汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TSI

1、汽輪機(jī)監(jiān)控與保護(hù)黃桂梅2013年4月汽輪發(fā)電機(jī)組監(jiān)控保護(hù)監(jiān)視：汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)TSI保護(hù)：危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)ETS1 概述一、汽輪機(jī)安全監(jiān)控的必要性二、汽輪機(jī)安全監(jiān)控的意義三、汽輪機(jī)安全監(jiān)控措施四、汽輪機(jī)安全監(jiān)視的內(nèi)容一、汽輪機(jī)安全監(jiān)控的必要性 (1)大容量機(jī)組系統(tǒng)復(fù)雜，監(jiān)控范圍大、項(xiàng)目繁多，操作也越益復(fù)雜，常規(guī)監(jiān)視儀表已越來越不適應(yīng)，為了避免操作人員的疏忽大意以致誤操作，建立一種完善的、保證機(jī)組安全的新的監(jiān)視體系已成為必要。 (2)汽輪機(jī)是一種大容量高速旋轉(zhuǎn)的精密機(jī)械，任何意外都將引起不良的后果，必然對(duì)機(jī)組安全提出更高的要求。（防止意外） (3)高參數(shù)大容量機(jī)組價(jià)格昂貴，事故波及面大，對(duì)經(jīng)濟(jì)

2、和社會(huì)的影響重大，一種有效的對(duì)機(jī)組的安全監(jiān)視體系，對(duì)保證人身和設(shè)備的安全，減少負(fù)面影響，具有重要的意義。（保證經(jīng)濟(jì)性） 二、汽輪機(jī)安全監(jiān)控的意義對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)、準(zhǔn)確和可靠的在線監(jiān)控，也是一種對(duì)機(jī)組安全的保護(hù)，它除了向控制系統(tǒng)發(fā)出控制和安全信息外，還可幫助操作人員及時(shí)掌握機(jī)組的運(yùn)行信息，了解機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，避免事故的發(fā)生和加強(qiáng)科學(xué)管理；根據(jù)參數(shù)監(jiān)控對(duì)機(jī)組進(jìn)行在線診斷，為發(fā)展和豐富一種更為完善的智能監(jiān)控專家系統(tǒng)，開辟了廣闊的前景。這種技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展，將使得設(shè)備的維修方式從傳統(tǒng)的“事故維修”和“定期維修”過渡到現(xiàn)在的“預(yù)知性維修”，從而大大提高了設(shè)備的可利用率，減少停機(jī)維修時(shí)間，降

3、低維修費(fèi)用，同時(shí)也壓縮了備件的庫存量可以減少意外事故的發(fā)生和不必要的浪費(fèi)、損耗，提高對(duì)機(jī)組設(shè)備的保護(hù)。 提出問題如何對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)呢？對(duì)汽輪機(jī)系統(tǒng)及其輔助設(shè)備的重要參數(shù)嚴(yán)密監(jiān)視。參數(shù)越限，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)超過極限值，發(fā)出緊急停機(jī)信號(hào)，關(guān)閉主汽門，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。三、汽輪機(jī)安全監(jiān)控措施廣義上說汽輪機(jī)安全監(jiān)控措施有以下幾方面：通過TSI進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)與監(jiān)視，當(dāng)參數(shù)達(dá)到報(bào)警值時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，當(dāng)參數(shù)達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)送出保護(hù)信息給ETS。通過DEH對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和控制，當(dāng)超速或出現(xiàn)甩負(fù)荷以及負(fù)荷不平衡時(shí)，由OPC進(jìn)行轉(zhuǎn)速限制和保護(hù)。ETS則是當(dāng)出現(xiàn)危急情況時(shí)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的緊急跳閘保護(hù)。此外還有機(jī)械超速保

