廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè),對汽輪機、鼓風(fēng)機、壓縮機、齒輪箱等大型旋轉(zhuǎn)機械的軸的徑向振動、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、油膜厚度等進行在線測量和安全保護,以及轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究和零件尺寸檢驗等方面。
能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高精度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體表面距探頭表面的相對位移變化。它是一種非接觸的線性化計量工具。在高速旋轉(zhuǎn)機械和往復(fù)式運動機械的狀態(tài)分析,振動研究、分析測量中,對非接觸的高精度振動、位移信號,能連續(xù)準確地采集到轉(zhuǎn)子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動、振幅以及軸向位置。在所有與機械狀態(tài)有關(guān)的故障征兆中,機械振動測量是具性的,這是因為它同時含有幅值、相位和頻率的信息。機械振動測量占有優(yōu)勢的另一個原因是:它能反應(yīng)出機械所有的損壞,并易于測量。從轉(zhuǎn)子動力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析,大型旋轉(zhuǎn)機械的運動狀態(tài),主要取決于其核心轉(zhuǎn)軸,而電渦流傳感器,能直接非接觸測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài),對諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生磨擦等機械問題的早期判定,可提供關(guān)鍵的信息如果在這一交變磁場的有效范圍內(nèi)沒有金屬材料靠近,則這一磁場能量會全部損失;當(dāng)有被測金屬體靠近這一磁場,則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,電磁學(xué)上稱之為電渦流。與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場,由于其反作用,使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變(線圈的有效阻抗),這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各向同性,則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率б、磁導(dǎo)率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強度I和角頻率ω參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ、б、D、I、ω)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制τ,ξ、б、I、ω這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變,則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù),雖然它整個函數(shù)是一非線性的,其函數(shù)特征為“S”型曲線,但可以選取它近似為線性的一段。于此,通過前置器電子線路的處理,將線圈阻抗Z的變化,即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化,渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。
軸向位移測量
對于許多旋轉(zhuǎn)機械,包括蒸汽輪機、燃氣輪機、水輪機、離心式和軸流式壓縮機、離心泵等。有些故障也可以判別:
●止推軸承的磨損與失效 ●平衡活塞的磨損與失效
●止推法蘭的松動●聯(lián)軸節(jié)的鎖住等
相對振動測量(大型機械)
測量徑向振動,可以由它分析軸承的工作狀態(tài),還可以分析轉(zhuǎn)子的不平衡。電渦流傳感器系統(tǒng)可以提供對于下列關(guān)鍵或基礎(chǔ)機械進行機械狀態(tài)監(jiān)測所需要的信息:
●工業(yè)透平,蒸汽/燃氣 ●壓縮機,徑向/軸向
●動力發(fā)電透平,蒸汽/燃氣/水利 ●膨脹機●電動馬達 ●發(fā)電機
●勵磁機●齒輪箱●泵 ●風(fēng)扇●鼓風(fēng)機●往復(fù)式機械
相對振動測量(小型機械)
