EN Новости приводной техники
и промышленной автоматизации
Всероссийский инженерный портал

Магнитострикционные преобразователи линейных перемещений KTSL российской марки K&T Sensors – достойная замена ушедшим западным производителям

В 2022-м году на российский рынок вышли микроимпульсные измерители пути KTSL компании «K&T Sensors», организованной на базе дочки мирового лидера в этой области компании BALLUFF. Благодаря основательному подходу, прямому взаимодействию с передовыми производителями и научно-исследовательскими институтами Китая, опыту команды эта линейка с ходу стала мощным игроком на российском рынке магнитострикционных преобразователей, способным заменить ушедших западных производителей. Ключевыми факторами здесь стали высокое качество исполнения, надёжность, конкурентные характеристики, широкая номенклатура, короткие сроки изготовления и мощная локальная поддержка в виде русскоязычной документации, сертификации, сервисных инструментов.

Измерение линейных перемещений не находится так сильно на слуху, как измерение давления, температуры, расхода, уровня и других величин технологических процессов, которые мы привыкли регулировать. Однако мы не осознаём, что эта область измерений важна не менее других, а может быть, является  и гораздо более определяющей для нашей жизни - так, как для человека важен навык двигать рукой и пальцами, ходить, точно перемещать что-то из одной точки пространства в другую.

Этой теме во многом посвятила себя российская компания «КТ Сенсорс», перехватившая эстафету у российской дочки мирового лидера в этой области – компании BALLUFF.

Измерение линейных перемещений хоть и не очень заметно, но на деле востребовано достаточно широко в технике, машиностроении и в различных сложных высокотехнологичных и не очень механизмах. Без измерения линейных перемещений не могут обойтись роботы, станки, машины и устройства, где как либо применяется гидравлика. Все прикладные задачи с движущимися деталями, где требуется точное позиционирование, начиная с заслонок и регулирующих клапанов, прессов, форматоров и заканчивая поворотом лопаток в турбинах, лопастей в вентиляторах, также не обходятся без подобных технологий измерений. Безопасность гидроэлектростанций, плотин во многом лежит на плечах невзрачных датчиков, которые измеряют деформацию швов. Цифровизация и роботизация складов также невозможна без измерения линейных перемещений. 

В зависимости от измеряемых задач, диапазона измерения, условий окружающей среды применяются разные технологии измерений. Наиболее простые и бюджетные варианты строились на резистивных датчиках, работающих на принципе реостата. Для небольших диапазонов измерений в пределах нескольких единиц и десятков миллиметров востребованы более сложные датчики на принципе дифференциальных трансформаторов – LVDT-датчики).

В станкостроении достаточно широко применялись магнитные линейки, когда на поверхности располагается лента с интегрированными магнитами и магнитная головка на движущейся детали считывает «подписи» магнитов и определяет местоположение. В системах, где требуется измерение больших расстояний, обычно применяются лазерные дальномеры.

На средних же диапазонах измерений от 50 мм до 4 метров опыт показал, что лучшим решением является применение магнитострикционных преобразователей. Суть работы данных приборов заключается в измерении времени прохождения в твёрдом теле волны деформации, вызываемой с помощью магнитострикционного эффекта – изменения геометрии материала при изменении магнитного поля.

Запускаемый по электроду внутри волновода электрический импульс вызывает кратковременное механическое воздействие волновода в месте нахождения магнита, в результате чего генерируется волна, и по времени её достижения детектора, находящегося в голове преобразователя, определяется местоположение магнита.

Детектор работает на обратном магнитострикционном эффекте – механическое возмущение материала приводит к возмущению магнитного поля, изменение которого индуцирует электрический ток в цепи катушки детектора.

Данный принцип измерения завоевал рынок благодаря своей точности (короткая длина волны позволяет достигать разрешение вплоть до микрона), высокой надёжности (полностью отсутствует контакт между движущимися частями), неприхотливости по условиям работы и относительно небольшой цене. Минимальный диапазон измерений для данных преобразователей ограничивается 30-50 мм наличием буферных зон, требуемых для размещения детектора с одной стороны и демпфера волн с другой стороны. Верхний же диапазон длины сенсора ограничивается практическими соображениями – для длин выше 4-5 м значительно вырастает стоимость транспортировки датчиков, хотя есть и выходы из этих ситуаций.

Российские машиностроители оценили достоинство и качество линейных магнитострикционных датчиков, производимых международными приборостроителями, такими компаниями как BALLUFF, MTS, Novotechnik, GEFRAN. Общий объём импорта магнитострикционных датчиков в последние годы достиг порядка 10-15 тысяч приборов в год.

