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1、轴振动位移监控系统轴振动位移监控系统测量原理测量原理 Bently Nevada 公司制造的振动位移监控系系统基于电涡流原理，对静态或动态间隙 进行无接触测量。探头由检测线圈组成，端头由玻璃纤维或环氧树脂制成，探头通过 95 Q 同轴电缆连至前置放大器，前置放大器向检测线圈提供一射频电压，此时射频电压在探头 周围产生一交变磁场。当导体入磁场时，由于磁通量的变化，在导体中产生涡流。涡流在 导体中的流动类似于在线圈中的流动，也会产生磁场。当导体进入磁场，并使该变化的磁 通量穿过探头线圈，从而在探头线圈中产生一反向电动势。此电动势与激励电动势叠加， 使激励电动势幅值降低，通过前置放大器转换成直流电压
2、输出信号，此输出信号与探头和 观测面之间的间隙成正比。 Bently Nevada 公司的探头有几种规格，其中 5mm 与 8 mm 探头是测量轴位移、轴振 动的常用探头，其线性范围为 2 mm(O525mm)，转换系数为 787 Vmm，其特性曲 线如图 6 所示。从图 6 可得出输出与输入的关系：UK(XX。)q-Uo 式中 U前置放大器的输出电压，V；Xo测量范围下限 X。对应的电压值，V：X探头和观测面的间隙，mm；Xo测量范围下限，mm；K转换系数，对于中 5 mm 探头来说为一 7。87V/mm，42 探头特性校验探头和前置放大器出厂时是按 AISI E4110 系列钢校验的，对于
3、不同的观测材质，其特 性曲线不相同。对于 AISI 4000 系列钢的响应曲线与 AISIE 4140 的响应差别不大，对于其 他金属(如铜、铝、黄铜等)的响应曲线变化就特别大。探头、延伸电缆和前置放大器都应 配套一起校验，它们的更换都会引起测量误差，因此对测量不同的材质或更换探头、延伸 电缆或间前置放大器时，都应对系统特性进行重校，以保证测量精度。校验时用专用校验仪器 TK 一 3 进行(校验连接图参考 Bently Nevada Corporation：“3300 Proximity Transducer System Operation Manual”和“TK-3 Test and Ca
4、libration kit Manual)，步骤如下。a)调整 TK 一 3 上的千分尺，使它的指示为 O508 mm，把探头插于 TK-3 上的探头固 定架，调探头与千分尺面之间的间隙，使前置放大器输出为(一 3000O2)V DC。b)调千分尺至 02 mm，然后回到 025 mm，以消除干分尺的回差，记下此时前置放 大器输出电压值。c)然后以 O25 mm 的增量，增至 228 mm，记下各点的输出电压值。d)用 228 mm 对应的电压值减去 025 mm 对应的电压值，除以 203 mm，这将获得 系统平均刻度系数(ASF)，应为(787O43)Vmm，校验结束。若 ASF 超差，则
5、需更换前置放大器的校验电阻，其步骤如下。a)用电阻箱代替前置放大器上的校验电阻(位于前置放大器标签下)，进行步骤 a)和 b)。b)增加间隙至 228 mm，记下前置放大器输出电压值。c)调整电阻箱电阻，以便获得 O25 mm 和 228 mm 之间差值的电压读数 (160016)V，这将产生(787O79)Vmm 的 ASF。d)用一等于电阻箱电阻值的精密电阻(1)焊到校验端子间，按校验步骤重新进行校验， 校验结束将标签复位。 43 监控仪校验监控仪可与探头和前置放大器一起校验，也可以用其他信号源在监控仪输入端外加信 号进行校验。下面简单介绍一下这两种校验方法。 431 用 TK-3 校验仪
