TQ912 là cảm biến tiệm cận dòng điện xoáy gắn ngược hiệu suất cao thuộc dòng sản phẩm VM. Nó đóng vai trò là một trong những thành phần cốt lõi của chuỗi đo khoảng cách dòng điện xoáy dòng TQ9xx, được thiết kế để đo không tiếp xúc về độ dịch chuyển tương đối, độ rung và vị trí trục của máy quay trong môi trường công nghiệp đòi hỏi khắt khe. TQ912, cùng với cáp mở rộng EA90x và bộ điều hòa tín hiệu IQS900 phù hợp, tạo thành một chuỗi đo lường được hiệu chuẩn hoàn chỉnh. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống giám sát tình trạng và bảo vệ an toàn cho các thiết bị quay lớn như tua bin hơi nước, tua bin khí, tua bin thủy lực, máy phát điện, máy nén tua bin và máy bơm.
Nguyên tắc đo cốt lõi và các thông số hiệu suất chính của TQ912 về cơ bản giống với nguyên tắc của TQ902. Sự khác biệt quan trọng của chúng nằm ở kiểu lắp cơ học: TQ912 được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng lắp ngược. Điều này có nghĩa là cáp của cảm biến sẽ thoát ra từ phía sau đai ốc lắp, thay vì từ bên cạnh như trong ngàm tiêu chuẩn (TQ902). Thiết kế này mang lại sự linh hoạt và thuận tiện hơn cho việc định tuyến và lắp đặt tại các điểm lắp đặt có hạn chế về không gian hoặc các cấu trúc cơ khí cụ thể.
Hoạt động dựa trên nguyên lý dòng điện xoáy, cảm biến này là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng bảo vệ dự đoán và bảo vệ máy móc quan trọng, nổi tiếng với độ tin cậy cao, độ chính xác cao, khả năng phục hồi môi trường vượt trội và các chứng nhận an toàn toàn diện (bao gồm chứng nhận an toàn chức năng và chống cháy nổ).
Nguyên tắc làm việc
Hoạt động của cảm biến TQ912 dựa trên Nguyên lý dòng điện xoáy, một kỹ thuật đo cảm ứng điện từ không tiếp xúc. Quy trình làm việc cốt lõi của nó có thể được chia thành các bước sau:
Tạo tín hiệu kích thích tần số cao:
Bản thân cảm biến TQ912 là một thiết bị thụ động; năng lượng hoạt động của nó được cung cấp bởi bộ điều hòa tín hiệu IQS900 phù hợp. Bộ tạo dao động tần số cao trong IQS900 tạo ra dòng điện xoay chiều tần số cao (thường là dải MHz), được truyền đến cảm biến TQ912 thông qua cáp kết nối.
Tạo trường điện từ và hiệu ứng dòng điện xoáy:
Đầu cảm biến TQ912 chứa một cuộn dây cảm ứng quấn chính xác. Khi dòng điện tần số cao chạy qua cuộn dây này, nó sẽ tạo ra một trường điện từ xoay chiều tần số cao xung quanh đầu trước của nó, tức là đầu cảm biến (được làm bằng nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật hiệu suất cao PPS - Polyphenylene Sulfide).
Khi trường điện từ này tác động lên bề mặt của mục tiêu kim loại dẫn điện (thường là trục hoặc vòng trục của máy quay), theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday, dòng điện vòng kín, gọi là dòng điện xoáy, được tạo ra trong lớp bề mặt của mục tiêu.
Thay đổi trở kháng và cảm biến khoảng cách:
Các dòng điện xoáy cảm ứng này tự tạo ra một từ trường thứ cấp đối nghịch với trường ban đầu của cuộn dây cảm biến, do đó làm trung hòa (làm suy yếu) năng lượng của trường ban đầu.
Sự tương tác này gây ra sự thay đổi trở kháng hiệu dụng của cuộn dây cảm biến. Khoảng cách (khoảng cách) giữa đầu cảm biến và bề mặt mục tiêu quyết định trực tiếp cường độ của sự tương tác này: khoảng cách càng gần thì hiệu ứng dòng điện xoáy càng mạnh và sự thay đổi trở kháng cuộn dây càng lớn; khoảng cách càng xa, hiệu ứng càng yếu và sự thay đổi trở kháng càng nhỏ.
