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1、TSI探头的工作原理、安装注意事项2012. 10. 12TSI系统常用的传感器一般有电涡流传感器、磁阻式传感 器，速度传感器这么几科。1、电涡流传感器A结构和工作原理：电涡流传感器主要由一个扁平线圈组成， 此线圈可以是粘在框架上，也可以在框架上开槽，线圈缠 绕到槽内。电涡流探头都是配有一个前置器，前置器内有 晶体振荡器，他能产生一个稳定的高频电流，通过延长电 缆供给探头，这个电流叫励磁电流，他进入到探头的线圈 后，在探头头部形成一个高频、交变的磁场，在此高频交 变磁场申的被测物体（导体）表面也将会产生电涡流i,此 电涡流电将产生一磁场，根据有关定律，该电涡流磁场总 是抵抗外磁场的存在，使线圈
2、内的电涡流损耗，并引起传 感器的品质因素Q及等效阻抗Z减低，总之最后推出阻抗Z的 变化近似的认为是距离D变化的单函数，再配一适当的电路, 可将Z的变化成比例的转化为电压变化，即实现位移与电压 的转化，这就是阻抗测量法的原理。图示特点及用途A特点：工作可靠性好.测量范围宽.灵敏度高.分辨率高、 响应速度快、抗千扰力强、不受油污等介质的影响、结构 简单等优点；A 般用于测量的参数：转速（电压周期性变化，测得频率 就能够算出转速）、振动、轴位移、涨差、键相.偏心等;定位：电涡流探头主要以间隙电压为定位标准。（在下面 会详述）测量影响因素:被测体表面：洞眼、刻痕、差；表面的大小：因为电涡流探头形成的磁
3、场有一定的范围,被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起. 凹槽等缺陷。不光滑的表面会给测量带来误电涡流的探头也有一定的范围，这样就对被测体表面的大 小有一定要求。被测体表面是平面时；要求被测平面的直 径是探头直径的15倍（从探头中心正对的点算），被测表 面是柱体时，一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以 上，否则灵敏度降低。被测体表面越小，灵敏度下降越多。支架的影响：支架的好坏直接决定测量的效果，这就要求 支架应有足够的刚度以提高自振频率，避免或减小被测体 振动时支架也同时受激自振（所以徐非能够保证支架的强 度，否则一般电厂不能对探头的支架进行私自改造）。磁阻传感器2, 磁阻传感器结构及工作原
4、理：磁阻式传感器由铁芯、永久磁钢.感应 线圈（线圏阻值一般在100Q到上千0, 般是7. 8000 ） 组成，一般用于测转速。永久磁钢产生一定强度的磁场， 当齿轮转动时，这探头与齿轮间的间隙就会成周期性的变 化，其结果就是通过传感器线圈的磁通量发生周期性增减, 从而在线圏中感应出成近似正弦波（见下图）的点应电势 信号。通过它的工作方式我们不难知道，这个交流的电压的频率 与齿轮的齿数，齿轮的转速成正比。公式如下：f=nzf感器输出的频率信号（Hz） ; n转速（r/min ）;z吿搭齿藪（60）那当我们的齿轮齿数一定时，那输出的电压频率就和转速 成正龙。所以我们通过测量感应电势的频率就可以推算出
5、转速。原理图示llj z. :磁通量该表的示图特点及测量用途A特点：能在烟雾，汽水、油气等环境中工作；他输出的信 号强，抗干扰能力强；维护成本低，不需要供电，完全靠 磁电感应来测量，体积小巧。缺点：低转速时会出现测量不准的现象。在电厂的用途：主要用来测量汽轮机、给水泵转速等。影响测量的因素A磁阻传感器感应电势成正弦波状，经过研究发现，感应电 势的峰值与安装间隙和齿轮的转速是有一定关系的：V=KDn/d公式中：V值电压；n转速；d安装间隙；KTf感 器的特性参数；转速测量原理：模块在接受感应电势时，峰值超过门槛电压 的才记录有效。根据公式我们可以知道，在低转速时，形 成的峰值电压小，在检测时可能