Но, как говорилось в одной рекламе, «не все йогурты одинаково полезны». Несмотря на простоту принципа работы, приборы разных производителей имеют разные характеристики, и есть свои «ноу-хау», определяющие конкурентные преимущества приборов.

Главные из конкурентных моментов, по которым идёт сравнение, – точность, чувствительность, стабильность характеристик при меняющихся условиях работы (главным образом – при изменении температуры).

Чувствительность датчика проявляется в том, насколько далеко от волновода может располагаться магнит. Большинство датчиков допускают зазор 3-5 мм, но иногда задачи требуют работы при расстоянии до 10 см. При этом с увеличением зазора закономерно ухудшаются точность и разрешение. Насколько быстро – индивидуально для каждого производителя.

Стабильность характеристик отслеживается в том, насколько показания прибора воспроизводятся с изменением, например, температуры. Любое тело с нагревом расширяется, и чем меньше коэффициент линейного расширения у волновода сенсора и совершеннее схема компенсации его влияния, тем стабильнее показания прибора.

Разрешение и точность преобразователя связаны с совершенством электронной схемы и элементной базы, хотя, конечно, на них влияет и чувствительность прибора. При этом более совершенная электроника закономерно увеличивает стоимость прибора, и где находится «золотая середина» между высокими характеристиками и ценой – также элемент творчества для каждой компании.

Чувствительность и стабильность определяются во многом материалом волновода, который должен иметь высокие магнитострикционные характеристики и при этом обладать низким коэффициентом температурного линейного расширения. Это также в некоторой степени регулируется еще и комбинациями форм и полярностей магнитов в магнитных маркерах.

Мы захватили только «вершину айсберга» источников многообразия магнитострикционных преобразователей. Для каждой прикладной задачи есть ещё другие свои ключевые факторы, определяющие конкурентные преимущества, что делает гонку за лидерство в данном секторе более интересной.

На российском рынке магнитострикционных преобразователей за прошедшие десятилетия на первый план вышли основные лидеры – компании BALLUFF и MTS, которые обеспечивали порядка 80% российского рынка. На российских предприятиях сформировалась обширная инсталляционная база преобразователей именно этих компаний.

2022 год ознаменовался кардинальным уходом с российского рынка европейских и американских компаний, большинство из которых были вынуждены наложить прямой запрет на поставки своих товаров в Россию. Не остались в стороне и вышеназванные компании.

В результате многие российские предприятия и конечные пользователи оказались в крайне затруднительной ситуации, поскольку имеющийся в стране приборный парк, исчисляемый сотнями тысяч преобразователей, требует обслуживания и замены по мере выхода из строя.

Сегодня на российском рынке представлено достаточно много поставщиков магнитострикционных преобразователей. Однако в большинстве случаев совсем не просто заменить преобразователь на прибор от другого производителя, так как магнитострикционные датчики у каждого из производителей имеют свои особенности, такие как:

  • конструкция корпуса, тип технологического подсоединения
  • полярность/расположение магнитов в маркерах
  • размер буферных (мёртвых) зон в начале и на конце преобразователя
  • тип взрывозащиты и/или искробезопасности
  • типы разъёмов, схема расключения контактов в разъёме и цветовая схема проводов в кабелях.

Ошибки и игнорирование тех или иных различий при подборе преобразователя на замену ранее установленному может привести к некорректной работе нового прибора, либо к полному выходу его из строя, не говоря уже о поломке технологического оборудования, куда устанавливается датчик.

Компания «КТ Сенсорс», организованная на базе коллектива «дочки» фирмы BALLUFF, взяла на себя миссию поддержки российских пользователей в этом сложном вопросе. Помимо того, что «КТ Сенсорс» в качестве эксклюзивного сервисного партнёра BALLUFF по России обеспечивает сервисную и гарантийную поддержку всех пользователей BALLUFF, она также озадачилась обеспечением достойной эквивалентной заменой линейкам магнитострикционных преобразователей Micropulse, BTL компании BALLUFF и датчиков Temposonic компании MTS. Не будет большим секретом, что в отсутствии поддержки «западных» партнёров первым же делом был обращен взор к ближайшему достигшему определенных высот соседу – Китайской Народной Республике.

