Đầu dò tiệm cận TQ422 111-422-000-013

TQ422 là đầu dò tiệm cận chịu áp suất được sản xuất bởi Vibro-Meter, được thiết kế đặc biệt cho môi trường áp suất cao. Nó đóng vai trò là thành phần cốt lõi của hệ thống đo độ gần TQ 422 & TQ 432 / EA 402 / IQS 452. Hoạt động dựa trên nguyên lý dòng điện xoáy, cảm biến này cho phép đo không tiếp xúc độ dịch chuyển tương đối hoặc độ rung của các bộ phận máy móc chuyển động. Thiết kế độc đáo của nó cho phép nó chịu được áp suất lên tới 100 bar, khiến nó đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng đo lường trong môi trường ngập nước như máy bơm chìm, tua bin thủy lực (ví dụ: tua bin Kaplan và Francis) và các điều kiện áp suất cao khác.

Đầu dò TQ422 tạo thành một hệ thống đo khoảng cách hoàn chỉnh, được hiệu chỉnh khi kết hợp với bộ điều hòa tín hiệu IQS 452 phù hợp và cáp mở rộng EA 402 tùy chọn. Tất cả các bộ phận trong hệ thống này đều có thể thay thế cho nhau, đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành và thuận tiện cho việc bảo trì.

TQ422 và TQ432 là các đầu dò lân cận có chức năng giống hệt nhau. Sự khác biệt cốt lõi nằm ở cách gắn kết của chúng:

• TQ422: Được thiết kế để lắp về phía trước. Đầu dò của nó có nắp bảo vệ BOA (dày khoảng 0,6mm) ở phía trước, đây cũng là nguyên nhân gây ra độ lệch vốn có (-2,4V) ở đầu ra điện áp. Nó tiếp xúc trực tiếp với môi trường áp suất cao, cung cấp tuyến phòng thủ đầu tiên.

• TQ432: Được thiết kế để lắp ngược. Nó thường được lắp đặt ở phía đối diện của bình chịu áp, nghĩa là đầu dò không tiếp xúc trực tiếp với môi trường áp suất cao và do đó không cần nắp bảo vệ BOA.

Các tính năng và đặc điểm chính

1. Thiết kế ứng dụng áp suất cao

• Đầu dò cảm biến được sản xuất từ ​​vật liệu PEEK (polyetheretherketone), có khả năng chịu trực tiếp áp suất chất lỏng lên tới 100 bar.

• Thân đầu dò được chế tạo từ thép không gỉ (1.4435), mang lại độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.

2. Đo không tiếp xúc

• Hoạt động dựa trên nguyên lý dòng điện xoáy, không cần tiếp xúc vật lý với mục tiêu (thường là trục kim loại), nhờ đó tránh mài mòn và cho phép đo lâu dài đáng tin cậy mà không bị ma sát.

3. sự phù hợp với khí quyển nổ

• Được chứng nhận với nhiều chứng nhận chống cháy nổ quốc tế, bao gồm:

• Chứng nhận ATEX: LCIE 02 ATEX 6086 X II 2 G (Vùng 1, 2) EEx ib IIC T6 đến T3

• Chứng chỉ CSA: Chứng chỉ 1514309, Loại I, Phân khu 1 & 2, Nhóm A, B, C, D Ex ia

• Thiết kế an toàn nội tại đảm bảo vận hành an toàn trong khu vực nguy hiểm.

4. Giải pháp hệ thống hoàn chỉnh

• Được ghép nối với bộ điều hòa tín hiệu IQS 452 để cung cấp đầu ra điện áp hoặc dòng điện:

• Điện áp đầu ra (3 dây): Độ nhạy 4 mV/μm, dải động -2,4 V đến -18,4 V.

• Đầu ra hiện tại (2 dây): Độ nhạy 1,25 μA/μm, dải động 15,75 mA đến 20,75 mA (thường được sử dụng với bộ phân tách điện GSI 124).

• Có thể sử dụng với cáp kéo dài EA 402 để mở rộng khoảng cách đo, tạo thành hệ thống 5 mét hoặc 10 mét hoàn chỉnh.

