電渦流傳感器(課件)

1、 電渦流傳感器 學(xué)習(xí)電渦流傳感器的原理及應(yīng)用相關(guān)知識(shí)。8/1/20221第一節(jié) 電渦流傳感器工作原理 電渦流效應(yīng)演示 當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x 減小時(shí)，電渦流線圈的等效電感L 減小，等效電阻R 增大。感抗XL 的變化比 R 的變化 大 得 多，流過電渦流線圈的電流 i1 增大。 2電渦流的應(yīng)用 在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅?干凈、高效的 電磁爐3集膚效應(yīng) 集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率f、工件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。頻率f越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。 電渦流傳感器工作原理是當(dāng)高頻（100kHz左右）信號(hào)源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個(gè)靠近金屬導(dǎo)體附近的電感線圈時(shí)，將產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。如被測(cè)

2、導(dǎo)體置于該交變磁場(chǎng)范圍之內(nèi)時(shí)，被測(cè)導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流。該電渦流在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)）。 4等效阻抗與非電量的測(cè)量 檢測(cè)深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測(cè)導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變f，可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在100kHz1MHz。頻率越低，檢測(cè)深度越深。 間距x的測(cè)量：如果控制上式中的i1、f、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測(cè)量位移的傳感器。 多種用途：如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢測(cè)與表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的

3、材料型號(hào)、表面硬度等參數(shù)。 5電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈6電磁爐的工作原理 高頻電流通過勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋 內(nèi) 的 食 物。7第二節(jié) 電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性 電渦流探頭外形交變磁場(chǎng)8電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1電渦流線圈 2探頭殼體 3殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋 4印制線路板 5夾持螺母 6電源指示燈 7閾值指示燈 8輸出屏蔽電纜線 9電纜插頭 9CZF-1系列傳感器的性能 分析上表請(qǐng)得出結(jié)論： 探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？ 10大直徑電渦流探雷器 11第三節(jié) 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 一、調(diào)幅式（AM）電路 石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(10

4、0kHz1MHz）用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場(chǎng)中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對(duì)電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。12部分常用材料對(duì)振蕩器振幅的衰減系數(shù) 人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對(duì)振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？ 13二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz1MHz） 當(dāng)電渦流線圈與被測(cè)體的距離x 改變時(shí)，電渦流線圈的電感量L 也隨之改變，引起LC 振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算機(jī)測(cè)量。如果要用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo 。 14并聯(lián)諧振回路的諧振頻率

5、 設(shè)電渦流線圈的電感量L=0.8mH，微調(diào)電容C0=200pF，求振蕩器的頻率f 。15鑒頻器特性 使用鑒頻器可以將f 轉(zhuǎn)換為電壓Uo鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比機(jī)械工業(yè)出版社16鑒頻器在調(diào)頻式電路中的應(yīng)用 設(shè)電路參數(shù)如上頁，計(jì)算電渦流線圈未接近金屬時(shí)的鑒頻器輸出電壓Uo0 ；若電渦流線圈靠近金屬后，電渦流探頭的輸出頻率f 上升為500kHz，f 為多少？輸出電壓Uo又為多少？17第四節(jié) 電渦流傳感器的應(yīng)用 一、位移測(cè)量 電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工作面）將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。 當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬表面將吸取電渦流探頭中的

6、高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計(jì)算出與被檢物體的距離、振動(dòng)等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測(cè)量，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長(zhǎng)，可在各種惡劣條件下使用。18位移測(cè)量?jī)x 位移測(cè)量包含： 偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動(dòng)、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。數(shù)顯位移測(cè)量?jī)x及探頭19420mA電渦流傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）20齊平式電渦流傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）齊平式傳感器安裝時(shí)可以不高出安裝面，不易被損害。21V系列電渦流傳感器外形（參考浙江洞頭開關(guān)廠資料）齊平式22某