4、護(hù)和后備保護(hù)等。四、 汽輪機(jī)安全監(jiān)控的內(nèi)容大型汽輪機(jī)熱工保護(hù)涉及的內(nèi)容（1）汽輪機(jī)本體機(jī)械參數(shù)監(jiān)控。 軸向位移，振動(dòng)參數(shù)，脹差（2）汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)。（3）汽輪機(jī)輔機(jī)保護(hù)（凝汽器真空、除氧器水位等）。 （4）汽輪機(jī)緊急跳閘保護(hù)。（ETS）2、汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)TSI TSI(Turbine Supervisory Instrument )系統(tǒng)即汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一種可靠的多通道監(jiān)測(cè)儀表，能連續(xù)不斷地測(cè)量汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子和汽缸的機(jī)械運(yùn)行參數(shù)和相關(guān)參數(shù)，顯示機(jī)器的運(yùn)行狀況，提供輸出信號(hào)給信號(hào)顯示、記錄儀；并在超過設(shè)定的運(yùn)行極限時(shí)發(fā)出報(bào)警，甚至使汽機(jī)自動(dòng)停機(jī)以及提供可用于故障診斷的測(cè)量。一、

5、TSI的作用汽輪機(jī)監(jiān)視儀表(turbine supervisory instru- ment，TSI)是為了保護(hù)汽輪機(jī)的安全而設(shè)計(jì)的監(jiān)視裝置，是汽輪機(jī)的重要組成 部分。 作用是對(duì)運(yùn)行中的汽輪機(jī)的重要參數(shù)進(jìn)行 有效而準(zhǔn)確的監(jiān)視，并將測(cè)量信號(hào)送至二次儀表和數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)，以供實(shí)時(shí)顯示和打印記錄，以及歷史數(shù)據(jù)積累和運(yùn)行狀態(tài)分析;參數(shù)越限時(shí)，還可以發(fā)出信號(hào)供 報(bào)警和驅(qū)動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。 二、汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表的組成從功能方面來看，TSI包括以下兩大部分：汽輪機(jī)本體參數(shù)監(jiān)視和故障分析和專家決策系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)方面來看，TSI包括以下三大部分：傳感器、前置器、監(jiān)視器（顯示器）傳感器系統(tǒng)將機(jī)械量（如轉(zhuǎn)速，軸位移，差脹，缸脹

6、，振動(dòng)和偏心等）轉(zhuǎn)換成電參數(shù)（頻率f，電感L，品質(zhì)因素Q，阻抗Z等），傳感器輸出的電參數(shù)信號(hào)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)連線送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為測(cè)量參數(shù)進(jìn)行顯示、記錄及相關(guān)的信息處理1.傳感器目前應(yīng)用廣泛的傳感器有：電渦流傳感器，電感式速度傳感器，電感式線性差動(dòng)變壓器和磁阻式測(cè)速傳感器等等。對(duì)于應(yīng)用得最多的電渦流傳感器系統(tǒng)來說，它由探頭、接長(zhǎng)電纜和前置器組成。2.前置器前置器具有一個(gè)電子線路，它可以產(chǎn)生一個(gè)低功率無線電頻率信號(hào)（RF），這一RF信號(hào)，由延伸電纜送到探頭端部里面的線圈上，在探頭端部的周圍都有這一RF信號(hào)。如果在這一信號(hào)的范圍之內(nèi)，沒有導(dǎo)體材料，則釋放到這一范圍內(nèi)的能量都會(huì)回到探頭。如果有導(dǎo)

7、體材料的表面接近于探頭頂部，則RF信號(hào)在導(dǎo)體表面會(huì)形成小的電渦流。這一電渦流使得這一RF信號(hào)有能量損失。該損失大小是可以測(cè)量的。導(dǎo)體表面距離探頭頂部越近，其能量損失越大。傳感器系統(tǒng)可以利用這一能量損失產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓，該電壓正比于所測(cè)間隙。由高頻振蕩器、檢波器、濾波器、直流放大器、線性網(wǎng)絡(luò)及輸出放大器等組成前置器3.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又稱為框架，一個(gè)框架由三部分組成：電源、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器和監(jiān)測(cè)表。電源為裝在框架內(nèi)的監(jiān)測(cè)表及相應(yīng)的傳感器提供規(guī)定的電源，電源總被放在框架的第一位置；系統(tǒng)檢測(cè)器檢驗(yàn)供電水平以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)，它還具有控制系統(tǒng)“OK”的功能?！癘K”（正常工作）表明系統(tǒng)的傳感器及現(xiàn)場(chǎng)接

