
我們常接觸到的本特利渦流傳感器有直徑5mm渦流傳感器、8mm渦流傳感器、11mm渦流傳感器、14mm渦流傳感器、25mm渦流傳感器、50mm差脹傳感器、3300耐高溫電渦流傳感器幾種,其中5mm探頭和14mm探頭不常用。每個(gè)傳感器系統(tǒng)都由探頭、延長(zhǎng)線和前置器組成,本特利探頭、延長(zhǎng)線和前置器具有完全的可互換性,只要部件號(hào)一致,各部分可以互換。
電渦流傳感器是以高頻電渦流效應(yīng)為原理的非接觸式位移、振動(dòng)傳感器,其基本原理是探頭、延伸電纜、前置器以及被測(cè)體構(gòu)成基本工作系統(tǒng)。前置器中高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線圈,在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。如果在這一交變磁場(chǎng)的有效范圍內(nèi)沒(méi)有金屬材料靠近,則這一磁場(chǎng)能量會(huì)全部損失;當(dāng)有被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng),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(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng),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項(xiàng)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(qiáng)度I和頻率ω參數(shù)來(lái)描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D,I, ω)函數(shù)來(lái)表示。通常我們能做到控制τ, ξ, б,I, ω這幾個(gè)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(gè)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(guò)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(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化,電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。
①8mm探頭,現(xiàn)在常用的為3300XL 8mm系統(tǒng),其系統(tǒng)能輸出正比于探頭端部與被測(cè)導(dǎo)體表面之間的距離的電壓信號(hào)。它既能進(jìn)行靜態(tài)(位移)測(cè)量又能進(jìn)行動(dòng)態(tài)(振動(dòng))測(cè)量,主要用于油膜軸承機(jī)械的振動(dòng)和位移測(cè)量,以及鍵相位和轉(zhuǎn)速測(cè)量。3300 XL 8mm 傳感器系統(tǒng)的每一個(gè)組件都是向后兼容的,并且和其它的非XL 3300 系列的5mm和8mm 傳感器系統(tǒng)組件可互換。例如,當(dāng)沒(méi)有足夠的空間安裝8mm 探頭時(shí),通常使用3300 5mm 探頭來(lái)代替。其線性范圍為2mm(80mils),從距被測(cè)靶面約0.25mm(10mils)處開(kāi)始,從0.25 至2.3mm(10 至90mils)(約-1至-17Vdc);探頭靈敏度系數(shù)為7.874V/mm,前置器在出廠時(shí)都經(jīng)過(guò)AISI4140鋼校準(zhǔn),如被測(cè)表面特性與AISI4140鋼差異很大,可根據(jù)被測(cè)表面特性重新校準(zhǔn)。前置器的電源要求在無(wú)安全柵時(shí)為-17.5Vdc 至-26Vdc,電流最大為12mA,有安全柵時(shí)要求-23V dc 至-26Vdc。當(dāng)在高于-23.5V dc 電壓下工作時(shí) 將導(dǎo)致線性范圍減小?,F(xiàn)場(chǎng)聯(lián)線要求0.2 至1.5mm2(16 至24AWG)[有金屬環(huán)時(shí)0.25 至0.75mm2(18 至23AWG)]。