TSI探頭的工作原理課件

TSI探頭的工作原理、安裝注意事項2012.10.121精選2021版課件一、傳感器TSI系統(tǒng)常用的傳感器一般有電渦流傳感器、磁阻式傳感器，速度傳感器這么幾種。1、電渦流傳感器結構和工作原理：電渦流傳感器主要由一個扁平線圈組成，此線圈可以是粘在框架上，也可以在框架上開槽，線圈纏繞到槽內(nèi)。電渦流探頭都是配有一個前置器，前置器內(nèi)有晶體振蕩器，他能產(chǎn)生一個穩(wěn)定的高頻電流，通過延長電纜供給探頭，這個電流叫勵磁電流，他進入到探頭的線圈后，在探頭頭部形成一個高頻、交變的磁場，在此高頻交變磁場中的被測物體（導體）表面也將會產(chǎn)生電渦流i，此電渦流也將產(chǎn)生一磁場，根據(jù)有關定律，該電渦流磁場總是抵抗外磁場的存在，使線圈內(nèi)的電渦流損耗，并引起傳感器的品質(zhì)因素Q及等效阻抗Z減低，總之最后推出阻抗Z的變化近似的認為是距離D變化的單函數(shù)，再配一適當?shù)碾娐?，可將Z的變化成比例的轉(zhuǎn)化為電壓變化，即實現(xiàn)位移與電壓的轉(zhuǎn)化，這就是阻抗測量法的原理。2精選2021版課件圖示3精選2021版課件特點及用途特點：工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應速度快、抗干擾力強、不受油污等介質(zhì)的影響、結構簡單等優(yōu)點；一般用于測量的參數(shù)：轉(zhuǎn)速（電壓周期性變化，測得頻率就能夠算出轉(zhuǎn)速）、振動、軸位移、漲差、鍵相、偏心等；定位：電渦流探頭主要以間隙電壓為定位標準。（在下面會詳述）4精選2021版課件測量影響因素：被測體表面：被測體表面應該平整光滑，不應存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。不光滑的表面會給測量帶來誤差；表面的大小：因為電渦流探頭形成的磁場有一定的范圍，電渦流的探頭也有一定的范圍，這樣就對被測體表面的大小有一定要求。被測體表面是平面時；要求被測平面的直徑是探頭直徑的1.5倍（從探頭中心正對的點算），被測表面是柱體時，一般要求被測軸直徑為探頭頭部直徑的3倍以上，否則靈敏度降低。被測體表面越小，靈敏度下降越多。支架的影響：支架的好壞直接決定測量的效果，這就要求支架應有足夠的剛度以提高自振頻率，避免或減小被測體振動時支架也同時受激自振（所以除非能夠保證支架的強度，否則一般電廠不能對探頭的支架進行私自改造）。5精選2021版課件磁阻傳感器2、磁阻傳感器結構及工作原理：磁阻式傳感器由鐵芯、永久磁鋼、感應線圈（線圈阻值一般在100Ω到上千Ω，一般是7、800Ω）組成，一般用于測轉(zhuǎn)速。永久磁鋼產(chǎn)生一定強度的磁場，當齒輪轉(zhuǎn)動時，這探頭與齒輪間的間隙就會成周期性的變化，其結果就是通過傳感器線圈的磁通量發(fā)生周期性增減，從而在線圈中感應出成近似正弦波（見下圖）的感應電勢信號。通過它的工作方式我們不難知道，這個交流的電壓的頻率與齒輪的齒數(shù)，齒輪的轉(zhuǎn)速成正比。公式如下：

