S220840-01-016-025-035-80-01軸位移傳感器

傳感器可以準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面的相對(duì)位置。 ● 傳感器長(zhǎng)期工作可靠性好、靈敏度高、抗力強(qiáng)、非接觸測(cè)量、響應(yīng) 速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動(dòng)、軸轉(zhuǎn) 速等參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因，有效地對(duì)設(shè)備 進(jìn)行保護(hù)及進(jìn)行預(yù)測(cè)性維修。 ● 從轉(zhuǎn)子動(dòng)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(cè)量轉(zhuǎn)軸的各種運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量結(jié)果可靠、可信。 過(guò)去，對(duì)于機(jī)械的振動(dòng)測(cè)量采用加速度傳感器或速度傳感器，通過(guò)測(cè)量機(jī)殼振動(dòng)，間接地 測(cè)量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，測(cè)量結(jié)果的可信度不高。

不規(guī)則的被測(cè)體表面，會(huì)給實(shí)際的測(cè)量值造成附加誤差，特別是對(duì)于振動(dòng)測(cè)量，這個(gè)附 加誤差信號(hào)與實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)疊加一起，在電氣上很難進(jìn)行分離，因此被測(cè)表面應(yīng)該光潔， 不應(yīng)該存在刻痕、洞眼、凸臺(tái)、凹槽等缺陷(對(duì)于特意為鍵相器、轉(zhuǎn)速測(cè)量設(shè)置的凸臺(tái)或凹槽 除外)。通常，對(duì)于振動(dòng)測(cè)量被測(cè)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(duì)被測(cè)面進(jìn)行衍磨或拋光；對(duì)于位移測(cè)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(guò)0.8μm～1.6μm)

1.線(xiàn)性量程、線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性中點(diǎn)、非線(xiàn)性誤差、被測(cè)面

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

平均靈敏度誤差：≤±5％
3. 動(dòng)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(shí)，在前置器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻電流信號(hào)，該信號(hào)通 過(guò)電纜送到探頭的頭部，在頭部周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。如果 在磁場(chǎng)H1的范圍內(nèi)沒(méi)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(huì)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(chǎng)H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該 電渦流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向與H1相反的交變磁場(chǎng)H2。由于H2 的反作用，就會(huì)改變探頭頭部線(xiàn)圈高頻電流的幅度和相位， 即改變了線(xiàn)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(xiàn)圈幾何參數(shù)、激勵(lì)電流頻率以及線(xiàn)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(xiàn)性和各向同性的，則線(xiàn)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(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體距離δ，線(xiàn)圈激勵(lì)電流強(qiáng)度I和頻率ω等 參數(shù)來(lái)描述。因此線(xiàn)圈的阻抗可用函數(shù)Z=F(μ,σ,r,I,ω) 來(lái)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(xiàn)性函數(shù)，其曲線(xiàn)為“S"形曲線(xiàn)，在 一定范圍內(nèi)可以近似為一線(xiàn)性函數(shù)。 在實(shí)際應(yīng)用中，通常是將線(xiàn)圈密封在探頭中，線(xiàn)圈 阻抗的變化通過(guò)封裝在前置器中的電子線(xiàn)路的處理轉(zhuǎn)換 成電壓或電流輸出。這個(gè)電子線(xiàn)路并不是直接測(cè)量線(xiàn)圈 的阻抗，而是采用并聯(lián)諧振法，見(jiàn)圖1-3，即在前置器中將一個(gè)固定電容C C C C 0 1 2 1 2 = + C 和探頭 線(xiàn)圈Lx并聯(lián)與晶體管T一起構(gòu)成一個(gè)振蕩器，振蕩器的振蕩幅度Ux與線(xiàn)圈阻抗成比例，因此振 蕩器的振蕩幅度Ux會(huì)隨探頭與被測(cè)間距δ改變。Ux經(jīng)檢波濾波，放大，非線(xiàn)性修正后輸出電 壓Uo，Uo與δ的關(guān)系曲線(xiàn)如圖1-4所示，可以看出該曲線(xiàn)呈“S"形，即在線(xiàn)性區(qū)中點(diǎn)δ0處(對(duì) 應(yīng)輸出電壓U0 )線(xiàn)性，其斜率(即靈敏度)較大，在線(xiàn)性區(qū)兩端，斜率(靈敏度)逐漸下降， 線(xiàn)性變差。(δ1，U1 ) ——線(xiàn)性起點(diǎn)，(δ2，U2 ) ——線(xiàn)性末點(diǎn)。

