8111-01-A99-B03-C01-D01-E50軸位移傳感器

傳感器系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)，對(duì)汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、齒輪箱等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸的徑向振動(dòng)、軸向位移、鑒相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、油膜厚度等進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量和安全保護(hù)，以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究和零件尺寸檢驗(yàn)等方面

線(xiàn)圈是探頭的，它是傳感器系統(tǒng)的敏感元件，線(xiàn)圈的物理尺寸和電氣參數(shù)決定傳感器系統(tǒng)的線(xiàn)性量程以及探頭的電氣參數(shù)穩(wěn)定性。探頭頭部體采用耐高溫PPS工程塑料，通過(guò)“二次注塑”成型將線(xiàn)圈密封其中。這項(xiàng)技術(shù)增強(qiáng)了探頭頭部的強(qiáng)度和密封性，在惡劣的環(huán)境中可以保護(hù)頭部線(xiàn)圈能可靠工作。頭部直徑取決于其內(nèi)部線(xiàn)圈直徑，由于線(xiàn)圈直徑?jīng)Q定傳感器系統(tǒng)的基本性能─線(xiàn)性量程，因此我們通常用頭部直徑來(lái)分類(lèi)和表征各型號(hào)探頭,一般情況下傳感器系統(tǒng)的線(xiàn)性量程大致是探頭頭部直徑的1/2～1/4倍。我們?yōu)門(mén)R81系列傳感器設(shè)計(jì)了Φ3、Φ5、Φ8、Φ11、Φ14、Φ18、Φ25、Φ35、Φ36、Φ50、Φ60共11種直徑的頭部（見(jiàn)附錄）。

探頭殼體用于支撐探頭頭部，并作為探頭安裝時(shí)的裝夾結(jié)構(gòu)。殼體采用不銹鋼制成，一般上面刻有標(biāo)準(zhǔn)螺紋，并備有鎖緊螺母。為了能適應(yīng)不同的應(yīng)用和安裝場(chǎng)合，探頭殼體具有不同的形式和不同的螺紋及尺寸規(guī)格（見(jiàn)附錄）。

高頻電纜是用于聯(lián)接探頭頭部到前置器（有時(shí)中間帶有延伸電纜轉(zhuǎn)接），這種電纜是用聚四氟乙烯絕緣的射頻同軸電纜，通常電纜長(zhǎng)度有0.5m、1m、5m、9m四種選擇（見(jiàn)附錄A）。當(dāng)選0.5m和1m時(shí)必須用延伸電纜以保證系統(tǒng)的總電纜長(zhǎng)度為5m或9m；至于選擇5m還是9m應(yīng)該是考慮能滿(mǎn)足將前置器安裝在設(shè)備機(jī)組的同一側(cè)來(lái)決定。根據(jù)探頭的應(yīng)用場(chǎng)合和安裝環(huán)境，探頭所帶電纜可以配有不銹鋼軟管鎧裝（可選擇），以保護(hù)電纜不易被損壞，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝探頭電纜無(wú)管道布置的情況，應(yīng)該選擇鎧裝。

傳感器的系統(tǒng)工作機(jī)理是電渦流效應(yīng)。當(dāng)接通傳感器系統(tǒng)電源時(shí)，在前置器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻電流信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)電纜送到探頭的頭部，在頭部周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。如果在磁場(chǎng)H1的范圍內(nèi)沒(méi)有金屬導(dǎo)體材料接近，則發(fā)射出去的交變磁場(chǎng)的能量會(huì)全部釋放；反之，如果有金屬導(dǎo)體材料靠近探頭頭部，則交變磁場(chǎng)H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該電渦流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向與H1相反的交變磁場(chǎng)H2。由于H2的反作用，就會(huì)改變探頭頭部線(xiàn)圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線(xiàn)圈的有效阻抗。這種變化既     

傳感器特性與被測(cè)體的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率有關(guān)。當(dāng)被測(cè)體為導(dǎo)磁材料（如普

通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)存在，而且磁效應(yīng)與渦流效

應(yīng)相反，要抵消部分渦流效應(yīng)，使得傳感器靈感應(yīng)敏度低；而當(dāng)被測(cè)體為非導(dǎo)