建議使用三芯屏蔽電纜。從3300 XL 前置器到監(jiān)測(cè)器的最大長(zhǎng)度為305 米(1000 英尺)。探頭要求最小靶面尺寸: 直徑15.2mm(0.6inch) (平面靶面),軸直徑:最小50.8mm (2in) 推薦最?。?6.2mm (3in) 當(dāng)對(duì)直徑小于50mm(2in) 的軸進(jìn)行測(cè) 量時(shí),通常要求徑向振動(dòng)或軸向位移傳感器間距很近,這將導(dǎo)致因傳感器的電磁場(chǎng)相互干擾而發(fā)生讀數(shù)錯(cuò)誤。應(yīng)注意保持傳感器端面之間的最小距離以防止交叉干擾,對(duì)于軸向位移測(cè)量不小于40mm(1.6in),對(duì)于徑向 振動(dòng)測(cè)量不小于38mm(1.5in)。對(duì)于軸直徑小76.2mm(3in)的徑向振動(dòng)或位移測(cè)量,將導(dǎo)致靈敏度發(fā)生變化。②11mm探頭,現(xiàn)在常用的為3300XL 11mm系統(tǒng),對(duì)于油膜軸承機(jī)器非接觸式振動(dòng)和位移測(cè)量,3300 XL 11mm 電渦流傳感器系統(tǒng)靈敏度可輸出3.94 V/mm( 100mV/mil )。11mm 的探頭端部使這種傳感器與我們標(biāo)準(zhǔn)的3300XL8mm 傳感器系統(tǒng)相比具有更大的線性區(qū),線性范圍為4.0mm(160mils),從距被測(cè)靶面約0.5mm(20mils)處開(kāi)始,從0.5 至4.5mm(20至180mils)。它主要應(yīng)用在要求大線性范圍的下列測(cè)量:
• 軸向(推力)位移測(cè)量
• 蒸汽輪機(jī)的斜面差脹測(cè)量
• 往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿位移或下降的測(cè)量
• 轉(zhuǎn)速計(jì)和零轉(zhuǎn)速測(cè)量
• 相位參考(鍵相位)信號(hào)
3300 XL11 mm前置器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是取代7200系列11mm和14mm 傳感器系統(tǒng)。當(dāng)從7200系統(tǒng)升級(jí)到3300XL11mm系統(tǒng)時(shí),所有的部件都必須被3300 XL11mm 部件替換;同時(shí),監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 也要升級(jí)。如果使用3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng),則需要軟件組態(tài)的升級(jí)版本,該版本可以兼容3300 XL11mm 系統(tǒng);現(xiàn)存的3300監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也需要 作相應(yīng)的修改。 應(yīng)用建議: 3300XL11mm趨近式傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于頻率范圍從0 到8kHz的位移或振動(dòng)測(cè)量,典型應(yīng)用包括徑向振動(dòng)和位移、軸向位移以及鍵相位測(cè)量。
探頭要求最小靶面尺寸:直徑30.5mm(1.2inch)(平面靶面),推薦最小軸直徑:152mm (6.0inch)
