電渦流傳感器之工作原理、應用分享

D8081電渦流傳感器的工作原理

如下圖所示，根據電磁感應原理，當金屬線圈中通過交變電流時會產生交變磁場。反之，金屬處在交變磁場時，亦會在金屬體內產生電流，這種電流在金屬體內是自行閉合的，而且呈現出旋渦狀，故稱為電渦流。所產生電渦流的大小與金屬導體的自身幾何尺寸( 厚度) 、材料特性( 電阻率、導磁率) 、線圈激磁電流頻率以及線圈與金屬體表面的距離等參數呈函數關系。基于上述內容可知，電渦流的產生會抵消一部分磁場能量，相應地也會改變磁線線圈阻抗，電渦流傳感器就是基于這種原理而開發的。由于電渦流傳感器是在非接觸狀態工作的即被測金屬體表面與線圈不接觸，所以當線圈與金屬表面的距離以外的所有參數恒定時便可以進行位移測量。

電渦流傳感器測試系統的構成

如上圖所示：電渦流傳感器測試系統通常由4部分組成:

（1）負責感應位移變化的探頭；（D8081電渦流傳感器）

（2）可穩定供電的24V直流電源，處理和轉換信號的測量電路；（D8081電渦流信號調理儀）

（3）多通道寬帶寬信號采集單元；（IN-SDG高速多通道采集單元）

（4）用于顯示數據采集及分析的軟件系統。

電渦流傳感器系統的典型應用于

電渦流傳感器系統廣泛應用于電力、石油、化工、冶金等行業和一些科研單位。對汽輪機、水輪機、鼓風機、壓縮機、空分機、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉機械軸的徑向振動、軸向位移、鍵相器、軸轉速、脹差、偏心、以及轉子動力學研究和零件尺寸檢驗等進行在線測量和保護。

D8081電渦流傳感器的主要可以實現的測試感知信息有如下：

軸向位移測量

對于許多旋轉機械，包括蒸汽輪機、燃汽輪機、水輪機、離心式和軸流式壓縮機、離心泵等，軸向位移是一個十分重要的信號，過大的軸向位移將會引起過大的機構損壞。軸向位移的測量，可以指示旋轉部件與固定部件之間的軸向間隙或相對瞬時的位移變化，用以防止機器的破壞。軸向位移是指機器內部轉子沿軸心方向，相對于止推軸承二者之間的間隙而言。有些機械故障，也可通過軸向位移的探測，進行判別：

● 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 ● 聯軸節的鎖住等。

軸向位移（軸向間隙）的測量，經常與軸向振動弄混。軸向振動是指傳感器探頭表面與被測體，沿軸向之間距離的快速變動，這是一種軸的振動，用峰峰值表示。它與平均間隙無關。有些故障可以導致軸向振動。例如壓縮機的踹振和不對中即是。

振動測量

測量徑向振動，可以由它看到軸承的工作狀態，還可以看到轉子的不平衡，不對中等機械故障。可以提供對于下列關鍵或基礎機械進行機械狀態監測所需要的信息：

·工業透平，蒸汽/燃汽 ·壓縮機，空氣/特殊用途氣體，徑向/軸向

·膨脹機 ·動力發電透平，蒸汽/燃汽/水利

·電動馬達 ·發電機

·勵磁機 ·齒輪箱

·泵 ·風扇

·鼓風機 ·往復式機械

振動測量同樣可以用于對一般性的小型機械進行連續監測。可為如下各種機械故障的早期判別提供了重要信息。

·軸的同步振動 ·油膜失穩

·轉子摩擦 ·部件松動

·軸承套筒松動 ·壓縮機踹振

·滾動部件軸承失效 ·徑向預載，內部/外部包括不對中

·軸承巴氏合金磨損 ·軸承間隙過大，徑向/軸向

·平衡（阻氣）活塞磨損/失效 ·聯軸器“鎖死"

·軸彎曲 ·軸裂紋

·電動馬達空氣間隙不勻 ·齒輪咬合問題

·透平葉片通道共振 ·葉輪通過現象

偏心測量

偏心是在低轉速的情況下，對軸彎曲程度的測量，這種彎曲可由下列情況引起：

·原有的機械彎曲

·臨時溫升導致的彎曲

·在靜止狀態下，必然有些向下彎曲，有時也叫重力彎曲。

偏心的測量，對于評價旋轉機械全面的機械狀態，是非常重要的。特別是對于裝有透平監測儀表系統（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測量項目。它使你能看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。轉子的偏心位置，也叫軸的徑向位置，它經常用來指示軸承的磨損，以及加載荷的大小。如由不對中導致的那種情況，它同時也用來決定軸的方位角，方位角可以說明轉子是否穩定。

脹差測量

對于汽輪發電機組來說，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；有可能導致透平機的旋轉部件和靜止部件（如機殼、噴嘴、臺座等）的相互接觸，導致機器的破壞。因此脹差的測量是非常重要的。

轉速測量

對于所有旋轉機械而言，都需要監測旋轉機械軸的轉速，轉速是衡量機器正常運轉的一個重要指標。而電渦流傳感器測量轉速的*性是其它任何傳感器測量沒法比的，它既能響應零轉速，也能響應高轉速，抗干擾性能也非常強。