磁或弱導(dǎo)磁材料（如銅、鋁、合金鋼等）時(shí)，由于磁效應(yīng)弱，相對(duì)來(lái)說(shuō)渦流效

應(yīng)要強(qiáng)，因此傳感器靈敏度要高。圖1-11列出了同一套傳感器測(cè)量幾種典型材料時(shí)的輸出特性曲線(xiàn)，圖中

各曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的平均靈敏度為：

銅：  14.5V/mm    圖1-11 典型材料傳感器輸出特性曲線(xiàn)

鋁：   13.6V/mm

不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)：10.1V/mm

45號(hào)鋼：8.0V/mm（出廠(chǎng)校準(zhǔn)材料）

40CrMo鋼:   7.8V/mm

除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別的說(shuō)明，通常，在出廠(chǎng)前傳感器系統(tǒng)使用45號(hào)鋼材料試件進(jìn)行校準(zhǔn)，只有和它同系列的被測(cè)體材料，產(chǎn)生的特性方程才能和45號(hào)鋼的相近；當(dāng)被測(cè)體的材料與45號(hào)鋼成分相差很大時(shí)，則須按第三章節(jié)所述步驟進(jìn)行重新校準(zhǔn)，否則可能造成很大的測(cè)量誤差。

4、被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)的影響

被測(cè)體表面殘磁效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面，由于加工過(guò)程中形成的殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻，硬度不均勻，結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器特性，API670標(biāo)準(zhǔn)推薦被測(cè)體表面殘磁不超過(guò)0.5微特斯拉。當(dāng)需要更高的測(cè)量時(shí)，應(yīng)該用實(shí)際被測(cè)體進(jìn)行校準(zhǔn)。

5、 被測(cè)體表面鍍層的影響：

被測(cè)體表面的鍍層對(duì)傳感器測(cè)量的影響，相當(dāng)于改變了被測(cè)體材料，視鍍層的材質(zhì)，傳感器靈敏度會(huì)變化。如果鍍層均勻，且厚度大于渦流滲透深度（按上述被測(cè)體尺寸的影響一節(jié)計(jì)算）。則將傳感器按鍍層材料重新校準(zhǔn)，不會(huì)影響使用，否則請(qǐng)與本單位聯(lián)系

使用說(shuō)明本章將告訴您在收到我單位發(fā)出的產(chǎn)品后，如何進(jìn)行開(kāi)箱驗(yàn)收、如何保存以及如何進(jìn)行安裝，對(duì)四種常用的使用方式（軸的徑向振動(dòng)測(cè)量、軸向位移測(cè)量、鑒相器、轉(zhuǎn)速測(cè)量）進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

軸的徑向振動(dòng)測(cè)量

測(cè)量軸的徑向振動(dòng)時(shí)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)安裝兩個(gè)傳感器探頭，兩個(gè)探頭分別安裝在軸承兩邊的同一平面上相隔90°（±5°）。由于軸承蓋一般是水平剖分的，因此通常將兩個(gè)探頭分別安裝在垂直中心線(xiàn)每一側(cè)45°，定義為X探頭（水平方向）和Y探頭（垂直方向）。通常從原動(dòng)機(jī)端看，X探頭應(yīng)該在垂直中心線(xiàn)的右側(cè)，Y探頭應(yīng)該在垂直中心線(xiàn)的左側(cè)，如圖2-2所示。理論上，只要安裝位置可行,兩個(gè)探頭可安裝在軸承圓周的任何位置，保證其90°（±5°）的間隔，都能夠準(zhǔn)確測(cè)量軸的徑向振動(dòng)。

探頭中心線(xiàn)應(yīng)與軸心線(xiàn)正交，探頭監(jiān)測(cè)的表面（正對(duì)探頭中心線(xiàn)的兩邊的1.5倍探頭直徑寬度的軸的整個(gè)圓周面，見(jiàn)圖2-3），應(yīng)無(wú)刻劃痕跡或其他任何不連續(xù)的表面（如油孔或鍵槽等），且在這個(gè)范圍內(nèi)不能有噴鍍金屬或電鍍，表面粗糙度應(yīng)在0.4μm ~0.8μm之間。

