TSI傳感器的工作原理及現(xiàn)場(chǎng)安裝要點(diǎn)

李鐵成 楊東升

摘 要：本文主要通過(guò)對(duì)渦流式傳感器來(lái)介紹TSI傳感器的工作原理和安裝過(guò)程中的注意事項(xiàng)，并在文中舉出TSI探頭在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)應(yīng)策略，以此來(lái)保障安裝質(zhì)量，并提高工作效率。

關(guān)鍵詞：渦流探頭；工作原理；安裝要點(diǎn)

1 TSI系統(tǒng)常用的傳感器

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、速度傳感器等幾種。

1.1 電渦流傳感器和監(jiān)測(cè)原理

電渦流傳感器是根據(jù)渦流效應(yīng)原理工作的，渦流傳感器的線圈L與一個(gè)電容C并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)并聯(lián)諧振電路。由前臵器內(nèi)的晶體振蕩器供給穩(wěn)定的高頻電流來(lái)激勵(lì)，在線圈周?chē)a(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)俑，當(dāng)被測(cè)主軸靠近次交流磁場(chǎng)φ作業(yè)范圍時(shí)，在被測(cè)主軸表面產(chǎn)生電渦流，而此電渦流又產(chǎn)生一個(gè)新交變磁場(chǎng)來(lái)阻礙主磁場(chǎng)的變化，這一過(guò)程將消耗能量，因而使線圈的Q值發(fā)生變化。在被測(cè)主軸與傳感器之間的間隙d改變時(shí)，傳感器線圈的Q值也隨之變化。在電路中線圈Q值與線圈是電感量之間的關(guān)系為：

Q=XL/R

式中L-線圈是電感量；R-電路中的禍合電阻。上式說(shuō)明，線圈的電感量隨Q值變化而變化，亦即隨間隙d的變化而變化。而線圈電感量的變化，使線圈的輸出電壓U發(fā)生變化。這樣渦流傳感器便將間隙d的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化。信號(hào)經(jīng)前臵器放大以后為0-24VDC信號(hào)進(jìn)儀表框架。

速度傳感器的原理如下：壓電式速度傳感器安裝在軸承殼上或機(jī)殼上，機(jī)械振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力或張力作用在晶體上，而晶體的作用相當(dāng)一個(gè)彈簧，它會(huì)依次反抗壓力或張力，這樣晶體就會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)的電荷，該電荷由積分電子線路進(jìn)行調(diào)節(jié)。監(jiān)測(cè)器提供電源，同時(shí)從傳感器上取得信號(hào)。

1.2 磁阻式傳感器

磁阻式傳感器由鐵芯、永久磁鋼、感應(yīng)線圈組成，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)，探頭與齒輪間的間隙就會(huì)成周期性的變化，其結(jié)果通過(guò)傳感器線圈的磁通量發(fā)生周期性的增加，從而在線圈中感應(yīng)出成近似正弦波的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。通過(guò)它的工作方式我們知道，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）；

當(dāng)我們的齒輪齒數(shù)一定時(shí)，輸出的電壓頻率就和轉(zhuǎn)速成正比。所以我們通過(guò)測(cè)量感應(yīng)電勢(shì)的頻率就可以推算出轉(zhuǎn)速。

1.3 速度式振動(dòng)傳感器工作原理

速度式傳感器是由一個(gè)慣性線圈和一個(gè)移動(dòng)的磁鋼殼體組成，慣性線圈通過(guò)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)線圈性對(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、幅度是一致的，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(guò)處理來(lái)反映振動(dòng)。

2 傳感器部件組裝

目前主流的電渦流傳感器系統(tǒng)一般都是由三部分組成的，分別是傳感器，即探頭、前置器、延長(zhǎng)電纜。傳感器的功能主要是用感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，前置器的功能是把傳感器感受到的信號(hào)記錄下來(lái)，同時(shí)經(jīng)過(guò)自己的轉(zhuǎn)變，把其變成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)再反饋出來(lái)。因前置器和探頭安裝位置不同，這就要用的專用的延長(zhǎng)電纜連接探頭和前置器。

3 TSI系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)的安裝要點(diǎn)

以東方汽輪機(jī)廠和東方電機(jī)廠供的設(shè)備為例。

汽輪機(jī)型號(hào)：N660-24.2/566/566 發(fā)電機(jī)型號(hào)：QFSN-660-2-22A

工作流程：監(jiān)測(cè)儀表清點(diǎn)、核查→送檢→安裝前的清理、試裝和支架安裝→電纜固定位置的檢查→探頭（傳感器）安裝→高頻電纜（電纜）連接、固定→驗(yàn)收。

在現(xiàn)場(chǎng)安裝中各探頭要點(diǎn)如下：

⑴鍵相，探頭安裝后探頭應(yīng)正好對(duì)著測(cè)量槽的槽口，槽的長(zhǎng)和寬應(yīng)大于鍵相探頭檢測(cè)平面的直徑。探頭至轉(zhuǎn)子間隙要求1mm，注意安裝時(shí)探頭不能和測(cè)量槽對(duì)正，以免測(cè)量間隙預(yù)留不準(zhǔn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后打碎探頭。⑵偏心，探頭安裝在高壓軸承箱內(nèi)#1軸承處，此處相對(duì)于高汽輪機(jī)高壓缸轉(zhuǎn)子為末端，為轉(zhuǎn)子偏心值最大處。⑶差脹和軸向位移，探頭支架固定后，應(yīng)能保證探頭安裝后其檢測(cè)平面與被測(cè)面水平或徑向方向平行。注意探頭安裝前應(yīng)要求機(jī)務(wù)將轉(zhuǎn)子推至工作面，以此確定軸位移零位，根據(jù)計(jì)算得出零位電壓值-10V。同理推算出高壓側(cè)脹差電壓值-5.4V；低壓缸脹差1電壓-5.73V，低壓缸脹差2電壓-15.12V。⑷轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速傳感器，支架固定后應(yīng)能保證探頭安裝后其檢測(cè)平面正對(duì)被測(cè)體表面，一般要求探頭距測(cè)量面距離1mm。⑸軸振動(dòng)傳感器。一般設(shè)計(jì)X和Y向振動(dòng)，2個(gè)探頭成90°，相對(duì)于軸中線45°布置。振動(dòng)支架安裝比較簡(jiǎn)單，按圖擰緊支架，并固定探頭。

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