電渦流位移傳感器是一種非接觸式的線性化測(cè)量工具,通過(guò)測(cè)量金屬被測(cè)體與探頭端面的相對(duì)位置,感應(yīng)并處理成相應(yīng)的電信號(hào)輸出。具有長(zhǎng)期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
電渦流位移傳感器是由探頭、延伸電纜、前置器以及被測(cè)體構(gòu)成基本工作系統(tǒng)。前置器中的高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜進(jìn)入探頭,在探頭的頭部線圈中產(chǎn)生交磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng),則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,電磁學(xué)上稱之為電渦流。與此同時(shí)該電渦流也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng),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)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的距離而變化,電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。
電渦流位移傳感器的安裝應(yīng)注意如下幾點(diǎn):
1、避免結(jié)構(gòu)支架發(fā)生共振和松動(dòng)
傳感器的支架在測(cè)振頻率必須高于設(shè)備的高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的頻率,否則會(huì)因支架共振而使測(cè)量結(jié)果失真。支架在測(cè)振方向的自振頻率應(yīng)高于機(jī)器10倍的高工作頻率,這一點(diǎn)在實(shí)際操作中往往難以達(dá)到,一般支架測(cè)振方向自振頻率高于2~3倍的轉(zhuǎn)速工作頻率就可以基本滿足測(cè)振要求。
為了提高自振頻率,結(jié)構(gòu)支架一般是采用6~8mm厚的扁鋼制成,其懸臂長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)100mm;當(dāng)懸臂較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)采用型鋼,例如角鐵、工字鋼等,以便有效的提高支架自振頻率。測(cè)試中為防止支架或發(fā)生松動(dòng),支架必須緊固在穩(wěn)定性好的支撐部件上,固定在軸瓦或軸承座上,支架的連接應(yīng)采用支架上攻絲,再用螺母扭緊,不要采用支架上打孔用雙螺母扭緊。
2、避免交叉感應(yīng)和側(cè)向間隙
當(dāng)兩個(gè)垂直或平行安裝相互靠近時(shí),他們之間產(chǎn)生交叉感應(yīng),會(huì)使傳感器輸出靈敏度降低。為了避免交叉感應(yīng),兩個(gè)傳感器不能靠的太近。過(guò)小的側(cè)向間隙主要是傳感器頭部?jī)蓚?cè)存在導(dǎo)體,使傳感器輸出靈敏度明顯降低。正確的側(cè)向間隙b應(yīng)大于或等于d(傳感器頂部線圈直徑)。測(cè)向間隙不僅要考慮冷態(tài),還要考慮氣缸和轉(zhuǎn)子受熱后的膨脹變化。傳感器頭部外露高度c,一般沒(méi)有特定規(guī)定,但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用得,c太小也會(huì)使傳感器靈敏度顯著降低。
3、正確的初始間隙
應(yīng)在一定的間隙電壓(傳感器頂部與被測(cè)物體之間的間隙,在儀表上指示一般電壓)值下,其讀數(shù)才有較好的線度,所以在安裝時(shí)必須調(diào)整好合適的初始間隙。電電渦流型傳感器的靜態(tài)大量程不能大于2.5mm,動(dòng)態(tài)下為了獲得較好的線性度,其工作間隙應(yīng)在0.3~2.8mm范圍內(nèi),即儀表所指示間隙電壓為2~16V。
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和設(shè)備帶負(fù)荷后,轉(zhuǎn)子相對(duì)于傳感器將發(fā)生位移。如果裝在軸承頂部,其間隙將會(huì)減小;如裝在軸承水平方向,其間隙取決于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向;當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向一定時(shí),其間隙取決于安裝在右側(cè)還是左側(cè)。為了獲得合適的工作間隙值,在安裝時(shí)應(yīng)估算轉(zhuǎn)子從靜態(tài)到工作轉(zhuǎn)速,軸頸抬高大約為軸瓦頂隙的二分之一;水平方向位移與軸瓦形式、軸瓦兩側(cè)間隙和機(jī)組滑銷0.20mm。傳感器安裝在右側(cè)水平位置,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后,間隙c增大;裝在左側(cè),d減小。
軸頸在軸瓦內(nèi)發(fā)生位移除與轉(zhuǎn)速有關(guān)外,還與設(shè)備有功負(fù)荷有關(guān)。對(duì)于質(zhì)量較小的汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子和帶減速器的轉(zhuǎn)軸,在部分進(jìn)汽和齒輪傳遞力矩作用下,會(huì)把軸頸椎推向軸瓦的一側(cè),其位移值有可能接近于軸瓦的直徑間隙。在調(diào)整傳感器初始間隙時(shí),出了要考慮上述這些因素外,還要考慮大振動(dòng)值和轉(zhuǎn)子原始晃擺值。傳感器初始間隙應(yīng)大于轉(zhuǎn)軸肯能發(fā)生的大振幅和轉(zhuǎn)軸原始晃擺值的二分之一。
4、軸向位置選擇
從測(cè)量軸振的要求來(lái)說(shuō),軸振測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡可能的靠近軸瓦中心部位,但往往受電渦安裝位置的限制,有時(shí)不得不和軸瓦保持一定的距離。由現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試得出,隨軸測(cè)振點(diǎn)距軸瓦距離的增大,軸振幅值將增大。軸測(cè)振點(diǎn)軸向位置另外要考慮的是改點(diǎn)轉(zhuǎn)軸的加工精度和轉(zhuǎn)軸表面導(dǎo)磁是否均勻。