Do đó, tồn tại một mối quan hệ chức năng rõ ràng giữa sự thay đổi trở kháng của cuộn dây và khoảng cách khe hở không khí giữa cảm biến và mục tiêu.
Giải điều chế và đầu ra tín hiệu:
Sự thay đổi trở kháng của cuộn dây được phát hiện bằng mạch giải điều chế được tích hợp trong bộ điều hòa tín hiệu IQS900.
Bộ điều hòa tín hiệu xử lý và chuyển đổi biến thể trở kháng phức tạp này, cuối cùng xuất ra tín hiệu tương tự (điện áp hoặc dòng điện) tỷ lệ chính xác với khoảng cách khe hở.
Tín hiệu đầu ra này thường bao gồm hai thành phần:
Thành phần dòng điện xoay chiều động (AC): Tương ứng với sự dịch chuyển dao động nhanh của trục so với cảm biến.
Thành phần dòng điện một chiều bán tĩnh (DC): Tương ứng với khe hở (vị trí) trung bình giữa cảm biến và trục.
Tóm lại, TQ912 chuyển đổi những thay đổi khoảng cách vật lý thành thay đổi thông số điện của cuộn dây thông qua cảm ứng điện từ, sau đó được bộ điều hòa tín hiệu chuyển đổi thành tín hiệu điện tiêu chuẩn, cho phép đo dịch chuyển không tiếp xúc chính xác.
Chức năng và tính năng cốt lõi
Là cốt lõi của chuỗi đo lường hiệu suất cao, cảm biến TQ912 tự hào có các chức năng và tính năng nổi bật sau:
Thiết kế gắn ngược:
Đây là tính năng đặc biệt nhất của TQ912. Cáp của nó đi ra từ phía sau thân cảm biến (phía đai ốc lắp), không phải từ phía bên như loại tiêu chuẩn. Thiết kế này làm cho nó đặc biệt phù hợp cho:
Các ứng dụng có đủ không gian phía sau lỗ lắp nhưng không gian bên bị hạn chế.
Các ứng dụng yêu cầu cáp phải được giấu bên trong ống gắn hoặc cấu trúc cơ khí để bảo vệ tốt hơn hoặc định tuyến cáp gọn gàng hơn.
Bộ điều hợp gắn cảm biến được thiết kế đặc biệt.
Đo lường có độ chính xác cao không tiếp xúc:
Dựa trên nguyên lý dòng điện xoáy, nó không yêu cầu tiếp xúc vật lý với mục tiêu, tránh tác động mài mòn và tải trọng, đồng thời tái tạo chính xác thông tin vị trí và rung động động của trục quay tốc độ cao.
Cung cấp phạm vi đo tuyến tính 2 mm hoặc 4 mm (tùy thuộc vào tùy chọn điều hòa tín hiệu), với độ tuyến tính và độ nhạy tuyệt vời (ví dụ: 8 mV/μm hoặc 4 mV/μm).
Đáp ứng tần số rộng:
Đáp ứng tần số tổng thể của chuỗi đo có thể đạt DC đến 20 kHz (~3 dB), có khả năng nắm bắt chính xác mọi thứ từ chuyển động dọc trục rất chậm đến rung động của rôto tốc độ cao chạy ở tốc độ hàng chục nghìn vòng/phút, đáp ứng các yêu cầu của API 670 Phiên bản thứ 5 cho các hệ thống giám sát độ rung.
Khả năng thích ứng với môi trường đặc biệt:
Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng: Thân cảm biến có thể hoạt động liên tục ở nhiệt độ môi trường xung quanh từ -40°C đến +180°C và chịu được sự tiếp xúc ngắn hạn với nhiệt độ lên tới 220°C.
Cấu trúc chắc chắn: Thân cảm biến được sản xuất từ thép không gỉ (AISI 316L) và cuộn dây cảm biến đầu được bọc trong vật liệu PPS, mang lại khả năng kháng hóa chất và độ bền cơ học tuyệt vời.
