電渦�傳感�能靜�(tài)和動�(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬�(dǎo)體距探頭表面距離。它是一種非接觸的線性化計量工具�電渦流傳感器能準確測量被測體(必須是金屬�(dǎo)體)與探頭端面之間靜�(tài)和動�(tài)的相對位移變�。在高速旋�(zhuǎn)機械和往�(fù)式運動機械狀�(tài)分析,振動研�、分析測量中,對非接觸的高精度振動、位移信�,能連續(xù)準確地采集到�(zhuǎn)子振動狀�(tài)的多種參�(shù)。如軸的徑向振動、振幅以及軸向位�。電渦流傳感�以其長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度��分辨�高等�(yōu)點,在大型旋�(zhuǎn)機械狀�(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應(yīng)��
從轉(zhuǎn)子動力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析,大型旋�(zhuǎn)機械的運動狀�(tài),主要取決于其核心—轉(zhuǎn)�,而電渦流傳感�,能直接非接觸測量轉(zhuǎn)軸的狀�(tài),對諸如�(zhuǎn)子的不平�、不對中、軸承磨�、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機械問題的早期判�,可提供�(guān)鍵的信息�
根據(jù)法拉第電磁感�(yīng)原理,塊狀金屬�(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動�,導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感�(yīng)電流,此電流叫電渦流,以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。而根�(jù)電渦流效�(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感��
電渦流位移傳感器系統(tǒng)中的前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈,在探頭頭部的線圈中�(chǎn)生交變的磁場。當(dāng)被測金屬體靠近這一磁場,則在此金屬表面�(chǎn)生感�(yīng)電流,與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁�,由于其反作用,使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變(線圈的有效阻抗),這一變化與金屬體磁導(dǎo)�、電�(dǎo)�、線圈的幾何形狀、幾何尺�、電流頻率以及頭部線圈到金屬�(dǎo)體表面的距離等參�(shù)有關(guān)。通常假定金屬�(dǎo)體材�(zhì)均勻且性能是線性和各項同�,則線圈和金屬導(dǎo)體系�(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬�(dǎo)體的電導(dǎo)率�、磁�(dǎo)率�、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強度I和頻率ω參�(shù)來描�。則線圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制τ, ξ, б, I, ω這幾個參�(shù)在一定范圍內(nèi)不變,則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函�(shù),雖然它整個函�(shù)是一非線性的,其函數(shù)特征為“S”型曲線,但可以選取它近似為線性的一段。于�,通過前置器電子線路的處理,將線圈阻抗Z的變�,即頭部體線圈與金屬�(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化,輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變�,電渦流位移傳感器就是根�(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量�
按照電渦流在�(dǎo)體內(nèi)的貫穿情�,傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩�,但從基本工作原理上來說仍是相似��
其工作過程是:當(dāng)被測金屬與探頭之間的距離�(fā)生變化時,探頭中線圈的Q值也�(fā)生變�,Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化,而這個隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢�、濾泀線性補�、放大歸一處理�(zhuǎn)化成電壓(電流)變化,最終完成機械位�(間隙)�(zhuǎn)換成電壓(電流)。由上所�,電渦流傳感器工作系�(tǒng)中被測體可看作傳感器系統(tǒng)的一半,即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關(guān)�
軸的徑向振動測量
�(dāng)需要測量軸的徑向振動時,要求軸的直徑大于探頭直徑的三倍以上。每個測點應(yīng)同時安裝兩個傳感器探頭,兩個探頭應(yīng)分別安裝在軸承兩邊的同一平面上相�90o±5o。由于軸承蓋一般是水平分割�,因此通常將兩個探頭分別安裝在垂直中心線每一�(cè)45o,從原動機端�,分別定義為X探頭(水平方向)和Y探頭(垂直方向),X方向在垂直中心線的右�(cè),Y方向在垂直中心線的左�(cè)�
軸的徑向振動測量時探頭的安裝位置�(yīng)該盡量靠近軸�,否則由于軸的撓�,得到的值會有偏差�
軸的徑向振動探頭安裝位置與軸承的距離。軸的徑向振動測量時探頭的安裝:
測量軸承直徑 距離
0~76mm 25mm
76~510mm 76mm
大于520mm 160mm
探頭中心線應(yīng)與軸心線正交,探頭監(jiān)測的表面(正對探頭中心線的兩�1.5倍探頭直徑寬度的軸的整個圓周面,如圖)�(yīng)無裂痕或其它任何不連續(xù)的表面現(xiàn)象(如鍵槽、凸凹不�、油孔等�,且在這個范圍內(nèi)不能有噴鍍金屬或電鍍,其表面的粗糟度�(yīng)�0.4 um�0.8um之間�
軸的軸向位移測量
測量軸的軸向位移時,測量面應(yīng)該與軸是一個整�,這個測量面是以探頭的中心線為中�,寬度為1.5倍的探頭圓環(huán)。探頭安裝距離距止推法蘭盤不�(yīng)超過305mm,測量結(jié)果不僅包含軸向位移的變化,而且包含脹差在內(nèi)的變�,這樣測量的不是軸的真實位移��
鍵相測量
鍵相測量就是通過在被測軸上設(shè)置一個凹槽或凸鍵,稱鍵相標記。當(dāng)這個凹槽或凸鍵�(zhuǎn)到探頭位置時,相�(dāng)于探頭與被測面間距突變,傳感器會�(chǎn)生一個脈沖信�,軸每轉(zhuǎn)一�,就會產(chǎn)生一個脈沖信號,�(chǎn)生的時刻表明了軸在每�(zhuǎn)周期中的位置。因此通過對脈沖計�(shù),可以測量軸的轉(zhuǎn)速;通過將脈沖與軸的振動信號比較,可以確定振動的相位角,用于軸的動平衡分析以及設(shè)備的故障分析與診斷等方面�
凹槽或凸鍵要足夠�,以使產(chǎn)生的脈沖信號峰峰值不小于5V。一般若采用φ5、�8探頭,則這一凹槽或凸鍵寬度應(yīng)大于7.6mm、深度或高度�(yīng)大于1.5mm(推薦采�2.5mm以上�、長度應(yīng)大于0.2mm。凹槽或凸鍵�(yīng)平行于軸中心�,以防當(dāng)軸產(chǎn)生軸向竄動時,探頭還能對著凹槽或凸鍵。為了避免由于軸相位移引起的探頭與被測面之間的間隙變化過�,應(yīng)將鍵相探頭安裝在軸的徑向,而不是軸向的位置。應(yīng)盡可能地將鍵相探頭安裝在機組的驅(qū)動部分上,這樣即使機組的驅(qū)動部分與載荷脫離,傳感器仍會有鍵相信號輸�。當(dāng)機組具有不同的轉(zhuǎn)速時通常需要有多套鍵相傳感器探頭對其進行�(jiān)測,從而可以為機組的各部分提供有效的鍵相信��
鍵相標記可以是凹槽,也可以是凸鍵,如圖所�,標準要求用凹槽的形�。當(dāng)標記是凹槽時,安裝探頭要對著軸的完整部分�(diào)整初始安裝間隙(安裝在傳感器的線性中點為宜),而不是對著凹槽來�(diào)整初始安裝間�。而當(dāng)標記是凸鍵時探頭一定要對著凸起的頂部表面調(diào)整初始安裝間隙(安裝在傳感器的線性中點為宜),不是對著軸的其它完整表面進行�(diào)�。否則當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時,可能會造成凸鍵與探頭碰撞,剪斷探頭�
被測體材料對傳感器的影響
傳感器特性與被測體的電導(dǎo)率�、磁�(dǎo)率ξ有�(guān),當(dāng)被測體為�(dǎo)磁材料(如普通鋼、結(jié)�(gòu)鋼等)時,由于渦流效�(yīng)和磁效應(yīng)同時存在,磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng),使得渦流效�(yīng)減弱,即傳感器的靈敏度降低。而當(dāng)被測體為弱導(dǎo)磁材料(如銅,鋁,合金鋼等)時,由于磁效�(yīng)�,相對來說渦流效�(yīng)要強,因此傳感器感應(yīng)靈敏度要��
被測體表面平整度對傳感器的影�
