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1、 本特利探头安装使用手册 讲课人： 1.系统简介 为何采用电涡流位移传感器? 电涡流位移传感器能测量被测体(必须是金属导体)与探头端面 的相对位置。电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗 干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响， 常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长 期实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设 备进行保护及进行预测性维修。从转子动力学、轴承学的理论上分 析，大型旋转机械的运行状态主要取决于其核心转轴，而电涡 流位移传感器能直接测量转轴的状态，测量结果可靠、可信。过去 ，对于机械的振动测量采用加速度传感器或速度传感器
2、，通过测量 机壳振动，间接地测量转轴振动，测量结果的可信度不高。 1.系统简介 系统主要包括探头、延伸电缆(用户可以根据需要选择) 、前置器和附件。 2.系统的工作原理 电涡流作用原理图 2.系统的工作原理 传感器原理框图 2.系统的工作原理 传感器系统的工作机理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时，在前置器内会产 生一个高频电流信号，该信号通过电缆送到探头的头部，在头部周围产生交变磁场 H1。如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近，则发射到这一范围内的能量都 会全部释放；反之，如果有金属导体材料接近探头头部，则交变磁场H1将在导体的 表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反
3、的交变磁场H2。由于 H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效 阻抗。这种变化既与电涡流效应有关，又与静磁学效应有关，即与金属导体的电导 率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离 等参数有关。假定金属导体是均质的，其性能是线性和各向同性的，则线圈金 属导体系统的物理性质通常可由金属导体的磁导率、电导率、尺寸因子r，线圈与 金属导体距离，线圈激励电流强度I和频率等参数来描述。因此线圈的阻抗可用函 数Z=F(,r,I,)来表示。 3.系统原件说明 探 头 探头对正被测体表面，它能精确地探测出被测体表面相 对于探头端面间隙的变化。通常
4、探头由线圈、头部、壳 体、高频电缆、高频接头组成，其典型结构见下图所 示。 3.系统原件说明 线圈是探头的核心，它是整个传感器系统的敏 感元件，线圈的物理尺寸和电气参数决定传感 器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定 性。 探头壳体用于支撑探头头部，并作为探头安装 时的装夹结构。壳体采用不锈钢制成，一般上 面刻有标准螺纹，并备有锁紧螺母。为了能适 合不同的应用和安装场合，探头壳体具有不同 的型式和不同的螺纹及尺寸规格. 延 伸 电 缆 作为系统的一个组成部分，延伸电缆(如下图)用来联接和 延长探头与前置器之间的距离，您可以对延伸电缆长度 和是否需要带铠装进行选择，选择延伸电缆的长度应该 使延伸
5、电缆长度加探头电缆长度与配套前置器所要求的 长度一致(5m或9m)，铠装选择的情况同探头电缆。 3.系统原件说明 前 置 器 前置器是一个电子信号处理器。一方面前置器为探头线 圈提供高频交流电流；另一方面，前置器感受探头前面 由于金属导体靠近引起探头参数的变化，经过前置器的 处理，产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的 输出电压或电流信号。 3300XL既可以采用紧凑的导轨安装，也可以采用传统的 面板安装。当采用面板安装时，其安装孔位置与以前四 孔安装的3300 前置器相同。两种形式的安装基板均具有 电绝缘性，不需要独立的绝缘板。3300 XL 前置器抗无 线电干扰能力强，即使安装在玻璃纤
