CWY-D0-01,CWY-D0-02,CWY-DO-810504電渦流軸位移傳感器軸振動(dòng)探頭前置器

CWY-DO-810504系列電渦流位移傳感器探頭（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳感器）能測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面的相對位置。由于其非接觸測量、長(cháng)期工作可靠性高、靈敏度高、抗力強、響應速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于對大型旋轉機械的軸位移、軸振動(dòng)、軸轉速等參數進(jìn)行長(cháng)期實(shí)時(shí)監測，可以分析出設備的工作狀況和故障原因，有效地對設備進(jìn)行保護及進(jìn)行預測性維修?？蓽y量位移、振幅、轉速、尺寸、厚度、表面不平度等。從轉子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉機械的運行狀態(tài)主要取決于其——轉軸，而電渦流位移傳感器能直接測量轉軸的狀態(tài)，測量結果可靠、可信。

廣泛應用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)， 對汽輪機、水輪機、發(fā)電機、鼓風(fēng)機、壓縮機、齒輪箱等大型旋轉機械的軸的徑向振動(dòng)、軸 向位移、鑒相器、軸轉速、脹差、偏心、油膜厚度等進(jìn)行在線(xiàn)測量和安全保護，以及轉子動(dòng) 力學(xué)研究和零件尺寸檢驗等方面

傳感器系統的工作機理是電渦流效應。當接通傳感器系 統電源時(shí)，在前置器內會(huì )產(chǎn)生一個(gè)高頻電流信號，該信號通 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的范圍內沒(méi)有金屬導體材料接近，則發(fā)射到這一范 圍內的能量都會(huì )全部釋放；反之，如果有金屬導體材料接近 探頭頭部，則交變磁場(chǎng)H1將在導體的表面產(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 與電渦流效應有關(guān)，又與靜磁學(xué)效應有關(guān)，即與金屬 導體的電導率、磁導率、幾何形狀、線(xiàn)圈幾何參數、 激勵電流頻率以及線(xiàn)圈到金屬導體的距離等參數有 關(guān)。假定金屬導體是均質(zhì)的，其性能是線(xiàn)性和各向同 性的，則線(xiàn)圈——金屬導體系統的物理性質(zhì)通?？捎?金屬導體的磁導率μ 、電導率σ 、尺寸因子r，線(xiàn)圈與 金屬導體距離δ ，線(xiàn)圈激勵電流強度I和頻率ω 等參數 來(lái)描述。因此線(xiàn)圈的阻抗可用函數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，由麥克 斯韋爾公式，可以求得此函數為一非線(xiàn)性函數，其曲線(xiàn)為“ S” 形曲線(xiàn)，在一定范圍內可以近 似為一線(xiàn)性函數。 在實(shí)際應用中，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)路的處理轉換成電壓或電流輸出。這個(gè)電子線(xiàn)路并不是直接測量線(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)性區中點(diǎn)δ 0處(對應輸出電壓 U0)線(xiàn)性，其斜率(即靈敏度)較大，在線(xiàn)性區兩端，斜率(靈敏度)逐漸下降，線(xiàn)性變差。(δ 1，U1) —線(xiàn)性起點(diǎn)，(δ 2，U2) —線(xiàn)性末點(diǎn)。

傳感器特性與被測體的導電率和導磁率有關(guān)， 當被測體為導磁材料(如普通鋼、結構鋼等)時(shí)，由 于磁效應和渦流效應同時(shí)存在，而且磁效應與渦流 效應相反，要抵消部分渦流效應，使得傳感器感應 靈敏度低；而當被測體為非導磁或弱導磁材料(如 銅、鋁、合金鋼等)時(shí)，由于磁效應弱，相對來(lái)說(shuō) 渦流效應要強，因此傳感器感應靈敏度要高。圖1-9 列出了同一套傳感器測量幾種典型材料時(shí)的輸出 特性曲線(xiàn)，圖中各曲線(xiàn)所對應的靈敏度為： 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(chǎng)校準材料） 除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別說(shuō)明，通常，在出廠(chǎng)前傳感器系統用40CrMo材料試件進(jìn)行校準， 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；當被測體的材料與 40CrMo成分相差很大時(shí)，則須按第三章節所述步驟進(jìn)行重新校準，否則可能造成很大的 測量誤差。 因為大多數的汽輪機、鼓風(fēng)機等設備的轉軸是用40CrMo材料或者與之相近的材料制造， 因此傳感器系統用40CrMo材料作出廠(chǎng)校準，能適合大多數的測量對象

