轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器在工程實(shí)踐中的應(yīng)用
楊位存 (山東充礦國(guó)際焦化有限公司，山東充州272100)
摘要：轉(zhuǎn)速是旋轉(zhuǎn)設(shè)備重要監(jiān)控指標(biāo)之一，轉(zhuǎn)速測(cè)量是旋轉(zhuǎn)機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)的一種重要方式，轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器相對(duì)常規(guī)榆測(cè)儀表故障率高，其損壞引起的危害程度高，一般儀表1對(duì)之較為陌生，奉文從T程應(yīng)用的角度對(duì)兩種測(cè)速傳感器作剖析。以提高轉(zhuǎn)速測(cè)量的可靠性及快速處理相關(guān)故障。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速測(cè)量；工作原理；技術(shù)參數(shù)；安裝；常見(jiàn)故障與處理
中圖分類號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673—967l一(2011)l0l—0187—01
日前工程上常用的測(cè)速傳感器有兩種，分別是：電渦流式傳感器和磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，現(xiàn)就這兩種傳感器的特點(diǎn)、使用維護(hù)檢修作一介紹。
1 磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器
1．1工作原理磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是以磁電感應(yīng)為基奉原理來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的。它南鐵芯、磁鋼、感應(yīng)線圈等部件組成，測(cè)量對(duì)象轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器的磁鐵會(huì)產(chǎn)生磁力線，杖i輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)切割磁力線，磁路南于磁阻變化，在感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生的電壓大小，和被測(cè)對(duì)象轉(zhuǎn)速有關(guān)，被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速越快輸?shù)碾姌?lè)也就越大，也就是說(shuō)輸電壓和轉(zhuǎn)速成正比。但是在被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速超過(guò)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量范罔時(shí)，磁路損耗會(huì)過(guò)大．使得輸出電勢(shì)飽和甚至是銳減。
1．2技術(shù)參數(shù)
1)輸出波形：近似于正弦波。
2)輸出信號(hào)幅值：當(dāng)傳感器鐵芯和被測(cè)齒輪齒頂問(wèn)間隙&-0．51rmi，齒~z=6o，齒輪模數(shù)m=2及4o轉(zhuǎn)／分時(shí)，輸出電壓V~>70rnV。3)測(cè)量范同：0-49999Hz。
4)使用時(shí)間：連續(xù)使用。
5)環(huán)境溫度：一2I1℃～65℃。
6)相對(duì)濕度：≤65％。
7)輸尺寸：二線制(雙芯屏蔽線)。
1．3安裝步驟
1)傳感器安裝問(wèn)隙的確定。該傳感器可采用塞尺測(cè)量安裝問(wèn)隙的方法進(jìn)行安裝。在探頭端而和被測(cè)面之問(wèn)塞入設(shè)定安裝間隙厚度的塞尺，安裝間隙約為0．5mm—lmm左有。當(dāng)探頭端面和被測(cè)面緊塞尺時(shí)，緊同探頭并鎖緊鎖緊螺母。
2)安裝地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離大功率電氣設(shè)備，電纜屏蔽層接地以防磁場(chǎng)干擾．接地電阻符合相應(yīng)規(guī)范要求。
3)在被測(cè)軸振動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放大被測(cè)軸與傳感器的距離，以免損壞傳感器。
1．4故障判斷與處理
1)磁電感J、式轉(zhuǎn)速傳感器常見(jiàn)故障如下：
①信號(hào)輸出電纜接地、短路、斷路；
(2躲頭損壞；
③探頭與電纜接頭處接觸不良。
2)故障處理：
用500VM1表測(cè)試電纜芯線間絕緣電阻和對(duì)地絕緣電阻，該阻值應(yīng)大于20M1"1；短接電纜兩芯線，用萬(wàn)用表榆查電纜導(dǎo)通電阻，該阻值應(yīng)小于ln，確認(rèn)電纜損壞時(shí)，更換；
②用萬(wàn)用表榆查傳感器直流電阻，該阻值應(yīng)為20012左右，不同企業(yè)產(chǎn)略有差異，如直流電阻差異明顯，應(yīng)為探頭損壞，更換；
③不同廠家的傳感器探頭}．j電纜的連接方式有差異，有些產(chǎn)品采用焊接連接的方式，有些產(chǎn)品采用捕頭插座連接的式。不論哪種方式的連接，由于傳感器r作環(huán)境均存在不同程度的振動(dòng)，使得接頭處易松動(dòng)從而導(dǎo)致接觸不良，可用萬(wàn)用表檢查，確認(rèn)故障后將其消除。
2 電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器
2．1工作原理
當(dāng)被測(cè)金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時(shí)，探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個(gè)隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過(guò)檢波、濾波、線性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化，最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)。南所述，電渦流傳感器丁作系統(tǒng)中被測(cè)體可看作傳感器系統(tǒng)的一半，即一個(gè)電渦流位移傳感器的性能與被測(cè)體有關(guān)。