5. Khả năng thích ứng với môi trường

• Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng: Thân đầu dò từ -25°C đến +140°C (độ lệch <5%); cáp có thể chịu được -100°C đến +200°C.

• Xếp hạng bảo vệ cao: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), cung cấp khả năng chống bụi hoàn toàn và khả năng hoạt động dưới nước trong thời gian dài.

• Khả năng chống rung tuyệt vời: Có thể chịu được rung động 2 g trong dải tần từ 10 Hz đến 500 Hz.

6. Cấu hình bảo vệ tùy chọn

• Cung cấp tùy chọn vỏ bện bằng thép không gỉ BOA (Áo giáp bên ngoài), cung cấp khả năng bảo vệ cơ học bổ sung cho cáp đồng trục tích hợp của đầu dò, tăng cường khả năng chống nghiền và mài mòn.

• Với vỏ bọc BOA, khả năng chịu áp suất của cụm đầu dò/cáp tăng lên 10 bar (1 bar nếu không có BOA).

Nguyên tắc làm việc chi tiết

Đầu dò tiệm cận TQ422 hoạt động dựa trên nguyên lý dòng điện xoáy, một công nghệ cảm ứng điện từ được sử dụng rộng rãi để đo độ dịch chuyển và độ rung không tiếp xúc. Các phần sau đây trình bày chi tiết về cơ chế hoạt động, thành phần hệ thống và luồng tín hiệu của nó.

1. Nguyên lý vật lý cốt lõi: Hiệu ứng dòng điện xoáy

Khi một dây dẫn kim loại được đặt trong từ trường thay đổi hoặc chuyển động so với từ trường, theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, dòng điện vòng kín, được gọi là dòng điện xoáy, được tạo ra bên trong dây dẫn. Cường độ, sự phân bố và pha của các dòng điện xoáy này phụ thuộc vào một số yếu tố:

1. Khoảng cách giữa cuộn dây và dây dẫn: Đây là thông số mục tiêu để đo.

2. Độ dẫn điện (σ) và độ thấm từ (μ) của dây dẫn.

3. Tần số (f) của từ trường kích thích.

4. Hình dạng hình học của dây dẫn.

Cốt lõi của cảm biến TQ422 là một cuộn dây quấn chính xác được bọc trong vật liệu PEEK ở đầu dò. PEEK là loại nhựa kỹ thuật hiệu suất cao được biết đến với độ bền cơ học tuyệt vời, khả năng kháng hóa chất và khả năng hấp thụ độ ẩm thấp. Điều quan trọng là nó thể hiện sự mất điện môi rất thấp và đặc tính truyền sóng tốt trong trường điện từ tần số cao, đảm bảo nó không ảnh hưởng đến từ trường do cuộn dây tạo ra.

2. Quy trình làm việc của hệ thống

Quy trình vận hành của toàn bộ hệ thống đo tiệm cận là một quy trình khép kín của 'đầu ra truyền-cảm ứng-giải điều chế-đầu ra':

1. Tạo và truyền tín hiệu tần số cao:

• Bộ điều hòa tín hiệu IQS 452 được ghép nối chứa bộ tạo dao động tần số cao (HF) và mạch điều chế/giải điều chế.

• Bộ điều hòa cung cấp dòng điện kích thích AC tần số cao cho cuộn dây của đầu dò TQ422 thông qua cáp đồng trục.

2. Tạo điện từ trường và cảm ứng dòng điện xoáy:

• Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây tạo ra một từ trường xoay chiều tần số cao xung quanh nó.

• Khi từ trường này xuyên qua đầu dò PEEK và tác động lên bề mặt của mục tiêu kim loại gần đó (ví dụ: trục máy), dòng điện xoáy sẽ được tạo ra trong lớp bề mặt của mục tiêu.

3. Phát hiện thay đổi trở kháng:

• Bản thân dòng điện xoáy cảm ứng cũng tạo ra từ trường. Theo định luật Lenz, từ trường này ngược chiều với từ trường cuộn dây ban đầu, từ đó làm suy yếu từ trường của cuộn dây ban đầu.

