8111-01-A99-B03-C01-D01-E50轴位移

8111-01-A99-B03-C01-D01-E50轴位移传感器

传感器系统以其独特的优点，广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业，对汽轮机、鼓风机、压缩机、齿轮箱等大型旋转机械的轴的径向振动、轴向位移、鉴相器、轴转速、胀差、偏心、油膜厚度等进行在线测量和安全保护，以及转子动力学研究和零件尺寸检验等方面

线圈是探头的，它是传感器系统的敏感元件，线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。探头头部体采用耐高温PPS工程塑料，通过“二次注塑”成型将线圈密封其中。这项技术增强了探头头部的强度和密封性，在恶劣的环境中可以保护头部线圈能可靠工作。头部直径取决于其内部线圈直径，由于线圈直径决定传感器系统的基本性能─线性量程，因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头,一般情况下传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2～1/4倍。我们为TR81系列传感器设计了Φ3、Φ5、Φ8、Φ11、Φ14、Φ18、Φ25、Φ35、Φ36、Φ50、Φ60共11种直径的头部（见附录）。

探头壳体用于支撑探头头部，并作为探头安装时的装夹结构。壳体采用不锈钢制成，一般上面刻有标准螺纹，并备有锁紧螺母。为了能适应不同的应用和安装场合，探头壳体具有不同的形式和不同的螺纹及尺寸规格（见附录）。

高频电缆是用于联接探头头部到前置器（有时中间带有延伸电缆转接），这种电缆是用聚四氟乙烯绝缘的射频同轴电缆，通常电缆长度有0.5m、1m、5m、9m四种选择（见附录A）。当选0.5m和1m时必须用延伸电缆以保证系统的总电缆长度为5m或9m；至于选择5m还是9m应该是考虑能满足将前置器安装在设备机组的同一侧来决定。根据探头的应用场合和安装环境，探头所带电缆可以配有不锈钢软管铠装（可选择），以保护电缆不易被损坏，对于现场安装探头电缆无管道布置的情况，应该选择铠装。

传感器的系统工作机理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时，在前置器内会产生一个高频电流信号，该信号通过电缆送到探头的头部，在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近，则发射出去的交变磁场的能量会全部释放；反之，如果有金属导体材料靠近探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效阻抗。这种变化既     

传感器特性与被测体的导电率和导磁率有关。当被测体为导磁材料（如普

通钢、结构钢等）时，由于磁效应和涡流效应同时存在，而且磁效应与涡流效

应相反，要抵消部分涡流效应，使得传感器灵感应敏度低；而当被测体为非导

磁或弱导磁材料（如铜、铝、合金钢等）时，由于磁效应弱，相对来说涡流效

应要强，因此传感器灵敏度要高。图1-11列出了同一套传感器测量几种典型材料时的输出特性曲线，图中

各曲线所对应的平均灵敏度为：

铜：  14.5V/mm    图1-11 典型材料传感器输出特性曲线

铝：   13.6V/mm

不锈钢(1Cr18Ni9Ti)：10.1V/mm

45号钢：8.0V/mm（出厂校准材料）

40CrMo钢:   7.8V/mm

除非在订货时进行特别的说明，通常，在出厂前传感器系统使用45号钢材料试件进行校准，只有和它同系列的被测体材料，产生的特性方程才能和45号钢的相近；当被测体的材料与45号钢成分相差很大时，则须按第三章节所述步骤进行重新校准，否则可能造成很大的测量误差。

4、被测体表面残磁效应的影响

被测体表面残磁效应主要集中在被测体表面，由于加工过程中形成的残磁效应，以及淬火不均匀，硬度不均匀，结晶结构不均匀等都会影响传感器特性，API670标准推荐被测体表面残磁不超过0.5微特斯拉。当需要更高的测量时，应该用实际被测体进行校准。

5、 被测体表面镀层的影响：

被测体表面的镀层对传感器测量的影响，相当于改变了被测体材料，视镀层的材质，传感器灵敏度会变化。如果镀层均匀，且厚度大于涡流渗透深度（按上述被测体尺寸的影响一节计算）。则将传感器按镀层材料重新校准，不会影响使用，否则请与本单位联系

使用说明本章将告诉您在收到我单位发出的产品后，如何进行开箱验收、如何保存以及如何进行安装，对四种常用的使用方式（轴的径向振动测量、轴向位移测量、鉴相器、转速测量）进行了详细的说明。

轴的径向振动测量

测量轴的径向振动时，每个测点应安装两个传感器探头，两个探头分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90°（±5°）。由于轴承盖一般是水平剖分的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45°，定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂直方向）。通常从原动机端看，X探头应该在垂直中心线的右侧，Y探头应该在垂直中心线的左侧，如图2-2所示。理论上，只要安装位置可行,两个探头可安装在轴承圆周的任何位置，保证其90°（±5°）的间隔，都能够准确测量轴的径向振动。

探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面（正对探头中心线的两边的1.5倍探头直径宽度的轴的整个圆周面，见图2-3），应无刻划痕迹或其他任何不连续的表面（如油孔或键槽等），且在这个范围内不能有喷镀金属或电镀，表面粗糙度应在0.4μm ~0.8μm之间。

