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涡流振动传感器你了解多少?

今日导读:

电涡流式位移传感器由探头和前置放大器(又称测隙仪)二部分组成,探头对着转子被测表面,但并不接触,留有一定的间隙,用支架固定在轴承的瓦座上或机壳上,通过延伸电缆与机壳外的前置放大器相连。

电涡流式位移传感器是非接触式传感器,具有灵敏度高、线性范围大、频响范围宽、具有零频响应、探头结构尺寸小、抗干挠能力强、适于远距离传送、易于校准标定等优点。与接触式传感器(速度传感器、加速度传感器都是接触式)相比,电涡流式传感器能够更准确地测量出转子振动状况的各种参数,尤其适用于大型旋转机械轴振动、轴位移、相位、轴心轨迹、轴心位置、差胀、等等的测量,用途十分广泛。

一、传感器的安装使用要求

1 初始间隙的确定

各种型号电涡流传感器应在一定的间隙电压值下,其读数才有较好的线性度,所以在安装传感器是必须调整好合适的初始间隙。根据电涡流传感器特性曲线,用于振动测量的传感器静态最大量程不能大于2.5 mm,动态下为了获得较好的线性度,其工作间隙应在0.3~2.8 mm范围内,即仪表所指示间隙电压为2~16V,因此传感器工作点的选择应为静态时安装间隙电压为11V左右。

2保证被测表面必须光洁

椭圆度小于20μm,否则所测结果中包含了表面光洁度及椭圆度给测量结果带来较大误差,如局部腐蚀、有凹坑或伤痕等,即使不振动,涡流传感器也会有波动电压输出,甚至测量结果不能使用。

3避免交叉感应和过小的侧向间隙

当两个垂直或平行安装的传感器相互靠拢时,它们之间将产生交叉感应,使传感器输出灵敏度降低。为了避免交叉感应两个传感器不能靠得太近,图中的A≥40mm。

侧隙过小使传感器头部两侧存在导体,这也会降低传感器输出灵敏度,正确的侧隙b≥1.5d,d是传感器顶部线圈直径。传感器头部外露高度c,一般没有特别规定,但现场使用证明,c太小也会降低传感器灵敏度,正确的c≥2d。

4金属材料的影响

在使用中,除了要注意间隙问题外,还须考虑被测物体是何种金属材料,因为同一传感器测量不同材质的物体时,其输出灵敏度也不相同,因此,制造厂用某种标定材料给出的标准曲线,在实际使用时如果不是标定材料,最好用实际使用中的材料重新标定。

5温度影响

一般涡流传感器最高容许温度≤180℃,目前国产涡流传感器最高容许温度大部分在120℃以下,实际上工作温度超过70℃,不仅其灵敏度会显著降低,还会造成传感器的损坏,因此测量汽轮机高、中、低压轴轴振动时,传感器必须安装在轴瓦内,而且在安装前,还必须进行校验,有条件的话最好给出温度影响修正曲线。

6避免支架振动

涡流传感器有时是固定在支架上,有时是套装在支承杆上,然后再固定到轴承座上。传感器安装时应该尽可能避免因支架的振动和松动而产生误差。支架和套筒固有频率必须避开工作转速,否则会产生共振,导致振动读数误差很大。

二、传感器输出信号的真伪判别

1根据间隙电压判断

涡流传感器输出电压信号同时包含直流量和交流量。直流量对应着传感器和探头之间的平均距离,又称为间隙电压。交流量对应着振动信号。如果间隙电压正常,那么交流量一般也是正常的。

2振动值与间隙电压的变化

振动值与间隙电压的变化关系是否符合探头特性(7.87V/mm),超过±0.5V,那么测振仪表很可能已失灵。例如,某振动探头运转正常时的振动值/间隙电压为20μm /9.62 V,现在为70μm /8.62 V,其振动值增大了50μm,间隙电压应该降低约0.4 V,正常情况下不应该低于9.22 V,至少不应该低于8.72 V,因此测振仪表本身有问题。

3根据轴振和瓦振的变化趋势来判断

虽然轴振和瓦振的比例关系有大有小,但是正常情况下,轴振和瓦振应该同步变化。

4根据轴振输出波形判断

如电磁干扰,输出波形有大的毛刺出现、频谱中除了工频分量外,还有大量的2x、4x、6x、8x等倍频。

5根据升降速判别

根据升、降速过程中轴振幅值和相位的变化是否符合机械振动规律和转子动力特性来判断。

6支架是否共振的判别

支架共振现象具有以下几点共同特征:振动峰值很尖,发生共振的转速范围很窄(100~200rpm);该转速附近轴承座振动较小、变化平稳而且没有峰值;还可以通过现场敲击试验来判定。

三、传感器的应用范围

1测量转轴的振动

括转轴的相对振动和绝对振动。如果涡流传感器是固定在轴承座上的,亦即以轴承座为参考坐标系,由于轴承座本身也在振动,因此,所测得的轴振动是相对于轴承座而言的相对振动;如果涡流传感器安装在“不动“的参考点上,即基础上的,这样测得的就是轴的绝对振动。

2测量轴在轴承中的位置

利用涡流传感器的间隙电压可以准确地测量转轴在轴承中的位置,这个参数对诊断转子稳定性故障很有用处。测量转轴在轴承中的位置需要安装两个互相垂直的涡流传感器。测量轴的偏心度偏心的测量,对于评价旋转机械全面的机械状态,经常是非常重要的。它使你能够看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。探测偏心的探头,装在机器上的什么地方,这一点应该考虑。一般情况下,偏心探头的最好安装位置是沿轴向,在两个轴承跨度中间,即远离轴承。监测器上所指示的数值大小,取决于探头的安装位置,越接近轴承,其指示偏心的读数越小。但实际上,装在两个轴承之间,往往很困难,因此经常是把涡流式传器装在轴承的外侧。

3测量转子轴向位置

轴在运行中,由于各种因素,诸如载荷、温度等的变化会使轴在轴向有所移动,如轴移动距离过大就会碰到轴承,二者发生摩擦,则其后果将不堪设想。所以就需要用电涡流探头探测这一间隙的变化,由于这一参量十分重要,因而API670(美国石油协会)标准要求用两个探头同时探测一个对象,以免发生误报警。通过监测传感器输出信号的直流间隙电压,就可确定推力盘在推力轴承中的相对位置;可以监测汽轮机通流部分轴向最小间隙的变化;并可监测推力轴承与乌金面的磨损情况,轴承在瓦枕中的移动量也能反映出来。有时通流部分故障会在轴向推力上反映出来,因而转子轴向位置也可作为分析通流部分状况的参量之一。

4胀差测量

即机组动静部分相对于各自死点膨胀量的差值。对于现代汽轮机来说,一般分析测量高、中、低压胀差。制造厂依据计算出的由静止到满负荷时汽缸和转子的膨胀曲线,限定测点处的胀差值允许范围。在此范围内,汽轮机通流部分一般不致发生动静部分摩擦,因而是机组启停和正常运行时必须监测的重要参量。

5相位测量

涡流传感器还有一个重要用途是测取键相信号。键相信号是振动相位的基准,通过键相信号可以计算机组的转速。

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