7、電渦流傳感器的機(jī)械圖23電渦流傳感器的應(yīng)用 電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等。只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測(cè)量剩下的一個(gè)因素。因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。但也同時(shí)帶來許多不確定因素，一個(gè)或幾個(gè)因素的微小變化就足以影響測(cè)量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測(cè)量。 即使要用作 定 量 測(cè)量，也必須采用逐點(diǎn)標(biāo)定、計(jì)算機(jī)線性糾正、溫度補(bǔ)補(bǔ)償?shù)却胧?24偏心和振動(dòng)檢測(cè)25通過測(cè)量間隙來測(cè)量徑向跳動(dòng)26位移的標(biāo)定方法 使用千分尺，逐一對(duì)照測(cè)量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對(duì)照表，存入計(jì)算機(jī)，從而達(dá)到線性化的目的。27電

8、渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線1量程為10mm 2量程為16mm 3量程為20mm28二、振動(dòng)測(cè)量 用電渦流探頭、調(diào)幅法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，探頭的輸出波形。29調(diào)頻法測(cè)量振動(dòng)的波形30振動(dòng)測(cè)量 汽輪機(jī)葉片測(cè)試 測(cè)量懸臂梁的振幅及頻率31相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 測(cè)量徑向振動(dòng)，可以由它分析軸承的工作狀態(tài)，還可以看到分析轉(zhuǎn)子的不平衡，不對(duì)中等機(jī)械故障。電渦流傳感器系統(tǒng)可以提供對(duì)于下列關(guān)鍵或是基礎(chǔ)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)所需要的信息：32相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 工業(yè)透平，蒸汽/燃?xì)?壓縮機(jī)，徑向/軸向膨脹機(jī) 動(dòng)力發(fā)電透平，蒸汽/燃?xì)?水利發(fā)動(dòng)馬達(dá) 發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁機(jī) 齒輪箱泵 風(fēng)箱鼓風(fēng)機(jī) 往復(fù)式機(jī)械33相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 （1）相對(duì)振動(dòng)測(cè)量

9、（小型機(jī)械）振動(dòng)測(cè)量同樣可以用于對(duì)一般性的小型機(jī)械進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。電渦流傳感器系統(tǒng)可為如下各種機(jī)械故障的早期判別提供重要信息： 8/1/202234相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 軸的同步振動(dòng) 油膜失穩(wěn)轉(zhuǎn)子摩擦 部件松動(dòng)軸承套筒松動(dòng) 壓縮機(jī)踹振滾動(dòng)部件軸承失效 徑向預(yù)載，內(nèi)部/外部包括不對(duì)中軸承巴氏合金磨損 軸承間隙過大，徑向/軸向8/1/202235相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 平衡（阻氣）活塞 聯(lián)軸器“鎖死”磨損/失效軸裂紋 軸彎曲齒輪咬合問題 電動(dòng)馬達(dá)空氣間隙不勻葉輪通過現(xiàn)象 透平葉片通道共振8/1/202236相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 （2）偏心測(cè)量偏心是在低轉(zhuǎn)速的情況下，電渦流傳感器系統(tǒng)可對(duì)軸彎曲的程度進(jìn)行測(cè)量，這些彎曲可由下列情

10、況引起：原有的機(jī)械彎曲 臨時(shí)溫升導(dǎo)致的彎曲重力彎曲 外力造成的彎曲8/1/202237相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 偏心的測(cè)量，對(duì)于評(píng)價(jià)旋轉(zhuǎn)機(jī)械全面的機(jī)械狀態(tài)，是非常重要的。特別是對(duì)于裝有透平監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)（TSI）的汽輪機(jī)，在啟動(dòng)或停機(jī)過程中，偏心測(cè)量已成為不可少的測(cè)量項(xiàng)目。它使你能看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。轉(zhuǎn)子的偏心位置，也叫軸的徑向位置，它經(jīng)常用來指示軸承的磨損，以及加載荷的大小。如由不對(duì)中導(dǎo)致的那種情況，它同時(shí)也用來決定軸的方位角，方位角可以說明轉(zhuǎn)子是否穩(wěn)定。8/1/202238相對(duì)振動(dòng)測(cè)量 （3）脹差測(cè)量對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組來說，在其啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，由于金屬材料的不同，熱膨脹系數(shù)的不同，以及散

