TSI探頭的工作原理課件

TSI探頭的工作原理、安裝注意事項(xiàng)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(jié)構(gòu)和工作原理：電渦流傳感器主要由一個(gè)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(gè)前置器，前置器內(nèi)有晶體振蕩器，他能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的高頻電流，通過延長電纜供給探頭，這個(gè)電流叫勵(lì)磁電流，他進(jìn)入到探頭的線圈后，在探頭頭部形成一個(gè)高頻、交變的磁場(chǎng)，在此高頻交變磁場(chǎng)中的被測(cè)物體（導(dǎo)體）表面也將會(huì)產(chǎn)生電渦流i，此電渦流也將產(chǎn)生一磁場(chǎng)，根據(jù)有關(guān)定律，該電渦流磁場(chǎng)總是抵抗外磁場(chǎng)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(rèn)為是距離D變化的單函數(shù)，再配一適當(dāng)?shù)碾娐罚蓪的變化成比例的轉(zhuǎn)化為電壓變化，即實(shí)現(xiàn)位移與電壓的轉(zhuǎn)化，這就是阻抗測(cè)量法的原理。2精選2021版課件圖示3精選2021版課件特點(diǎn)及用途特點(diǎn)：工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)；一般用于測(cè)量的參數(shù)：轉(zhuǎn)速（電壓周期性變化，測(cè)得頻率就能夠算出轉(zhuǎn)速）、振動(dòng)、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(biāo)準(zhǔn)。（在下面會(huì)詳述）4精選2021版課件測(cè)量影響因素：被測(cè)體表面：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。不光滑的表面會(huì)給測(cè)量帶來誤差；表面的大?。阂?yàn)殡姕u流探頭形成的磁場(chǎng)有一定的范圍，電渦流的探頭也有一定的范圍，這樣就對(duì)被測(cè)體表面的大小有一定要求。被測(cè)體表面是平面時(shí)；要求被測(cè)平面的直徑是探頭直徑的1.5倍（從探頭中心正對(duì)的點(diǎn)算），被測(cè)表面是柱體時(shí)，一般要求被測(cè)軸直徑為探頭頭部直徑的3倍以上，否則靈敏度降低。被測(cè)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(cè)量的效果，這就要求支架應(yīng)有足夠的剛度以提高自振頻率，避免或減小被測(cè)體振動(dòng)時(shí)支架也同時(shí)受激自振（所以除非能夠保證支架的強(qiáng)度，否則一般電廠不能對(duì)探頭的支架進(jìn)行私自改造）。5精選2021版課件磁阻傳感器2、磁阻傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理：磁阻式傳感器由鐵芯、永久磁鋼、感應(yīng)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(cè)轉(zhuǎn)速。永久磁鋼產(chǎn)生一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這探頭與齒輪間的間隙就會(huì)成周期性的變化，其結(jié)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(yīng)出成近似正弦波（見下圖）的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。通過它的工作方式我們不難知道，這個(gè)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(hào)（Hz）；n—轉(zhuǎn)速（r/min）；z—齒輪齒數(shù)（60）那當(dāng)我們的齒輪齒數(shù)一定時(shí)，那輸出的電壓頻率就和轉(zhuǎn)速成正比。所以我們通過測(cè)量感應(yīng)電勢(shì)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(diǎn)及測(cè)量用途特點(diǎn)：能在煙霧，汽水、油氣等環(huán)境中工作；他輸出的信號(hào)強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)；維護(hù)成本低，不需要供電，完全靠磁電感應(yīng)來測(cè)量，體積小巧。缺點(diǎn)：低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象。在電廠的用途：主要用來測(cè)量汽輪機(jī)、給水泵轉(zhuǎn)速等。8精選2021版課件影響測(cè)量的因素磁阻傳感器感應(yīng)電勢(shì)成正弦波狀，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)電勢(shì)的峰值與安裝間隙和齒輪的轉(zhuǎn)速是有一定關(guān)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(cè)量原理：模塊在接受感應(yīng)電勢(shì)時(shí)，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(shí)，形成的峰值電壓小，在檢測(cè)時(shí)可能就會(huì)被漏掉，無法正常測(cè)量。這就是在低速時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)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(cè)速齒盤間隙適當(dāng)減小就能很大程度的解決低轉(zhuǎn)速測(cè)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(cè)量效果會(huì)不好，出現(xiàn)漏測(cè)的現(xiàn)象。