f=nz

f—傳感器輸出的頻率信號（Hz）；n—轉(zhuǎn)速（r/min）；z—齒輪齒數(shù)（60）那當我們的齒輪齒數(shù)一定時，那輸出的電壓頻率就和轉(zhuǎn)速成正比。所以我們通過測量感應電勢的頻率就可以推算出轉(zhuǎn)速。6精選2021版課件原理圖示磁通量該表的示圖7精選2021版課件特點及測量用途特點：能在煙霧，汽水、油氣等環(huán)境中工作；他輸出的信號強，抗干擾能力強；維護成本低，不需要供電，完全靠磁電感應來測量，體積小巧。缺點：低轉(zhuǎn)速時會出現(xiàn)測量不準的現(xiàn)象。在電廠的用途：主要用來測量汽輪機、給水泵轉(zhuǎn)速等。8精選2021版課件影響測量的因素磁阻傳感器感應電勢成正弦波狀，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，感應電勢的峰值與安裝間隙和齒輪的轉(zhuǎn)速是有一定關系的：V=K·n/d公式中：V—峰值電壓；n—轉(zhuǎn)速；d—安裝間隙；K—傳感器的特性參數(shù)；轉(zhuǎn)速測量原理：模塊在接受感應電勢時，峰值超過門檻電壓的才記錄有效。根據(jù)公式我們可以知道，在低轉(zhuǎn)速時，形成的峰值電壓小，在檢測時可能就會被漏掉，無法正常測量。這就是在低速時測量不準的原因。但是也不至于要到很高的轉(zhuǎn)速才能顯示出來，一般把探頭與測速齒盤間隙適當減小就能很大程度的解決低轉(zhuǎn)速測量的問題（將間隙減小到0.8或0.9mm）。定位：磁阻傳感器的安裝并沒有很大的要求，按照間隙安裝，只要控制好間隙就好了，一般間隙控制在1mm左右。過小，容易打壞探頭，過大低速測量效果會不好，出現(xiàn)漏測的現(xiàn)象。9精選2021版課件速度式傳感器3、速度式振動傳感器結構及工作原理：速度式傳感器是由一個慣性質(zhì)量線圈和一個移動的磁鋼殼體組成，慣性線圈通過一個一定剛度的彈簧連接在殼體上，殼體固定在被測設備上。當設備運行時線圈相對于空間是靜止的，而磁鋼殼體與設備連接，和設備振動的頻率幅度是一樣的，這樣慣性線圈和磁鋼的相對運動就會產(chǎn)生電勢，該電勢通過處理用來反映振動用途：這種傳感器可以用來測量軸承殼、機殼的振動，可以測量物體相對于空間的絕對振動。其顯示可以是速度值大小，也可以將速度轉(zhuǎn)化成位移顯示。用于給水泵、風機等。安裝：安裝時要注意，不要安裝在高磁場地域，比如某些大型電動機；高磁場對測量的干擾是很嚴重的；過大的交叉振動，也會影響甚至損壞傳感器，傳感器對于垂直于它的振動比較敏感，尤其是低頻振動傳感器，它內(nèi)部的彈簧更柔軟，更容易磨損。安裝不合理將導致傳感器振幅、頻率的降低，測量不準確。10精選2021版課件振動速度傳感器安裝示圖傳感器樣品11精選2021版課件TSI系統(tǒng)各測點的講述振動偏心、鍵相轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速軸向位移脹差膨脹TSI各測點12精選2021版課件二、TSI各測點的講解1、振動：本廠機組每個軸承處安裝兩只，且互成90°,垂直于軸承,探頭與水平方向的夾角為45°,分別測量X、Y方向上的振動。電渦流探頭安裝的一項重要工作是調(diào)整探頭與被測金屬間的安裝間隙電壓，間隙電壓應為傳感器輸出特性曲線的線形中點位。廠家給出的安裝數(shù)據(jù)一般就是該傳感器的中心電壓。

由于傳感器線形電壓范圍大大超過測量范圍,所以安裝間隙允許有較大的偏差,只要保證測量范圍在線性段內(nèi)即可,但為了滿足故障診斷和可靠性的需要,一般要求安裝電壓9.75土0.2V。13精選2021版課件振動安裝：安裝時動作要小心，可在安裝支架螺紋孔處平穩(wěn)的旋進旋出探頭，用萬用表在前置器輸出端測量，觀察其間隙電壓的變化情況。當電壓達到線性中點U0左右時（一般為-10V左右），逐步鎖緊探頭螺母即可。然后固定安裝支架，擰緊螺絲并加裝彈簧墊、定位銷，必須注意鎖緊前后的輸出電壓或示值是否有變化，保證機械零位與電氣零位一致。與延長電纜的接頭處要用耐油熱縮管處理，以免接地。14精選2021版課件2、偏心、鍵相：偏心是指軸表面外徑與軸真實的幾何中心之間的變化，這種變化也叫做軸的弓形。弓形又分永久弓形和暫時弓形，大軸的機械彎曲造成的永久弓形，還有是由于熱膨脹不均勻或重力因素造成的暫時的弓形，這部分弓形通過長時間的盤車會被矯正。為了減小機組的振動，保證設備的安全，機組啟動和停機時總要盤車一端時間，而盤車時機組監(jiān)視的依據(jù)就是偏心在合適的范圍之內(nèi)。

