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電渦流傳感器簡介

        根據法拉第電磁感應原理,金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時,導體內將產生呈渦旋狀的感應電流,以上現象稱為電渦流效應。而根據電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流傳感器。通過測量金屬被測體與探頭端的相對位置、電渦流位移傳感器感應并處理成相應的電信號輸出。傳感器可長期可靠工作、靈敏度高、抗干擾能力強、非接觸測量、響應速度度快、不受油水等介質的影響,在大型旋轉機械的軸位移、軸振動、軸轉速等參數進行長期實時監測中被廣泛應用,電渦流傳感器系統廣泛應用于電力、石油、化工、冶金等行業和一些科研單位。對汽輪機、水輪機、鼓風機、壓縮機、空分機、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉機械軸的徑向振動、軸向位移、鍵相器、軸轉速、脹差、偏心、以及轉子動力學研究和零件尺寸檢驗等進行在線測量和保護。并且被擴展應用與衛星發射、材質鑒定、稱重測量、金屬板厚測量、材料形變量等應用領域。
        電渦流傳感器系統主要包括探頭、前置器和附件。米朗ML33系列傳感器共有1mm(φ5)、2mm(φ8)、4mm(φ11)、5mm(φ18)、12.5mm(φ25)、25mm(φ50)和50mm(φ60 7種量程規格探頭。
         前置器是整個傳感器系統的信號處理中心。一方面,前置器為探頭線圈提供高頻交流激勵電流使探頭工作;另一方面,前置器通過特殊電路感應出探頭頭部體與頭部體前金屬導體的間隙變化,經過前置器的處理,產生隨間隙線性變化而變化的電壓或電流輸出信號。
除此之外還有電渦流傳感器必須的配件,下述清單是米朗ML33系列電渦流傳感器標準配套附件:
        1. 每個標準安裝探頭配2個螺母(六角薄螺母GB6173-86,材料1Cr18Ni9Ti,螺紋規格與探頭螺紋規格一致)2個彈簧墊圈
        2.  每個探頭配熱縮管套:規格Φ8,透明,長200mm(用于編號及保護轉接頭)。
        3.  每臺前置器配4M4X8 六角螺絲
安裝:
        安裝探頭時,應考慮傳感器的線性測量范圍和被測間隙的變化量,通常,測量振動時,將探頭的安裝間隙設在傳感器的線性中點;測量位移時,要根據位移往哪個方向變化或往哪個方向的變化量較大來決定其安裝間隙的設定。
軸的徑向振動測量
         當需要測量軸的徑向振動時,要求軸的直徑大于探頭直徑的三倍以上。每個測點應同時安裝兩個傳感器探頭,兩個探頭應分別安裝在軸承兩邊的同一平面上相隔90度。由于軸承蓋一般是水平分割的,因此通常將兩個探頭分別安裝在垂直中心線每一側45度,從原動機端看,分別定義為X探頭(水平方向)Y探頭(垂直方向),X方向在垂直中心線的右側,Y方向在垂直中心線的左側。探頭的安裝位置應該盡量靠近軸承,否則由于軸的撓度,得到的值會有偏差。探頭中心線應與軸心線正交,探頭監測的表面(正對探頭中心線的兩邊1.5倍探頭直徑寬度的軸的整個圓周面)應無裂痕或其它任何不連續的表面現象(如鍵槽、凸凹不平、油孔等),且在這個范圍內不能有噴鍍金屬或電鍍,其表面的粗糙度應在0.4 um0.8um之間。
軸的軸向位移測量
         測量軸的軸向位移時,測量面應該與軸是一個整體,這個測量面是以探頭的中心線為中心,寬度為1.5倍的探頭圓環。探頭安裝距離距止推法蘭盤不應過大,否則測量結果不僅包含軸向位移的變化,而且包含脹差在內的變化,這樣測量的不是軸的真實位移值。
鍵相測量
         鍵相測量就是通過在被測軸上設置一個凹槽或凸鍵,稱鍵相標記。當這個凹槽或凸鍵轉到探頭位置時,探頭與被測面間距突變,傳感器會產生一個脈沖信號。通過對脈沖計數,可以測量軸的轉速;通過將脈沖與軸的振動信號比較,可以確定振動的相位角,用于軸的動平衡分析以及設備的故障分析與診斷等方面。
凹槽或凸鍵要足夠大,以使產生的脈沖信號峰峰值不小于5V。一般若采用φ5、φ8探頭,則這一凹槽或凸鍵寬度應大于7.6mm、深度或高度應大于1.5mm(推薦采用2.5mm以上)、長度應大于0.2mm。凹槽或凸鍵應平行于軸中心線,其長度盡量長,以防當軸產生軸向竄動時,探頭還能對著凹槽或凸鍵。為了避免由于軸相位移引起的探頭與被測面之間的間隙變化過大,應將鍵相探頭安裝在軸的徑向,而不是軸向的位置。應盡可能地將鍵相探頭安裝在機組的驅動部分上,這樣即使機組的驅動部分與載荷脫離,傳感器仍會有鍵相信號輸出。當機組具有不同的轉速時通常需要有多套鍵相傳感器探頭對其進行監測,從而可以為機組的各部分提供有效的鍵相信號。當標記是凹槽時,安裝探頭要對著軸的完整部分調整初始安裝間隙(安裝在傳感器的線性中點為宜),而不是對著凹槽來調整初始安裝間隙。而當標記是凸鍵時探頭一定要對著凸起的頂部表面調整初始安裝間隙(安裝在傳感器的線性中點為宜)。
使用注意事項:
        1、被測體正對探頭的表面光潔度影響測量結果.不光滑的被測體表面,在實際的測量應用中會帶來較大的附加誤差,特別是對于振動測量,誤差信號與實際的振動信號疊加一起,并且在電氣上很難分離,因此被測表面應該光潔,不應存在刻痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷(對于特意為鍵相器、轉速測量設置的凸臺或凹槽除外).
        2、傳感器特性(這里指靈敏度)與被測體的電阻率和導磁率有關。當被測體為導磁材料(如普通鋼、結構鋼等)時,由于磁效應和渦流效應同時存在,使得傳感器靈敏度降低;而當被測體為非導磁或弱導磁材料(如銅、鋁、合金鋼等)時,傳感器靈敏度要。
        3、被測體表面殘磁效應影響測量結果。在材料加工過程中形成的殘磁效應,以及淬火不均勻,硬度不均勻,結晶結構不均勻等都會影響傳感器特性
        4、被測體表面鍍層影響測量的結果。不同的鍍層材質,傳感器靈敏度會發生不同的變化。如果鍍層均勻,且厚度大于渦流滲透深度。則傳感器按鍍層材料重新校準,不會影響使用。
        5、傳感器安裝與使用應盡量避開強的外界磁場,以免對傳感器的性能造成影響。在實際的工程應用中,靜磁場的影響可以通過現場的試驗測量出傳感器靈敏度的變化,通過后續電路或軟件算法排除。外界交變磁場,例如大型勵磁機、頻繁啟動的大型電機、啟動機等,應使渦流傳感器遠離交變磁場的作用范圍,或采取磁場屏蔽措施使產生的影響最小。
        6、高頻同軸電纜也是影響電渦流位移傳感器性能的一個主要原因。由于傳感器常用于高頻狀態工作,高頻同軸電纜的頻率衰減、溫度特性、阻抗、長度等因素改變都會影響傳感器性能,所以電渦流傳感器的高頻同軸電纜不可更換。

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