當(dāng)對(duì)直徑小于76mm(3.0in) 的軸進(jìn)行測(cè) 量時(shí),通常要求徑向振動(dòng)或軸向位移傳感器間距很近,將導(dǎo)致因傳感器的電磁場(chǎng)相互干擾而發(fā)生讀數(shù)錯(cuò)誤。應(yīng)注意保持傳感器端面之間的最小距離以防止交叉干擾,對(duì)于復(fù)合軸向位移測(cè)量不小于64mm(2.5in),對(duì)于徑向 振動(dòng)測(cè)量不小于54mm(2.1in)。對(duì)于軸直徑小于152mm(6.0in)的徑向振動(dòng)或位移測(cè)量,軸表面的曲率將導(dǎo)致靈敏度發(fā)生變化。③25mm探頭,現(xiàn)在常用的為3300XL 25mm系統(tǒng),0.787 V/mm(20 mV/mil)的靈敏度輸出使系統(tǒng)的線性范圍達(dá)12.7 mm(500 mil)。線性范圍從距被測(cè)靶面約0.63mm(25mils)處開(kāi)始,從0.63 至13.33mm(25 至525mils)(約-1.5 至-11.5Vdc)。由于具有這樣的線性范圍,3300 XL 25 mm 傳感器系統(tǒng)適用于測(cè)量中到大型蒸汽透平發(fā)電機(jī)上由于透平轉(zhuǎn)子和機(jī)器定子(殼體)膨脹率不同所引起的差脹(DE)。差脹測(cè)量由兩個(gè)電渦流傳感器實(shí)現(xiàn),測(cè)量與推力軸承有一定距離的凸緣或斜面。3300 XL 25mm探頭具有多種殼體配置形式,可以代替所有標(biāo)準(zhǔn)的7200 25mm、7200 35mm 和25mm DE傳感器系統(tǒng)(包括側(cè)面和尾部引出探頭)。前置器的輸出也與7200和25mm DE 系統(tǒng)的輸出相同,使用戶在升級(jí)時(shí)不需要修改任何監(jiān)測(cè)器組態(tài)。當(dāng)升級(jí)以前的系統(tǒng)時(shí),傳感器系統(tǒng)的每個(gè)組件(探頭、延伸電纜和前置器)必須全部替換成3300 XL 25mm的組件。 3300 XL 25mm 探頭設(shè)計(jì)用于最苛刻的蒸汽透平DE環(huán)境。它能在高達(dá)200°C(392°F)的溫度下持續(xù)運(yùn)行并保持精度,還可以承受250°C(482°F)的間歇高溫。25 mm 探頭前后密封,并使用FluidLoc® 電纜(所有標(biāo)準(zhǔn)25 mm探頭),防止?jié)駳膺M(jìn)入探頭端部。特殊的高溫ClickLoc™ 接頭也是探頭和延伸電纜的標(biāo)準(zhǔn)配置。每個(gè)探頭和電纜都帶有接頭保護(hù)器和一次性接頭保護(hù)器安裝工具,確保接頭不受污染。探頭頭部上的ClickLoc™ 接頭具有可拆卸的襯套,幫助在緊密間隙內(nèi)纏繞電纜。
④50mm差脹傳感器,它是為大型蒸汽透平的差脹提供精確可靠的測(cè)量方法。在用凸緣觀測(cè)時(shí),選擇安裝方法的準(zhǔn)則和25mm探頭相似,觀測(cè)靶面的尺寸以及所預(yù)料的軸向差脹的大小。如果凸緣的高度足夠大,用一個(gè)傳感器觀測(cè)凸緣的一個(gè)側(cè)面,可測(cè)量脹差。如果脹差的大小,超過(guò)用一個(gè)傳感器觀察凸緣一個(gè)側(cè)面的范圍時(shí),則需要用兩個(gè)探頭采用補(bǔ)償?shù)陌惭b方式進(jìn)行測(cè)量,兩個(gè)探頭各觀測(cè)凸緣的一個(gè)側(cè)面,凸緣在兩個(gè)探頭之間移動(dòng),這樣可以把測(cè)量范圍加大一倍。這種方法之所以可以加大差脹的測(cè)量范圍,是因?yàn)楫?dāng)凸緣移出一個(gè)傳感器的測(cè)量范圍時(shí),它就進(jìn)入另一個(gè)探頭的測(cè)量范圍。還有一個(gè)差脹測(cè)量技術(shù)的選項(xiàng),就是用斜面測(cè)量,它較之一般的凸緣測(cè)量,可以加大傳感器的測(cè)量范圍。
50mm 差脹傳感器,其先進(jìn)的前置放大器以及非接觸式探頭,都安裝在密封的傳感器箱體內(nèi)部。這一設(shè)計(jì)消除了傳感器和部件之間的互換誤差。由于將整個(gè)傳感器作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn),使傳感器系統(tǒng)高度準(zhǔn)確。內(nèi)裝的溫度敏感元件在整個(gè)溫度-35℃到+120℃(-31℉到℉+248℉℉)的范圍內(nèi),可以補(bǔ)償信號(hào)輸出。在汽輪機(jī)運(yùn)行溫度范圍內(nèi),傳感器的輸出是穩(wěn)定的,它具有精確的差脹測(cè)量。同時(shí)在每一傳感器的內(nèi)部,都裝有內(nèi)層屏蔽,它可以降低對(duì)轉(zhuǎn)子表面的側(cè)視,這樣就可以允許凸緣的高度102mm(4.0in)時(shí),傳感器可以在27.9mm(1.1in)范圍內(nèi)保持線性。線性范圍從距離觀測(cè)靶面約1.3 mm (50mils)處開(kāi)始,從1.3 到 29.2 mm (50到 1150 mils),探頭的平均靈敏度為0.394±0.008 V/mm。