8、線是在規(guī)定的水平上進(jìn)行。系統(tǒng)檢測(cè)器也控制報(bào)警點(diǎn)的設(shè)置和系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)檢測(cè)器總被放在框架的第二位置；監(jiān)測(cè)表不僅可以顯示傳感器系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，還可以指示傳感器的測(cè)量值，并在越限時(shí)報(bào)警。三、汽輪機(jī)本體參數(shù)監(jiān)視內(nèi)容 機(jī)械參數(shù)的監(jiān)視各處溫度的監(jiān)視包括1 .對(duì)汽輪機(jī)本體機(jī)械參數(shù)的主要監(jiān)視內(nèi)容 軸 向位移;汽缸熱膨脹;轉(zhuǎn)子與汽缸的熱膨脹差; 轉(zhuǎn)速和零轉(zhuǎn)速;軸承振動(dòng)和軸振動(dòng);偏心度；相位2. TSI對(duì)溫度的監(jiān)視汽輪機(jī)組本體參數(shù)的檢測(cè)尚有推力軸瓦金屬溫度，缸體、法蘭螺栓等金屬溫度和發(fā)電機(jī)定子和繞組溫度，軸承金屬溫度和潤(rùn)滑油溫度等，這些監(jiān)視均應(yīng)在機(jī)組設(shè)計(jì)制造時(shí) 一并考慮配備。四、故障分析和專家決策系統(tǒng) 對(duì)于大型

9、汽輪機(jī)，一 般都配有汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集和故障分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它 利用專門的汽輪機(jī)故障分析軟件和專家決策軟件，對(duì) 采集到的參數(shù)進(jìn)行分析和判斷。 汽輪機(jī)故障分析軟件通過實(shí)時(shí)、自動(dòng)、連續(xù)地采 集和存儲(chǔ)汽輪發(fā)電機(jī)軸系的振動(dòng)振幅、相位等數(shù)據(jù)，提供 給操作員和工程師一個(gè)實(shí)時(shí)的軸系運(yùn)行檔案，包括表征 軸系是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的可接受區(qū)域圖，以及軸系的軸心 軌跡圖、頗譜圖、波德圖、級(jí)聯(lián)圖等多種形式的分析畫 面和數(shù)據(jù)，用以支持軸系的早期故障診斷和預(yù)測(cè)維修。 續(xù)專家決策軟件是一個(gè)實(shí)時(shí)的專家系統(tǒng)，包括專 門用于汽輪機(jī)故障分析的知識(shí)庫和相應(yīng)的推理邏輯軟件.它可以根據(jù)汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)來檢查 汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)知識(shí)庫

10、軟件中存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)地故障診斷和機(jī)械信息管理，最 后給出帶有嚴(yán)重程度的故障結(jié)果和推薦的改正措施.關(guān)于專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。也就是說，專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題，簡(jiǎn)而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中箭頭方向?yàn)閿?shù)據(jù)流動(dòng)的方向。

11、專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互界面、知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識(shí)獲取等6個(gè)部分構(gòu)成。知識(shí)庫知識(shí)庫用來存放專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。人工智能中的知識(shí)表示形式大多數(shù)是以IFTHENOR ELSE的形式出現(xiàn)，就像BASIC等編程語言里的條件語句一樣，IF后面跟的是條件（前件），THEN后面的是結(jié)論（后件），條件與結(jié)論均可以通過邏輯運(yùn)算AND、OR、NOT進(jìn)行復(fù)合。在這里，產(chǎn)生式規(guī)則的理解非常簡(jiǎn)單：如果前提條件得到滿足，就產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作或結(jié)論。 其它組成部分作用推理機(jī)針對(duì)當(dāng)前問題的條件或已知信息，反復(fù)匹配知識(shí)庫中的規(guī)則，獲得新的結(jié)論，以得到問題求解結(jié)果。人機(jī)界面是系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交流時(shí)的界面。綜合數(shù)據(jù)庫