• Hiệu ứng 'suy yếu' này biểu hiện dưới dạng sự thay đổi trở kháng tương đương của cuộn dây cảm biến. Trở kháng của cuộn dây (Z), sự kết hợp giữa điện trở (R) và điện kháng cảm ứng (ωL), thay đổi một cách nhạy cảm và thường xuyên với sự thay đổi trong khoảng cách giữa cuộn dây và mục tiêu.

• Khoảng cách giảm -> Hiệu ứng dòng điện xoáy mạnh hơn -> Trở kháng cuộn dây thay đổi lớn hơn.

• Khoảng cách tăng -> Hiệu ứng dòng điện xoáy yếu hơn -> Thay đổi trở kháng cuộn dây nhỏ hơn.

4. Giải điều chế và xử lý tín hiệu:

• Bộ điều hòa tín hiệu IQS 452 liên tục theo dõi những thay đổi về trở kháng của cuộn dây cảm biến.

• Mạch giải điều chế bên trong chuyển đổi (giải điều chế) sự thay đổi trở kháng tần số cao này thành điện áp DC tuyến tính hoặc tín hiệu dòng điện tỷ lệ với khe hở.

• Bộ điều hòa sử dụng các thành phần chất lượng cao để đảm bảo độ ổn định và chính xác của tín hiệu, đồng thời cung cấp khả năng bảo vệ ngắn mạch.

5. Đầu ra và hiệu chuẩn:

• Chế độ điện áp: Đầu ra -2,4 V ở khe hở tối thiểu (thường bị ảnh hưởng bởi nắp bảo vệ) và -18,4 V ở khe hở tối đa (4 mm).

• Chế độ hiện tại: Xuất ra 15,75 mA ở khoảng cách tối thiểu và 20,75 mA ở khoảng cách tối đa.

• Hệ thống được hiệu chuẩn tại nhà máy ở +23°C ±5°C bằng cách sử dụng vật liệu mục tiêu cụ thể (thép VCL 140, 1.7225).

• Đầu ra cuối cùng là tín hiệu có tính tuyến tính cao theo khoảng cách:

3. Đặc điểm và đền bù của hệ thống

• Bù nhiệt độ: Hệ thống kết hợp bù nhiệt độ để giảm thiểu tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi trường đến độ chính xác của phép đo, đảm bảo độ lệch duy trì dưới 5% trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -25°C đến +140°C.

• Điều chỉnh chiều dài cáp (Cắt tỉa điện): Do các tham số phân tán (điện dung, điện cảm) của cáp đồng trục ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu tần số cao nên hệ thống có các yêu cầu tối thiểu về tổng chiều dài cáp (TSL - Tổng chiều dài hệ thống, tức là cáp tích hợp đầu dò + chiều dài cáp mở rộng EA402) (hệ thống 5m ≥4,4m, hệ thống 10m ≥8,8m) để đảm bảo hiệu suất hệ thống tối ưu và khả năng thay thế lẫn nhau của đầu dò.

• Yêu cầu về vật liệu mục tiêu: Độ nhạy và độ tuyến tính của cảm biến có liên quan đến độ dẫn điện và tính thấm từ của vật liệu mục tiêu. Hiệu chuẩn tiêu chuẩn dựa trên thép VCL 140. Nếu vật liệu mục tiêu khác nhau thì phải cung cấp mẫu để hiệu chuẩn đặc biệt.

Lĩnh vực ứng dụng

• Bộ máy phát điện thủy điện: Đo chuyển vị tương đối, độ rung và độ đảo của trục trong các tuabin thủy lực khác nhau như Francis và Kaplan.

• Máy bơm chìm: Giám sát các điều kiện vận hành động của trục máy bơm trong môi trường áp suất cao dưới nước.

• Máy quay công nghiệp: Giám sát độ dịch chuyển và độ rung của trục cho các thiết bị quan trọng như máy nén, tua bin khí và tua bin hơi nước.

• Bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu đo chuyển vị không tiếp xúc trong môi trường áp suất cao, nguy hiểm (nổ) hoặc ngâm trong chất lỏng.