9精選2021版課件速度式傳感器3、速度式振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理：速度式傳感器是由一個(gè)慣性質(zhì)量線圈和一個(gè)移動(dòng)的磁鋼殼體組成，慣性線圈通過一個(gè)一定剛度的彈簧連接在殼體上，殼體固定在被測(cè)設(shè)備上。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)線圈相對(duì)于空間是靜止的，而磁鋼殼體與設(shè)備連接，和設(shè)備振動(dòng)的頻率幅度是一樣的，這樣慣性線圈和磁鋼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，該電勢(shì)通過處理用來反映振動(dòng)用途：這種傳感器可以用來測(cè)量軸承殼、機(jī)殼的振動(dòng)，可以測(cè)量物體相對(duì)于空間的絕對(duì)振動(dòng)。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(fēng)機(jī)等。安裝：安裝時(shí)要注意，不要安裝在高磁場(chǎng)地域，比如某些大型電動(dòng)機(jī)；高磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量的干擾是很嚴(yán)重的；過大的交叉振動(dòng)，也會(huì)影響甚至損壞傳感器，傳感器對(duì)于垂直于它的振動(dòng)比較敏感，尤其是低頻振動(dòng)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(dǎo)致傳感器振幅、頻率的降低，測(cè)量不準(zhǔn)確。10精選2021版課件振動(dòng)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(cè)點(diǎn)的講述振動(dòng)偏心、鍵相轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速軸向位移脹差膨脹TSI各測(cè)點(diǎn)12精選2021版課件二、TSI各測(cè)點(diǎn)的講解1、振動(dòng)：本廠機(jī)組每個(gè)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(cè)量X、Y方向上的振動(dòng)。電渦流探頭安裝的一項(xiàng)重要工作是調(diào)整探頭與被測(cè)金屬間的安裝間隙電壓，間隙電壓應(yīng)為傳感器輸出特性曲線的線形中點(diǎn)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(cè)量范圍,所以安裝間隙允許有較大的偏差,只要保證測(cè)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(dòng)安裝：安裝時(shí)動(dòng)作要小心，可在安裝支架螺紋孔處平穩(wěn)的旋進(jìn)旋出探頭，用萬用表在前置器輸出端測(cè)量，觀察其間隙電壓的變化情況。當(dāng)電壓達(dá)到線性中點(diǎn)U0左右時(shí)（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(jī)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(shí)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(shí)弓形，大軸的機(jī)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(shí)的弓形，這部分弓形通過長時(shí)間的盤車會(huì)被矯正。為了減小機(jī)組的振動(dòng)，保證設(shè)備的安全，機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)總要盤車一端時(shí)間，而盤車時(shí)機(jī)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(gè)凹槽，大軸每轉(zhuǎn)一圈，鍵相探頭就會(huì)測(cè)量到一次，記下大軸的位置。鍵相為偏心和振動(dòng)服務(wù)，即說明偏心和振動(dòng)的方向、相位，為分析數(shù)據(jù)提供依據(jù)。注意一下你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你拆掉鍵相探頭時(shí)偏心的測(cè)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(duì)準(zhǔn)大軸，不要正對(duì)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(shè)置門檻電壓為-15v，這樣大軸每轉(zhuǎn)一圈，卡鍵都會(huì)記錄下來。鍵相的作用：

