电涡流传感器之工作原理、应用分享

D8081电涡流传感器的工作原理

如下图所示，根据电磁感应原理，当金属线圈中通过交变电流时会产生交变磁场。反之，金属处在交变磁场时，亦会在金属体内产生电流，这种电流在金属体内是自行闭合的，而且呈现出旋涡状，故称为电涡流。所产生电涡流的大小与金属导体的自身几何尺寸( 厚度) 、材料特性( 电阻率、导磁率) 、线圈激磁电流频率以及线圈与金属体表面的距离等参数呈函数关系。基于上述内容可知，电涡流的产生会抵消一部分磁场能量，相应地也会改变磁线线圈阻抗，电涡流传感器就是基于这种原理而开发的。由于电涡流传感器是在非接触状态工作的即被测金属体表面与线圈不接触，所以当线圈与金属表面的距离以外的所有参数恒定时便可以进行位移测量。

电涡流传感器测试系统的构成

如上图所示：电涡流传感器测试系统通常由4部分组成:

（1）负责感应位移变化的探头；（D8081电涡流传感器）

（2）可稳定供电的24V直流电源，处理和转换信号的测量电路；（D8081电涡流信号调理仪）

（3）多通道宽带宽信号采集单元；（IN-SDG高速多通道采集单元）

（4）用于显示数据采集及分析的软件系统。

电涡流传感器系统的典型应用于

电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。

D8081电涡流传感器的主要可以实现的测试感知信息有如下：

轴向位移测量

对于许多旋转机械，包括蒸汽轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等，轴向位移是一个十分重要的信号，过大的轴向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量，可以指示旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化，用以防止机器的破坏。轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向，相对于止推轴承二者之间的间隙而言。有些机械故障，也可通过轴向位移的探测，进行判别：

● 止推轴承的磨损与失效 ● 平衡活塞的磨损与失效

● 止推法兰的松动 ● 联轴节的锁住等。

轴向位移（轴向间隙）的测量，经常与轴向振动弄混。轴向振动是指传感器探头表面与被测体，沿轴向之间距离的快速变动，这是一种轴的振动，用峰峰值表示。它与平均间隙无关。有些故障可以导致轴向振动。例如压缩机的踹振和不对中即是。

振动测量

测量径向振动，可以由它看到轴承的工作状态，还可以看到转子的不平衡，不对中等机械故障。可以提供对于下列关键或基础机械进行机械状态监测所需要的信息：

·工业透平，蒸汽/燃汽 ·压缩机，空气/特殊用途气体，径向/轴向

·膨胀机 ·动力发电透平，蒸汽/燃汽/水利

·电动马达 ·发电机

·励磁机 ·齿轮箱

·泵 ·风扇

·鼓风机 ·往复式机械

振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。可为如下各种机械故障的早期判别提供了重要信息。

·轴的同步振动 ·油膜失稳

·转子摩擦 ·部件松动

·轴承套筒松动 ·压缩机踹振

·滚动部件轴承失效 ·径向预载，内部/外部包括不对中

·轴承巴氏合金磨损 ·轴承间隙过大，径向/轴向

·平衡（阻气）活塞磨损/失效 ·联轴器“锁死"

·轴弯曲 ·轴裂纹

·电动马达空气间隙不匀 ·齿轮咬合问题

·透平叶片通道共振 ·叶轮通过现象

偏心测量

偏心是在低转速的情况下，对轴弯曲程度的测量，这种弯曲可由下列情况引起：

·原有的机械弯曲

·临时温升导致的弯曲

·在静止状态下，必然有些向下弯曲，有时也叫重力弯曲。

偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。特别是对于装有透平监测仪表系统（TSI）的汽轮机，在启动或停机过程中，偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，它经常用来指示轴承的磨损，以及加载荷的大小。如由不对中导致的那种情况，它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定。

胀差测量

对于汽轮发电机组来说，在其启动和停机时，由于金属材料的不同，热膨胀系数的不同，以及散热的不同，轴的热膨胀可能超过壳体膨胀；有可能导致透平机的旋转部件和静止部件（如机壳、喷嘴、台座等）的相互接触，导致机器的破坏。因此胀差的测量是非常重要的。

转速测量

对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。而电涡流传感器测量转速的优越性是其它任何传感器测量没法比的，它既能响应零转速，也能响应高转速，抗干扰性能也非常强。