S220840-01-016-025-035-80-01軸位移傳感器

傳感器可以準(zhǔn)確測量被測體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面的相對位置。 ● 傳感器長期工作可靠性好、靈敏度高、抗力強(qiáng)、非接觸測量、響應(yīng) 速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于對大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動、軸轉(zhuǎn) 速等參數(shù)進(jìn)行長期實(shí)時監(jiān)測，可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因，有效地對設(shè)備 進(jìn)行保護(hù)及進(jìn)行預(yù)測性維修。 ● 從轉(zhuǎn)子動力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)主要取決于其—— 轉(zhuǎn)軸，而電渦流位移傳感器能直接測量轉(zhuǎn)軸的各種運(yùn)行狀態(tài)，測量結(jié)果可靠、可信。 過去，對于機(jī)械的振動測量采用加速度傳感器或速度傳感器，通過測量機(jī)殼振動，間接地 測量轉(zhuǎn)軸振動，測量結(jié)果的可信度不高。

不規(guī)則的被測體表面，會給實(shí)際的測量值造成附加誤差，特別是對于振動測量，這個附 加誤差信號與實(shí)際的振動信號疊加一起，在電氣上很難進(jìn)行分離，因此被測表面應(yīng)該光潔， 不應(yīng)該存在刻痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷(對于特意為鍵相器、轉(zhuǎn)速測量設(shè)置的凸臺或凹槽 除外)。通常，對于振動測量被測面表面粗糙度Ra要求在0.4μm～0.8μm之間(API670標(biāo)準(zhǔn)推 薦值)，一般需要對被測面進(jìn)行衍磨或拋光；對于位移測量，由于指示儀表的濾波效應(yīng)或平均 效應(yīng)，可稍放寬(一般表面粗糙度Ra不超過0.8μm～1.6μm)

1.線性量程、線性范圍、線性中點(diǎn)、非線性誤差、被測面

※非線性誤差指實(shí)際輸出值與理論值(按標(biāo)準(zhǔn)特性方程計算)誤值。
2.平均靈敏度（線性范圍內(nèi)輸出變化除線性范圍）

平均靈敏度誤差：≤±5％
3. 動態(tài)特性
頻響：0～10kHz
幅頻特性:0～1kHz衰減小于1%，10kHz衰減小于5%
相頻特性:0～1kHz相位差小于－10°，10kHz相位差小于－100°
4.互換性誤差≤5%
5. 工作溫度
探頭：工作溫度-25℃～+150℃   溫漂≤0.05%/°C
前置器：工作溫度-25℃～+85℃  溫漂≤0.05%/°C
6.工作介質(zhì)：空氣、油、水。
7.探頭工作壓力：12Mpa

當(dāng)接通傳感器系 統(tǒng)電源時，在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻電流信號，該信號通 過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1。如果 在磁場H1的范圍內(nèi)沒有金屬導(dǎo)體材料接近，則發(fā)射到這一范 圍內(nèi)的能量都會全部釋放；反之，如果有金屬導(dǎo)體材料接近 探頭頭部，則交變磁場H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場，該 電渦流場也會產(chǎn)生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2 的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位， 即改變了線圈的有效阻抗。這種變化既與電渦流效應(yīng)有關(guān)， 又與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)，即與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、 幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到金屬 導(dǎo)體的距離等參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能 是線性和各向同性的，則線圈——金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性 質(zhì)通常可由金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r， 線圈與金屬導(dǎo)體距離δ，線圈激勵電流強(qiáng)度I和頻率ω等 參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F(μ,σ,r,I,ω) 來表示。 如果控制μ、σ、r、δ、I、ω恒定不變，那么阻 抗Z就成為距離δ的單值函數(shù)，由麥克斯韋爾公式，可以 求得此函數(shù)為一非線性函數(shù)，其曲線為“S"形曲線，在 一定范圍內(nèi)可以近似為一線性函數(shù)。 在實(shí)際應(yīng)用中，通常是將線圈密封在探頭中，線圈 阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路的處理轉(zhuǎn)換 成電壓或電流輸出。這個電子線路并不是直接測量線圈 的阻抗，而是采用并聯(lián)諧振法，見圖1-3，即在前置器中將一個固定電容C C C C 0 1 2 1 2 = + C 和探頭 線圈Lx并聯(lián)與晶體管T一起構(gòu)成一個振蕩器，振蕩器的振蕩幅度Ux與線圈阻抗成比例，因此振 蕩器的振蕩幅度Ux會隨探頭與被測間距δ改變。Ux經(jīng)檢波濾波，放大，非線性修正后輸出電 壓Uo，Uo與δ的關(guān)系曲線如圖1-4所示，可以看出該曲線呈“S"形，即在線性區(qū)中點(diǎn)δ0處(對 應(yīng)輸出電壓U0 )線性，其斜率(即靈敏度)較大，在線性區(qū)兩端，斜率(靈敏度)逐漸下降， 線性變差。(δ1，U1 ) ——線性起點(diǎn)，(δ2，U2 ) ——線性末點(diǎn)。