12、專門用于存儲(chǔ)推理過程中所需的原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)論，往往是作為暫時(shí)的存儲(chǔ)區(qū)。解釋器能夠根據(jù)用戶的提問，對(duì)結(jié)論、求解過程做出說明，因而使專家系統(tǒng)更具有人情味。 知識(shí)獲取是專家系統(tǒng)知識(shí)庫是否優(yōu)越的關(guān)鍵，也是專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“瓶頸”問題，通過知識(shí)獲取，可以擴(kuò)充和修改知識(shí)庫中的內(nèi)容，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)學(xué)習(xí)功能。五、TSI的產(chǎn)品美國本特利3300系列、3500系列、7200系列：成本低 。德國愛普MMS6000系列：監(jiān)測(cè)模塊為雙通道，內(nèi)含振動(dòng)分析功能，瑞士韋伯VM600系列：全數(shù)字化TSI系統(tǒng)，只用一種模塊MPC4即可，減少備件及維護(hù)量。德國飛利浦公司 RMS700系列 ABB 的TSI (用CMM模件

13、組成)ABB公司開發(fā)的TSI 近年來，ABB公司開發(fā)了多功能的四通道CMM狀態(tài)監(jiān)視模件，用它組成TSI汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，統(tǒng)一集成在ABB的SYMPHONY系統(tǒng)中，去監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)軸系除轉(zhuǎn)速外的各項(xiàng)參數(shù)，如軸承振動(dòng)、大軸振動(dòng)、偏心、串軸、脹差和絕對(duì)膨脹，并輸出報(bào)警和停機(jī)信號(hào)。關(guān)于CMM模件CMM從其端子單元采集渦流傳感器、加速度傳感器、速度傳感器、直流LVDT及聲波傳感器等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。經(jīng)過濾波，鑒別和計(jì)算后，通過模件擴(kuò)展總線與BRC控制器實(shí)現(xiàn)通訊，使機(jī)組有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)送到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，這樣不僅在DCS（或DEH）的操作員站上可提供機(jī)組的各種軸系參數(shù)，產(chǎn)生于與DCS時(shí)標(biāo)同步的報(bào)警清單，還

14、可借助貯存在上級(jí)計(jì)算機(jī)中的振動(dòng)分析軟件和專家系統(tǒng)生成多種振動(dòng)分析報(bào)表，并完成汽輪機(jī)的故障診斷，在指導(dǎo)機(jī)組安全可靠運(yùn)行的同時(shí)，預(yù)測(cè)機(jī)組的健康狀況，為狀態(tài)檢修作準(zhǔn)備。3 傳感器系統(tǒng) TSI系統(tǒng)主要由傳感器及智能板件組成。傳感器是將機(jī)械振動(dòng)量、位移、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量的機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。各種智能測(cè)量板件接受相應(yīng)傳感器的電量信號(hào)后進(jìn)行整形、計(jì)算、邏輯處理等以后，顯示出精確、直觀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警指示。輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)和繼電器接點(diǎn)。傳感器種類電渦流傳感器，對(duì)汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、軸振動(dòng)、脹差進(jìn)行測(cè)量；速度傳感器對(duì)蓋振進(jìn)行測(cè)量；線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）對(duì)熱膨脹進(jìn)行測(cè)量；差動(dòng)式磁感應(yīng)傳感器來測(cè)量機(jī)組

15、的轉(zhuǎn)速。一、渦流傳感器電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來測(cè)物體的振動(dòng)相對(duì)位移量和靜位移的，它與被測(cè)物之間沒有直接的機(jī)械接觸，具有很寬的使用頻率范圍（從010Hz）。電渦流式傳感器原理 它能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，如位移、振動(dòng)、厚度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、硬度等參數(shù)。這種傳感器還可用于無損探傷。原理如下圖示。 這是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器。1.結(jié)構(gòu)原理與特性 如左圖，當(dāng)通過金屬體的磁通變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。根據(jù)阻抗變化即可