除非特別說(shuō)明，通常將軸的徑向振動(dòng)測(cè)量探頭安裝在傳感器的線(xiàn)性范圍中點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的前置器輸出電壓為中點(diǎn)電壓（線(xiàn)性范圍中點(diǎn)間隙值和中點(diǎn)電壓值可以從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)單或校準(zhǔn)曲線(xiàn)中查到，一般03、08輸出方式的前置器中點(diǎn)電壓為-10V或+10V；02輸出方式的前置器中點(diǎn)電壓為+2.5V；05、09輸出方式的前置器中點(diǎn)電流為12mA。特別是對(duì)于大軸承機(jī)器，其軸承間隙接近傳感器線(xiàn)性工作范圍時(shí)（建議選用線(xiàn)性工作范圍更寬的傳感器）。但是對(duì)于臥式機(jī)器，在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，軸會(huì)抬高0.25mm左右，因而在停機(jī)時(shí)安裝垂直方向探頭，應(yīng)將安裝間隙（冷態(tài)間隙）調(diào)整到傳感器的線(xiàn)性范圍中點(diǎn)偏大0.25mm左右，對(duì)應(yīng)的前置器輸出電壓可以從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)單或校準(zhǔn)曲線(xiàn)中查到各探頭頭部間的安裝距離應(yīng)不小于安裝距離。為了防止兩探頭間的相鄰干擾，對(duì)于不同規(guī)格的探頭和不同的安裝方式要求其間的距離也有所不同，詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)見(jiàn)第三節(jié)。

鑒相器測(cè)量

鑒相器測(cè)量就是通過(guò)在被測(cè)軸上設(shè)置一個(gè)凹槽或凸鍵，稱(chēng)作鑒相標(biāo)記。當(dāng)這個(gè)凹槽或凸鍵轉(zhuǎn)到探頭安裝位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測(cè)面間距突變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，軸每轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。因此通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速；通過(guò)將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定振動(dòng)的相位角，用于軸的動(dòng)平衡分析以及設(shè)備的故障分析與診斷等方面。

凹槽或凸鍵要足夠大，以使得產(chǎn)生的脈沖峰峰值不小于5V（API670標(biāo)準(zhǔn)要求不小于7V）。一般若采用f8探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應(yīng)大于7.6mm、深度或高度應(yīng)大于1.5mm（推薦采用2.5mm以上）、長(zhǎng)度應(yīng)大于10.2mm。凹槽或凸鍵應(yīng)平行于軸中心線(xiàn)，其長(zhǎng)度盡量長(zhǎng)，以便當(dāng)軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)時(shí)，探頭還能對(duì)著凹槽或凸槽。

為了避免由于軸向位移引起探頭與被測(cè)面之間的間隙變化過(guò)大，應(yīng)將鑒相器探頭安裝在軸的徑向，而不是軸向位置。應(yīng)盡可能地將鑒相器探頭安裝在機(jī)組的驅(qū)動(dòng)部分上，這樣即使機(jī)組的驅(qū)動(dòng)部分與載荷脫離，傳感器仍會(huì)有鑒相信號(hào)輸出。當(dāng)機(jī)組具有不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，通常需要有多套鑒相器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而可以為機(jī)組的各部分提供有效的鑒相信號(hào)。

鑒相標(biāo)記可以是凹槽，也可以是凸鍵，如圖2-5所示，API670標(biāo)準(zhǔn)要求用凹槽的型式。當(dāng)標(biāo)記是凹槽時(shí)，安裝探頭要對(duì)著軸的完整部分調(diào)整初始安裝間隙，而不能對(duì)著凹槽來(lái)調(diào)整初始安裝間隙。而當(dāng)標(biāo)記是凸鍵時(shí)，探頭一定要對(duì)著凸起頂部表面調(diào)整初始安裝間隙，不能對(duì)著軸的其它完整表面進(jìn)行調(diào)整。否則當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)造成凸鍵與探頭碰撞，剪斷探頭。為了便于快速判斷鑒相信號(hào)的位置，應(yīng)該對(duì)鑒相器探頭安裝位置在機(jī)器外殼上做上標(biāo)志，對(duì)于鑒相標(biāo)記的角度位置應(yīng)該在軸的露出部分做上標(biāo)志。