傳感器特性與被測(cè)體的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率有關(guān)， 當(dāng)被測(cè)體為導(dǎo)磁材料(如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等)時(shí)，由 于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)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(cè)體為非導(dǎo)磁或弱導(dǎo)磁材料(如 銅、鋁、合金鋼等)時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對(duì)來(lái)說(shuō) 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(cè)量幾種典型材料時(shí)的輸出 特性曲線(xiàn)，圖中各曲線(xiàn)所對(duì)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(hào)鋼：8.2 V/mm 40CrMo鋼：8.0 V/mm（出廠(chǎng)校準(zhǔn) 材料） 除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別說(shuō)明，通常，在出廠(chǎng)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(cè)體材料，產(chǎn)生的特性方程才能和40CrMo的相近；當(dāng)被測(cè)體的材料與 40CrMo成分相差很大時(shí)，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(cè)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(chǎng)校準(zhǔn)，能適合大多數(shù)的測(cè)量對(duì)象

轉(zhuǎn)到探頭安裝位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測(cè)面間距突變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，軸每 轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。同時(shí)通過(guò)對(duì)脈 沖計(jì)數(shù)，可以測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速；通過(guò)將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定振動(dòng)的相位角，用 于軸的動(dòng)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(zhǎng)度應(yīng)大于10mm。凹槽或凸鍵應(yīng)平行于軸中心線(xiàn)，其長(zhǎng)度盡量長(zhǎng)，以防止當(dāng) 軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)時(shí)，探頭還能對(duì)著凹槽或凸鍵。

安裝探頭時(shí)，您應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)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(shí)，應(yīng)考慮傳感器的線(xiàn)性測(cè)量范圍和被測(cè)間隙的變化量，當(dāng)被測(cè)間隙總的變化 量與傳感器的線(xiàn)性工作范圍接近時(shí)，尤其要注意(在訂貨選型時(shí)應(yīng)使所選的傳感器線(xiàn)性范圍大 于被測(cè)間隙的15%以上)。通常，測(cè)量振動(dòng)時(shí)，將探頭的安裝間隙設(shè)在傳感器的線(xiàn)性中點(diǎn)；測(cè) 量位移時(shí)，要根據(jù)位移往哪個(gè)方向變化或往哪個(gè)方向的變化量較大來(lái)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(shí)，安裝間隙應(yīng)設(shè)在線(xiàn)性近端；反之，則應(yīng)設(shè)在線(xiàn)性遠(yuǎn)端

探頭安裝的一般步驟 1、根據(jù)測(cè)量部位的量程、安裝空間的環(huán)境和尺寸、被測(cè)體材料等特性選定傳感器，并檢 查傳感器各部分外觀(guān)是否完好、各部分是否配套(如探頭直徑與前置器型號(hào)中規(guī)定的配套探頭 直徑是否一致、探頭電纜長(zhǎng)度加延伸電纜長(zhǎng)度是否符合前置器對(duì)電纜長(zhǎng)度的要求等)。通常成 套訂購(gòu)的傳感器，在出廠(chǎng)時(shí)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(hào)、 編號(hào)，可據(jù)此與產(chǎn)品上的標(biāo)記核對(duì)。然后在傳感器的探頭、延伸電纜(如果有的話(huà))、前置器 上分別進(jìn)行特定標(biāo)記(如“1#瓦水平振動(dòng)"、“軸位移"等)來(lái)說(shuō)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(shí)特別要注意校準(zhǔn)試件材料是否與被測(cè)體材料一致或者具有相近的成分，關(guān)于材 料對(duì)測(cè)量的影響見(jiàn)被測(cè)體材料的影響。 3、如果未訂購(gòu)配套的安裝支架，則加工合適的安裝支架(參見(jiàn)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(gòu)。 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(gè)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(jiàn)章第二節(jié) 傳感器的典型應(yīng)用關(guān)于軸的徑向振動(dòng)測(cè)量、軸向位移測(cè)量、鑒相器測(cè)量中的說(shuō)明。關(guān)于調(diào)整 的方法參見(jiàn)本章探頭安裝間隙的說(shuō)明。 7、緊固內(nèi)部安裝探頭，采用角鋼支架則用兩個(gè)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(dòng)。(參見(jiàn) 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(guò)電纜 密封裝置(參見(jiàn)探頭所帶電纜的安裝)，再擰緊電纜密封組件(多個(gè)探頭共用一個(gè)電纜密封裝置 時(shí)，在各探頭電纜都穿過(guò)來(lái)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。