CWY-D0-01,CWY-D0-02,CWY-DO-810504电涡流轴位移传感器轴振动探头前置器

CWY-DO-810504系列电涡流位移传感器探头（以下简称传感器）能测量被测体（必须是金属导体）与探头端面的相对位置。由于其非接触测量、长期工作可靠性高、灵敏度高、抗力强、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及进行预测性维修。可测量位移、振幅、转速、尺寸、厚度、表面不平度等。从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运行状态主要取决于其——转轴，而电涡流位移传感器能直接测量转轴的状态，测量结果可靠、可信。

广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业， 对汽轮机、水轮机、发电机、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

传感器系统的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，则发射到这一范 围内的能量都会全部释放；反之，如果有金属导体材料接近 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 与电涡流效应有关，又与静磁学效应有关，即与金属 导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、 激励电流频率以及线圈到金属导体的距离等参数有 关。假定金属导体是均质的，其性能是线性和各向同 性的，则线圈——金属导体系统的物理性质通常可由 金属导体的磁导率μ 、电导率σ 、尺寸因子r，线圈与 金属导体距离δ ，线圈激励电流强度I和频率ω 等参数 来描述。因此线圈的阻抗可用函数Z=F(μ ,σ ,r,I,ω )来 表示。 如果控制μ 、σ 、r、δ 、I、ω 恒定不变，那么阻抗Z就成为距离δ 的单值函数，由麦克 斯韦尔公式，可以求得此函数为一非线性函数，其曲线为“ S” 形曲线，在一定范围内可以近 似为一线性函数。 在实际应用中，通常是将线圈密封在探头中，线圈阻抗的变化通过封装在前置器中的电 子线路的处理转换成电压或电流输出。这个电子线路并不是直接测量线圈的阻抗，而是采用 并联谐振法，见图1-3，即在前置器中将一个固定电容C C C C 0 1 2 1 2 ? ? C 和探头线圈Lx并联与晶体 管T一起构成一个振荡器，振荡器的振荡幅度Ux与线圈阻抗成比例，因此振荡器的振荡幅度 Ux会随探头与被测间距δ 改变。Ux经检波滤波，放大，非线性修正后输出电压Uo，Uo与δ 的关系曲线如图1-4所示，可以看出该曲线呈“ S” 形，即在线性区中点δ 0处(对应输出电压 U0)线性，其斜率(即灵敏度)较大，在线性区两端，斜率(灵敏度)逐渐下降，线性变差。(δ 1，U1) —线性起点，(δ 2，U2) —线性末点。

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，使得传感器感应 灵敏度低；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，因此传感器感应灵敏度要高。图1-9 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灵敏度为： 铜：14.9 V/mm 铝：14.0 V/mm 不锈钢(1Cr18Ni9Ti)：10.4V/mm 45号钢：8.2 V/mm 40CrMo钢：8.0 V/mm（出厂校准材料） 除非在订货时进行特别说明，通常，在出厂前传感器系统用40CrMo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40CrMo的相近；当被测体的材料与 40CrMo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。 因为大多数的汽轮机、鼓风机等设备的转轴是用40CrMo材料或者与之相近的材料制造， 因此传感器系统用40CrMo材料作出厂校准，能适合大多数的测量对象

安装探头时，应考虑传感器的线性测量范围和被测间隙的变化量，当被测间隙总的变化 量与传感器的线性工作范围接近时，尤其要注意(在订货选型时应使所选的传感器线性范围大 于被测间隙的15%以上)。通常，测量振动时，将探头的安装间隙设在传感器的线性中点；测 量位移时，要根据位移往哪个方向变化或往哪个方向的变化量较大来决定其安装间隙的设定。 当位移向远离探头端部的方向变化时，安装间隙应设在线性近端；反之，则应设在线性远端。 调整探头安装间隙可以采用下列两种方法： ? 在探头端面和被测面之间塞入设定安装间隙厚度的塞尺，当探头端面和被测面压紧塞 尺时，紧固探头即可。该方法适合于探头安装孔为螺纹孔的情况，通过旋动探头来调整安装间隙。

将探头、延伸电缆(如果有的话)、前置器联接起来，给传感器系统接上电源，用万用 表监测前置器的输出，同时调节探头与被测面的间隙，当前置器的输出等于安装间隙所对应 的电压或电流值时(该值可由校准数据表中查得)再背紧探头所带两个紧固螺母即可。这种方 法适用于探头安装孔为通孔的情形。

通过测量前置器输出来确定安装间隙，有可能会产生一种假象，当 探头头部还未露出安装孔时，由于安装孔周围的金属影响，可能使 得前置器输出等于安装间隙所对应的电压或电流值，但这时探头测 量的不是需要测量的被测体。探头调整到正确的安装位置，前置器 输出应该是：首先是较大的饱和输出(此时探头还未放进安装孔内)， 然后是较小的输出(此时探头放进安装孔中)，继续将探头拧进安装 孔，前置器输出会变为较大的输出(此时探头头部露出安装孔，但与 被测面间隙较大)，再拧进探头，前置器输出等于安装间隙所对应的 值，此时探头才是正确的安装间隙

探头头部材料为PPS工程塑料、壳体材料为1Cr18Ni9Ti耐酸碱不锈钢、电缆外表皮为氟 塑料包裹，这些材料可以抗大多数化学物质的腐蚀。但也有一些化学物质可能会对探头造成 腐蚀，安装时应注意被测体的环境是否存在使探头遭到损坏的化学物质。对于探头的抗腐蚀 性说明如下： 探头长期接触下列物质，探头材料和性能不会受到影响： 空气、水、润滑油、氨氢氧化物、酒精、汽油、、稀硫酸、氢氧化钠 探头不能长期接触下列物质： 无水氨、苯甲醛、硝酸、、、98%硫酸

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，在出厂时提供有校验卡，校验卡上注明了配套校准的传感器各部分的型 号、编号，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 应该能防油、防水。 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，则需重 新校准。检查时特别要注意校准试件材料是否与被测体材料一致或者具有相近的成分，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 安装探头支架较复杂，一般需订购。 4、在基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通孔螺纹孔。5、紧固内部安装探头支架。如果是外部安装探头，则应先将探头紧固在支架上，再将 支架拧进安装螺孔内。 6、调整探头安装间隙。不同用途探头的初始安装间隙有不同的要求，参见章第二 节传感器的典型应用关于轴的径向振动测量、轴向位移测量、鉴相器测量中的说明。关于调 整的方法参见本章探头安装间隙的说明。 7、紧固内部安装探头，采用角钢支架则用两个螺母背紧，采用压块支架则用紧固螺栓 锁紧；外部安装探头，则紧固外部安装支架。紧固螺钉、螺母都应用弹簧垫圈以防松动。(参见探头安装支架选择) 8、固定探头电缆。内部安装探头电缆，在机器内部先用电缆固定架固定，然后穿过电 缆密封装置(参见探头所带电缆的安装)，再拧紧电缆密封组件(多个探头共用一个电缆密封装 置时，在各探头电缆都穿过来后再拧紧)；外部安装探头电缆，只需拧紧支架上的电缆密封组件。