6、进行校验将探头、前置放大器和监控仪按接线图接好。a)位移监控仪的校验，参考前述探头校验方法。1)将探头插入 TK3 的固定架上，调整 千分尺与探头的间隙，使前置放大器的输出为(9000O020)V DC(此点为探头线性范 围的中间值，也可选取其他数值，但要保证轴位移范围落在探头的线性范围内)，调整监控 仪的零点，使它指示为零，即指示中间刻度。2)用零点信号所对应的千分尺刻度加（或减） 满量程位移量（正/反） ，调千分尺至计算机，调监控仪的量程为满刻度。所谓正向或反向， 是指观测面远离探头时指示值是正向增加还是反向增加，可由监控仪上的跨接片选择。b)轴振动监控仪是用 TK 一 3 的振动盘进行校
7、验的。校验前要先用测微器对 TK-3 振动 盘的振幅进行标度。1)将探头插入固定臂，插入时，仔细观察间隙放大器的输出电压，应 为一适当值(如一 9O V DC)，改变固定臂位置，使探头位于振动盘中心，调整监控仪零 点。2)打开 TK 一 3 电源使振动盘转动，转速可为 50左右。移动固定臂，使探头远离振 动盘中心至振幅满量程点，调监控仪的量程调节使指示满刻度。在上述校验过程中，探头、前置放大器和监控仪，应为实际测量时所用的成套仪表， 以保证整个测量系统精度。 432 用信号发生器进行校验a)位移监控仪的校验。1)将电压信号发生器接至位移监控仪的输入端(注意接线极性)， 使信号发生器输出电压为(
8、90000020)V DC(此电压应记住，以备安装探头时用)，调 整监控仪的零点使指示为零(刻度中点)。2)用 9000 V 加(或减)满量程所对应的电压值 (787 Vmm位移量程刻度值)，使信号发生器输出电压等于计算值，调监控仪量程调整 使指示满刻度。b)轴振动监控仪的校验。用函数发生器(O13 MHz，它的偏置电压为10 V DC)作 为信号源接至轴振动监控仪的输入端，给轴振动监控仪加一频率为 100 Hz，偏置为一 9 V DC 的正弦波。当输入为直流时，即输入一 9O V DC，调轴振动监控仪的零点使其指示为 零。然后调正弦波的峰一峰值为满量程振幅所对应的峰一峰电压值(即轴振动峰一峰
9、值 200 mVmid，调轴振动监控仪的量程使其指示满量程。上述两种校验方法均可选用，用前一种方法对实际测量系统进行校验的方法，将会得 到更精确的测量。 44 测量探头的安装轴振动位移监控系统的正确安装与否，将会直接影响整个系统的测量精度。因轴振动 和轴位移都作为压缩机的跳车条件，测量不准将会影响压缩机的正常操作，使压缩机不该 跳车时跳车或该跳车时不跳，起不到保护作用。探头的安装有两种方法，一种是机械定位法；另一种是电气定位法。下面介绍一下这 两种安装方法4.4.1 机械定位法由机械技术人员将压缩机转子定位在零位，即轴位移的中间位置，由探头的特性曲线 查出监控仪校验时的零点电压值(例如一 9O
10、 V DC)所对应的间隙宽度(如 125 ram)，将 探头插入安装孔，并用非金属测隙规(塞尺)测量探头和观测面的间隙，使间隙为前面所查 的数值，然后拧紧探头的锁紧螺母。此法需要测量观测面和探头之间的间隙，在设备没有全打开时，不可能接触到所有测 量点，因此安装不便，很少使用。 442 电气定位法在探头安装前也应知道轴的确切位置，一般把轴定位在零位，即轴位移量的中间位置。 给前置放大器送电，将探头拧入安装孔，并同时用数字电压表测量前置放大器的输出电压 值。探头在插入安装孔时，由于孔四周导体的涡流效应，前置放大器的输出电压将会很低， 随着探头穿过壳壁，输出电压将会迅速增至最大，然后随着探头的插入，
11、输出租压会降低。 当输出电压降至监控仪校验零点电压时(如一 9O V DC)，此点即为正确的安装位置，19 可拧紧探头的锁紧螺母。在紧锁紧螺母时，输出乜压还会稍微有所变化，可进一步进行调 整，若变 七量不超过20 mV DC，可不必调整。对于轴振动探头的安装，因测量的是振动峰一峰值，所以定位精度不象位移探头要求 的那么高，前置放大器的输出电压在一 8一 10 v DC 之间都能进行正确测量。探头的正确定位是监控系统精确进行测量的关键，特别是轴位移的测量更是如此。所 以要与机械方面有关人员密切配合，得到轴的确切初始位置，以保证探头的正确定位。在校验和安装过程中，都要特别注意不能碰坏探头，否则会使其电气特性发生变化， 影响系统的测量。