11、熱的不同，軸的熱膨脹可能超過殼體膨脹；有可能導(dǎo)致透平機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件（如機(jī)殼、噴嘴、臺(tái)座等）的相互接觸，導(dǎo)致機(jī)器的破壞。因此脹差的測(cè)量是非常重要的。8/1/202239轉(zhuǎn)速測(cè)量 對(duì)于所有旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，都需要監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速是衡量機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要指標(biāo)。旋轉(zhuǎn)測(cè)量通常有以下幾種傳感器可選：電渦流轉(zhuǎn)速傳感器、無源磁電轉(zhuǎn)速傳感器、有源磁電轉(zhuǎn)速傳感器等。具有需要選擇那類傳感器，則要根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量的要求轉(zhuǎn)速等，轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置有以下幾種：用標(biāo)準(zhǔn)的漸開的線齒數(shù)（M1M5）作轉(zhuǎn)速發(fā)生信號(hào)，在轉(zhuǎn)軸上開一鍵槽、在轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)軸上開孔眼、在軸轉(zhuǎn)上凸鍵等轉(zhuǎn)速發(fā)生信號(hào)裝置。8/1/202240轉(zhuǎn)速測(cè)量 而電渦

12、流傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的優(yōu)越性是任何傳感器測(cè)量沒法比的，它既能響應(yīng)零轉(zhuǎn)速，也能響應(yīng)高轉(zhuǎn)速。對(duì)于被測(cè)體轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置要求也很低，被測(cè)體齒輪數(shù)可以很小，被測(cè)體也可以是一個(gè)很小的孔眼，一個(gè)凸鍵，一個(gè)小的凹鍵。電渦流傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速，通常選用3mm、4mm、5mm、8mm、10mm的探頭。轉(zhuǎn)速測(cè)量頻響為010KHZ。8/1/202241轉(zhuǎn)速測(cè)量 電渦流傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速，傳感器輸出的信號(hào)幅值較高（在低速和高速整個(gè)范圍內(nèi)）抗干擾能力強(qiáng)。作轉(zhuǎn)速測(cè)量的電渦流傳感器有一體化和分體兩種。一體化電渦流轉(zhuǎn)速傳感器取消前置器放大器、安裝方便、適用于工作溫度在20100的環(huán)境下,帶前置器放大器的電渦流傳感器適合在50250的工作環(huán)

13、境中。8/1/202242 傳感器組成 43旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng)，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng)，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(dǎo)率、電導(dǎo)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(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。44旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、尺寸因子、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(, , , D

14、, I, )函數(shù)來表示。通常我們能做到控制, , , I, 這幾個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個(gè)函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。45 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 于此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。46旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 工作過程 當(dāng)被測(cè)金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時(shí)，探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，

15、而這個(gè)隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓（電流）。由上所述，電渦流傳感器工作系統(tǒng)中被測(cè)體可看作傳感器系統(tǒng)的一半，即一個(gè)電渦流位移傳感器的性能與被測(cè)體有關(guān)。47旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器最大的特點(diǎn)是能對(duì)位移、厚度、表面溫度、速度、 應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，另外還具有體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛。48旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 電渦流傳感器系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和

16、一些科研單位。對(duì)汽輪機(jī)、水輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空分機(jī)、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動(dòng)、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究和零件尺寸檢驗(yàn)等進(jìn)行在線測(cè)量和保護(hù)。49 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 脹差測(cè)量斜坡式脹差測(cè)量 50 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 補(bǔ)償式脹差測(cè)量雙斜面脹差測(cè)量51 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 。 振動(dòng)測(cè)量、軸位移測(cè)量、軸心軌跡測(cè)量、差動(dòng)測(cè)量52 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 動(dòng)力膨脹轉(zhuǎn)子動(dòng)平徑向運(yùn)動(dòng)分析轉(zhuǎn)速和相位差測(cè)試轉(zhuǎn)速測(cè)量53 其它典型應(yīng)用 表面不平整度測(cè)量裂痕測(cè)量非導(dǎo)電材料厚度測(cè)量金屬元件合格檢測(cè)54 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè) 軸承測(cè)量 換向片測(cè)量55三、轉(zhuǎn)速測(cè)量 若轉(zhuǎn)軸上開z 個(gè)槽