16、測(cè)量被測(cè)參數(shù)。 一般講，線圈的阻抗變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵(lì)電流頻率以及線圈到被測(cè)導(dǎo)體間的距離有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)改變，而其余參數(shù)恒定不變，則阻抗就成為這個(gè)變化參數(shù)的單值函數(shù)。如其他參數(shù)不變，阻抗的變化就可以反映線圈到被測(cè)金屬導(dǎo)體間的距離大小變化。 2.電渦流式傳感器的復(fù)阻抗利用渦流效應(yīng)原理制造的傳感器。等效電阻R等效電感L原理圖等效電路等效阻抗距離 互感 M 我們可以把被測(cè)導(dǎo)體上形成的電渦流等效成一個(gè)短路環(huán)，這樣就可得到如圖5-16的等效電路。圖中R1、L1為傳感器線圈的電阻和電感。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為R2、電感為L(zhǎng)2。線圈與導(dǎo)

17、體間存在一個(gè)互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。根據(jù)等效電路可列出電路方程組： 通過解方程組，可得I1、I2。因此傳感器線圈的復(fù)阻抗為： 線圈的等效電感為 ： （5-12）（5-13） 由式（5-12）和（5-13）可以看出，線圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感都是該系統(tǒng)互感平方的函數(shù)。而互感是隨線圈與金屬導(dǎo)體間距離的變化而改變的。 3、電渦流傳感器的類型高頻反射式電渦流傳感器低頻透射式電渦流傳感器（1） 高頻反射式電渦流傳感器金屬物體 高頻反射式電渦流傳感器利用線圈與金屬導(dǎo)體之間的磁性耦合程度的變化測(cè)量距離。 金屬物體的電導(dǎo)率越高，測(cè)量靈敏度越高。線圈框架框架襯套固定螺母電纜a.高頻反射式電渦

18、流傳感器的結(jié)構(gòu) 由一個(gè)固定在框架上的扁平線圈組成。 為了充分有效地利用電渦流效應(yīng)，對(duì)于平板型的被測(cè)體則要求被測(cè)體的半徑應(yīng)大于線圈半徑的1.8倍，否則靈敏度要降低。當(dāng)被測(cè)物體是圓柱體時(shí)，被測(cè)導(dǎo)體直徑必須為線圈直徑的3.5倍以上，靈敏度才不受影響。b、高頻反射式電渦流傳感器的原理 電渦流傳感器的線圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度的變化來進(jìn)行測(cè)量的。因此，被測(cè)物體的物理性質(zhì)，以及它的尺寸和開關(guān)都與總的測(cè)量裝置特性有關(guān)。一般來說，被測(cè)物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度也越高。c.高頻反射式電渦流傳感器的應(yīng)用(測(cè)距離） 這種傳感器的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，主要由一個(gè)固定在框架上的扁平線圈組成

19、。線圈可以粘貼在框架的端部，也可以繞在框架端部的槽內(nèi)。下圖為某種型號(hào)的高頻反射式電渦流傳感器。（2） 低頻透射式電渦流傳感器（測(cè)厚度）接收線圈發(fā)射線圈渦流及磁場(chǎng) 金屬板越厚，接收側(cè)磁場(chǎng)越弱，接收線圈的感應(yīng)電壓u2 越小。發(fā)射線圈的電源頻率取1kHz左右。發(fā)射磁場(chǎng)接收側(cè)磁場(chǎng)4、 電渦流式傳感器的應(yīng)用（a）測(cè)量位移被測(cè)零件渦流傳感器被測(cè)零件渦流傳感器動(dòng)態(tài)位移測(cè)量4、電渦流式傳感器的應(yīng)用（b）測(cè)量振動(dòng)渦流傳感器機(jī)械軸振形圖測(cè)量機(jī)械軸（c）測(cè)量轉(zhuǎn)速被測(cè)零件渦流傳感器被測(cè)零件渦流傳感器 設(shè)測(cè)出脈沖頻率為f（Hz），被測(cè)零件齒數(shù)為N，則軸的轉(zhuǎn)速為：（轉(zhuǎn)/分）（d）測(cè)量厚度渦流傳感器1渦流傳感器2測(cè)出距離x