6、维防护罩中，也不 会受到附近无线电信号的干扰。改进的RFI/EMI 抗辐射 能力使它不需要特殊的屏蔽导管或金属防护箱就可以达 到欧洲电磁兼容性标准，从而减少了安装费用，降低了 安装的复杂性。 3.系统原件说明 输入： 接收非接触式3300 系列5mm、3300 8mm 或 3300 XL 8mm 电涡流探头和延伸电缆的信号。 电源： 无安全栅时要求-17.5Vdc 至-26Vdc，电流最大 为12mA，有安全栅时要求23V dc 至26Vdc。当在 高于23.5V dc 电压下工作时 将导致线性范围减小。 供电电压灵敏度：当输入供电电压每变化1伏时，输出电 压的变化小于 2mV。 输出阻抗：
7、50 3.系统原件说明 3.系统原件说明 4.传感器的典型应用实例 电涡流位移传感器系统以其独特的优点，广泛 应用于电力、石油、化工、冶金等行业，对汽 轮机、水轮机、发电机、鼓风机、压缩机、齿 轮箱等大型旋转机械的轴的径向振动、轴向位 移、键相器、轴转速、胀差、偏心、油膜厚度 等进行在线测量和安全保护，以及转子动力学 研究和零件尺寸检验等方面。下图列举了传感 器的一些典型应用示意。 4.传感器的典型应用实例 4.传感器的典型应用实例 轴的径向振动测量 测量轴的径向振动时，每个测点应安装两个传感器探头 ，两个探头分安装在轴承两边的同一平面上相隔90(5) 。由于轴承盖一般是水平剖分的，因此通常将
8、两个探头 分别安装在垂直中心线每一侧45，定义为X探头(水平方 向)和Y探头(垂直方向)。通常从原动机端看，X探头应该 在垂直中心线的右侧，Y探头应该在垂直中心线的左侧。 理论上，只要安装位置可行，两个探头可安装在轴承圆 周的任何位置，保证其90(5)的间隔，都能够准确测量 轴的径向振动。 4.传感器的典型应用实例 4.传感器的典型应用实例 探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面(正对探头 中心线的两边1.5倍探头直径宽度的轴的整个圆周面，见 图2-3)应无刻划痕迹或其它任何不连续的表面(如油孔或 键槽等)，且在这个范围内不能有喷镀金属或电镀，表面 粗糙度应在0.4m0.8m之间。 除非特别
9、说明，通常将轴的径向振动测量探头安装在传 感器的线性范围中点，对应的前置器输出电压为中点电 压(线性范围中点间隙值和中点电压值可以从校准数据单 或校准曲线中查到，一般电压输出传感器线性中点电压 为-10V左右，电流输出传感器线性中点电流为12mA)。 特别是对于大轴承机器，其最大轴承间隙接近传感器线 性工作范围时(建议选用线性工作范围更宽的传感器)。 4.传感器的典型应用实例 4.传感器的典型应用实例 轴向位移测量 测量轴的轴向位移时，测量面应该与轴是一个整体，这 个测量面是以探头中心线为中心，宽度为1.5倍探头头部 直径的圆环(在停机时，探头只对正了这个圆环一部分， 机器启动后，整个圆环都会
10、成为被测面)，整个被测面应 该满足第四节被测体尺寸与材料的影响关于被测面的要 求。探头安装位置距离止推法兰盘不应超过 305mm(API670标准推荐值)，如图2-4所示，否则测得的 结果不仅包括轴向位置的变化，而且包括胀差在内的变 化，不能真实地反映轴向位移量。 4.传感器的典型应用实例 轴向位移测量 4.传感器的典型应用实例 通常采用两套传感器对推力轴承端同时进行监测，这样即 使有一套传感器损坏失效，也可以通过另一套传感器有效 地对轴的轴向位移进行监测。这两个探头可以设置在轴的 同一个端面，也可以是两个不同端面进行监测，但这两个 端面应在止推法兰盘305mm以内；安装方向可以相同， 也可以