安裝定位：偏心的安裝和所有電渦流傳感器的安裝方式是一樣的，按照間隙電壓安裝，間隙電壓一般選在探頭的線性特性區(qū)間范圍的中間位置。比如本特利3500—φ8MM的探頭靈敏度為7.874V/mm，線性范圍為-2.75—-16.75V，安裝間隙電壓就定在-10v左右。偏心、鍵相15精選2021版課件鍵相：鍵相又叫相位參考，在大軸上有一個凹槽，大軸每轉(zhuǎn)一圈，鍵相探頭就會測量到一次，記下大軸的位置。鍵相為偏心和振動服務，即說明偏心和振動的方向、相位，為分析數(shù)據(jù)提供依據(jù)。注意一下你會發(fā)現(xiàn)，當你拆掉鍵相探頭時偏心的測量值是不正確的。偏心、鍵相16精選2021版課件

安裝定位：鍵相的定位，將探頭對準大軸，不要正對凹槽安裝，安裝間隙電壓為-10v左右，這樣轉(zhuǎn)到凹槽處的間隙電壓一般為-20v左右，一般設置門檻電壓為-15v，這樣大軸每轉(zhuǎn)一圈，卡鍵都會記錄下來。鍵相的作用：

測量轉(zhuǎn)速；設備啟動時或停止是，都要過臨界轉(zhuǎn)速，使用鍵相位配合軸振動探頭，可以完美的捕捉到啟動/停止時的振動趨勢；正常使用時檢測轉(zhuǎn)軸的軸向扭曲，因為這種異常會導致轉(zhuǎn)軸徹底報廢，雖然很少發(fā)生！但是由于這種變形根本無法在普通的軸振動探頭單獨體現(xiàn)出來，這個叫相位角測量；可以配合軸振動探頭獲取轉(zhuǎn)軸的實時軸心位置，分析軸承擾動。判斷出大軸振動的相位角。鍵相對軸的動平衡分析、診斷有很大幫助。所以說，鍵相在TDM系統(tǒng)中起到了至關重要的作用。偏心、鍵相17精選2021版課件轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速3、轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速一般都安裝在機頭上，機頭大軸上設計一個60齒的齒輪，在齒輪上有個弓形瓦，所有測量轉(zhuǎn)速的探頭全部裝在該弓形瓦上。轉(zhuǎn)速一般都有這么幾種：3個到TSI系統(tǒng)，用監(jiān)視轉(zhuǎn)速、超速保護，判斷轉(zhuǎn)速超過110%發(fā)出開關量信號到ETS系統(tǒng)。3個到DEH系統(tǒng)，用來控制汽輪機轉(zhuǎn)速的被調(diào)量以及103%保護。1個到就地機頭轉(zhuǎn)速表，用于就地的觀察。2個到TSI系統(tǒng)做零轉(zhuǎn)速，用去監(jiān)視，連鎖啟停盤車。零轉(zhuǎn)速：所謂零轉(zhuǎn)速，就是要反映轉(zhuǎn)子剛剛靜止的狀態(tài)，在轉(zhuǎn)子剛剛停止的時候投盤車，但是在實際測量過程中無法準確的反映轉(zhuǎn)子剛剛停止的時刻。所以，一般來說只要轉(zhuǎn)速小于2轉(zhuǎn)，就可以認為轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止了，這時候可以投入盤車運行18精選2021版課件轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速安裝：到TSI系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速都是電渦流探頭，電渦流探頭的安裝和以上講述的安裝方式一樣，都是按間隙電壓裝。在這要注意一點是，當安裝轉(zhuǎn)速時一定要將探頭與齒輪的齒尖正對，然后再定位。這個工程可能需要運行人員手動盤車配合。磁阻傳感器的安裝，按照間隙裝，一般安裝間隙都在1mm左右，同樣是要將探頭與齒輪的齒尖正對，然后再用塞尺測出間隙。安裝完畢后，用金屬片在探頭與齒輪之間滑動我們會測到探頭的阻值是變化的，這樣可以判斷傳感器是正常的。19精選2021版課件軸向位移4、軸向位移：定義：軸位移也叫串軸，是推力盤（大軸）對推力軸承（氣缸）的相對位置測量值，軸位移保護的主要目的是使動靜部件之間保持一定的軸向間隙,避免汽輪機內(nèi)部轉(zhuǎn)子和定子之間發(fā)生摩擦和碰撞。我們廠汽輪機高中壓轉(zhuǎn)是分開的的，高、中壓轉(zhuǎn)子之間，中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子之間，低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機之間，發(fā)電機轉(zhuǎn)子與勵磁機轉(zhuǎn)子之間都是采用法蘭式剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，這樣就形成了軸系。軸系軸向位置是靠推力盤來定位的，推力盤包圍在推力軸承中，由此構成了機組動靜之間的死點。所謂“死點”就是整個軸系在“死點”這個位置相兩側膨脹，該點相對是不動的。定位：在安裝軸向位移之前，必須確定汽輪機的推力間隙，推力盤在推力軸承工作瓦面和非工作瓦面之間的移動距離叫推力間隙，即K值；先將大軸推向工作面，再推向非工作面，測出推力間隙，然后以K/2的位置為零點，這就是“中間定零”的方式。20精選2021版課件軸向位移具體方式就是推力盤兩邊各架起一個千分表，在推間隙的時候算出推力間隙K，把推力盤再次緊靠工作瓦表面，如圖所示。

