HZ891XL系列电涡流传感器概论

0/46目录前言2第一章综述0b5E2RGbCAP第一节系统简介0p1EanqFDPw为何采用电涡流位移传感器0DXDiTa9E3d系统组成0RTCrpUDGiT与美国本特利(BN公司产品兼容05PCzVD7HxA第二节系统的工作原理1jLBHrnAILg第三节产品说明1xHAQX74J0X探头1LDAYtRyKfE延伸电缆2Zzz6ZB2Ltk前置器3dvzfvkwMI1产品出厂标记4rqyn14ZNXI标准配套附件4EmxvxOtOco相关资料4SixE2yXPq5第四节被测体尺寸与材料的影响46ewMyirQFL被测体尺寸的影响5kavU42VRUs被测体表面加工状况的影响5y6v3ALoS89被测体材料的影响5M2ub6vSTnP被测体表面残磁效应的影响60YujCfmUCw被测体表面镀层的影响6eUts8ZQVRd第二章使用说明6sQsAEJkW5T第一节验收与保存7GMsIasNXkA出厂包装7TIrRGchYzg到货验收77EqZcWLZNX贮存7lzq7IGf02E第二节传感器的典型应用7zvpgeqJ1hk轴的径向振动测量8NrpoJac3v1轴向位移测量91nowfTG4KI鉴相器测量9fjnFLDa5Zo转速测量10tfnNhnE6e5第三节探头的安装10HbmVN777sL安装探头时，您应注意以下几个问题：10V7l4jRB8Hs各探头间的距离1083lcPA59W9探头头部与安装面的距离11mZkklkzaaP探头安装支架选择11AVktR43bpw探头安装间隙14ORjBnOwcEd1/46探头所带电缆的安装142MiJTy0dTT电缆接头的密封与绝缘15gIiSpiue7A探头的抗腐蚀性15uEh0U1Yfmh探头的高压环境15IAg9qLsgBX探头安装的一般步骤16WwghWvVhPE第四节延伸电缆的安装17asfpsfpi4k延伸电缆转接头的密封与绝缘17ooeyYZTjj1铺设延伸电缆管道18BkeGuInkxI延伸电缆安装的一般步骤18PgdO0sRlMo第五节前置器的安装193cdXwckm15第六节系统连接20h8c52WOngM第三章校准与维修21v4bdyGious第一节校准21J0bm4qMpJ9什么情况下应该对传感器进行重新校准？21XVauA9grYP校准装置与设备21bR9C6TJscw校准步骤21pN9LBDdtrd第二节故障维修23DJ8T7nHuGT初步检查步骤23QF81D7bvUA附录A型号命名与选型说明244B7a9QFw9h第一节探头型号、规格24ix6iFA8xoX第二节前置器型号、规格26wt6qbkCyDE第三节延伸电缆型号、规格28Kp5zH46zRk附录B技术规范29Yl4HdOAA61第一节技术要求29ch4PJx4BlI传感器安全可靠性能29qd3YfhxCzo技术指标29E836L11DO5系统指标29S42ehLvE3M探头指标32501nNvZFis前置器指标34jW1viftGw9延伸电缆指标36xS0DOYWHLP外观36LOZMkIqI0w第二节技术指标测试方法37ZKZUQsUJed测试设备37dGY2mcoKtT除有特殊要求外均按下列环境要求作实验37rCYbSWRLIA传感器测试37FyXjoFlMWh2/46前言本手册适用于对电子仪表以及对设备监测有实践经验的工程技术人员。您可以通过本手册，了解由美国普林斯顿科技有限公司提供技术，上海航振仪器调试总装的HZ891XL系列电涡流位移传感器系统的工作原理、系统组成、产品性能，并获得传感器安装、维修方面的有关建议。TuWrUpPObX本手册第一章综合介绍了传感器的优越性能、各部分组成结构以及传感器系统的基本工作原理和影响传感器系统工作的一些因素。第二章介绍了对传感器系统进行验收的一般程序，以及对传感器系统最常见的三种使用方式和系统进行安装时应注意的问题提出了一些建议。第三章介绍了传感器系统的重新校准以及故障检查和维修的方法。另外附录A提供了传感器系统的型号命名和选型说明，附录B提供了传感器系统的技术规范。7qWAq9jPqE本手册中有关传感器的型号规格的规定以及传感器的详细技术规范是依据美国石油部标准API670提出的。本手册提出的一些安装传感器系统方面的建议，主要参照API670标准以及经验所得，可作您参考之用。llVIWTNQFk若有不详之处，敬请来电来函。0/46第一章综述第一节系统简介为何采用电涡流位移传感器●电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。yhUQsDgRT1●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核心——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。MdUZYnKS8I系统组成系统主要包括前置器、延伸电缆(用户可以根据需要选择、探头和附件。与美国本特利(BN公司产品兼容HZ891XL系列电涡流位移传感器的各项性能指标相当或接近美国本特利(BN公司3300、3300XL系列产品水平，可直接替换BN公司3300、3300XL、7200系列产品。09T7t6eTno图1-1传感器系统的组成1/46第二节系统的工作原理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。