20、1測(cè)出距離x2預(yù)置距離D（e）測(cè)量溫度測(cè)出等效電感變化測(cè)出諧振頻率變化溫度變化 變化 電感變化 諧振頻率變化 . 零件計(jì)數(shù) （f）其他測(cè)量.連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle.無損探傷原理裂紋檢測(cè)，缺陷造成渦流變化。二、速度傳感器它的工作原理是基于一個(gè)慣性質(zhì)量和移動(dòng)殼體，傳感器有一個(gè)永久磁鐵，它被固定在傳感器殼體上。速度傳感器工作原理圍繞著磁鐵是一個(gè)慣性質(zhì)量線圈，通過彈簧連在殼體上。測(cè)量時(shí)，將傳感器剛性固定在被測(cè)物體上，隨著被測(cè)物振動(dòng)，磁鐵運(yùn)動(dòng)，使其產(chǎn)生磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。而線圈因固定在彈簧上，具有較大的慣性質(zhì)量，即相對(duì)高頻振動(dòng)的物體，其是

21、相對(duì)靜止的。這樣，線圈在磁場(chǎng)中作直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小與線圈運(yùn)動(dòng)的線速度（即：機(jī)殼的速度）成正比。通過對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的檢測(cè)，即能獲得被測(cè)物體的線速度。恒定磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖（a） 動(dòng)圈式； (b) 動(dòng)鐵式 磁通式磁電傳感器（測(cè)振動(dòng)） 磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場(chǎng)，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。 其運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈（動(dòng)圈式），也可以是磁鐵（動(dòng)鐵式），動(dòng)圈式（圖6-1（a）和動(dòng)鐵式（圖6-1(b)）的工作原理是完全相同的。 當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí)，由于彈簧較軟，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量相對(duì)較大， 當(dāng)振動(dòng)頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件慣性很大，來不

22、及隨振動(dòng)體一起振動(dòng)， 近乎靜止不動(dòng)，振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近于振動(dòng)體振動(dòng)速度，磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì). 圖6.2是變磁通式磁電傳感器，用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。（a)圖為開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)， 測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，隨被測(cè)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒， 齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次， 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)量齒輪上齒數(shù)的乘積。1.永久磁鐵 2.軟鐵 3.線圈 4.測(cè)量齒輪 5.被測(cè)旋轉(zhuǎn)體圖6. 2 變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 (a) 開磁路變磁通式磁電傳感器（測(cè)速度）三、

23、LVDT傳感器其工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)變壓器，如圖所示。LVDT傳感器原理變壓器上初級(jí)線圈W和兩個(gè)參數(shù)完全相同的次級(jí)線圈W1，W2組成，線圈中心扦入圓柱形鐵心，次級(jí)線圈W1和W2反極性串聯(lián)，當(dāng)初級(jí)線圈W加上交變電壓時(shí)，次級(jí)W1和W2分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e1和e2，其大小與鐵心位置有關(guān)。差動(dòng)變壓器工作原理當(dāng)鐵心位于正中，當(dāng)鐵心左移，E2增大原邊副邊1副邊2*+-注意同名端當(dāng)鐵心右移，E2減小因兩個(gè)副邊反向串聯(lián)原邊副邊1副邊2鐵心四、差動(dòng)式磁感應(yīng)傳感器差動(dòng)式磁感應(yīng)傳感器的工作原理是利用一個(gè)差動(dòng)式敏感元件。該元件由一塊永久性磁鐵上的兩個(gè)相互串聯(lián)的磁敏半導(dǎo)體電阻組成（這兩個(gè)半導(dǎo)

24、體的材料及幾何尺寸相同）。差動(dòng)式磁感應(yīng)傳感器原理在傳感器電路中，這兩個(gè)電阻組成一個(gè)差動(dòng)電感電橋（如惠斯頓電橋）。當(dāng)磁鐵或鋼的觸發(fā)體接近或遠(yuǎn)離傳感器且相互成直角（即傳感器探頭表面磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與觸發(fā)體邊沿成直角）時(shí)，它干擾了傳感器內(nèi)部的磁場(chǎng)，使差動(dòng)電感電橋失去平衡而輸出一電壓。通過對(duì)這一電壓測(cè)量，即能獲得被測(cè)物（即觸發(fā)體）與傳感器探頭間的間隙變化。磁電式振動(dòng)傳感器 磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢(shì)輸出的傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，是一種有源傳感器。磁電式振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理 圖5-18 磁電式振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖1-殼體

