李铁成 杨东升
摘 要:本文主要通过对涡流式传感器来介绍TSI传感器的工作原理和安装过程中的注意事项,并在文中举出TSI探头在现场安装时容易出现的问题及对应策略,以此来保障安装质量,并提高工作效率。
关键词:涡流探头;工作原理;安装要点
1 TSI系统常用的传感器
TSI系统常用的传感器一般有电涡流传感器、磁阻式传感器、速度传感器等几种。
1.1 电涡流传感器和监测原理
电涡流传感器是根据涡流效应原理工作的,涡流传感器的线圈L与一个电容C并联,构成一个并联谐振电路。由前臵器内的晶体振荡器供给稳定的高频电流来激励,在线圈周围产生高频交变磁场俑,当被测主轴靠近次交流磁场φ作业范围时,在被测主轴表面产生电涡流,而此电涡流又产生一个新交变磁场来阻碍主磁场的变化,这一过程将消耗能量,因而使线圈的Q值发生变化。在被测主轴与传感器之间的间隙d改变时,传感器线圈的Q值也随之变化。在电路中线圈Q值与线圈是电感量之间的关系为:
Q=XL/R
式中L-线圈是电感量;R-电路中的祸合电阻。上式说明,线圈的电感量随Q值变化而变化,亦即随间隙d的变化而变化。而线圈电感量的变化,使线圈的输出电压U发生变化。这样涡流传感器便将间隙d的变化转变成电压的变化。信号经前臵器放大以后为0-24VDC信号进仪表框架。
速度传感器的原理如下:压电式速度传感器安装在轴承壳上或机壳上,机械振动会产生一个压力或张力作用在晶体上,而晶体的作用相当一个弹簧,它会依次反抗压力或张力,这样晶体就会产生移动的电荷,该电荷由积分电子线路进行调节。监测器提供电源,同时从传感器上取得信号。
1.2 磁阻式传感器
磁阻式传感器由铁芯、永久磁钢、感应线圈组成,一般用于测转速。永久磁钢产生一定强度的磁场,当齿轮转动时,探头与齿轮间的间隙就会成周期性的变化,其结果通过传感器线圈的磁通量发生周期性的增加,从而在线圈中感应出成近似正弦波的感应电势信号。通过它的工作方式我们知道,这个交流的电压的频率与齿轮的齿数,齿轮的转速成正比。公式如下:
f=nz
f-传感器输出的频率信号(Hz);n-转速(r/min);
当我们的齿轮齿数一定时,输出的电压频率就和转速成正比。所以我们通过测量感应电势的频率就可以推算出转速。
1.3 速度式振动传感器工作原理
速度式传感器是由一个惯性线圈和一个移动的磁钢壳体组成,惯性线圈通过一个一定刚度的弹簧连接在壳体上,壳体固定在被测设备上。当设备运行时线圈性对于空间是静止的,而磁钢壳体与设备连接,和设备振动的频率、幅度是一致的,这样惯性线圈和磁钢的相对运动就会产生电势,该电势通过处理来反映振动。
2 传感器部件组装
目前主流的电涡流传感器系统一般都是由三部分组成的,分别是传感器,即探头、前置器、延长电缆。传感器的功能主要是用感应被测信号,前置器的功能是把传感器感受到的信号记录下来,同时经过自己的转变,把其变成标准电压信号再反馈出来。因前置器和探头安装位置不同,这就要用的专用的延长电缆连接探头和前置器。
3 TSI系统各测点的安装要点
以东方汽轮机厂和东方电机厂供的设备为例。
汽轮机型号:N660-24.2/566/566 发电机型号:QFSN-660-2-22A
工作流程:监测仪表清点、核查→送检→安装前的清理、试装和支架安装→电缆固定位置的检查→探头(传感器)安装→高频电缆(电缆)连接、固定→验收。
在现场安装中各探头要点如下:
⑴键相,探头安装后探头应正好对着测量槽的槽口,槽的长和宽应大于键相探头检测平面的直径。探头至转子间隙要求1mm,注意安装时探头不能和测量槽对正,以免测量间隙预留不准,转子转动后打碎探头。⑵偏心,探头安装在高压轴承箱内#1轴承处,此处相对于高汽轮机高压缸转子为末端,为转子偏心值最大处。⑶差胀和轴向位移,探头支架固定后,应能保证探头安装后其检测平面与被测面水平或径向方向平行。注意探头安装前应要求机务将转子推至工作面,以此确定轴位移零位,根据计算得出零位电压值-10V。同理推算出高压侧胀差电压值-5.4V;低压缸胀差1电压-5.73V,低压缸胀差2电压-15.12V。⑷转速、零转速传感器,支架固定后应能保证探头安装后其检测平面正对被测体表面,一般要求探头距测量面距离1mm。⑸轴振动传感器。一般设计X和Y向振动,2个探头成90°,相对于轴中线45°布置。振动支架安装比较简单,按图拧紧支架,并固定探头。
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