振動測量同樣可以用于對一般性的小型機械進行連續(xù)監(jiān)測。電渦流傳感器系統(tǒng)可為如下各種機械故障的早期判別提供重要信息:
●軸的同步振動 ●油膜失穩(wěn)
●轉(zhuǎn)子摩擦 ●部件松動
●軸承套筒松動 ●壓縮機踹振
●滾動部件軸承失效●徑向預(yù)載,內(nèi)部/外部包括不對中
●軸承巴式合金磨損●軸承間隙過大,徑向/軸向
●聯(lián)軸器“鎖死” ●平衡(阻氣)活塞磨損/失效
●軸彎曲 ●齒輪咬合問題
●電動馬達空氣間隙不均 ●透平葉片通道共振
偏心測量
偏心是在低轉(zhuǎn)速的情況下,電渦流傳感器系統(tǒng)可對軸彎曲的程度進行測量,這些彎曲可由下列情況引起:
●原有的機械彎曲 ●臨時溫升導(dǎo)致的彎曲●重力彎曲 ●外力造成的彎曲
偏心的測量對于評價旋轉(zhuǎn)機械全面的機械狀態(tài)是非常重要的。特別是對于裝有透平監(jiān)測儀表系統(tǒng)(TSI)的汽輪機, 在啟動或停機過程中,偏心測量已成為不可少的監(jiān)測指標(biāo)。 它使你能看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。轉(zhuǎn)子的偏心位置,也叫軸的徑向位移,它經(jīng)常用來指示軸承的磨損,以及加載荷的大小。如:由不對中導(dǎo)致的情況。它同時也用來決定軸的方位角,方位角可以說明轉(zhuǎn)子是否穩(wěn)定。
轉(zhuǎn)速測量
對于所有選裝機械而言,都需要監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機械軸的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速是衡量機器正常運轉(zhuǎn)的一個重要指標(biāo)。而電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)速的*性是其他任何傳感器測量沒法比的,它既能響應(yīng)零轉(zhuǎn)速,也能響應(yīng)高轉(zhuǎn)速,抗干擾性能也非常強。
轉(zhuǎn)速測量通常有以下幾種傳感器可選:電渦流轉(zhuǎn)速傳感器、無源磁電轉(zhuǎn)速傳感器、有源磁電轉(zhuǎn)速傳感器等。具體需要選擇哪種類型傳感器則要根據(jù)轉(zhuǎn)速測量的要求而定。如:低速測量是否需要檢測零轉(zhuǎn)速,高速測量的高轉(zhuǎn)速等。轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置有以下幾種:用標(biāo)準的漸開線齒輪 (M1~M5)作轉(zhuǎn)速發(fā)生信號、在轉(zhuǎn)軸上開一鍵槽、在轉(zhuǎn)軸上開孔眼、在轉(zhuǎn)軸上開凸鍵等轉(zhuǎn)速發(fā)生信號裝置。
TR電渦流傳感器適合于測量從零轉(zhuǎn)速以上的任何一轉(zhuǎn)速,對于被測體轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速發(fā)生裝置要求也很低, 被測體齒輪模數(shù)可以很小,被測體也可以是一個很小的孔眼,—個小凸鍵、一個小的凹槽。
電渦流傳感器測轉(zhuǎn)速,通常選用Φ5mm、Φ8mm、Φ11mm的探頭。轉(zhuǎn)速測量頻響為0-6KHz。
電渦流傳感器測轉(zhuǎn)速,傳感器輸出的信號幅值較高 (在低速和高速整個范圍內(nèi)),抗干擾能力強。
無源磁電式傳感器是針對測速齒輪而設(shè)計的發(fā)電型傳感器(無源),不適合測量零轉(zhuǎn)速和較低轉(zhuǎn)速,因低頻時,幅值信號小,抗干擾能力較差,它不需要供電,有源磁電式傳感器采用了+ 24V供電,輸出波形為矩形波,具有負載驅(qū)動能力。
脹差測置
對于汽輪發(fā)電機組來說,在其啟動和停機時,由于金屬材料的不同,熱膨脹系數(shù)的不同,以及散熱的不同,軸的熱膨脹可能超過殼體膨脹;有可能導(dǎo)致透平機的旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件(如機殼、噴嘴、臺座等)的相互接觸,導(dǎo)致機器的破壞。因此脹差的測量是非常重要的。
滾動軸承、電機換向器整流片動態(tài)監(jiān)控
對于使用滾動軸承的機器預(yù)測性維修很重要。探頭安裝在軸承外殼中,以便觀察軸承外環(huán)。由于滾動元件在軸承旋轉(zhuǎn)時,滾動元件與軸承有缺陷的地方相碰撞時,外環(huán)會產(chǎn)生微小變形。監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測到這種變形信號。當(dāng)信號變形時意味著發(fā)生了軸承故障,如滾動元件的裂紋缺陷或者軸承環(huán)的缺陷等。還可以測量軸承內(nèi)環(huán)運動狀態(tài),經(jīng)過運算可以測量軸承打滑度。
典型應(yīng)用示意圖: