一、電渦流傳感器簡(jiǎn) 介
隨著DCS系統(tǒng)的普及，傳統(tǒng)的二次儀表的功能基本上都能由DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。我公司在HZ-891電渦流位移傳感器基礎(chǔ)上，成功開(kāi)發(fā)研制了HZ-899軸振動(dòng)變送器。HZ-899軸振動(dòng)變送器將傳感器采樣的振動(dòng)位移峰峰值信號(hào)經(jīng)變送器線性化、歸一化處理后，直接輸出4-20mA信號(hào)。HZ-899軸振動(dòng)變送器與HZ-891系列電渦流傳感器探頭配接，取消了變送器或儀表，減少了接線環(huán)節(jié)和安裝環(huán)節(jié)，減少了故障率，它將傳統(tǒng)的外部前置器和儀表部分的濾波、信號(hào)歸一化處理、信號(hào)輸出等功能模塊化，增強(qiáng)了系統(tǒng)的集成度，體積小，提高了可靠性。
HZ-899軸振動(dòng)變送器為直接與DCS、PLC接口提供一種簡(jiǎn)便、低成本的方式監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的軸振動(dòng)。對(duì)主機(jī)、輔機(jī)設(shè)備如汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵群進(jìn)行軸振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能真正起到對(duì)這類設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。它測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠，抗干擾性能強(qiáng)。
1、供電電源：+24Vdc，最大工作電流小于50mA。
2、輸 入：HZ-891系列電渦流傳感器探頭。
3、緩沖輸出：+2～＋10V，最大傳輸距離300米。
4、精 度：＜±5%。
5、輸 出：4～20mA，最大負(fù)載電阻500Ω。
6、輸出紋波：≤20mV。
7、頻 響：10～1kHz(-3dB)。
8、溫 漂： ≤0.1%℃。
9、外形尺寸： 90mm(W)×35mm(L)×70mm(H)。
10、安裝尺寸：底板安裝，51mm×51mm，采用四個(gè)M4×12 GB29-76螺栓安裝；
導(dǎo)軌安裝，可以方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌上。
11、接線方式：采用SpringLoc 端子，有自動(dòng)緊固的功能，不需要安裝工具即可接線，由于不需要螺栓固定，不會(huì)發(fā)生松動(dòng)。
12、工作溫度： -30℃～80℃。
探頭的安裝
1、 確保被測(cè)面的材質(zhì)為40CrMo，或其渦流效應(yīng)與40CrMo相接近。大多數(shù)汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的轉(zhuǎn)軸是用40CrMo材料或與之相近的材料比如45號(hào)鋼制造。因此，除非在訂貨時(shí)進(jìn)行特別說(shuō)明，通常在出廠前傳感器系統(tǒng)采用40CrMo材料試件校準(zhǔn)。
2、 電渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)表面，由于加工過(guò)程中形成的殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻，硬度不均勻，結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器特性，API670標(biāo)準(zhǔn)推薦被測(cè)面殘磁不超過(guò)0.5微特斯拉。當(dāng)需要更高測(cè)量精度時(shí)應(yīng)用實(shí)際被測(cè)體校準(zhǔn)。
3、 測(cè)量軸的徑向振動(dòng)時(shí)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)安裝兩個(gè)傳感器探頭，兩個(gè)探頭分別安裝在軸承兩邊的同一平面上相隔90°(±5°)。由于軸承蓋一般是水平剖分的，因此通常將兩個(gè)探頭分別安裝在垂直中心線每一側(cè)45°，定義為X探頭(水平方向)和Y探頭(垂直方向)。通常從原動(dòng)機(jī)端看，X探頭應(yīng)該在垂直中心線的右側(cè)，Y探頭應(yīng)該在垂直中心線的左側(cè)。
圖2-2 軸的徑向振動(dòng)測(cè)量
4、 探頭的安裝位置應(yīng)盡量靠近軸承，否則由于軸的撓度，得到的測(cè)量值將包含附加誤差。探頭安裝位置與軸承的最大距離見(jiàn)下表。
軸的徑向振動(dòng)測(cè)量時(shí)探頭的安裝
※API 670標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，軸的徑向振動(dòng)探頭的安裝位置與軸承的距離要在76mm之內(nèi)。