傳感器特性與被測體的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率有關(guān)， 當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料(如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等)時，由 于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時存在，而且磁效應(yīng)與渦流 效應(yīng)相反，要抵消部分渦流效應(yīng)，使得傳感器感應(yīng) 靈敏度低；而當(dāng)被測體為非導(dǎo)磁或弱導(dǎo)磁材料(如 銅、鋁、合金鋼等)時，由于磁效應(yīng)弱，相對來說 渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度要高。圖1-9 列出了同一套傳感器測量幾種典型材料時的輸出 特性曲線，圖中各曲線所對應(yīng)的靈敏度為： 銅：14.9 V/mm 鋁：14.0 V/mm 不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)：10.4V/mm 45號鋼：8.2 V/mm 40CrMo鋼：8.0 V/mm（出廠校準(zhǔn) 材料） 除非在訂貨時進(jìn)行特別說明，通常，在出廠前傳感器系統(tǒng)用40CrMo材料試件進(jìn)行校準(zhǔn)， 只有和它同系列的被測體材料，產(chǎn)生的特性方程才能和40CrMo的相近；當(dāng)被測體的材料與 40CrMo成分相差很大時，則須按第三章節(jié)所述步驟進(jìn)行重新校準(zhǔn)，否則可能造成很大的 測量誤差。 因?yàn)榇蠖鄶?shù)的汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的轉(zhuǎn)軸是用40CrMo材料或者與之相近的材料制造， 因此傳感器系統(tǒng)用40CrMo材料作出廠校準(zhǔn)，能適合大多數(shù)的測量對象

轉(zhuǎn)到探頭安裝位置時，相當(dāng)于探頭與被測面間距突變，傳感器會產(chǎn)生一個脈沖信號，軸每 轉(zhuǎn)一圈，就會產(chǎn)生一個脈沖信號，產(chǎn)生的時刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。同時通過對脈 沖計數(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。 凹槽或凸鍵要足夠大，以使得產(chǎn)生的脈沖峰峰值不小于5V(API670標(biāo)準(zhǔn)要求不小于7V)。 一般若采用φ8探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應(yīng)大于7.6mm、深度或高度應(yīng)大于1.5mm(推薦采 用2.5mm以上)、長度應(yīng)大于10mm。凹槽或凸鍵應(yīng)平行于軸中心線，其長度盡量長，以防止當(dāng) 軸產(chǎn)生軸向竄動時，探頭還能對著凹槽或凸鍵。

安裝探頭時，您應(yīng)注意以下幾個問題： · 各探頭間的距離 · 探頭與安裝面的距離 · 安裝支架的選擇 · 探頭安裝間隙 · 探頭所帶電纜的安裝 · 電纜轉(zhuǎn)接頭的密封與絕緣 · 探頭的抗腐蝕性 · 探頭的高壓環(huán)境