Важно отметить, что «КТ Сенсорс» не пошла по пути простой перепродажи или дистрибьюторства китайских товаров, а подошла к вопросу гораздо более основательно: зарегистрировала собственную марку «K&T Sensors» и вышла на тесное сотрудничество с несколькими лидерами приборостроения Китая в этой области, чтобы предложить российским пользователям полностью адаптированную под их нужды линейку приборов.

Результатом этой многомесячной кропотливой работы стал вывод на российский рынок отечественной марки магнитострикционных преобразователей линейных перемещений KTSL, которые по своим параметрам, характеристикам, ассортименту и качеству исполнения являются полными аналогами BALLUFF и MTS.  

 

 

Магнитострикционные преобразователи KTSL представлены в 23-х сериях и модификациях, способных охватить практически все возможные области применения.

Конструкционно эти серии и модификации можно разделить на стержневые, профильные и комбинированные.

Стрежневые преобразователи линейных перемещений имеют волновод в форме стрежня диаметром от 8 до 12 мм, вдоль которого перемещается магнитный маркер, выполненный в виде кольца или в другой форме. Основная область применения стрежневых преобразователей – определение положения поршня в гидроцилиндре либо измерение уровня. Однако могут решаться и другие задачи по измерению пути или линейных перемещений. Достоинством преобразователей KTSL в данном случае является то, что они позволяют производить замену электроники и волновода без нарушения герметичности контура гидроцилиндра или резервуара.

Стрежневые преобразователи могут быть представлены как в жёстком, так и в гибком исполнениях. Гибкое исполнение востребовано для измерения перемещений с нелинейной геометрией. Кроме того, преобразователи KTSL в гибком исполнении значительно расширяют возможности их применения на большие диапазоны измерения – вплоть до 25 м. В свёрнутом состоянии их транспортировка не вызывает каких-либо затруднений и дополнительных затрат, чего не скажешь про преобразователи в жёстком исполнении.

 

В номенклатуре стержневых преобразователей KTSL присутствуют датчики пути в раздельном исполнении – когда электроника выделена в отдельный от волновода блок и может быть разрешена на удалении от процесса. Такая версия востребована для задач, где требуется измерение в зонах, где размещение электроники невозможно (например, радиация или высокая температура). Преобразователи KTSL в раздельном исполнении могут работать при температуре до 125 °С

 

 

Для работы в агрессивных и / или липких средах компания КТ Сенсорс предлагает стержневые преобразователи линейных перемещений KTSL с тефлоновым покрытием.. У таких преобразователей полностью защищены полимерным покрытием и стержень, и электроника, и поплавок, что позволяет безотказно измерять уровень даже в самых сложных средах.

 

 

В линейке стержневых преобразователей KTSL имеются датчики с усиленным корпусом электронного блока из нержавеющей стали для условий, где возможны механическое или коррозионное воздействие.

Также предлагаются компактные версии, у которых электронный блок может умещаться непосредственно внутри гидроцилиндра. Эти приборы широко востребованы для установки на различной мобильной технике и машинах в коммунальном хозяйстве, дорожной технике, в горнодобывающей промышленности.  

Для особых «гурманов» – производителей собственных гидроцилиндров в номенклатуре K&T Sensors представлены также модели, которые позволяют монтировать преобразователь целиком  (вместе с блоком электроники) внутрь гидроцилиндра.

 

Отдельного внимания заслуживают версии KTSL с многозонным измерением, когда один преобразователь может одновременно отслеживать до девяти магнитных маркеров. Такие задачи актуальны при измерении уровня нескольких сред, имеющих чёткие разделы (например – измерение уровня нефтепродуктов и воды в резервуарах), а также – при реализации сложных интеллектуальных проектов, таких как измерение линейных перемещений на большие расстояния (1 км и более) путём запоминания индивидуальных расположений маркеров.

 

 

Широкую нишу в машиностроении, металлургии, станкостроении, на шинных производствах там, где требуется измерение линейного перемещения механизмов машин, занимают магнитострикционные измерители пути KTSL профильного исполнения. Эти преобразователи также применяются для контроля хода штока на регулирующих и запорных клапанах. Профильный корпус гораздо более жёсткий и устойчив к механическим воздействиям по сравнению со стержневым, и при этом он органично вписывается в станки и механизмы.

Кроме того, обычно в машиностроении не так много пространства для размещения электроники.