5、 探頭中心線應(yīng)與軸心線正交，探頭監(jiān)測(cè)的表面(正對(duì)探頭中心線的兩邊1.5倍探頭直徑寬度的軸的整個(gè)圓周面，應(yīng)無(wú)刻劃痕跡或其它任何不連續(xù)的表面(如油孔或鍵槽等)，且在這個(gè)范圍內(nèi)不能有噴鍍金屬或電鍍，表面粗糙度應(yīng)在0.4μm～0.8μm之間。
6、 除非特別說(shuō)明，通常將軸的徑向振動(dòng)測(cè)量探頭安裝在傳感器的線性范圍中點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的變送器輸出電壓為中點(diǎn)電壓(線性范圍中點(diǎn)間隙值和中點(diǎn)電壓值可以從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)單或校準(zhǔn)曲線中查到)，通常為6V，特別是對(duì)于大軸承機(jī)器，其最大軸承間隙接近傳感器線性工作范圍時(shí)(建議選用線性工作范圍更寬的傳感器)。但是對(duì)于大型臥式機(jī)器，在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，軸會(huì)抬高0.25mm左右，因而在停機(jī)時(shí)安裝垂直方向探頭，應(yīng)將安裝間隙(冷態(tài)間隙)調(diào)整到傳感器的線性范圍中點(diǎn)偏大0.25mm左右，對(duì)應(yīng)的變送器輸出電壓可從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)單或校準(zhǔn)曲線中查到。
7、 安裝傳感器應(yīng)保證探頭的頭部與安裝面之間不小于一定的距離，工程塑料頭部體要完全露出安裝面，否則應(yīng)將安裝面加工成平底孔或倒角。
8、 各探頭頭部間的安裝距離應(yīng)不小于最小安裝距離。為防止兩探頭間的相鄰干擾，對(duì)于不同規(guī)格的探頭和不同的安裝方法要求其間距也有所不同。
※測(cè)量軸的徑向振動(dòng)時(shí)軸的直徑大于40mm。
9、探頭安裝支架的強(qiáng)度要盡量高，一般要求支架的諧振頻率至少為機(jī)器轉(zhuǎn)速的十倍，這樣才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。
10、采用測(cè)量傳感器的輸出來(lái)調(diào)節(jié)傳感器的安裝間隙，當(dāng)探頭頭部還未露出安裝孔時(shí)，由于安裝孔周圍的金屬影響，可能使得傳感器輸出等于安裝間隙所對(duì)應(yīng)的電壓或電流值，但這時(shí)探頭測(cè)量的不是需要測(cè)量的被測(cè)體。探頭調(diào)整到正確的安裝位置，傳感器輸出應(yīng)該是：首先是較大的飽和輸出(此時(shí)探頭還未放進(jìn)安裝孔內(nèi))，然后是較小的輸出(此時(shí)探頭放進(jìn)安裝孔中)，繼續(xù)將探頭擰進(jìn)安裝孔，傳感器輸出會(huì)變?yōu)檩^大的輸出(此時(shí)探頭頭部露出安裝孔，但與被測(cè)面間隙較大)，再擰進(jìn)探頭，傳感器輸出等于安裝間隙所對(duì)應(yīng)的值，此時(shí)探頭才是正確的安裝間隙。
11、將探頭旋進(jìn)螺紋安裝孔時(shí)，用力不能過(guò)猛，否則可能壓壞探頭和被測(cè)體。
將探頭旋進(jìn)螺紋安裝孔時(shí)，必須同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)探頭所帶的電纜，否則有可能將電纜扭斷，如果帶有延伸電纜，應(yīng)將延伸電纜取下。
12、探頭的電纜接頭是和內(nèi)部電路相接的，而且不具備密封性。為了避免接頭和機(jī)殼接觸以及加強(qiáng)密封性，應(yīng)該采用熱縮套管加熱收縮包裹。這樣還能起到防止接頭松動(dòng)的作用。不要用粘性的電工膠帶來(lái)絕緣接頭，因?yàn)橛挽F會(huì)溶解膠帶上的粘性物而污染接頭。
13、探頭頭部材料為PPS工程塑料，殼體材料為1Cr18Ni9Ti耐酸堿不銹鋼。安裝時(shí)應(yīng)注意被測(cè)體的環(huán)境是否存在使探頭損壞的化學(xué)物質(zhì)。
探頭長(zhǎng)期接觸下列物質(zhì)，探頭材料和性能不會(huì)受到影響：
空氣、水、潤(rùn)滑油、氨氫氧化物、酒精、汽油、乙醚、稀硫酸、氫氧化鈉。
探頭不能長(zhǎng)期接觸下列物質(zhì)：
無(wú)水氨、苯甲醛、硝酸、三氯甲烷、高錳酸鉀、98%硫酸。
14、探頭電纜和延伸電纜長(zhǎng)度一經(jīng)選定，在使用時(shí)，不能隨意縮短或加長(zhǎng)，否則會(huì)造成傳感器系統(tǒng)的變化。
變送器的安裝
變送器對(duì)工作環(huán)境的要求比探頭嚴(yán)格得多，通常將它安裝在遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)，其周圍環(huán)境應(yīng)該無(wú)腐蝕性氣體，干燥、震動(dòng)小，環(huán)境溫度與室溫相差不大。在機(jī)器旁安裝，為了保證變送器工作安全可靠，有必要采用專用的安裝盒。