Xếp hạng bảo vệ cao: Đầu cảm biến (đầu dò và cáp tích hợp) có xếp hạng bảo vệ IP68, chống bụi xâm nhập và ngâm lâu trong nước.
Khả năng chống rung và sốc: Có thể chịu được độ rung ở mức đỉnh 5 g (10 đến 500 Hz) và độ rung ở mức đỉnh 15 g (nửa sóng hình sin, thời lượng 11 ms).
Chứng nhận khu vực nguy hiểm toàn diện (Tùy chọn):
Có sẵn phiên bản A5 (Ex) tùy chọn, đạt được nhiều chứng nhận chống cháy nổ quốc tế khác nhau phù hợp để sử dụng trong khu vực nguy hiểm (môi trường có khả năng gây nổ).
Các chứng chỉ bao gồm nhiều khu vực và tiêu chuẩn bao gồm Châu Âu (ATEX), Quốc tế (IECEx), Bắc Mỹ (cCSAus/UL), Vương quốc Anh (UKEX), Hàn Quốc (KGS), Kazakhstan (EAEU), v.v. (ví dụ: Ex ec, Ex ia cho môi trường Khí và Bụi).
Trong các ứng dụng chống cháy nổ, cảm biến được coi là 'Thiết bị đơn giản' và phải được sử dụng với cáp EA90x và bộ điều hòa tín hiệu IQS900 cũng có chứng nhận chống cháy nổ tương ứng.
Khả năng hoán đổi thành phần và tích hợp hệ thống:
Cáp mở rộng TQ912, EA902 và bộ điều hòa tín hiệu IQS900 tạo thành chuỗi đo lường được hiệu chuẩn trước. Mỗi bộ phận trong dây chuyền có thể hoán đổi cho nhau mà không cần hiệu chuẩn lại, giúp đơn giản hóa đáng kể việc quản lý phụ tùng và bảo trì tại hiện trường.
Hoàn toàn tương thích với các hệ thống giám sát tình trạng máy móc VM600™/VM600 và VibroSmart® của Parker Meggitt; tín hiệu đầu ra có thể được kết nối trực tiếp.
Hình thức, độ vừa vặn và chức năng của nó tương đương với các cảm biến dòng TQ4xx cổ điển, đóng vai trò thay thế nâng cấp trực tiếp, tạo điều kiện nâng cấp cho các hệ thống hiện có.
Hỗ trợ các Ứng dụng An toàn Chức năng:
Khi kết hợp với bộ điều hòa tín hiệu IQS900 có tính năng chẩn đoán (tùy chọn đặt hàng C2), toàn bộ chuỗi đo lường là SIL 2 (IEC 61508) và Cat 1 PL c (ISO 13849) 'theo thiết kế'.
Điều này cho phép sử dụng TQ912 trong các hệ thống liên quan đến an toàn, chẳng hạn như chuỗi đo tốc độ trong Hệ thống phát hiện quá tốc độ (ODS), cung cấp đầu vào có độ tin cậy cao cho các chức năng kiểm soát quan trọng.
Tùy chọn cấu hình linh hoạt:
Nhiều thông số luồng: Cung cấp cả tùy chọn luồng hệ mét (ví dụ: M10x1, M14x1.5, M16x1.5) và hệ đo lường Anh (ví dụ: 3/8'-24UNF, 1/2'-20UNF, 5/8'-18UNF) để thích ứng với các tiêu chuẩn thiết kế cơ khí khác nhau trên toàn thế giới.
Nhiều độ dài cáp: Cáp tích hợp của cảm biến có sẵn với nhiều độ dài tiêu chuẩn khác nhau từ 0,5 mét đến 10 mét. Nó có thể được kết hợp với các độ dài khác nhau của cáp kéo dài EA902 để đạt được Tổng chiều dài hệ thống (TSL) là 1m, 5m hoặc 10m.
Bộ bảo vệ tùy chọn: Cung cấp ống thép không gỉ linh hoạt với vỏ bọc FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) để bảo vệ kín, chống hóa chất và hư hỏng cơ học cho cáp. Ngoài ra, tùy chọn là Bộ bảo vệ kết nối IP172 để bảo vệ cơ học và môi trường cho điểm kết nối giữa cảm biến và cáp mở rộng.
