Capteur à courants de Foucault Emerson EPRO PR6423/011-100 + Convertisseur CON021

Système capteur à courant de Foucault Emerson EPRO PR6423/011-100 + convertisseur CON021

Le Emerson EPRO PR6423/011-100 + CON021 est un système complet de mesure de déplacement par courant de Foucault combinant une sonde de proximité de haute précision de 8 mm avec un convertisseur de signal avancé. Cette solution intégrée offre une surveillance sans contact de la position de l'arbre, de l'amplitude des vibrations et du déplacement axial dans les applications de machines tournantes où la fiabilité et la précision sont essentielles.

Spécifications techniques

Sonde capteur PR6423/011-100 :

• Numéro de modèle : PR6423/011-100
• Diamètre de la sonde : 8 mm (filetage M8 × 1)
• Plage de mesure : 0 à 2,0 mm (0 à 80 mils)
• Linéarité : ±1 % de l'échelle complète sur la plage calibrée
• Réponse en fréquence : DC à 10 kHz (point -3dB)
• Température de fonctionnement : -200°C à +350°C (-328°F à +662°F)
• Longueur de câble : 1 mètre standard (longueurs personnalisées disponibles)
• Type de câble : Coaxial à faible bruit avec isolation en PTFE
• Matériau du boîtier : Acier inoxydable 316L pour résistance à la corrosion
• Indice de protection : IP67 lorsqu'il est correctement installé

Convertisseur de signal CON021 :

• Numéro de modèle : CON021
• Entrée : Signal de sonde à courants de Foucault (à base de capacité)
• Signal de sortie : Boucle de courant 4-20mA ou tension ±10V
• Mise à l'échelle de la sortie : Configurable par l'utilisateur via interrupteurs DIP ou logiciel
• Alimentation : 18-30 VCC, consommation typique 50mA
• Précision : ±0,5% de l'échelle complète incluant la linéarité et les effets de température
• Coefficient de température : <0,02% par °C
• Temps de réponse : <1ms pour 90% du changement d'échelon
• Sorties de diagnostic : Détection de défaut de sonde, alarme de rupture de câble
• Montage : Options de montage sur rail DIN ou panneau
• Environnement de fonctionnement : -20°C à +70°C, 5-95% HR sans condensation
• Certifications : CE, ATEX Zone 2, conforme IECEx

Architecture du système & Principe de fonctionnement

La sonde PR6423/011-100 génère un champ électromagnétique haute fréquence à son extrémité de détection. Lorsqu'elle est positionnée près d'une cible conductrice (typiquement un arbre rotatif), des courants de Foucault sont induits dans le matériau cible. Les variations de l'écart entre la sonde et la cible modifient le couplage électromagnétique, que la sonde détecte sous forme de variations d'impédance. Le convertisseur CON021 traite ce changement d'impédance, linéarise la courbe de réponse et produit un signal de sortie proportionnel adapté aux systèmes PLC, DCS ou de surveillance des vibrations.

Ce principe de mesure sans contact offre plusieurs avantages : absence d'usure mécanique, immunité à la contamination par l'huile ou les fluides de procédé, et capacité à mesurer à travers des barrières minces non conductrices. Le système maintient la stabilité de calibration sur des millions de cycles de mesure sans dérive ni dégradation.

Caractéristiques clés & avantages de performance

• Large plage de température : La sonde fonctionne dans des environnements cryogéniques à haute température, permettant la surveillance dans des applications extrêmes comme les pompes GNL et les turbines à vapeur.
• Réponse haute fréquence : La bande passante de 10 kHz capture les événements transitoires et les phénomènes de vibration à grande vitesse que les capteurs plus lents manquent.
• Diagnostic intégré : Le CON021 surveille en continu l'état de la sonde, détectant les dommages au câble, les problèmes de connecteur ou les changements de matériau cible avant qu'ils ne provoquent des erreurs de mesure.
• Options de sortie flexibles : Sorties configurables 4-20mA ou ±10V s'intègrent parfaitement aux infrastructures de contrôle et de surveillance existantes.
• Construction robuste : La sonde en acier inoxydable 316L résiste aux produits chimiques corrosifs, aux vibrations élevées et aux chocs mécaniques dans les environnements industriels difficiles.
• Stabilité de calibration : L'électronique compensée en température maintient une précision de ±0,5 % sur toute la plage de fonctionnement sans recalibrage sur site.

Scénarios d'application industrielle

Surveillance des turbines à vapeur et à gaz : Mesurez la position de la poussée axiale et l'expansion différentielle dans les turbines de production d'énergie. La capacité haute température du PR6423/011-100 permet un montage direct près des carters de turbine où les températures dépassent 300°C. La surveillance en temps réel de la poussée prévient les défaillances catastrophiques des roulements en détectant un mouvement axial anormal avant tout contact. Les installations typiques surveillent à la fois les faces de poussée actives et inactives avec des configurations à double sonde.

Protection des compresseurs centrifuges : Suivez la vibration radiale de l'arbre et sa position dans les compresseurs multi-étages traitant du gaz naturel, de l'air ou des réfrigérants. La bande passante de 10 kHz du système capture les fréquences de passage des pales et les instabilités sous-synchrones indiquant un risque de sursaut ou d'usure des roulements. L'intégration avec les systèmes de protection des machines API 670 permet un arrêt automatique lorsque les vibrations dépassent les seuils d'alarme, évitant ainsi des dommages secondaires aux joints et aux roues.

Surveillance des grands moteurs et générateurs : Surveillez l'excentricité du rotor et l'uniformité de l'entrefer dans les moteurs de plus de 1 MW. Des entrefers inégaux provoquent un déséquilibre électromagnétique, entraînant une augmentation des vibrations et une défaillance prématurée des roulements. Le système PR6423/011-100 détecte des variations d'entrefer aussi petites que 50 microns, permettant aux équipes de maintenance de planifier des actions correctives lors des arrêts programmés plutôt que de réagir à des pannes d'urgence.