不規(guī)則的被測體表面,會給實際的測量帶來附加誤�,因此對被測體表面應(yīng)該平整光�,不�(yīng)存在凸起、洞�、刻�、凹槽等缺陷。一般要求,對于振動測量的被測表面粗糙度要求�0.4um�0.8um之間;對于位移測量被測表面粗糙度要求�0.4um�1.6um之間�
被測體表面磁效應(yīng)對傳感器的影�
電渦流效�(yīng)主要集中在被測體表面,如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng),以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)�(gòu)不均勻等都會影響傳感器特�。在進行振動測量�,如果被測體表面殘磁效應(yīng)過大,會出現(xiàn)測量波形�(fā)生畸��
被測體表面鍍層對傳感器的影響
被測體表面的鍍層對傳感器的影響相�(dāng)于改變了被測體材�,視其鍍層的材質(zhì)、厚�,傳感器的靈敏度會略有變��
被測體表面尺寸對傳感器的影響
由于探頭線圈�(chǎn)生的磁場范圍是一定的,而被測體表面形成的渦流場也是一定的。這樣就對被測體表面大小有一定要求。通常,當(dāng)被測體表面為平面時,以正對探頭中心線的點為中�,被測面直徑�(yīng)大于探頭頭部直徑�1.5倍以�;當(dāng)被測體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交�,一般要求被測軸直徑為探頭頭部直徑的3倍以�,否則傳感器的靈敏度會下�,被測體表面越小,靈敏度下降越多。實驗測�,當(dāng)被測體表面大小與探頭頭部直徑相同,其靈敏度會下降�72%左右。被測體的厚度也會影響測量結(jié)�。被測體中電渦流場作用的深度由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定。因此如果被測體太薄,將會造成電渦流作用不�,使傳感器靈敏度下降,一般要求厚度大�0.1mm以上的鋼等導(dǎo)磁材料及厚度大于0.05mm以上的銅、鋁等弱�(dǎo)磁材�,則靈敏度不會受其厚度的影響�
振動與位移的準確測量對于�(wěn)定運行至�(guān)重要,一般振動和位移探頭都是成對安裝�,如果其中一個不正常,若該點處的溫度以及其他相關(guān)工藝指標都無異常時,就可以判斷這個報警是假的,經(jīng)過多年的�(jīng)驗電渦流傳感器設(shè)計工程師提出能夠引起誤報警的主要的幾個方面的原因�
探頭安裝�(zhì)量因�
探頭安裝�(zhì)量因素引起的故障誤報�,引起誤報警的原因有探頭鎖緊螺帽松動,延�,電纜中間接頭松動或接觸不良前置器連接接頭滑扣或松動等�
處理方法:在安裝探頭�,用合適的工具用力上緊螺帽,螺帽松動情況在運行中基本不會出現(xiàn),但由于系統(tǒng)的多次拆裝和長期運行,中間轉(zhuǎn)接接頭松動,或接觸不良在運行中可能會出現(xiàn),這就需要在每次,檢修中將接頭處的油污雜�(zhì)清除干凈,并做好接頭處的絕緣密封工作,為了確保中間接頭擰�,可以在用手擰緊后,再用尖嘴鉗緊固圈即可�
測量線路引起的故障誤報警
測量線路引起的故障誤報警常見的原因有前置放大器接線端子松動或接觸不良,處接線端子松動或接觸不�,探頭延�,電纜破�,線路屏蔽線接地��
處理方法:這類故障不容易判�,生�(chǎn)運行期間也不便于徹底檢查,如果查出問題之�,處理方法就對于接線端子松動或接觸不良引起的誤報警可以在解除該點�(lián)鎖后進行處理,對于電纜破皮,可以在破皮處纏繞耐油密封膠帶或用熱縮管進行收縮包裹,若線路屏蔽線接地則需要重新接�,采取防接地措施前置器處的個壓接端子在多次壓接之后,很容易出現(xiàn)損壞,無法壓緊線纜,由于前置器整體構(gòu)造的特點,端子損壞后很難修復(fù),必須更換新的前置器,這樣造成了很大的浪費,建議在前置器與之間再增加一接線端子�,這樣前置器處的壓接端子只需一次將線接好,以后檢查線路就在新增加的端子排處進行�
此類故障在機組運行期間無法處理,必須進行停機處理,探頭在�(shè)備搬運和拆卸過程�,可能會因碰�,和磨損而損壞端部的測量線圈,所以在每次安裝之前,要進行檢查校驗,首先進行外觀的檢�,外觀無用萬用表測量其直流阻抗,若在明顯缺陷的情況�,規(guī)定范圍內(nèi)則說明探頭完�,若外觀有明顯缺陷,如端部有磨損�(xiàn)�,電纜皮破損較大�,在處理破損后,除測量阻抗外,還需要用專用的傳感器標準校驗,進行校驗,校驗結(jié)果合格后,方可使用儀此探�,不論何種故�,在機組運行期間,現(xiàn)場檢查只能進行以下�(nèi)�,在解除�(lián)鎖的前提�,檢查接線是否正�,前置器的接線端子有無松�,前置器供電電壓是否正常,若探頭中間�(zhuǎn)接頭在機組殼,體外保護管�(nèi),可以檢查中間轉(zhuǎn)接頭有無松動,絕緣是否良�,若想做更進一步檢查,就必須進行停機處理�
維庫電子通,電子知識,一查百��
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