TQ422 111-422-000-013 Yakınlık Dönüştürücü

TQ422, Vibro-Meter tarafından üretilen, özellikle yüksek basınçlı ortamlar için tasarlanmış, basınca dayanıklı bir yakınlık dönüştürücüsüdür. TQ 422 & TQ 432 / EA 402 / IQS 452 yakınlık ölçüm sisteminin temel bileşeni olarak görev yapar. Girdap akımı prensibiyle çalışan bu sensör, hareketli makine bileşenlerinin bağıl yer değiştirmesinin veya titreşiminin temassız olarak ölçülmesini sağlar. Benzersiz tasarımı, 100 bar'a kadar basınçlara dayanabilmesine olanak tanır; bu da onu özellikle dalgıç pompalar, hidrolik türbinler (örn. Kaplan ve Francis türbinleri) ve diğer yüksek basınç koşulları gibi batık ortamlardaki ölçüm uygulamaları için uygun kılar.

TQ422 dönüştürücü, eşleşen bir IQS 452 sinyal koşullayıcı ve isteğe bağlı EA 402 uzatma kablosuyla eşleştirildiğinde eksiksiz, kalibre edilmiş bir yakınlık ölçüm sistemi oluşturur. Bu sistemdeki tüm bileşenler değiştirilebilir olup, operasyonel esneklik ve bakım kolaylığı sağlar.

TQ422 ve TQ432 işlevsel olarak aynı yakınlık dönüştürücüleridir. Temel fark montajlarında yatmaktadır:

• TQ422: İleriye montaj için tasarlanmıştır. Probu, ön tarafta bir BOA koruma başlığına (yaklaşık 0,6 mm kalınlığında) sahiptir; bu aynı zamanda voltaj çıkışındaki doğal ofsetin (-2,4V) de nedenidir. Doğrudan yüksek basınçlı ortama maruz kalır ve ilk savunma hattını sağlar.

• TQ432: Ters montaj için tasarlanmıştır. Tipik olarak basınçlı kabın karşı tarafından monte edilir; bu, prob ucunun doğrudan yüksek basınçlı ortama maruz kalmadığı ve dolayısıyla BOA koruma kapağı gerektirmediği anlamına gelir.

Temel Özellikler ve Özellikler

1. Yüksek Basınçlı Uygulama Tasarımı

• Sensör probu, 100 bar'a kadar sıvı basınçlarına doğrudan dayanabilen PEEK (polietereterketon) malzemeden üretilmiştir.

• Dönüştürücü gövdesi, mükemmel mekanik mukavemet ve korozyon direnci sunan paslanmaz çelikten (1.4435) yapılmıştır.

2. Temassız Ölçüm

• Girdap akımı prensibine göre çalışır, hedefle (tipik olarak metal bir şaft) fiziksel temas gerektirmez, böylece aşınmayı önler ve sürtünme olmadan güvenilir, uzun vadeli ölçüm sağlar.

3. Patlayıcı Ortamlara Uygunluk

• Aşağıdakiler de dahil olmak üzere birden fazla uluslararası patlamaya dayanıklılık sertifikasına sahiptir:

• ATEX Sertifikası: LCIE 02 ATEX 6086 X II 2 G (Bölge 1, 2) EEx ib IIC T6 - T3

• CSA Sertifikası: Sertifika 1514309, Sınıf I, Bölüm 1 ve 2, Grup A, B, C, D Ex ia

• Kendinden güvenli tasarım, tehlikeli alanlarda güvenli çalışmayı sağlar.

4. Komple Sistem Çözümü

• Gerilim veya akım çıkışı sağlamak için IQS 452 sinyal koşullayıcı ile eşleştirildi:

• Gerilim Çıkışı (3 telli): Hassasiyet 4 mV/μm, dinamik aralık -2,4 V ila -18,4 V.

• Akım Çıkışı (2 telli): Hassasiyet 1,25 μA/μm, dinamik aralık 15,75 mA ila 20,75 mA (tipik olarak GSI 124 galvanik ayırma ünitesiyle birlikte kullanılır).

