電渦流位移傳感器是一種非接觸式的線性化測量工具,通過測量金屬被測體與探頭端面的相對位置,感應并處理成相應的電信號輸出。具有長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應速度快、抗干擾力強、不受油污等介質(zhì)影響、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。
電渦流位移傳感器是由探頭、延伸電纜、前置器以及被測體構(gòu)成基本工作系統(tǒng)。前置器中的高頻振蕩電流通過延伸電纜進入探頭,在探頭的頭部線圈中產(chǎn)生交磁場。當被測金屬體靠近這一磁場,則在此金屬表面產(chǎn)生感應電流,電磁學上稱之為電渦流。與此同時該電渦流也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場,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率、電導率、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體表面的距離等參數(shù)有關。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的距離而變化,電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。
電渦流位移傳感器的安裝應注意如下幾點:
1、避免結(jié)構(gòu)支架發(fā)生共振和松動
傳感器的支架在測振頻率必須高于設備的高轉(zhuǎn)速對應的頻率,否則會因支架共振而使測量結(jié)果失真。支架在測振方向的自振頻率應高于機器10倍的高工作頻率,這一點在實際操作中往往難以達到,一般支架測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,其懸臂長度不應超過100mm;當懸臂較長時,應采用型鋼,例如角鐵、工字鋼等,以便有效的提高支架自振頻率。測試中為防止支架或發(fā)生松動,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、避免交叉感應和側(cè)向間隙
當兩個垂直或平行安裝相互靠近時,他們之間產(chǎn)生交叉感應,會使傳感器輸出靈敏度降低。為了避免交叉感應,兩個傳感器不能靠的太近。過小的側(cè)向間隙主要是傳感器頭部兩側(cè)存在導體,使傳感器輸出靈敏度明顯降低。正確的側(cè)向間隙b應大于或等于d(傳感器頂部線圈直徑)。測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,一般沒有特定規(guī)定,但根據(jù)現(xiàn)場使用得,c太小也會使傳感器靈敏度顯著降低。
3、正確的初始間隙
應在一定的間隙電壓(傳感器頂部與被測物體之間的間隙,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,動態(tài)下為了獲得較好的線性度,其工作間隙應在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)和設備帶負荷后,轉(zhuǎn)子相對于傳感器將發(fā)生位移。如果裝在軸承頂部,其間隙將會減小;如裝在軸承水平方向,其間隙取決于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向;當旋轉(zhuǎn)方向一定時,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,在安裝時應估算轉(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)速有關外,還與設備有功負荷有關。對于質(zhì)量較小的汽輪機高壓轉(zhuǎn)子和帶減速器的轉(zhuǎn)軸,在部分進汽和齒輪傳遞力矩作用下,會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,出了要考慮上述這些因素外,還要考慮大振動值和轉(zhuǎn)子原始晃擺值。傳感器初始間隙應大于轉(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
從測量軸振的要求來說,軸振測點應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,有時不得不和軸瓦保持一定的距離。由現(xiàn)場振動測試得出,隨軸測振點距軸瓦距離的增大,軸振幅值將增大。軸測振點軸向位置另外要考慮的是改點轉(zhuǎn)軸的加工精度和轉(zhuǎn)軸表面導磁是否均勻。