17、(或齒)，頻率計(jì)的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計(jì)算公式為 56各種測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器及其與齒輪的相對(duì)位置57齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量 例： 下圖中，設(shè)齒數(shù)z =48，測(cè)得頻率 f=120Hz，求該齒輪的轉(zhuǎn)速n 。58電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量59測(cè)量時(shí)的安裝要求1、軸的徑向振動(dòng)測(cè)量安裝要求當(dāng)需要測(cè)量軸的徑向振動(dòng)時(shí)，要求軸的直徑大于探頭直徑的三倍以上。每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)同時(shí)安裝兩個(gè)傳感器探頭，兩個(gè)探頭應(yīng)分別安裝在軸承兩邊的同一平面上相隔90o5o。由于軸承蓋一般是水平分割的，因此通常將兩個(gè)探頭分別安裝在垂直中心線每一側(cè)45o，從原動(dòng)機(jī)端看，分別定義為X探頭（水平方向）和Y探頭（垂直方向），X方向在

18、垂直中心線的右側(cè)，Y方向在垂直中心線的左側(cè)。60測(cè)量時(shí)的安裝要求軸的徑向振動(dòng)測(cè)量時(shí)探頭的安裝位置應(yīng)該盡量靠近軸承，如圖所示，否則由于軸的撓度，得到的值會(huì)有偏差。軸的徑向振動(dòng)探頭安裝位置與軸承的最大距離。軸的徑向振動(dòng)測(cè)量時(shí)探頭的安裝：測(cè)量軸承直徑 最大距離076mm 25mm76510mm 76mm大于520mm 160mm61測(cè)量時(shí)的安裝要求探頭中心線應(yīng)與軸心線正交，探頭監(jiān)測(cè)的表面（正對(duì)探頭中心線的兩邊1.5倍探頭直徑寬度的軸的整個(gè)圓周面，如圖）應(yīng)無裂痕或任何不連續(xù)的表面現(xiàn)象（如鍵槽、凸凹不平、油孔等），且在這個(gè)范圍內(nèi)不能有噴鍍金屬或電鍍，其表面的粗糟度應(yīng)在0.4 um至0.8um之間。62測(cè)

19、量時(shí)的安裝要求2、軸的軸向位移測(cè)量測(cè)量軸的軸向位移時(shí)，測(cè)量面應(yīng)該與軸是一個(gè)整體，這個(gè)測(cè)量面是以探頭的中心線為中心，寬度為1.5倍的探頭圓環(huán)。探頭安裝距離距止推法蘭盤不應(yīng)超過305mm，否則測(cè)量結(jié)果不僅包含軸向位移的變化，而且包含脹差在內(nèi)的變化，這樣測(cè)量的不是軸的真實(shí)位移值。63測(cè)量時(shí)的安裝要求3、鍵相測(cè)量鍵相測(cè)量就是通過在被測(cè)軸上設(shè)置一個(gè)凹槽或凸鍵，稱鍵相標(biāo)記。當(dāng)這個(gè)凹槽或凸鍵轉(zhuǎn)到探頭位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測(cè)面間距突變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，軸每轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。因此通過對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速；通過將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定振

20、動(dòng)的相位角，用于軸的動(dòng)平衡分析以及設(shè)備的故障分析與診斷等方面。64測(cè)量時(shí)的安裝要求凹槽或凸鍵要足夠大，以使產(chǎn)生的脈沖信號(hào)峰峰值不小于5V。一般若采用5、8探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應(yīng)大于7.6mm、深度或高度應(yīng)大于1.5mm（推薦采用2.5mm以上）、長(zhǎng)度應(yīng)大于0.2mm。凹槽或凸鍵應(yīng)平行于軸中心線，其長(zhǎng)度盡量長(zhǎng)，以防當(dāng)軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)時(shí)，探頭還能對(duì)著凹槽或凸鍵。為了避免由于軸相位移引起的探頭與被測(cè)面之間的間隙變化過大，應(yīng)將鍵相探頭安裝在軸的徑向，而不是軸向的位置。65測(cè)量時(shí)的安裝要求應(yīng)盡可能地將鍵相探頭安裝在機(jī)組的驅(qū)動(dòng)部分上，這樣即使機(jī)組的驅(qū)動(dòng)部分與載荷脫離，傳感器仍會(huì)有鍵相信號(hào)輸出。當(dāng)機(jī)組具