安裝探頭時(shí)，應考慮傳感器的線(xiàn)性測量范圍和被測間隙的變化量，當被測間隙總的變化 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)應使所選的傳感器線(xiàn)性范圍大 于被測間隙的15%以上)。通常，測量振動(dòng)時(shí)，將探頭的安裝間隙設在傳感器的線(xiàn)性中點(diǎn)；測 量位移時(shí)，要根據位移往哪個(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定。 當位移向遠離探頭端部的方向變化時(shí)，安裝間隙應設在線(xiàn)性近端；反之，則應設在線(xiàn)性遠端。 調整探頭安裝間隙可以采用下列兩種方法： ? 在探頭端面和被測面之間塞入設定安裝間隙厚度的塞尺，當探頭端面和被測面壓緊塞 尺時(shí)，緊固探頭即可。該方法適合于探頭安裝孔為螺紋孔的情況，通過(guò)旋動(dòng)探頭來(lái)調整安裝間隙。

將探頭、延伸電纜(如果有的話(huà))、前置器聯(lián)接起來(lái)，給傳感器系統接上電源，用萬(wàn)用 表監測前置器的輸出，同時(shí)調節探頭與被測面的間隙，當前置器的輸出等于安裝間隙所對應 的電壓或電流值時(shí)(該值可由校準數據表中查得)再背緊探頭所帶兩個(gè)緊固螺母即可。這種方 法適用于探頭安裝孔為通孔的情形。

通過(guò)測量前置器輸出來(lái)確定安裝間隙，有可能會(huì )產(chǎn)生一種假象，當 探頭頭部還未露出安裝孔時(shí)，由于安裝孔周?chē)慕饘儆绊?，可能?得前置器輸出等于安裝間隙所對應的電壓或電流值，但這時(shí)探頭測 量的不是需要測量的被測體。探頭調整到正確的安裝位置，前置器 輸出應該是：首先是較大的飽和輸出(此時(shí)探頭還未放進(jìn)安裝孔內)， 然后是較小的輸出(此時(shí)探頭放進(jìn)安裝孔中)，繼續將探頭擰進(jìn)安裝 孔，前置器輸出會(huì )變?yōu)檩^大的輸出(此時(shí)探頭頭部露出安裝孔，但與 被測面間隙較大)，再擰進(jìn)探頭，前置器輸出等于安裝間隙所對應的 值，此時(shí)探頭才是正確的安裝間隙

探頭頭部材料為PPS工程塑料、殼體材料為1Cr18Ni9Ti耐酸堿不銹鋼、電纜外表皮為氟 塑料包裹，這些材料可以抗大多數化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。但也有一些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì )對探頭造成 腐蝕，安裝時(shí)應注意被測體的環(huán)境是否存在使探頭遭到損壞的化學(xué)物質(zhì)。對于探頭的抗腐蝕 性說(shuō)明如下： 探頭長(cháng)期接觸下列物質(zhì)，探頭材料和性能不會(huì )受到影響： 空氣、水、潤滑油、氨氫氧化物、酒精、汽油、、稀硫酸、氫氧化鈉 探頭不能長(cháng)期接觸下列物質(zhì)： 無(wú)水氨、苯甲醛、硝酸、、、98%硫酸

頭直徑是否一致、探頭電纜長(cháng)度加延伸電纜長(cháng)度是否符合前置器對電纜長(cháng)度的要求等)。通常 成套訂購的傳感器，在出廠(chǎng)時(shí)提供有校驗卡，校驗卡上注明了配套校準的傳感器各部分的型 號、編號，可據此與產(chǎn)品上的標記核對。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)行特定標記(如“ 1#瓦水平振動(dòng)” 、“ 軸位移” 等)來(lái)說(shuō)明其作用以及區分多套 傳感器各部分間的聯(lián)接關(guān)系，電纜兩端應都做標記以便在多根電纜頭中進(jìn)行分辨，這種標記 應該能防油、防水。 2、將傳感器各部分聯(lián)接好，按第三章節校準所述通電檢查傳感器，若超差，則需重 新校準。檢查時(shí)特別要注意校準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(jiàn)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(jiàn)探頭安裝支架選擇)。外部 安裝探頭支架較復雜，一般需訂購。 4、在基座上加工支撐安裝支架的螺孔，內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殼上加工通孔螺紋孔。5、緊固內部安裝探頭支架。如果是外部安裝探頭，則應先將探頭緊固在支架上，再將 支架擰進(jìn)安裝螺孔內。 6、調整探頭安裝間隙。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 節傳感器的典型應用關(guān)于軸的徑向振動(dòng)測量、軸向位移測量、鑒相器測量中的說(shuō)明。關(guān)于調 整的方法參見(jiàn)本章探頭安裝間隙的說(shuō)明。 7、緊固內部安裝探頭，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。內部安裝探頭電纜，在機器內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。