測(cè)量轉(zhuǎn)速；設(shè)備啟動(dòng)時(shí)或停止是，都要過臨界轉(zhuǎn)速，使用鍵相位配合軸振動(dòng)探頭，可以完美的捕捉到啟動(dòng)/停止時(shí)的振動(dòng)趨勢(shì)；正常使用時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)軸的軸向扭曲，因?yàn)檫@種異常會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸徹底報(bào)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(dòng)探頭單獨(dú)體現(xiàn)出來，這個(gè)叫相位角測(cè)量；可以配合軸振動(dòng)探頭獲取轉(zhuǎn)軸的實(shí)時(shí)軸心位置，分析軸承擾動(dòng)。判斷出大軸振動(dòng)的相位角。鍵相對(duì)軸的動(dòng)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(guān)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(jī)頭上，機(jī)頭大軸上設(shè)計(jì)一個(gè)60齒的齒輪，在齒輪上有個(gè)弓形瓦，所有測(cè)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(gè)到TSI系統(tǒng)，用監(jiān)視轉(zhuǎn)速、超速保護(hù)，判斷轉(zhuǎn)速超過110%發(fā)出開關(guān)量信號(hào)到ETS系統(tǒng)。3個(gè)到DEH系統(tǒng)，用來控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的被調(diào)量以及103%保護(hù)。1個(gè)到就地機(jī)頭轉(zhuǎn)速表，用于就地的觀察。2個(gè)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(shí)候投盤車，但是在實(shí)際測(cè)量過程中無法準(zhǔn)確的反映轉(zhuǎn)子剛剛停止的時(shí)刻。所以，一般來說只要轉(zhuǎn)速小于2轉(zhuǎn)，就可以認(rèn)為轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止了，這時(shí)候可以投入盤車運(yùn)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(diǎn)是，當(dāng)安裝轉(zhuǎn)速時(shí)一定要將探頭與齒輪的齒尖正對(duì)，然后再定位。這個(gè)工程可能需要運(yùn)行人員手動(dòng)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(duì)，然后再用塞尺測(cè)出間隙。安裝完畢后，用金屬片在探頭與齒輪之間滑動(dòng)我們會(huì)測(cè)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(duì)推力軸承（氣缸）的相對(duì)位置測(cè)量值，軸位移保護(hù)的主要目的是使動(dòng)靜部件之間保持一定的軸向間隙,避免汽輪機(jī)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(jī)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(jī)之間，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與勵(lì)磁機(jī)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(gòu)成了機(jī)組動(dòng)靜之間的死點(diǎn)。所謂“死點(diǎn)”就是整個(gè)軸系在“死點(diǎn)”這個(gè)位置相兩側(cè)膨脹，該點(diǎn)相對(duì)是不動(dòng)的。定位：在安裝軸向位移之前，必須確定汽輪機(jī)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(dòng)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(cè)出推力間隙，然后以K/2的位置為零點(diǎn)，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(gè)千分表，在推間隙的時(shí)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(bào)告已知軸位移信號(hào)前置器線性測(cè)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(jì)算式為：

U1=U0－S×1/2×K=-9.76－4.00×1/2×0.38=-10.52V利用計(jì)算出的電壓U1將軸位移探頭固定（此時(shí)大軸緊貼工作面），定位結(jié)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(jī)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(shí)卡鍵接受此電壓值后，經(jīng)過計(jì)算處理，顯示出位移值應(yīng)為+0.19mm。另外還有兩種定零方式：在冷態(tài)時(shí)，將大軸推向推力軸承的工作面（發(fā)電機(jī)測(cè)），推緊后，將該位置定位零位?；蚴峭葡蚍枪ぷ髅?，定零位，根據(jù)不同的廠家的汽輪機(jī)，選擇不同的定位方式。由于電渦流探頭的型號(hào)不同，所以靈敏度、線性也都不同，用來測(cè)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(jī)組正常運(yùn)行中，脹差傳感器固定在缸體上，而傳感器的被測(cè)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(duì)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(fù)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(gè)差動(dòng)變壓器，它由一心桿與外殼組成，外殼中有三個(gè)線圈，一個(gè)是初始線圈，供給交流電源，另外中心點(diǎn)兩側(cè)各繞有一個(gè)次級(jí)線圈，這兩個(gè)次級(jí)線圈是反向纏繞連接，故次級(jí)線圈組的輸出是兩個(gè)次級(jí)線圈所感應(yīng)的電勢(shì)之差。鐵芯的作用是改