50mm 差脹傳感器電源要求: -17.5 Vdc 到 -26Vdc,最大電流13.3 mA。完整的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)線由5 米或9 米的三芯絞線、屏蔽層和環(huán)形接線端子組成。傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間的最大長(zhǎng)度為610 米 (2000英尺) ;觀測(cè)靶面最小尺寸:最大線性范圍在102 mm (4 in) 凸緣高度。
⑤3300耐高溫電渦流傳感器,因燃?xì)夂驼羝钙娇僧a(chǎn)生高溫,其溫度之高足以破壞普通的電渦流探頭。3300 耐高溫電渦流傳感器系統(tǒng)(HTPS)的設(shè)計(jì)可以承受燃?xì)?、蒸汽透平和其它?lèi)型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中產(chǎn)生的高溫。HTPS 可以測(cè)量這些機(jī)器高溫區(qū)域的振動(dòng)、軸位移、差脹以及其它參數(shù)。其主要特點(diǎn)有:
• 具有整體硬線電纜的電渦流探頭在極端條件下可連續(xù)承受+350°C(+662°F)的高溫;
• 具有4mm(160 mils)的線性范圍,可在機(jī)器的高溫部位進(jìn)行大部分測(cè)量;
• 密閉式密封的陶瓷探頭端部可以防潮,并可防止雜質(zhì)進(jìn)入,因而可增加壽命;
• 陶瓷端部以及不銹鋼結(jié)構(gòu)耐熱、防潮、防腐蝕 ;
• 具有螺紋和無(wú)螺紋類(lèi)型的殼體,適用于多種探頭安裝類(lèi)型 ;
• 可采用長(zhǎng)度為1、2 和5 米的硬線電纜用于從機(jī)械的高溫部位引線;
• 具有3.94mv/m(100mv/mil)的信號(hào)輸出,與新的以及現(xiàn)有的所有本特利內(nèi)華達(dá)監(jiān)測(cè)器及故障診斷設(shè)備兼容。
3300 耐高溫電渦流傳感器系統(tǒng)可用來(lái)保護(hù)和管理關(guān)鍵機(jī)械,并可以增加安全性和有效性。當(dāng)在透平中間部位進(jìn)行測(cè)量時(shí),還可用來(lái)進(jìn)行模態(tài)分析。模態(tài)分析對(duì)于研究和開(kāi)發(fā)新的蒸汽透平和燃?xì)馔钙揭约皩?duì)現(xiàn)有的透平進(jìn)行故障診斷時(shí)都很重要。模態(tài)識(shí)別探頭可提供水平的模態(tài)信息,這對(duì)于平衡 旋轉(zhuǎn)機(jī)械以及確認(rèn)軸裂紋、軸承失效、轉(zhuǎn)子和靜止部分之間的摩擦等故障和其它機(jī)械問(wèn)題是非常有價(jià)值的。由于使用厚的硬線電纜,耐高溫電渦流傳感器系統(tǒng)不適宜采用傳統(tǒng)的螺紋探頭和支架方式。因此,我們推薦使用無(wú)螺紋殼體探頭,尤其是訂購(gòu)更長(zhǎng)(2 米或5 米)的探頭系統(tǒng)。無(wú)螺紋殼體探頭帶有夾鉗形式的安裝支架,使探頭在安裝時(shí)無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)。
電源要求-19.6Vdc至-26Vdc,電流最大為12mA。當(dāng)在高于-23.5V dc 電壓下工作時(shí),將導(dǎo)致線性范圍減小?,F(xiàn)場(chǎng)聯(lián)線要求從3300 HTPS 前置器到監(jiān)測(cè)器的最大長(zhǎng)度為305米(1000英尺)。 線性范圍: 4.0mm(160mils) ,線性范圍從距被測(cè)靶面約0.5mm(20mils)處開(kāi)始,從0.5 至4.5mm(20至180mils)(約-2 至-18Vdc)。推薦最小靶面尺寸:30.5mm(1.2inch) 直徑(平面靶面),推薦最小軸直徑: 152mm(6.0inch)
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