25、 2-永久磁鐵 3-阻尼器 4-引線 5-芯桿 6-外殼 7-線圈 8-彈簧片基本工作原理：該傳感器在使用時(shí)，把它與被測(cè)物體緊固在一起，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，傳感器外殼隨之振動(dòng)，此時(shí)永久磁鐵、阻尼環(huán)和芯桿的整體由于慣性而不隨之振動(dòng)，因此它們與殼體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，位于磁路氣隙間的線圈就切割磁力線，于是線圈就產(chǎn)生正比于振動(dòng)速度的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)與速度成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可直接測(cè)量速度，經(jīng)過積分或微分電路便可測(cè)量位移或加速度。 振動(dòng)監(jiān)測(cè) 壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上

26、的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比。壓電式加速度傳感器具有高頻響應(yīng)以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器基座基座壓電片質(zhì)量塊m壓簧殼體壓阻式加速度傳感器基于世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技術(shù)，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點(diǎn)，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實(shí)驗(yàn)、測(cè)試儀器、設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。電容式加速度傳感器 圖示為差動(dòng)式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖。 它有兩個(gè)固定極板（與殼體絕緣）, 中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊, 此質(zhì)量塊的兩個(gè)端面經(jīng)過磨平拋光后作為可動(dòng)極板（與殼體電連接）。 當(dāng)傳感器殼體隨被測(cè)對(duì)象在垂直方向上作

27、直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí), 質(zhì)量塊在慣性空間中相對(duì)靜止, 而兩個(gè)固定電極將相對(duì)質(zhì)量塊在垂直方向上產(chǎn)生大小正比于被測(cè)加速度的位移。此位移使兩電容的間隙發(fā)生變化, 一個(gè)增加, 一個(gè)減小, 從而使C1、 C2產(chǎn)生大小相等, 符號(hào)相反的增量, 此增量正比于被測(cè)加速度。 電容式加速度傳感器的主要特點(diǎn)是頻率響應(yīng)快和量程范圍大, 大多采用空氣或其它氣體作阻尼物質(zhì)。4 測(cè)點(diǎn)及傳感器安裝位置1. 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速檢測(cè)與超速保護(hù)2. 軸振動(dòng)與軸承振動(dòng)（蓋或瓦振）3. 偏心4. 軸位移5.熱膨脹與脹差6. 相位1. 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速檢測(cè)與超速保護(hù)轉(zhuǎn)速值顯示是汽輪機(jī)組開車、停車以及穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)速的測(cè)量范圍：05000rpm

28、；轉(zhuǎn)速報(bào)警值：3240rpm。零轉(zhuǎn)速是預(yù)先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)運(yùn)行的機(jī)器需停車時(shí)，機(jī)器轉(zhuǎn)速達(dá)到零轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn)，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使盤車齒輪嚙合，使軸持續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，來防止軸產(chǎn)生彎曲，以避免在接踵而來的開車中由于軸彎曲對(duì)機(jī)器造成損壞。零轉(zhuǎn)速設(shè)定值：小于4rpm；測(cè)量裝置由兩只裝于前箱正對(duì)60（或134）齒盤的傳感器和板件組成，如上圖所示當(dāng)機(jī)器旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒盤的齒頂和齒底經(jīng)過探頭，探頭將周期地改變輸出信號(hào)，即脈沖信號(hào)，板件接收到此脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)、顯示，與設(shè)定值比較后，驅(qū)動(dòng)繼電器接點(diǎn)輸出。超速保護(hù)應(yīng)具有快速響應(yīng)和錯(cuò)誤冗余表決邏輯，因此測(cè)量裝置采用“三取二”方式，如上圖所示。由三只裝于前箱、正對(duì)于60齒盤的渦流傳感器和三塊轉(zhuǎn)速表組成，設(shè)定值為3300rpm。測(cè)量軸振時(shí)，常常把渦流探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承殼變?yōu)橐惑w，2. 軸振動(dòng)與軸承振動(dòng)（蓋或瓦振）利用速度傳感器測(cè)量機(jī)殼相對(duì)于自由空