6、就会被漏掉，无法正常测 量。这就是在低速时测量不准的原因。但是也不至于要到 很高的转速才能显示出来，一般把探头与测速齿盘间隙适 当减小就能很大程度的解决低转速测量的问题（将间隙减 小到0.8或0.9mm ）。A定位：磁阻传感器的安装并没有很大的要求，按照间隙安 装，只要控制好间隙就好了，一般间隙控制在:Lmm左右。 过小，容易打坏探头，过大低速测量效果会不好，出现漏 测的现象。速度難感器3、速度式振动传感器A结构及工作原理：速度式传感器是由一个惯，性质量线圈和一 个移动的磁钢壳体组成，惯性线圏通过一个一定刚度的弹簧 连接在壳体上，壳体固定在被测设备上。当设备运行时线圏 相对于空间是静止的，而磁
7、钢壳体与设备连接，和设备振动 的频率幅度是一样的，这样惯性线圈和磁钢的相对运动就会 产生电势，该电势通过处理用来反映振动用途：这种传感器可以用来测量轴承壳、机壳的振动，可以 测量物体相对于空间的绝对振动。其显示可以是速度值大小， 也可以将速度转化成位移显示。用于给水泵.风机等。A安装：安装时要注意，不要安装在高磁场地域，比如某些大 型电动机；高磁场对测量的干扰是彳艮严重的；过大的交叉振 动，也会影响甚至损坏传感器，传感器对于垂直于它的振动 比较敏感，尤其是低频振动传感器，它内部的弹簧更柔软， 更容易磨损。安装不合理将导致传感器振幅.频率的降低， 测量不准确。振动速度传感器1. *. TT0畑5
8、m安装示图传感器样品TSI各测点TSI系统各测点的讲述振动偏心.键相转速、零转速轴向位移胀差膨胀TSI各测点的讲解1、振动：本厂机组每个轴承处安装两只，且互成90。，垂直 于轴承，探头与水平方向的夹角为45。，分别测量X. Y方向上的振动。电涡流探头安装的一项重要工作是调整探头与被测金属间 的安装间隙电压，间隙电压应为传感器输出特性曲线的线形 中点位。厂家给出的安装数据一般就是该传感器的中心电压。由于传感器线形电压范围大大超过测量范围，所以安装间 隙允许有较大的偏差，只要保证测量范围在线 性段内即可，但为 了满足故障诊断和 可靠性的需要,一 般要求安装电压9. 75土0. 2 V.振动安装：妥
9、装时动作要小心，可在安装支架螺纹孔处平稳的旋进 旋出探头，用万用表在前置器输出端测量，观察其间隙电压的 变化情况。当电压达到线性中点U0左右时（一般为-10V左右）， 逐步锁紧探头螺母即可。然后固定安装支架，拧紧螺丝并加装 弹簧垫.定位销，必须注意锁紧前后的输出电压或示值是否有 变化，保证机械零位与电气零位一致。与延长电缆的接头处 要用耐油热缩管处理，以免接地。偏心、键相2、偏心.键相：偏心是指轴表面外径与轴真实的几何中心之 间的变化，这种变化也叫做轴的弓形。弓形又分永久弓形和 暂时弓形，大轴的机械弯曲造成的永久弓形，还有是由于热 膨胀不均匀或重力因素造成的暂时的弓形，这部分弓形通过 长时间的
10、盘车会被矫正。为了减小机组的振动，保证设备的 安全，机组启动和停机时总要盘车一端时间，而盘车时机组 监视的依据就是偏心在合适的范围之内。安装定位：偏心的安装和所有电涡流传感器的安装方式是 一样的，按照间隙电压安装，间隙电压一般选在探头的线性 特性区间范围的中间位置。比如本特利3500- 4)8MM的探头灵 敏度为7. 874V/mm,线性范围为-2. 7516. 75V,安装间隙 电压就定在-10v左右。偏心、键相Q抿动探头振动相位原理图键相：键相又叫相位参考，在大轴上有一个凹槽，大轴每转 一圏，键相探头就会测量到一次，记下大轴的位置。键相为 偏心和振动服务，即说明偏心和振动的方向、相位，为分