21、有不同的轉(zhuǎn)速時(shí)通常需要有多套鍵相傳感器探頭對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而可以為機(jī)組的各部分提供有效的鍵相信號(hào)。66測(cè)量時(shí)的安裝要求鍵相標(biāo)記可以是凹槽，也可以是凸鍵，標(biāo)準(zhǔn)要求用凹槽的形式。當(dāng)標(biāo)記是凹槽時(shí)，安裝探頭要對(duì)著軸的完整部分調(diào)整初始安裝間隙（安裝在傳感器的線性中點(diǎn)為宜），而不是對(duì)著凹槽來調(diào)整初始安裝間隙。而當(dāng)標(biāo)記是凸鍵時(shí)探頭一定要對(duì)著凸起的頂部表面調(diào)整初始安裝間隙（安裝在傳感器的線性中點(diǎn)為宜），不是對(duì)著軸的完整表面進(jìn)行調(diào)整。否則當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)造成凸鍵與探頭碰撞，剪斷探頭。67被測(cè)體對(duì)電渦流傳感器特性的影響1、被測(cè)體材料對(duì)傳感器的影響傳感器特性與被測(cè)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率有關(guān)，當(dāng)被測(cè)體為導(dǎo)磁材料（如普通

22、鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時(shí)，由于渦流效應(yīng)和磁效應(yīng)同時(shí)存在，磁效應(yīng)反作用于渦流效應(yīng)，使得渦流效應(yīng)減弱，即傳感器的靈敏度降低。而當(dāng)被測(cè)體為弱導(dǎo)磁材料（如銅，鋁，合金鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對(duì)來說渦流效應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器感應(yīng)靈敏度要高。68被測(cè)體對(duì)電渦流傳感器特性的影響2被測(cè)體表面平整度對(duì)傳感器的影響不規(guī)則的被測(cè)體表面，會(huì)給實(shí)際的測(cè)量帶來附加誤差，因此對(duì)被測(cè)體表面應(yīng)該平整光滑，不應(yīng)存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，對(duì)于振動(dòng)測(cè)量的被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um0.8um之間；對(duì)于位移測(cè)量被測(cè)表面粗糙度要求在0.4um1.6um之間。69被測(cè)體對(duì)電渦流傳感器特性的影響3、被測(cè)體表面磁效應(yīng)對(duì)傳感器的影響

23、電渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器特性。在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，如果被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)過大，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量波形發(fā)生畸變。70被測(cè)體對(duì)電渦流傳感器特性的影響4、被測(cè)體表面鍍層對(duì)傳感器的影響被測(cè)體表面的鍍層對(duì)傳感器的影響相當(dāng)于改變了被測(cè)體材料，視其鍍層的材質(zhì)、厚薄，傳感器的靈敏度會(huì)略有變化。71被測(cè)體對(duì)電渦流傳感器特性的影響5、被測(cè)體表面尺寸對(duì)傳感器的影響由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍是一定的，而被測(cè)體表面形成的渦流場(chǎng)也是一定的。這樣就對(duì)被測(cè)體表面大小有一定要求。通常，當(dāng)被測(cè)體表面為平面時(shí)，以正對(duì)探頭中心線的

24、點(diǎn)為中心，被測(cè)面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的1.5倍以上；當(dāng)被測(cè)體為圓軸且探頭中心線與軸心線正交時(shí)，一般要求被測(cè)軸直徑為探頭頭部直徑的3倍以上，否則傳感器的靈敏度會(huì)下降，被測(cè)體表面越小，靈敏度下降越多。實(shí)驗(yàn)測(cè)試，當(dāng)被測(cè)體表面大小與探頭頭部直徑相同，其靈敏度會(huì)下降到72%左右。72被測(cè)體對(duì)電渦流傳感器特性的影響被測(cè)體的厚度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。被測(cè)體中電渦流場(chǎng)作用的深度由頻率、材料導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率決定。因此如果被測(cè)體太薄，將會(huì)造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的鋼等導(dǎo)磁材料及厚度大于0.05mm以上的銅、鋁等弱導(dǎo)磁材料，則靈敏度不會(huì)受其厚度的影響73 電渦流傳感器安裝的

