涡流传感器的测量类型(振动检测仪传感器选择)

必要且准确的信息，是进行故障诊断的前提条件。由于所有振动信息的源头，均来自于传感器，因此需要了解一下有关振动传感器的类型、构造、工作原理及性能特点等方面的基本知识。

加速度与速度传感器是我们熟知的，在使用和安装上并无非常特殊之处，在此不再赘述。本文主要阐述涡流传感器的安装、输出信号真伪辨别、及影响传感器的各种因素。

三、电涡流位移传感器

电涡流式位移传感器由探头和前置放大器（又称测隙仪）二部分组成，探头对着转子被测表面，但并不接触，留有一定的间隙，用支架固定在轴承的瓦座上或机壳上，通过延伸电缆与机壳外的前置放大器相连。电涡流式位移传感器的构造如右图所示。

涡流传感器结构如图15所示。传感器头部有感应线圈，通上高频电流后，在线圈周围产生了高频电磁场。如其周围有金属导体，便会在金属表面产生电涡流。电涡流产生的电磁场与感应线圈的电磁场相互叠加，改变了感应线圈阻抗。在其它参数不变的情况下，该阻抗是线圈与金属导体之间距离的单值函数。将感应线圈接入振荡回路，即可输出一个与距离有关的高频谐波。在传感器附近设置前置放大器，将信号放大、检波和滤波后，即可得到一个与距离成正比的输出电压。因此，这种传感器又称位移传感器。传感器输出电压的直流分量正比于感应线圈与金属导体之间的静态间隙，交流分量正比于两者之间的动态位移，即振动。

电涡流式位移传感器是非接触式传感器，具有灵敏度高、线性范围大、频响范围宽、具有零频响应、探头结构尺寸小、抗干挠能力强、适于远距离传送、易于校准标定等优点。与接触式传感器（速度传感器、加速度传感器都是接触式）相比，电涡流式传感器能够更准确地测量出转子振动状况的各种参数，尤其适用于大型旋转机械轴振动、轴位移、相位、轴心轨迹、轴心位置、差胀、等等的测量，用途十分广泛

在安装涡流传感器时，要注意平均间隙的选取。要求平均间隙加上振动间隙，亦即总间隙应处在线性范围之内，否则，在非线性段的灵敏度变化将带来测量上误差和波形失真。一般来说，平均间隙选在线性段的中点，这样，在平均间隙两边容许有最大的动态振幅

1.电涡流式位移传感器应用范围

1.1 测量转轴的振动

包括转轴的相对振动和绝对振动。如果涡流传感器是固定在轴承座上的，亦即以轴承座为参考坐标系，由于轴承座本身也在振动，因此，所测得的轴振动是相对于轴承座而言的相对振动；如果涡流传感器安装在“不动“的参考点上，即基础上的，这样测得的就是轴的绝对振动。

1.2 测量轴在轴承中的位置

利用涡流传感器的间隙电压可以准确地测量转轴在轴承中的位置，这个参数对诊断转子稳定性故障很有用处。测量转轴在轴承中的位置需要安装两个互相垂直的涡流传感器。测量轴的偏心度偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，经常是非常重要的。它使你能够看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。探测偏心的探头，装在机器上的什么地方，这一点应该考虑。一般情况下，偏心探头的最好安装位置是沿轴向，在两个轴承跨度中间，即远离轴承。监测器上所指示的数值大小，取决于探头的安装位置，越接近轴承，其指示偏心的读数越小。但实际上，装在两个轴承之间，往往很困难，因此经常是把涡流式传器装在轴承的外侧。

1.3 测量转子轴向位置

轴在运行中，由于各种因素，诸如载荷、温度等的变化会使轴在轴向有所移动，如轴移动距离过大就会碰到轴承，二者发生摩擦，则其后果将不堪设想。所以就需要用电涡流探头探测这一间隙的变化，由于这一参量十分重要，因而API670（美国石油协会）标准要求用两个探头同时探测一个对象，以免发生误报警。通过监测传感器输出信号的直流间隙电压，就可确定推力盘在推力轴承中的相对位置；可以监测汽轮机通流部分轴向最小间隙的变化；并可监测推力轴承与乌金面的磨损情况，轴承在瓦枕中的移动量也能反映出来。有时通流部分故障会在轴向推力上反映出来，因而转子轴向位置也可作为分析通流部分状况的参量之一。

1.4 胀差测量

即机组动静部分相对于各自死点膨胀量的差值。对于现代汽轮机来说，一般分析测量高、中、低压胀差。制造厂依据计算出的由静止到满负荷时汽缸和转子的膨胀曲线，限定测点处的胀差值允许范围。在此范围内，汽轮机通流部分一般不致发生动静部分摩擦，因而是机组启停和正常运行时必须监测的重要参量。

1.5 相位测量键相

涡流传感器还有一个重要用途是测取键相信号。键相信号是振动相位的基准，通过键相信号可以计算机组的转速。

2.涡流式传感器安装使用注意事项

2.1初始间隙的确定

各种型号电涡流传感器应在一定的间隙电压值下，其读数才有较好的线性度，所以在安装传感器是必须调整好合适的初始间隙。根据电涡流传感器特性曲线，用于振动测量的传感器静态最大量程不能大于2.5 mm，动态下为了获得较好的线性度，其工作间隙应在0.3~2.8 mm范围内，即仪表所指示间隙电压为2~16V，因此传感器工作点的选择应为静态时安装间隙电压为11V左右。

2.2保证被测表面必须光洁

椭圆度小于20μm，否则所测结果中包含了表面光洁度及椭圆度给测量结果带来较大误差，甚至测量结果不能使用

2.3避免交叉感应和过小的侧向间隙

当两个垂直或平行安装的传感器相互靠拢时，它们之间将产生交叉感应，使传感器输出灵敏度降低。为了避免交叉感应两个传感器不能靠得太近，图中的A≥40mm。

侧隙过小使传感器头部两侧存在导体，这也会降低传感器输出灵敏度，正确的侧隙b≥1.5d，d是传感器顶部线圈直径。传感器头部外露高度c，一般没有特别规定，但现场使用证明，c太小也会降低传感器灵敏度，正确的c≥2d。

2.4金属材料的影响

在使用中，除了要注意间隙问题外，还须考虑被测物体是何种金属材料，因为同一传感器测量不同材质的物体时，其输出灵敏度也不相同，因此，制造厂用某种标定材料给出的标准曲线，在实际使用时如果不是标定材料，最好用实际使用中的材料重新标定。

2.5温度影响

一般涡流传感器最高容许温度≤180℃，目前国产涡流传感器最高容许温度大部分在120℃以下，实际上工作温度超过70℃，不仅其灵敏度会显著降低，还会造成传感器的损坏，因此测量汽轮机高、中、低压轴轴振动时，传感器必须安装在轴瓦内，而且在安装前，还必须进行校验，有条件的话最好给出温度影响修正曲线。

3.涡流式传感器输出信号真伪判别

3.1根据间隙电压判断。涡流传感器输出电压信号同时包含直流量和交流量。直流量对应着传感器和探头之间的平均距离，又称为间隙电压。交流量对应着振动信号。如果间隙电压正常，那么交流量一般也是正常的。

3.2振动值与间隙电压的变化关系符合探头特性（7.87V/mm），超过±0.5V，那么测振仪表很可能已失灵。例如，某振动探头运转正常时的振动值/间隙电压为20μm /9.62 V，现在为70μm /8.62 V，其振动值增大了50μm，间隙电压应该降低约0.4 V，正常情况下不应该低于9.22 V，至少不应该低于8.72 V，因此测振仪表本身有问题。

3.3根据轴振和瓦振的变化趋势来判断。虽然轴振和瓦振的比例关系有大有小，但是正常情况下，轴振和瓦振应该同步变化。

3.4根据轴振输出波形判断。输出波形有大的毛刺出现

3.5根据升、降速过程中轴振幅值和相位的变化是否符合机械振动规律和转子动力特性来判断。