除非特别说明，通常将轴的径向振动测量探头安装在传感器的线性范围中点，对应的前置器输出电压为中点电压（线性范围中点间隙值和中点电压值可以从校准数据单或校准曲线中查到，一般03、08输出方式的前置器中点电压为-10V或+10V；02输出方式的前置器中点电压为+2.5V；05、09输出方式的前置器中点电流为12mA。特别是对于大轴承机器，其轴承间隙接近传感器线性工作范围时（建议选用线性工作范围更宽的传感器）。但是对于卧式机器，在机器启动时，轴会抬高0.25mm左右，因而在停机时安装垂直方向探头，应将安装间隙（冷态间隙）调整到传感器的线性范围中点偏大0.25mm左右，对应的前置器输出电压可以从校准数据单或校准曲线中查到各探头头部间的安装距离应不小于安装距离。为了防止两探头间的相邻干扰，对于不同规格的探头和不同的安装方式要求其间的距离也有所不同，详细说明请见第三节。

鉴相器测量

鉴相器测量就是通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键，称作鉴相标记。当这个凹槽或凸键转到探头安装位置时，相当于探头与被测面间距突变，传感器会产生一个脉冲信号，轴每转一圈，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此通过对脉冲计数，可以测量轴的转速；通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。

凹槽或凸键要足够大，以使得产生的脉冲峰峰值不小于5V（API670标准要求不小于7V）。一般若采用f8探头，则这一凹槽或凸键宽度应大于7.6mm、深度或高度应大于1.5mm（推荐采用2.5mm以上）、长度应大于10.2mm。凹槽或凸键应平行于轴中心线，其长度尽量长，以便当轴产生轴向窜动时，探头还能对着凹槽或凸槽。

为了避免由于轴向位移引起探头与被测面之间的间隙变化过大，应将鉴相器探头安装在轴的径向，而不是轴向位置。应尽可能地将鉴相器探头安装在机组的驱动部分上，这样即使机组的驱动部分与载荷脱离，传感器仍会有鉴相信号输出。当机组具有不同的转速时，通常需要有多套鉴相器对其进行监测，从而可以为机组的各部分提供有效的鉴相信号。

鉴相标记可以是凹槽，也可以是凸键，如图2-5所示，API670标准要求用凹槽的型式。当标记是凹槽时，安装探头要对着轴的完整部分调整初始安装间隙，而不能对着凹槽来调整初始安装间隙。而当标记是凸键时，探头一定要对着凸起顶部表面调整初始安装间隙，不能对着轴的其它完整表面进行调整。否则当轴转动时，可能会造成凸键与探头碰撞，剪断探头。为了便于快速判断鉴相信号的位置，应该对鉴相器探头安装位置在机器外壳上做上标志，对于鉴相标记的角度位置应该在轴的露出部分做上标志。

长度之和应不小于被测体到前置器探头所带电缆长度加延伸电缆安装位置之间的距离。探头所带电

缆的长度应使探头与延伸电缆的联接处位于机器的机壳外面，这样可以避免联接处转接头被机器内部的

润滑油污染，而且当延伸电缆损坏或联接处接触不良时，不必打开机壳就能方便地进行维修或更换。由于探头电缆部分处于裸露状态，在机器检修或探头装拆时容易被损坏，因此通常应该选用带不锈钢软管

铠装的探头来保护。如果在机器内部安装探头，建议采用如图2-13所示电缆密封装置（本单位可以提供，         探头电缆的安装参见本单位产品选型手册）进行电缆密封和接头保护，两个或多个探

头可共用一套装置。●电缆接头的密封与绝缘探头的内部结构已经绝缘，但是探头电缆接头是和信号“地”相接的，而且不具有密封性。为了避免接头和机壳接触以及加强其密封性，应该对接头进行绝缘保护。一种较好的办法是采用热缩套管收缩包裹。在产品出厂时本单位作为附件按每个探头200mm长提供一节Φ8透明热缩套管，现场安装时，剪下约100mm长的一节，接好接头后，将套管套在接头处，用电吹风将其加热收缩即可。这样还能起到防止接头松动的作用。

头安装的一般步骤

1、     根据测量部位的量程、安装空间的环境和尺寸、被测体材料等特性选定传感器，并检查传感器的各部分外观是否完好、各部分是否配套（如探头直径与前置器型号中规定的配套探头直径是否一致、探头电缆长度加延伸电缆长度是否符合前置器对电缆长度的要求等）。通常成套订购的传感器，在出厂时提供有数据校验单，校验单上注明了配套校准的传感器各部分的型号、编号，用户可据此与产品上的标记核对。然后在传感器的探头、延伸电缆（如果有的话）、前置器上分别进行特定标记（如“1#瓦水平振动”、“轴位移”等）来说明其作用以及区分多套传感器各部分之间的联接关系，电缆两端应都做标记以便在多根电缆头中进行分辨，这种标记应该能防水、防油。

2、将传感器各部分联接好，按第三章节校准所述通电检查传感器，若超差，则需进行重新校准。检查时应特别注意校准试件材料是否与被测体材料一致或具有相近成分，关于材料对测量的影响见被测体材料的影响。

3、如果未订购配套的安装支架，则加工合适的安装支架（参见探头安装支架选择）。

外部安装探头支架比较复杂，一般应订购。

4、在机座上加工支撑安装支架的螺孔，内部安装探头的支架一般都需要两个螺孔进

行紧固，外部安装探头一般都是在机壳上加工带螺纹的通孔。