25、其他要求1、 安裝注意事項(xiàng)（1） 探頭的安裝間隙。（2） 探頭頭部與安裝面的安全間距。（3） 電纜轉(zhuǎn)接頭的密封與絕緣。（4） 探頭抗腐蝕性。（5） 各探頭間的最小間距。（6） 探頭安裝支架的牢固性。74電渦流傳感器安裝的其他要求（7） 探頭所帶電纜、延伸電纜的安裝。（8） 探頭的高溫高壓環(huán)境。75電渦流傳感器安裝的其他要求2、傳感器的安裝要求（1） 對(duì)工作溫度的要求一般渦流傳感器的最高允許溫度180C，實(shí)際上如果工作溫度過高，不僅傳感器的靈敏度會(huì)顯著降低，還會(huì)造成傳感器的損壞，因此測(cè)量汽輪機(jī)高、中、低轉(zhuǎn)軸振動(dòng)時(shí)，傳感器必須安裝在軸瓦內(nèi)，只有特制的高溫渦流傳感器才允許安裝在汽封附近。76電渦流傳

26、感器安裝的其他要求（2） 對(duì)被測(cè)體的要求為防止電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響儀器的正常輸出，安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導(dǎo)電介質(zhì)空間。若在測(cè)試過程中某一部位需要同時(shí)安裝兩個(gè)或以上傳感器，為避免交叉干擾，兩個(gè)傳感器之間應(yīng)保持一定的距離。另外，被測(cè)體表面積應(yīng)為探頭直徑3倍以上，表面不應(yīng)有傷痕、小孔和縫隙，不允許表面電鍍。被測(cè)體材料應(yīng)與探頭、前置器標(biāo)定的材料一致。77電渦流傳感器安裝的其他要求（3） 對(duì)探頭支架的要求探頭通過支架固定在軸承座上，支架應(yīng)有足夠的剛度以提高其自振頻率，避免或減小被測(cè)體振動(dòng)時(shí)支架的受激自振。（4） 對(duì)初始間隙的要求電渦流傳感器應(yīng)在一定的間隙電壓（傳感器頂部與被測(cè)物體之間間

27、隙，在儀表上指示一般是電壓）值下，其讀數(shù)才有較好的線性度，所以在安裝傳感器時(shí)必須調(diào)整好合適的初始間隙。78電渦流傳感器安裝的其他要求比如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和機(jī)組帶負(fù)荷后，轉(zhuǎn)子相對(duì)于傳感器將發(fā)生位移。如果把傳感器裝在軸承頂部，其間隙將減少；如裝在軸承水平方向，其間隙取決于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向；當(dāng)轉(zhuǎn)向一定時(shí)，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(shí)應(yīng)估算轉(zhuǎn)子從靜態(tài)到轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)機(jī)組帶負(fù)荷后軸頸位移值和位移方向，以便在調(diào)整初始間隙時(shí)給予考慮。79電渦流傳感器安裝的其他要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)子從靜態(tài)到工作轉(zhuǎn)速，軸頸抬高大約為軸瓦間隙的1/2；水平方向位移與軸瓦形式、軸瓦兩側(cè)間隙和機(jī)組滑銷系統(tǒng)工

28、作狀態(tài)有關(guān)，一般位移值為0.05-0.20mm。在調(diào)整傳感器初始間隙時(shí)，除了要考慮上述這些因素外，還要考慮最大振動(dòng)值和轉(zhuǎn)子原始晃擺值。傳感器初始間隙應(yīng)大于轉(zhuǎn)軸可能發(fā)生的最大振幅和轉(zhuǎn)軸原始晃擺值的1/2。80電渦流傳感器安裝的步驟3、安裝步驟（1） 探頭插入安裝孔之前，應(yīng)保證孔內(nèi)無雜物，探頭能自由轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)與導(dǎo)線纏繞。（2） 為避免擦傷探頭端部或監(jiān)視表面，可用非金屬測(cè)隙規(guī)測(cè)定探頭的間隙。（3） 也可用連接探頭導(dǎo)線到延伸電纜及前置器的電汽方法整定探頭間隙。81電渦流傳感器安裝的步驟當(dāng)探頭間隙調(diào)整合適后，旋緊防松螺母。此時(shí)應(yīng)注意，過分旋緊會(huì)使螺紋損壞。探頭被固定后，探頭的導(dǎo)線也應(yīng)牢固。延伸電纜的長(zhǎng)度