Surveillance de la position de l'arbre de pompe : Mesurez la position axiale et radiale dans les pompes critiques manipulant des fluides corrosifs ou à haute température. Dans les pompes verticales, la surveillance de la position axiale détecte l'usure des paliers de poussée avant une défaillance catastrophique. Dans les pompes horizontales, les mesures radiales identifient le désalignement, l'affaissement des fondations ou la dégradation des accouplements. La classification IP67 de la sonde et sa construction résistante à la corrosion permettent une installation dans des environnements humides ou chimiquement agressifs.

Laminage & traitement des métaux : Surveillez la position et l'excentricité des rouleaux dans les aciéries, les usines d'aluminium et de papier. Un contrôle précis de l'écart entre les rouleaux de travail et les rouleaux de support garantit une épaisseur et une finition de surface constantes du produit. L'immunité du système à courant de Foucault à la rouille, au liquide de refroidissement et aux lubrifiants le rend idéal pour les environnements difficiles des laminoirs où les capteurs optiques ou mécaniques échouent rapidement.

Solutions techniques & stratégies d'intégration

Optimisation du matériau cible : Le système est calibré en usine pour des cibles en acier au carbone mais peut être ajusté sur site pour l'acier inoxydable, l'aluminium ou d'autres matériaux conducteurs. La finition de la surface cible affecte la précision de la mesure — les surfaces usinées avec un Ra <3,2 μm fournissent des résultats optimaux. Pour les surfaces rugueuses ou irrégulières, la fonction de moyenne du CON021 réduit le bruit tout en maintenant un temps de réponse adéquat.

Bonnes pratiques d'installation : Montez la sonde perpendiculairement à la surface cible avec la pointe de détection positionnée au milieu de la plage d'écart (typiquement 1,0 mm pour une sonde à plage de 2,0 mm). Cela offre une marge égale pour les déplacements positifs et négatifs. Utilisez un composé de blocage de filetage pour éviter le desserrage dû aux vibrations, et faites passer les câbles loin des lignes haute tension pour minimiser les interférences électromagnétiques. Le convertisseur CON021 doit être installé dans un boîtier à température contrôlée lorsque les conditions ambiantes dépassent sa plage de fonctionnement.

Systèmes multi-canaux : Pour une surveillance complète des machines, déployez plusieurs sondes PR6423 à intervalles de 90° autour de l'arbre pour mesurer le déplacement X-Y et calculer les trajectoires orbitales. Les convertisseurs CON021 alimentent des canaux individuels dans des moniteurs de vibration tels que les systèmes Emerson AMS 6500 ou Bently Nevada 3500. L'échantillonnage synchronisé entre les canaux permet des diagnostics avancés incluant l'analyse des formes modales et les calculs de vecteurs de déséquilibre.

Intégration de la redondance et de la sécurité : Dans les systèmes de sécurité certifiés SIL, déployez des configurations à double sonde avec des convertisseurs CON021 indépendants alimentant une logique de vote 2oo3. Cette architecture offre une tolérance aux pannes tout en maintenant les niveaux d'intégrité de sécurité requis pour les systèmes d'arrêt d'urgence. Les sorties de diagnostic du CON021 s'intègrent aux automates programmables de sécurité (PLC) pour signaler les défauts de sonde sans déclencher de déclenchements intempestifs.

Calibration & Mise en service

Le système PR6423/011-100 + CON021 est livré avec des certificats de calibration d’usine traçables aux normes nationales. La vérification sur site nécessite un micromètre de précision ou un calibre d’écart étalonné pour établir des points de déplacement connus. Ajustez les potentiomètres zéro et gain du CON021 (ou les réglages numériques) pour correspondre à la plage de sortie souhaitée. Pour les applications critiques, effectuez une calibration dynamique à l’aide d’une table vibrante pour vérifier la réponse en fréquence et les caractéristiques de phase sur la bande passante opérationnelle.

Maintenance & dépannage

Les systèmes à courant de Foucault nécessitent peu d’entretien grâce à leur conception sans contact. Des inspections trimestrielles doivent vérifier l’intégrité des câbles, la solidité des connecteurs et l’état de la surface cible. Les LED de diagnostic du CON021 fournissent une indication instantanée du statut : vert pour fonctionnement normal, jaune pour qualité de signal marginale, et rouge pour défaut de sonde. Les problèmes courants incluent la contamination de la surface cible (résolue par nettoyage), les dommages au câble dus aux vibrations (nécessitant un remplacement du câble), et un réglage incorrect de l’écart (corrigé par repositionnement de la sonde).

La dérive du signal dans le temps indique généralement des changements du matériau cible (corrosion ou placage) plutôt qu’une dégradation du capteur. La recalibration restaure la précision sans remplacement matériel. La MTBF du système dépasse 200 000 heures en conditions industrielles normales, la durée de vie de la sonde étant principalement limitée par des dommages mécaniques plutôt que des défaillances électriques.

Compatibilité système & extension

Le convertisseur CON021 s’interface avec toutes les sondes de la série Emerson EPRO PR6423, permettant l’extension du système ou le remplacement de sondes sans changer le convertisseur. Les signaux de sortie se connectent directement aux systèmes de surveillance de santé machine Emerson AMS, aux cartes d’entrée analogique DeltaV DCS, ou aux moniteurs de vibration tiers supportant les entrées 4-20mA ou ±10V. Pour les systèmes anciens utilisant des plages ±5V ou 0-10V, des modules de conditionnement de signal externes assurent la compatibilité d’interface.

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