11、析 数据提供依据。注意一下你会发现，当你拆掉键相探头时偏 心的测量值是不正确的。偏心、键相安装定位：键相的定位，将探头对准大轴，不要正对凹槽安 装，妥装间隙电压为-10v左右，这样转到凹槽处的间隙电压一 般为-20v左右，一般设置门槛电压为-15v,这样大轴每转一圈, 卡键都会记录下来。键相的作用： 测量转速； 设备启动时或停止是，都要过临界转速，使用键相位配合轴 振动探头，可以完美的捕捉到启动/停止时的振动趋势； 正常使用时检测转轴的轴向扭曲，因为这种异常会导致转轴 彻底扌艮废，虽然彳艮少发生！但是由于这种变形根本无法在普通 的轴振动探头单独体现出来，这个叫相位角测量； 可以配合轴振动探头获
12、取转轴的实时轴心位置，分析轴承扰 动。判断出大轴振动的相位角。键相对轴的动平衡分析、诊断 有很大帮助。所以说，键相在TDM系统中起到了至关重要的作用。转速及零转速3. 转速：转速一般都安装在机头上，机头大轴上设计一个 60齿的齿轮，在齿轮上有个弓形瓦，所有测量转速的探头全 部装在该弓形瓦上。转速一般都有这么几种：A3个到TSI系统，用监视转速.超速保护，判断转速超过110%发出开关量信号到ETS系统。3个到DEH系统，用来控制汽轮机转速的被调量以及103% 保护。个到就地机头转速表，用于就地的观察。A2个到TSI系统做零转速，用去监视，连锁启停盘车。零转速：所谓零转速，就是要反映转子刚刚静止的
13、状态， 在转子刚刚停止的时候投盘车，但是在实际测量过程中无法 准确的反映转子刚刚停止的时刻。所以，一般来说只要转速 小于2转，就可以认为转子已经停止了，这时候可以投入盘 车运行转速及零转速安装：到TSI系统的转速都是电涡流探头，电涡流探头的安 装和以上讲述的安装方式一样，都是按间隙电压装。在这 要注意一点是，当安装转速时一定要将探头与齿轮的齿尖 正对，然后再定位。这个工程可能需要运行人员手动盘车 配合。磁阻传感器的安装，按照间隙装，一般安装间隙都在1mm左右，同样是要将探头与齿轮的齿尖正对，然后再用塞尺测出间隙。安装完毕后，用金属片在探头与齿轮之间滑动 我们会测到探头的阻值是变化的，这样可以判
14、断传感器是 正常的。轴向位移4、轴向位移：定义：轴位移也叫串轴，是推力盘（大轴）对推力轴承（气缸） 的相对位置测量值，轴位移保护的主要目的是使动静部件之间 保持一定的轴向间隙，避免汽轮机内部转子和定子之间发生摩擦 和碰撞。我们厂汽轮机高中压转是分开的的，高.中压转子之间， 中压转子与低压转子之间，低压转子与发电机之间，发电机转 子与励磁机转子之间都是釆用法兰式刚性联轴器联接，这样就 形成了轴系。轴系轴向位置是靠推力盘来定位的，推力盘包围 在推力轴承中，由此构成了机组动静之间的死点。所谓“死点” 就是整个轴系在“死点”这个位置相两侧膨胀，该点相对是不 动的。定位：在安装轴向位移之前，必须确定汽轮
15、机的推力间隙，推 力盘在推力轴承工作瓦面和非工作瓦面之间的移动距离叫推力 间隙，即K值；先将大轴推向工作面，再推向非工作面，测出推 丄 EAb 匕V /O丄厶亠 丘 么万用 匕 ,亠亠1? Q a 亠 B 宀丄厶一3 轴向位移丿:轴则盘具体方式就是推力盘两边各架起一个千分表，在推间隙的时候算 出推力间隙K,把推力盘再次紧靠工作瓦表面，如图所示。机头&非由厂家提供的说明书及出厂报告已知轴位移信号前置器线性测 量范围的灵敏度S=4V/mm,传感器安装间隙电压为U0=-9 76V,则 轴位移安装间隙电压U1的计算式为：U1=UO -S x 1/2 x K=-9. 76 - 4. 00 x 1/2 x 0. 38= -10. 52V 利用计算出的电压U1将轴位移探头固定（此时大轴紧贴工作面）, 定位结束，观察DCS中轴向位移显示值，是否一致。轴向位移感器例如某厂汽轮机的推力间隙为K=0. 38mm,则轴向位移的量 程就为-0. 19 +0. 19mm.此时卡键接受此电压值后，经过计算 处理，显示出位移值应为+0. 19mm。另外还有两种定零方式：在冷态时，将大轴推向推力