29、應(yīng)于前置器所需的長(zhǎng)度一致。任意的加長(zhǎng)或縮短均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。前置器應(yīng)置于鑄鋁的盒子內(nèi)，以免機(jī)械損壞及污染。不允許盒子上附有多余的電纜，在不改變探頭到前置器電纜長(zhǎng)度的前提下，允許在同一個(gè)盒內(nèi)裝有多個(gè)前置器，以降低安裝成本，簡(jiǎn)化從前置器到監(jiān)視器的電纜布線。采用適當(dāng)?shù)母綦x和屏蔽接地，將信號(hào)所受的干擾降至最低限度。82電渦流傳感器安裝的步驟4、延伸電纜的安裝延伸電纜作為連接探頭和前置器的中間部分，是渦流傳感器的一個(gè)重要組成部分，所以延伸電纜的安裝應(yīng)保證在使用過程中不易受損壞，應(yīng)避免延伸電纜的高溫環(huán)境。探頭與延伸電纜的連接處應(yīng)鎖緊，接頭用熱縮管包裹好，這樣可以避免接地并防止接頭松動(dòng)。在盤放延伸電纜時(shí)應(yīng)避

30、免盤放半徑過小而折壞電纜線。一般要求延伸電纜盤放直徑不得小于55mm.83電渦流傳感器安裝的步驟5、前置器的安裝前置器是整個(gè)傳感器系統(tǒng)的信號(hào)處理部分，要求將其安裝在遠(yuǎn)離高溫環(huán)境的地方，其周圍環(huán)境應(yīng)無明顯的蒸汽和水珠、無腐蝕性的汽體、干燥、振動(dòng)小、前置器周圍的環(huán)境溫度與室溫相差不大的地方。安裝時(shí)前置器殼體金屬部分不要同機(jī)殼或大地接觸。安裝時(shí)必須避免有其他干擾信號(hào)影響測(cè)量電路。84電渦流傳感器安裝的步驟6、轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速、偏心、鍵相傳感器安裝間隙的鎖定這四種傳感器均可采用塞尺測(cè)量安裝間隙的方法進(jìn)行安裝。在探頭端面和被測(cè)面之間塞入設(shè)定安裝間隙厚度的塞尺，這四種傳感器的安裝間隙約為1.3mm左右。當(dāng)探頭

31、端面和被測(cè)面壓緊塞尺時(shí)，緊固探頭即可。85電渦流傳感器安裝的步驟7、軸振動(dòng)傳感器安裝間隙的鎖定將探頭、延伸電纜、前置器連接起來，并給傳感器系統(tǒng)接上電源，用精度較高的萬用表監(jiān)測(cè)前置器的輸出電壓，同時(shí)調(diào)整探頭與被測(cè)面的間隙，當(dāng)前置器的輸出電壓大約在10-11vDC之間時(shí)，擰緊探頭的兩個(gè)緊固螺母固定探頭即可。86電渦流傳感器安裝的步驟8、軸位移的零位鎖定（1） 軸位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量原理： 3500軸位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用渦流傳感器的輸出電壓與其被測(cè)金屬表面的垂直距離在一定范圍內(nèi)成正比的關(guān)系，將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送至監(jiān)測(cè)器，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和保護(hù)的目的。（2） 軸位移傳感器的零位鎖定：87電渦流傳感器安裝的步驟軸位移傳感器零位鎖定必須參考的因素 ：a) 大軸推力瓦的間隙值b) 大軸所在位置（即大軸推力盤已靠在推力瓦的工作面或非工作面）c) 位移監(jiān)測(cè)器及傳感器的校驗(yàn)數(shù)據(jù)88電渦流傳感器安裝的步驟（3） 現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試中傳感器零位鎖定應(yīng)注意的問題：a) 未考慮推力瓦間隙，表計(jì)會(huì)產(chǎn)生1/2mm的測(cè)量誤差。b) 將1/2mm的推軸間隙調(diào)反，表計(jì)會(huì)產(chǎn)生mm的測(cè)量誤差。89電渦流傳感器的常見故障及處理方法1、常見故障：（1） 電渦流探頭損壞。（2） 探頭導(dǎo)線與延伸電纜的連接頭松動(dòng)。（3） 延伸電