11、不同。一般将这两套传感器的测量结果通过“与” 的逻辑关系控制机器，安装方向不同时，其逻辑关系要先 “非”再“与”。 在停机时安装传感器探头，由于轴通常都会移向工作推力 的反方向，因而探头的安装间隙应该偏大，原则是保证： 当机器启动后，轴处于其轴向窜动量的中心位置时，传感 器应工作在其线性工作范围的中点。 5.探头的安装 安装探头时，您应注意以下几个问题： 各探头间的距离 探头与安装面的距离 安装支架的选择 探头安装间隙 探头所带电缆的安装 电缆转接头的密封与绝缘 探头的抗腐蚀性 5.探头的安装 各探头间的距离 当探头头部线圈中通过电流时，在头部周围会产生交变电磁场 ，因此在安装时要注意两个探头
12、的安装距离不能太近，否则两 探头之间会通过电磁场互相干扰，在输出信号上迭加两探头的 差频信号，造成测量结果的失真，这种情况称之为相邻干扰。 排除相邻干扰有关的因素：被测体的形状，探头的头部直径以 及安装方式。 5.探头的安装 探头头部与安装面的距离 探头头部发射的交变电磁场在径向和轴向上都有一定的扩 散。因此在安装时，就必须考虑安装面金属导体材料的影响 ，应保证探头的头部与安装面之间不小于一定的距离，工程 塑料头部体要完全露出安装面，否则应将安装面加工成平底 孔或倒角。 5.探头的安装 探头安装间隙 安装探头时，应考虑传感器的线性测量范围和被测间隙的变 化量，当被测间隙总的变化量与传感器的线性
13、工作范围接近 时，尤其要注意(在订货选型时应使所选的传感器线性范围大 于被测间隙的15%以上)。通常，测量振动时，将探头的安装 间隙设在传感器的线性中点；测量位移时，要根据位移往哪 个方向变化或往哪个方向的变化量较大来决定其安装间隙的 设定。当位移向远离探头端部的方向变化时，安装间隙应设 在线性近端；反之，则应设在线性远端。 调整探头安装间隙可以采用下列两种方法：在探头端面和被 测面之间塞入设定安装间隙厚度的塞尺，当探头端面和被测 面压紧塞尺时，紧固探头即可。该方法适合于探头安装孔为 螺纹孔的情况，通过旋动探头来调整安装间隙。 5.探头的安装 将探头、延伸电缆(如果有的话)、前置器联接起来，给
14、传感 器系统接上电源，用万用表监测前置器的输出，同时调节探 头与被测面的间隙，当前置器的输出等于安装间隙所对应的 电压或电流值时(该值可由校准数据表中查得)再紧固两个螺 母即可。 通过测量前置器输出来确定安装间隙，有可能会产生一种假 象，当探头头部未露出安装孔时，由于安装孔周围的金属影 响，可能使得前置器输出等于安装间隙所对应的电压或电流 值，但这时探头测量的不是需要测量的被测体。探头调整到 正确的安装位置，前置器输出应该是：首先是较大的饱和输 出(此时探头还未放进安装孔内)，然后是较小的输出(此时探 头放进安装孔中)，继续将探头拧进安装孔，前置器输出会变 为较大的输出(此时探头头部露出安装孔
15、，但与被测面间隙较 大)，再拧进探头，前置器输出等于安装间隙所对应的值，此 时探头才是正确的安装间隙。 5.探头的安装 6.校准与维修 1、什么情况下应该对传感器进行重新校准？ 机组检修时 排除故障后 新备件 2.校准装置与设备 位移校准器 数字万用表 直流稳压电源 千分尺 6.校准与维修 校准步骤 选择与被测材料相同的试件，按下图所示安装好后， 装好探头、千分尺（量程应大于传感器量程20% ）。将直流稳压电源的供电电压调到传感器系统所需 电压范围。分别将稳压电源、数字万用表、探头接到 前置器上旋转千分尺调节钮，使探头与试件平面紧贴 ，再将探头头部与试件间隔调到传感器线性起始距 离。打开电源，旋转千分尺调节钮，以十分之一量程 为间隔，记录传感器输出电压或电流值。 6.校准与维修 6.校准与维修 压缩机检修期间 ： 系统检查 接线端子接线是否接错； 接线是否短路或开路； 电源电压是否正确； 测量仪器是否短路或开路； 探头检修 探头高频插头和探头头部是否干净，如有脏物，请用 无水酒精,洗油,四氯化 碳,仪表清洗剂等擦洗。注意 洗油,四氯化碳有毒。 延伸电缆(如果有延伸电缆的话)是否短路或开路，如 有故障，应更换延伸电缆。 6.校准与维修 检查探头是否短路或开路：先将延伸电缆脱开，然后用数 字万用表测量探头高频插头的插针与插头外壳间的电阻值 ，其正常数值应在7.09.0
