AEC电涡流传感器应用：

 

在大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴，电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。

电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。从转子动力学、轴承学的理论上进行分析。       

二.电涡流传感器的基本原理

　　根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

　　前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。

　　其工作过程是：当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压（电流）变化，**终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。

按照电涡流在导体内的贯穿情况，此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。

三．电涡流传感器在旋转机械上的应用

电涡流式传感器**大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点，应用极其广泛。下面**有关旋转机械上的应用做进一步的讨论。

（一）轴位移的测量:

位移测量只考虑传感器中的直流电压成分

　1. 相对轴位移的测量

　　相对轴位移指的是轴向推力轴承和导向盘之间在轴向的距离变化。轴向推力轴承用来承受机器中的轴向力，它要求在导向盘和轴承之间有一定的间隙以便能够形成承载油膜。一般汽轮机在0.2～0.3mm之间，压缩机组在0.4～0.6mm之间。如果小于这些间隙，轴承**会受到损坏，严重的导致整个机器损坏；因此需要监测轴的相对位移以测量轴向推力轴承的磨损情况。

　　测量轴的轴向位移时，测量面应该与轴是一个整体，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305mm，否则测量结果不仅包含轴向位移的变化，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴的真实位移值。

　　                                                                                                                                                                                                                                            

2. 相对轴膨胀测量

　　相对轴膨胀（差胀）是指机器的旋转部件和静止部件因为受热或冷却导致的膨胀或收缩量。在旋转机器的启（停）机过程中因为机组加热和冷却，其转子和机壳会发生不同的膨胀。例如，功率大于1000MW的大汽轮机的相对轴膨胀可能达到50mm。

　　为了防止转子与机壳在差胀时发生接触，在轴肩或相对一个锥面安装非接触式位移传感器测量或监测相对轴膨胀。常用的位移传感器有涡流式和感应式两种。因为膨胀量比较大，对不同测量范围所采用的测量方式不同。

 

参见上图(相对轴差胀测量示意图)。

(a)为测量不超过12.5mm的相对轴膨胀，一般采用涡流传感器在轮肩处直接测量；

(b)在轮肩两侧相对地安装涡流传感器，再结合监测仪器中的叠加电路，可以测量大约25mm的相对轴膨胀；

(c)如果要测量50mm或更大的相对轴膨胀，经常利用转轴上锥面进行测量，当锥面移动时，轴向位移**转换为较小的径向位移，如锥角14度的锥面转换率为1：4，对于轴在轴承中浮动引起的真正径向位移，可以安装两个涡流传感器构成差分电路进行补偿；

(d)为双锥面采用这种方法测量相对轴位移，同样是一传感器测量相对轴膨胀，一个传感器补偿轴的径向浮动；

(e)如果空间有限或者轴肩太低或太小，或者相对轴膨胀太大，通常采用摆式传感器进行测量。摆端的磁性使得摆能跟随轴肩运动，这样通过非接触传感器测量摆固定点附近的运动**能测量相对轴膨胀

 

（二）回转轴径向运动误差的测量:

　　回转轴运动误差是指在回转过程中回转轴线偏离理想位置而出现的附加运动。回转轴运动误差的测量，无论对于精密机床主轴的运动**度，还是对于大型、高速机组（例如汽轮机一发电机组）的安全运行都有重要意义。

　　运动误差是回转轴上任何一点发生与轴线平行的移动和在垂直于轴线的平面内的移动。前一种移动称为该点的端面运动误差，后一种移动称为该点的径向运动误差。

　　端面运动误差因测量点所在半径位置不同而异，径向运动误差则因测量点所在的轴向位置不同而异。所以在讨论运动误差时，应指明测量点的位置。

　　测量回转轴的径向运动误差时，可将参考坐标选在轴承支承孔上。这时运动误差所表示的是回转过程中回转轴线对于支承孔的相对位移，它主要反映轴承的回转品质。