摆度传感器
摆度传感器是一种专门用于测量旋转机械(如水轮机、汽轮机、发电机、大型风机、压缩机等)转子轴颈相对于轴承座或固定参考点径向摆动幅度(即“摆度”)的精密位移传感器。
监测内容
1.静态摆度:停机状态下,测量轴的自然弯曲度(盘车测量)。
2.动态摆度:运行状态下,实时监测轴的径向跳动量(振动位移)。
3.偏心度:监测转子相对于轴承中心的偏移。
4.轴心轨迹:结合X/Y两路信号,绘制轴心运动轨迹图,判断油膜振荡、不对中等故障。
应用场景
1.水力发电:水轮发电机组是摆度测量的最大用户。用于监测主轴摆度,防止因摆度过大导致导叶磨损、密封失效甚至机组破坏。
2.火力/核能发电:汽轮机、发电机转子的振动监测。
3.石油化工:大型离心压缩机、蒸汽透平的轴振动监测。
4.重型机械:大型轧钢机主电机、船舶推进轴系。
安装调试
摆度测量的准确性高度依赖于安装质量:
1.安装位置:
通常安装在推力轴承附近或导轴承处,且位于转子刚性较好的部位。
避开键槽、螺纹孔等不规则表面,最好选择经过精加工的圆柱面。
2.安装角度:
必须严格保证两个传感器(X/Y)互成90°,否则无法正确合成矢量。
通常一个指向垂直向上(或向下),另一个水平。
3.初始间隙:
传感器与轴表面的静态间隙至关重要。
一般设定在量程的中间位置(例如量程±1mm,则间隙设为0mm,即探头尖端距轴面约0.5mm-0.8mm,具体视型号而定)。
间隙过小可能导致碰撞损坏探头;间隙过大则超出线性区,测量失真。
4.接地处理:
传感器外壳、电缆屏蔽层必须良好接地,避免电磁干扰(EMI)影响微伏级信号。
电缆应使用专用屏蔽电缆,并避免与动力电缆平行走线。
工作原理
目前工业界主流的摆度传感器主要采用电涡流原理(Eddy Current Principle),部分场合也使用电容式或磁电式,但电涡流式因其非接触、高灵敏度和抗干扰能力强而成为首选。
1.电涡流效应:
传感器探头内部线圈通以高频交流电流,产生交变磁场。
当探头靠近导电的转子轴表面时,在轴表面感应出电涡流。
电涡流产生的反向磁场会改变探头线圈的电感和阻抗。
2.距离与信号转换:
探头与轴表面的间隙变化(即摆度)会引起线圈阻抗的线性变化。
前置器(Proximity Probe)将这种阻抗变化转换为电压信号(通常为-1V/mm到-8V/mm的直流电压)。
通过校准,电压值直接对应轴的位移量(微米级)。
3.双探头正交布置:
为了准确描述轴的振动轨迹,通常会在同一截面安装两个传感器,互成90°(X轴和Y轴)。
通过合成矢量,可以计算出轴的总摆度、振动方向和相位角。