.
Bağlantı ve Koruma Aksesuarları:
Konektör Koruması: IP172 ara bağlantı koruyucusu, prob kablosu ile uzatma kablosu arasındaki bağlantı noktasını koruyarak yağ, nem ve mekanik hasardan kaynaklanan kirlenmeyi önler.
Kablo Koruması: Sabit FEP kılıfının ötesinde isteğe bağlı olarak esnek paslanmaz çelik hortumlar (koruma tüpleri) mevcuttur. Bunlar, daha kolay kurulum için kabloya göre hareket edebilir ve karmaşık ve zorlu yönlendirme yollarında sağlam mekanik koruma sağlar.
Montaj Braketleri: IQS900 sinyal koşullayıcı için MA130 DIN rayı montaj adaptörünün yanı sıra çeşitli prob montaj adaptörleri (örn. PA15x serisi) mevcuttur. Bu, standart TH 35 raylarını destekleyerek kontrol kabinleri içerisinde yüksek yoğunluklu, modüler kurulumu kolaylaştırır.