e5TfZQIUB5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。s1SovAcVQM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CCCC01212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线性最好，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。GXRw1kFW5s第三节产品说明探头探头对正被测体表面，它能精确地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。通常探头由线圈、头部、壳体、高频电缆、高频接头组成，其典型结构见图1-5所示。UTREx49Xj9图1-5探头典型结构rH1d线圈金属导体I1H2I2(μ,σ)图1-2电涡流作用原理图检波滤波TC1被测金属导体δC2UX放大线性修正LXUO图1-3传感器原理框图δ探头0被测金属导体UOU2U0U1δ1δ0δ2图1-4传感器输出特性曲线锁口加强无螺纹部分螺纹部分扳手平面铠装(可选)线圈头部壳体高频电缆高频接头锁紧螺母2/46线圈是探头的核心，它是整个传感器系统的敏感元件，线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。8PQN3NDYyP探头头部采用耐高低温的PPS工程塑料，通过“二次注塑”工艺将线圈密封其中。这项技术增强了探头头部的强度和密封性，在恶劣环境中可以保护头部线圈能可靠工作。头部直径取决于其内部线圈直径，由于线圈直径决定传感器系统的基本性能——线性量程，因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头，一般情况传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2～1/4。我们为HZ891XL系列设计了φ5、φ8、φ11、φ25、φ50五种直径的头部(见附录A，也可生产其它规格的头部体。mLPVzx7ZNw探头壳体用于支撑探头头部，并作为探头安装时的装夹结构。壳体采用不锈钢制成，一般上面刻有标准螺纹，并备有锁紧螺母。为了能适合不同的应用和安装场合，探头壳体具有不同的型式和不同的螺纹及尺寸规格(见附录A。AHP35hB02d高频电缆是用于联接探头头部到前置器(有时中间带有延伸电缆转接，这种电缆是用氟塑料绝缘的射频同轴电缆，通常电缆长度有0.5m、1m、5m、9m四种选择(见附录A，当选择0.5m和1m时必须用延伸电缆以保证系统的总的电缆长度为5m或9m，至于选择5m还是9m应该是考虑能满足将前置器安装在设备机组的同一侧来决定。根据探头的应用场合和安装环境，探头所带电缆可以配有不锈钢软管铠装(可选择，以保护电缆不易被损坏，对于现场安装探头电缆无管道布置的情况，应该选择铠装。NDOcB141gTHZ891XL探头、延伸电缆和前置器都带有防腐蚀的符合美国军用规范MIL-C-39012的镀金铜接头。这些接头只需用手指紧固接头会自动“锁住”），特殊的机械锁紧装置能防止连接松动。接头在安装或拆卸时不需要特殊的工具。。1zOk7Ly2vA探头整体各部件通过机械变形联接，在恶劣环境中可以保证探头的稳定性和可靠性。延伸电缆作为系统的一个组成部分，延伸电缆(如图1-6所示用来联接和延长探头与前置器之间的距离，您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择(详见附录A，选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度加探头电缆长度与配套前置器所要求的长度一致(5m或9m，铠装选择的情况同探头电缆。fuNsDv23Kh标记电缆长度A转接头铠装(可选)同轴电缆同轴接头图1-6延伸电缆采用延伸电缆的目的是为了减短探头所带电缆长度，对于用螺纹安装探头时，需转动探头，过长的电缆不便使电缆随探头转动，容易扭断电缆，这种情形在探头安装部分有进一步说明。tqMB9ew4YX延伸电缆的两端接头不同，带阳螺纹的接头(转接头与探头联接，带阴螺纹的接头与前置器联接。HmMJFY05dE注意探头电缆和延伸电缆长度一经选定，使用时不能随意加长或缩短。如有必要，则须重新校准，否则可能引起传感器超差。!3/46前置器前置器是一个电子信号处理器。一方面前置器为探头线圈提供高频交流电流；另一方面，前置器感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化，经过前置器的处理，产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。ViLRaIt6skHZ891XL系列前置器提供两种安装方式及两种输出方式：前置器及安装方式如图1-7所示。●外形尺寸：78mm×61mm×65mm(底板式安装,与我公司HZ891,BN公司3300系列兼容。90mm×35mm×70mm(导轨式安装,与BN公司3300XL系列兼容。●安装尺寸：底板安装，51mm×51mm，采用四个M4×12GB29-76螺栓安装(产品附件；导轨安装，可以方便