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C5-7326-8101-02,8111-01-A99-B03-C01-D01-E50电涡流传感器

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C5-7326-8101-02
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C5-7326-8101-02,

8111-01-A99-B03-C01-D01-E50电涡流传感器

广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业,对汽轮机、水轮机、发电机、鼓风机、压缩机、齿轮箱等大型旋转机械的轴的径向振动、轴向位移、鉴相器、轴转速、胀差、偏心、油膜厚度等进行在线测量和安全保护,以及转子动力学研究和零件尺寸检验等方面

涡流位移传感器可以准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置。 电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及进行预测性维修。 从转子动力学、轴承学的理论上分析,大型旋转机械的运行状态主要取决于其——转轴,而电涡流位移传感器能直接测量转轴的各种运行状态,测量结果可靠、可信。过去,对于机械的振动测量采用加速度传感器或速度传感器,通过测量机壳振动,间接地测量转轴振动,测量结果的可信度不高。

传感器系统的工作机理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时,在前置器内会产生一个高频电流信号,该信号通过电缆送到探头的头部,在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近,则发射到这一范围内的能量都会全部释放;反之,如果有金属导体材料接近探头头部,则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场,该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用,就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位,即改变了线圈的有效阻抗。这种变化既与电涡流效应有关,又与静磁学效应有关,即与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离等参数有关。假定金属导体是均质的,其性能是线性和各向同性的,则线圈——金属导体系统的物理性质通常可由金属导体的磁导率μ、电导率σ、尺寸因子r,线圈与金属导体距离δ,线圈激励电流强度I和频率ω等参数来描述。因此线圈的阻抗可用函数Z=F(μ,σ,r,I,ω)来表示。 如果控制μ、σ、r、δ、I、ω恒定不变,那么阻抗Z就成为距离δ的单值函数,由麦克斯韦尔公式,可以求得此函数为一非线性函数,其曲线为“S"形曲线,在一定范围内可以近似为一线性函数。 在实际应用中,通常是将线圈密封在探头中,线圈阻抗的变化通过封装在前置器中的电子线路的处理转换成电压或电流输出。这个电子线路并不是直接测量线圈的阻抗,而是采用并联谐振法,见图1-3,即在前置器中将一个固定电容CCC C01 21 2=+C 和探头线圈Lx并联与晶体管T一起构成一个振荡器,振荡器的振荡幅度Ux与线圈阻抗成比例,因此振荡器的振荡幅度Ux会随探头与被测间距δ改变。Ux经检波滤波,放大,非线性修正后输出电压Uo,Uo与δ的关系曲线如图1-4所示,可以看出该曲线呈“S"形,即在线性区中点δ0处(对应输出电压U0)线性,其斜率(即灵敏度)较大,在线性区两端,斜率(灵敏度)逐渐下降,线性变差。(δ1,U1) ——线性起点,(δ2,U2) ——线性末点。

采用四个M4×12 GB29-76螺栓安装(产品附件); 导轨安装,可以方便地安装在标准35mm导轨上。电压输出:供电电源Ut:-20Vdc~-26Vdc,输出电压极限:-0.7V~(Ut+1)V,线性范围输出起始电压:-2V~-18V;供电电源Ut:±12V~±15V,输出0V~+5V、+1V~+5V 、-5V~+5V、0V~+10V、+2V~+10V、-10V~+10V。 电流输出:供电电源Ut:+18Vdc~+30Vdc,输出电流:4~20mA。 接线方式:采用SpringLoc 端子,有自动紧固的功能,不需要安装工具即可接线,由于不需要螺栓固定,不会发生松动,。 前置器外壳是用铝铸造而成,为了屏蔽外界干扰,在前置器内部已将壳体与信号公共端(信号地)联接;安装底板和导轨卡座均为工程绝缘塑料,这样可以保证在安装前置器时,使前置器壳体与大地隔离(即所谓“浮地")。 将前置器反面的标签撕下,打开盖板,可以对前置器进行校准(校准的详细介绍见第三章),除非需要进行传感器系统重新校准或前置器出现故障,一般不要打开盖板

探头线圈产生的磁场范围是一定的,在被测体表面形成的涡流场也是一定的,如图1-8所示的涡流区效应范围,几何尺寸可按下列公式计算:C=0.86rasri=0.52rasra=1.39ras 所以,当被测面为平面时,以正对探头中心线的点为中心,被测面直径应当大于探头头部直径1.5倍以上;当被测体为圆轴而且探头中心线与轴心线正交时,一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上,否则灵敏度就会下降,一般当被测面大小与探头头部直径相同时,灵敏度会下降至70%左右。 被测体的厚度也会影响测量结果。在被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料导电、导磁率决定,深度b可按下式求得:f1···=mdpb (单位:m)其中δ—导电率、μ—导磁率、f—频率(通常为1MHz左右) 因此如果被测体太薄,将会造成电涡流作用不够,使传感器灵敏度下降,一般厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.6mm以上的铜、铝等弱导磁材料,则灵敏度不会受其厚度的影响。

被测体表面加工状况的影响 不规则的被测体表面,会给实际的测量值造成附加误差,特别是对于振动测量,这个附加误差信号与实际的振动信号叠加一起,在电气上很难进行分离,因此被测表面应该光洁,不应该存在刻痕、洞眼、凸台、凹槽等缺陷(对于特意为键相器、转速测量设置的凸台或凹槽除外)。通常,对于振动测量被测面表面粗糙度Ra要求在0.4μm~0.8μm之间(API670标准推荐值),一般需要对被测面进行衍磨或抛光;对于位移测量,由于指示仪表的滤波效应或平均效应,可稍放宽(一般表面粗糙度Ra不超过0.8μm~1.6μm)。

传感器特性与被测体的导电率和导磁率有关,当被测体为导磁材料(如普通钢、结构钢等)时,由于磁效应和涡流效应同时存在,而且磁效应与涡流效应相反,要抵消部分涡流效应,使得传感器感应灵敏度低;而当被测体为非导磁或弱导磁材料(如铜、铝、合金钢等)时,由于磁效应弱,相对来说涡流效应要强,因此传感器感应灵敏度要高。图1-9列出了同一套传感器测量几种典型材料时的输出特性曲线,图中各曲线所对应的灵敏度为:铜:14.9 V/mm铝:14.0 V/mm不锈钢(1Cr18Ni9Ti):10.4V/mm45号钢:8.2 V/mm40CrMo钢:8.0 V/mm(出厂校准材料) 除非在订货时进行特别说明,通常,在出厂前传感器系统用40CrMo材料试件进行校准,只有和它同系列的被测体材料,产生的特性方程才能和40CrMo的相近;当被测体的材料与40CrMo成分相差很大时,则须按第三章节所述步骤进行重新校准,否则可能造成很大的测量误差。 因为大多数的汽轮机、鼓风机等设备的转轴是用40CrMo材料或者与之相近的材料制造,因此传感器系统用40CrMo材料作出厂校准,能适合大多数的测量对象。



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