В профильном исполнении электроника и волновод заключены в единый алюминиевый профиль. Магнитные маркеры, как и в случае стержневых исполнений, крепятся непосредственно к подвижной части машины и перемещаются вместе с ней над и вдоль профиля на определенном расстоянии. Преобразователи линейного перемещения допускают вертикальное и горизонтальное отклонение на несколько миллиметров. В случае, если эти допуски превышены, Вы всегда можете перейти на использование скользящих маркеров, которые фиксируются на профиле так, что имеют только одну ось свободы перемещения, а связь с подвижной деталью осуществляется через штангу с шарнирными соединениями.

 

Профильное исполнение обычно значительно ограничивает в возможностях размещаемой электроники и, соответственно в функционале и характеристиках преобразователя. Для таких случаев в линейке преобразователей TKTSL предусмотрено комбинированное исполнение. В таких преобразователях за основу берется стержневое исполнение, но оно встраивается в профиль. Это даёт возможность реализовать функционал и характеристики стержневого исполнения там, где по условиям применения требуется профильное.

 

В плане передачи сигналов на верхний уровень магнитострикционные преобразователи KTSL предлагают широкий спектр интерфейсов, начиная с традиционных аналоговых сигналов по ток и напряжению и заканчивая современными цифровыми протоколами. В датчиках KTSL представлены интерфейсы: ток, напряжение, RS485/MODBUS RTU, синхронно-последовательный интерфейс SSI, CAN Open, импульсный интерфейс Start/Stop, Profibus, Profinet, EtherCAT.

 

Помимо широкого спектра моделей и высоких технических характеристик преобразователей KTSL компания КТ Сенсорс предлагает программаторы преобразователей KTSL, с помощью которых пользователь может легко перепрограммировать начальную и конечную точки диапазона измерений, поменять выходную характеристику сигнала, сбросить все параметры к заводским настройкам.

Данные программаторы не требуют специальных навыков и подключения к компьютеру и являются хорошим подспорьем для инженеров, занимающихся установкой и обслуживанием преобразователей.

Преобразователи KTSL марки K&T Sensors выделяет следующее:

  1. Высокие точность, стабильность и разрешение на уровне лидеров мирового рынка.
  2. Полная адаптация под требования российского рынка, включая специальные исполнения, русификацию, сертификаты соответствия (в том числе – для работы во взрывоопасных зонах), сертификат утверждения типа как средств измерений, документацию и инструменты настройки на русском языке.
  3. Подробный каталог с детальной информацией, необходимой для конструкторов при проектировании узлов, куда устанавливаются эти приборы.
  4. Эквивалентная замена ведущих известных производителей одним брендом.
  5. Единый центр компетенции, сервисной и гарантийной поддержки.
  6. Широкая номенклатура предлагаемых исполнений.
  7. Надёжная и оперативная поставка приборов в любую точку России.

Магнитострикционные датчики KTSL предлагаются на российском рынке с августа 2022 года, прошли испытания, успешно опробованы и уже активно внедряются на ряде производств в машиностроительном, металлургическом, шинном, нефтедобывающем и других секторах промышленности.

Каталог преобразователей KTSL размещён на сайте www.kt-sensors.ru (https://kt-sensors.ru/upload/iblock/94e/i6flh98z1lzhbgqb452zs2ga0psggrw6.pdf )

Оценить вживую качество исполнения и характеристики датчиков линейных перемещений KTSL Вы можете на стенде компании «КТ Сенсорс» на выставке «Металлообработка», которая пройдёт в Москве с 22-го по 26-е мая в выставочном комплексе «Экспоцентр» на Красной Пресне.

КТ СЕНСОРС как приемник фирмы Balluff предложит вашему вниманию широкий набор датчиков как для станков и автоматических линий, так и решений для комплексной автоматизации производства по следующим направлениям:

  • - промышленные датчики и компоненты
  • - средства измерения линейных перемещений
  • - машинное зрение
  • - система радиочастотной идентификации
  • - сетевое оборудование полевого уровня.

Также вас могут заинтересовать наши решения:

  • - система мониторинга состояния оборудования
  • - система учета и контроля пресс-форм (Mold ID)
  • - система учета и контроля инструмента (tool ID)
  • - оптическая идентификация объектов на производстве.

На стенде впервые будут представлены приборы собственной российской марки "K&T Sensors", которые уже прошли испытания и завоевали доверие у многих производственных предприятий России. Посетители смогут вживую ознакомиться с приборами, оценить их качество и получить ответы на интересующие вопросы как по товарам K&T Sensors, так и по продукции BALLUFF.

 

Ждём вас с 22-го по 26-е мая в павильоне ФОРУМ на стенде №FG65. 

Теги

Комментарии
Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.