安裝探頭時，應(yīng)考慮傳感器的線性測量范圍和被測間隙的變化量，當(dāng)被測間隙總的變化 量與傳感器的線性工作范圍接近時，尤其要注意(在訂貨選型時應(yīng)使所選的傳感器線性范圍大 于被測間隙的15%以上)。通常，測量振動時，將探頭的安裝間隙設(shè)在傳感器的線性中點(diǎn)；測 量位移時，要根據(jù)位移往哪個方向變化或往哪個方向的變化量較大來決定其安裝間隙的設(shè)定。 當(dāng)位移向遠(yuǎn)離探頭端部的方向變化時，安裝間隙應(yīng)設(shè)在線性近端；反之，則應(yīng)設(shè)在線性遠(yuǎn)端

探頭安裝的一般步驟 1、根據(jù)測量部位的量程、安裝空間的環(huán)境和尺寸、被測體材料等特性選定傳感器，并檢 查傳感器各部分外觀是否完好、各部分是否配套(如探頭直徑與前置器型號中規(guī)定的配套探頭 直徑是否一致、探頭電纜長度加延伸電纜長度是否符合前置器對電纜長度的要求等)。通常成 套訂購的傳感器，在出廠時提供有校驗(yàn)卡，校驗(yàn)卡上注明了配套校準(zhǔn)的傳感器各部分的型號、 編號，可據(jù)此與產(chǎn)品上的標(biāo)記核對。然后在傳感器的探頭、延伸電纜(如果有的話)、前置器 上分別進(jìn)行特定標(biāo)記(如“1#瓦水平振動"、“軸位移"等)來說明其作用以及區(qū)分多套傳感 器各部分間的聯(lián)接關(guān)系，電纜兩端應(yīng)都做標(biāo)記以便在多根電纜頭中進(jìn)行分辨，這種標(biāo)記應(yīng)該 能防油、防水。 2、將傳感器各部分聯(lián)接好，按第三章節(jié)校準(zhǔn)所述通電檢查傳感器，若超差，則需重 新校準(zhǔn)。檢查時特別要注意校準(zhǔn)試件材料是否與被測體材料一致或者具有相近的成分，關(guān)于材 料對測量的影響見被測體材料的影響。 3、如果未訂購配套的安裝支架，則加工合適的安裝支架(參見探頭安裝支架選擇)。外部 安裝探頭支架較復(fù)雜，一般需訂購。 4、在基座上加工支撐安裝支架的螺孔，內(nèi)部安裝探頭的支架一般都需要兩個螺孔進(jìn)行緊 固，外部安裝探頭一般都是在機(jī)殼上加工通孔螺紋孔。

5、緊固內(nèi)部安裝探頭支架。如果是外部安裝探頭，則應(yīng)先將探頭緊固在支架上，再將支 架擰進(jìn)安裝螺孔內(nèi)。 6、調(diào)整探頭安裝間隙。不同用途探頭的初始安裝間隙有不同的要求，參見章第二節(jié) 傳感器的典型應(yīng)用關(guān)于軸的徑向振動測量、軸向位移測量、鑒相器測量中的說明。關(guān)于調(diào)整 的方法參見本章探頭安裝間隙的說明。 7、緊固內(nèi)部安裝探頭，采用角鋼支架則用兩個螺母背緊，采用壓塊支架則用緊固螺栓鎖 緊；外部安裝探頭，則緊固外部安裝支架。緊固螺釘、螺母都應(yīng)用彈簧墊圈以防松動。(參見 探頭安裝支架選擇) 8、固定探頭電纜。內(nèi)部安裝探頭電纜，在機(jī)器內(nèi)部先用電纜固定架固定，然后穿過電纜 密封裝置(參見探頭所帶電纜的安裝)，再擰緊電纜密封組件(多個探頭共用一個電纜密封裝置 時，在各探頭電纜都穿過來后再擰緊)；外部安裝探頭電纜，只需擰緊支架上的電纜密封組件。