• Ölçüm mesafesini uzatmak için EA 402 uzatma kabloları ile birlikte kullanılarak 5 metrelik veya 10 metrelik komple bir sistem oluşturulabilir.

5. Çevresel Uyumluluk

• Geniş çalışma sıcaklığı aralığı: Dönüştürücü gövdesi -25°C ila +140°C (sapma <%5); kablo -100°C ila +200°C'ye dayanabilir.

• Yüksek koruma derecesi: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), tam toz koruması sağlar ve uzun süreli su altında çalışma olanağı sağlar.

• Mükemmel titreşim direnci: 10 Hz ila 500 Hz frekans aralığında 2 g'lık titreşimlere dayanabilir.

6. İsteğe Bağlı Koruma Yapılandırması

• BOA (Örgülü Dış Zırh) paslanmaz çelik örgülü kılıf seçeneği sunarak dönüştürücünün entegre koaksiyel kablosu için ek mekanik koruma sağlayarak ezilme ve aşınma direncini artırır.

• BOA kılıfıyla, dönüştürücü/kablo tertibatının basınç direnci 10 bar'a (BOA olmadan 1 bar) yükselir.

Detaylı Çalışma Prensibi

TQ422 yakınlık dönüştürücüsü, temassız yer değiştirme ve titreşim ölçümünde yaygın olarak kullanılan bir elektromanyetik indüksiyon teknolojisi olan girdap akımı prensibine göre çalışır. Aşağıdaki bölümlerde çalışma mekanizması, sistem bileşimi ve sinyal akışı ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

1. Temel Fiziksel Prensip: Girdap Akımı Etkisi

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, bir metal iletken değişen bir manyetik alana yerleştirildiğinde veya bir manyetik alana göre hareket ettiğinde, iletken içinde girdap akımları olarak bilinen kapalı döngü akımları indüklenir. Bu girdap akımlarının gücü, dağılımı ve fazı çeşitli faktörlere bağlıdır:

1. Bobin ile iletken arasındaki boşluk: Bu, ölçüm için hedef parametredir.

2. İletkenin elektriksel iletkenliği (σ) ve manyetik geçirgenliği (μ).

3. Uyarıcı manyetik alanın frekansı (f).

4. İletkenin geometrik şekli.

TQ422 sensörünün çekirdeği, prob ucunda PEEK malzemesi içinde kapsüllenmiş hassas sarımlı bir bobindir. PEEK, mükemmel mekanik mukavemeti, kimyasal direnci ve düşük nem emilimi ile bilinen yüksek performanslı bir mühendislik plastiğidir. En önemlisi, yüksek frekanslı elektromanyetik alanlarda çok düşük dielektrik kaybı ve iyi dalga iletim özellikleri sergileyerek bobinin ürettiği manyetik alana müdahale etmemesini sağlar.

2. Sistem İş Akışı

Tüm yakınlık ölçüm sisteminin operasyonel iş akışı, 'iletim-indüksiyon-demodülasyon-çıkış' şeklinde kapalı döngü sürecidir:

1. Yüksek Frekanslı Sinyal Üretimi ve İletimi:

• Eşleştirilmiş IQS 452 sinyal koşullayıcı, yüksek frekanslı (HF) bir osilatör ve modülasyon/demodülasyon devresi içerir.

• Koşullandırıcı, koaksiyel bir kablo aracılığıyla TQ422 dönüştürücünün bobinine yüksek frekanslı bir AC uyarma akımı sağlar.

2. Elektromanyetik Alan Üretimi ve Girdap Akımı İndüksiyonu:

• Bobinden geçen alternatif akım, çevresinde yüksek frekanslı bir alternatif manyetik alan oluşturur.

• Bu manyetik alan PEEK prob ucunun içine girdiğinde ve yakındaki bir metal hedefin (örneğin bir makine şaftı) yüzeyine etki ettiğinde, hedefin yüzey katmanında girdap akımları indüklenir.

3. Empedans Değişimi Algılama:

• İndüklenen girdap akımlarının kendisi bir manyetik alan oluşturur. Lenz yasasına göre, bu manyetik alan orijinal bobin alanına karşıttır ve böylece orijinal bobinin manyetik alanını zayıflatır.