由廠家提供的說明書及出廠報告已知軸位移信號前置器線性測量范圍的靈敏度S=4V/mm，傳感器安裝間隙電壓為U0=-9.76V，則軸位移安裝間隙電壓U1的計算式為：

U1=U0－S×1/2×K=-9.76－4.00×1/2×0.38=-10.52V利用計算出的電壓U1將軸位移探頭固定（此時大軸緊貼工作面），定位結束，觀察DCS中軸向位移顯示值，是否一致。21精選2021版課件軸向位移感器例如某廠汽輪機的推力間隙為K=0.38mm，則軸向位移的量程就為-0.19—+0.19mm。此時卡鍵接受此電壓值后，經(jīng)過計算處理，顯示出位移值應為+0.19mm。另外還有兩種定零方式：在冷態(tài)時，將大軸推向推力軸承的工作面（發(fā)電機測），推緊后，將該位置定位零位?；蚴峭葡蚍枪ぷ髅妫阄?，根據(jù)不同的廠家的汽輪機，選擇不同的定位方式。由于電渦流探頭的型號不同，所以靈敏度、線性也都不同，用來測量不同參數(shù)的電渦流探頭定出來的間隙也是各不相同的。轉(zhuǎn)速可能在1MM左右，而軸向位移可能就是2-3MM。22精選2021版課件漲差

在機組正常運行中，脹差傳感器固定在缸體上，而傳感器的被測金屬表面鑄造在轉(zhuǎn)子上，因此，汽缸和轉(zhuǎn)子受熱膨脹的相對差值稱為“脹差”。一般將轉(zhuǎn)子的膨脹大于汽缸的膨脹產(chǎn)叫做“正脹差”，轉(zhuǎn)子的膨脹小于氣缸的膨脹叫做“負脹差”。（本廠用的脹查探頭我沒接觸過）23精選2021版課件熱膨脹位移傳感器是一個差動變壓器，它由一心桿與外殼組成，外殼中有三個線圈，一個是初始線圈，供給交流電源，另外中心點兩側各繞有一個次級線圈，這兩個次級線圈是反向纏繞連接，故次級線圈組的輸出是兩個次級線圈所感應的電勢之差。鐵芯的作用是改