2．2技術(shù)參數(shù)
1)榆測(cè)距離：0．2ram一2．02ram。
2)測(cè)速范闈：50r／min一99999dmin。
3)輸出信號(hào)幅值：500nwpp(測(cè)試條件：5Or~rain，齒輪齒數(shù)為6f)，材料為電1鋼，模數(shù)為2，傳感器距離齒頂lmm)。
4)輸m阻抗；2001—2000n。
5)供電電源：一24Vdc。
6)負(fù)載：10k1。
7)試件材料：45#鋼。
8)系統(tǒng)組件：8ram探頭、延伸電纜、5m前置器。
9)環(huán)境溫度：250C。
10)靈敏度：室溫狀態(tài)下1．7mm線性區(qū)域內(nèi)為7．87V／mm±5％
2．3安裝步驟
1)確定延長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)度。對(duì)于探頭和延長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)度，可有不同的選擇，要決定需要多長(zhǎng)的延長(zhǎng)電纜，首先要確定系統(tǒng)的總長(zhǎng)是5m還是9m的前置器，其次要確定探頭上帶的電纜長(zhǎng)度，最后傳感器系統(tǒng)的總長(zhǎng)減去探頭上帶的電纜長(zhǎng)度就是延長(zhǎng)電纜所需要的長(zhǎng)度。任意的加長(zhǎng)或縮短延長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)度均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。
2)機(jī)械間隙安裝法：可用非金屬測(cè)隙規(guī)測(cè)定探頭的間隙，機(jī)械安裝間隙約為l_3rain．。
3)間隙電壓安裝方法：將探頭、延伸電纜、前置器連接起來(lái)，并給傳感器系統(tǒng)接上電源，用精度較高的萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)前置器的輸出電壓，同時(shí)調(diào)整探頭與被測(cè)面的間隙，當(dāng)前置器的輸電為一i0VDC~；t．?dāng)Q緊探頭的緊同螺母同定探頭即可。
4)電纜轉(zhuǎn)接頭的密封與絕緣：先用酒精清理接頭表面污物，待酒精揮發(fā)完畢后，用塑料帶纏繞專用電纜接頭，并用熱縮管包裹好。
5)前置放大器接線端子連接和緊同：連接傳感器、延長(zhǎng)電纜和前置放大器和顯示儀表。
2．4故障判斷與處理
1)常見(jiàn)故障。
①電渦流探頭損壞，電渦流探頭線圈阻值約為101；
②探頭導(dǎo)線與延仲電纜的連接頭松動(dòng)；
③延伸電纜前置器的連接處松動(dòng)；
④前置器、延伸電纜故障；
⑤延伸電纜接地；
⑥探頭導(dǎo)線q-延伸電纜的連接頭絕緣不好而接地。
2)處嬋方法。
①更換電渦流探頭；
②緊同探頭導(dǎo)線延伸電纜的連接頭；③緊忙d延伸電纜前置器的連接螺絲；
④更換前置器、延伸電纜；
⑤更換延伸電纜或?qū)⑵淦茡p接地部分用絕緣帶包好；
⑥將探頭導(dǎo)線延伸電纜的連接頭用熱縮管包裹好。
3 兩種測(cè)速傳感器的比較
由于渦流式測(cè)量方法具有很寬的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍和較強(qiáng)的測(cè)量信號(hào)，因此渦流式轉(zhuǎn)速傳感器相對(duì)于磁電式轉(zhuǎn)速傳感器具有以下優(yōu)良特性：
1)可以測(cè)量0-600000RPM轉(zhuǎn)速范圍；而磁電式轉(zhuǎn)速傳感器在低轉(zhuǎn)速時(shí)信號(hào)弱，而無(wú)法測(cè)量，通常在機(jī)器盤車時(shí)，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測(cè)出機(jī)器轉(zhuǎn)速。
2)渦流式轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)部沒(méi)有磁性元件，因此其不易受外界電磁場(chǎng)干擾，通常磁電式轉(zhuǎn)速傳感器在機(jī)器停止時(shí)，仍然受到I作環(huán)境50Hzr：頻脈沖干擾，而有信號(hào)輸。
3)渦流式轉(zhuǎn)速傳感器安裝間隙范較寬，安裝調(diào)整_f更，而磁電式轉(zhuǎn)速傳感器安裝間隙范用較小，安裝調(diào)整難，月．于其安裝距離小，易被測(cè)量面磨損。
4)渦流式轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)部已經(jīng)設(shè)計(jì)了可靠的脈沖轉(zhuǎn)換電路，脈沖形狀規(guī)范，幅度大而日恒定，可以直接和通用的頻率汁或轉(zhuǎn)速測(cè)儀表連接，而磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸脈沖須絳放大整形才能測(cè)。
5)有些渦流式轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)部設(shè)計(jì)有接線錯(cuò)誤及短路保_}，l電路，仟意接線錯(cuò)誤不會(huì)損壞傳感器。
6)傳感器采用M16×1不銹鍘螺紋鋼管封裝、機(jī)械安裝尺寸Lj磁電式轉(zhuǎn)速傳感器一致，信號(hào)電纜采用不銹鍘軟管保護(hù)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)、防潮、防塵、耐腐蝕，可在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)工作。
基于以上優(yōu)良特性，渦流式轉(zhuǎn)速傳感器已廣泛應(yīng)用于電力、化工、冶金、機(jī)械、紡織行業(yè)，取代磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的轉(zhuǎn)速測(cè)量、控制保護(hù)。被測(cè)面是單個(gè)的鍵相槽或凸臺(tái)時(shí)，可以為機(jī)械的振動(dòng)分析提供鍵相脈沖。此外，該傳感器可用于對(duì)經(jīng)過(guò)和接近它的金屬零件發(fā)報(bào)警和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，或?qū)ζ溆?jì)數(shù)等。
參考文獻(xiàn)
[1]樂(lè)嘉謙-儀表工手冊(cè)．
作者簡(jiǎn)介
楊位存(1968一)，男，大專，助理工程師．從事儀控設(shè)備的維護(hù)和檢修工作。