• Bu 'zayıflama' etkisi, sensör bobininin eşdeğer empedansında bir değişiklik olarak kendini gösterir. Direncin (R) ve endüktif reaktansın (ωL) bir kombinasyonu olan bobinin empedansı (Z), bobin ile hedef arasındaki boşluktaki değişikliklere göre hassas ve düzenli bir şekilde değişir.

• Boşluğun Azaltılması -> Daha güçlü girdap akımı etkisi -> Bobin empedansında daha büyük değişiklik.

• Artan Boşluk -> Daha zayıf girdap akımı etkisi -> Bobin empedansında daha küçük değişiklik.

4. Sinyal Demodülasyonu ve İşleme:

• IQS 452 sinyal koşullayıcı, sensör bobininin empedansındaki değişiklikleri sürekli olarak izler.

• Dahili demodülasyon devresi, bu yüksek frekanslı empedans değişimini, aralığa orantılı bir doğrusal DC voltajına veya akım sinyaline dönüştürür (demodülasyona uğratır).

• Koşullandırıcı, sinyal stabilitesini ve doğruluğunu sağlamak için yüksek kaliteli bileşenler kullanır ve kısa devre koruması sağlar.

5. Çıkış ve Kalibrasyon:

• Gerilim Modu: Minimum boşlukta -2,4 V (tipik olarak koruma kapağından etkilenir) ve maksimum boşlukta (4 mm) -18,4 V çıkışlar.

• Akım Modu: Minimum boşlukta 15,75 mA ve maksimum boşlukta 20,75 mA çıkış verir.

• Sistem, özel bir hedef malzeme (VCL 140 çelik, 1.7225) kullanılarak +23°C ±5°C'ye fabrikada kalibre edilmiştir.

• Nihai çıktı, mesafeye oldukça doğrusal bir sinyaldir:

3. Sistem Özellikleri ve Tazminat

• Sıcaklık Telafisi: Sistem, ortam sıcaklığı değişimlerinin ölçüm doğruluğu üzerindeki etkisini en aza indirmek için sıcaklık telafisi içerir ve sapmanın -25°C ile +140°C arasındaki geniş sıcaklık aralığında %5'in altında kalmasını sağlar.

• Kablo Uzunluğu Ayarı (Elektrikli Trimleme): Koaksiyel kablonun yüksek frekanslı sinyal iletimini etkileyen dağıtılmış parametreleri (kapasitans, endüktans) nedeniyle, optimum sistem performansı ve dönüştürücü değiştirilebilirliğini sağlamak için sistem, toplam kablo uzunluğu (TSL - Toplam Sistem Uzunluğu, yani dönüştürücü entegre kablosu + EA402 uzatma kablosu uzunluğu) (5m sistem ≥4,4m, 10m sistem ≥8,8m) için minimum gereksinimlere sahiptir.

• Hedef Malzeme Gereksinimleri: Sensörün hassasiyeti ve doğrusallığı, hedef malzemenin elektriksel iletkenliği ve manyetik geçirgenliği ile ilgilidir. Standart kalibrasyon VCL 140 çeliğine dayanmaktadır. Hedef malzeme farklıysa özel kalibrasyon için bir numune sağlanmalıdır.

Uygulama Alanları

• Hidroelektrik Jeneratör Setleri: Francis ve Kaplan gibi çeşitli hidrolik türbinlerdeki göreceli yer değiştirme, titreşim ve şaft salgısının ölçümü.

• Dalgıç Pompalar: Su altı yüksek basınçlı ortamlarda pompa millerinin dinamik çalışma koşullarının izlenmesi.

• Endüstriyel Dönen Makineler: Kompresörler, gaz türbinleri ve buhar türbinleri gibi kritik ekipmanlar için şaft yer değiştirmesi ve titreşim izleme.

• Yüksek basınçlı, tehlikeli (patlayıcı) veya sıvıya batırılmış ortamlarda temassız yer değiştirme ölçümü gerektiren herhangi bir uygulama.