長(zhǎng)度之和應(yīng)不小于被測(cè)體到前置器探頭所帶電纜長(zhǎng)度加延伸電纜安裝位置之間的距離。探頭所帶電

纜的長(zhǎng)度應(yīng)使探頭與延伸電纜的聯(lián)接處位于機(jī)器的機(jī)殼外面，這樣可以避免聯(lián)接處轉(zhuǎn)接頭被機(jī)器內(nèi)部的

潤(rùn)滑油污染，而且當(dāng)延伸電纜損壞或聯(lián)接處接觸不良時(shí)，不必打開(kāi)機(jī)殼就能方便地進(jìn)行維修或更換。由于探頭電纜部分處于裸露狀態(tài)，在機(jī)器檢修或探頭裝拆時(shí)容易被損壞，因此通常應(yīng)該選用帶不銹鋼軟管

鎧裝的探頭來(lái)保護(hù)。如果在機(jī)器內(nèi)部安裝探頭，建議采用如圖2-13所示電纜密封裝置（本單位可以提供，         探頭電纜的安裝參見(jiàn)本單位產(chǎn)品選型手冊(cè)）進(jìn)行電纜密封和接頭保護(hù)，兩個(gè)或多個(gè)探

頭可共用一套裝置?！耠娎|接頭的密封與絕緣探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)絕緣，但是探頭電纜接頭是和信號(hào)“地”相接的，而且不具有密封性。為了避免接頭和機(jī)殼接觸以及加強(qiáng)其密封性，應(yīng)該對(duì)接頭進(jìn)行絕緣保護(hù)。一種較好的辦法是采用熱縮套管收縮包裹。在產(chǎn)品出廠(chǎng)時(shí)本單位作為附件按每個(gè)探頭200mm長(zhǎng)提供一節(jié)Φ8透明熱縮套管，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，剪下約100mm長(zhǎng)的一節(jié)，接好接頭后，將套管套在接頭處，用電吹風(fēng)將其加熱收縮即可。這樣還能起到防止接頭松動(dòng)的作用。

頭安裝的一般步驟

1、     根據(jù)測(cè)量部位的量程、安裝空間的環(huán)境和尺寸、被測(cè)體材料等特性選定傳感器，并檢查傳感器的各部分外觀(guān)是否完好、各部分是否配套（如探頭直徑與前置器型號(hào)中規(guī)定的配套探頭直徑是否一致、探頭電纜長(zhǎng)度加延伸電纜長(zhǎng)度是否符合前置器對(duì)電纜長(zhǎng)度的要求等）。通常成套訂購(gòu)的傳感器，在出廠(chǎng)時(shí)提供有數(shù)據(jù)校驗(yàn)單，校驗(yàn)單上注明了配套校準(zhǔn)的傳感器各部分的型號(hào)、編號(hào)，用戶(hù)可據(jù)此與產(chǎn)品上的標(biāo)記核對(duì)。然后在傳感器的探頭、延伸電纜（如果有的話(huà)）、前置器上分別進(jìn)行特定標(biāo)記（如“1#瓦水平振動(dòng)”、“軸位移”等）來(lái)說(shuō)明其作用以及區(qū)分多套傳感器各部分之間的聯(lián)接關(guān)系，電纜兩端應(yīng)都做標(biāo)記以便在多根電纜頭中進(jìn)行分辨，這種標(biāo)記應(yīng)該能防水、防油。

2、將傳感器各部分聯(lián)接好，按第三章節(jié)校準(zhǔn)所述通電檢查傳感器，若超差，則需進(jìn)行重新校準(zhǔn)。檢查時(shí)應(yīng)特別注意校準(zhǔn)試件材料是否與被測(cè)體材料一致或具有相近成分，關(guān)于材料對(duì)測(cè)量的影響見(jiàn)被測(cè)體材料的影響。

3、如果未訂購(gòu)配套的安裝支架，則加工合適的安裝支架（參見(jiàn)探頭安裝支架選擇）。

外部安裝探頭支架比較復(fù)雜，一般應(yīng)訂購(gòu)。

4、在機(jī)座上加工支撐安裝支架的螺孔，內(nèi)部安裝探頭的支架一般都需要兩個(gè)螺孔進(jìn)

行緊固，外部安裝探頭一般都是在機(jī)殼上加工帶螺紋的通孔。