為了防止不同地電位造成的干擾，必須采用單點(diǎn)接地。前置器外殼是用鋁鑄造而成，為了屏蔽外界干擾，在變送器器內(nèi)部已將殼體與信號(hào)端聯(lián)接；安裝底板和導(dǎo)軌卡座均為工程絕緣塑料，這樣可以保證在安裝變送器時(shí)，使變送器殼體與大地隔離(即 “浮地”)。
系統(tǒng)連接
系統(tǒng)連接包括將傳感器探頭、延伸電纜(如果有的話)、變送器以及DCS系統(tǒng)之間的電氣連接，以組成能投入工作的測(cè)量系統(tǒng)。
用熱縮套管加熱收縮包裹，防止松動(dòng)和接頭對(duì)地短接。
變送器的輸出應(yīng)采用網(wǎng)狀屏蔽電纜，屏蔽電纜的屏蔽層需在接DCS系統(tǒng)一端單點(diǎn)接信號(hào)地，即屏蔽層前置器端不接，DCS系統(tǒng)接地。
變送器的原始信號(hào)輸出電纜總長(zhǎng)不得超過(guò)300米，否則信號(hào)衰減將會(huì)過(guò)大。
連接示意圖如下：
四、校準(zhǔn)與維修
1、校準(zhǔn)
什么情況下應(yīng)該對(duì)變送器進(jìn)行重新校準(zhǔn)？
Ø 變送器長(zhǎng)期不使用達(dá)一年以上；
Ø 變送器連續(xù)使用兩年；
Ø 被測(cè)體材料與出廠校準(zhǔn)材料不符；
Ø 排除故障后。
校準(zhǔn)裝置與設(shè)備
Ø 位移校準(zhǔn)器
Ø 千分尺
Ø 數(shù)字萬(wàn)用表
Ø +24V直流電源
Ø 正弦波信號(hào)發(fā)生器
位移特性曲線的校準(zhǔn)
選擇與被測(cè)體材料相同的試件。
裝好探頭、千分尺（量程應(yīng)大于傳感器量程20%）。
分別將電源、數(shù)字萬(wàn)用表、探頭接到變送器上。
旋轉(zhuǎn)位移校準(zhǔn)器調(diào)節(jié)鈕，使探頭與試件平面緊貼，再將探頭頭部與試件間距調(diào)到傳感器線性起始距離。
變送輸出的校驗(yàn)
將傳感器固定在振動(dòng)臺(tái)上，調(diào)節(jié)探頭處于線性中點(diǎn)，打開(kāi)電源，看OUT輸出是否為4.00mA±1%；選擇合適的振動(dòng)頻率和中點(diǎn)振動(dòng)幅度， 查看OUT輸出是否為12mA±5%；選擇合適的振動(dòng)頻率和終點(diǎn)振動(dòng)幅度， 查看OUT輸出是否為20mA±5%；如果不滿足以上情況需要送到廠家校準(zhǔn)；
2、故障維修
傳感器系統(tǒng)在校準(zhǔn)或工作中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，首先自行初步檢查，問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)，請(qǐng)聯(lián)絡(luò)本公司或本公司各地銷售服務(wù)代理。
● 系統(tǒng)檢查
1) 接線端子接線是否接錯(cuò)；
2) 接線是否短路或開(kāi)路；
3) 電源電壓是否正確；
4) 測(cè)量?jī)x器是否短路或開(kāi)路。
● 探頭檢查
1) 探頭高頻插頭和探頭頭部是否干凈，如有臟物，請(qǐng)用無(wú)水酒精擦洗。
2) 延伸電纜(如果有延伸電纜的話)是否短路或開(kāi)路，如有故障，應(yīng)更換延伸電纜。
3) 檢查探頭是否短路或開(kāi)路：先將延伸電纜脫開(kāi)(如果有的話)，然后用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量探頭高頻插頭的插針與插頭外殼間的電阻值，其正常數(shù)值應(yīng)在2.0～10.0Ω之間，如果電阻值很小(小于1.0Ω)，則說(shuō)明此探頭出現(xiàn)短路；如果測(cè)得的電阻值非常大(大于10Ω)，說(shuō)明此探頭已開(kāi)路或接觸不良。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有上述兩種情況時(shí)，就得更換探頭。
● 變送器的檢查
1) 先檢查探頭和延伸電纜是否與變送器配套。如果有延伸電纜，一定要將延伸電纜接上。
2) 將判定完好的探頭，與變送器相連。當(dāng)探頭頭部緊靠金屬導(dǎo)體時(shí)，變送器的原始信號(hào)輸出應(yīng)該最??；當(dāng)探頭頭部遠(yuǎn)離金屬導(dǎo)體時(shí)，變送器的原始信號(hào)輸出應(yīng)該最大。否則就可以判定此變送器已損壞，或者傳感器系統(tǒng)接觸不良，這時(shí)應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修理或更換變送器。
五、選型說(shuō)明
(一)探頭選型說(shuō)明
探頭的直徑與測(cè)量量程的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表格：
|
探頭直徑 |
線性量程(mm) |
非線性誤差 |
最小被測(cè)面(mm) |
|
Φ5 |
2mm |
≤±1% |
Φ10 |
|
Φ8 |
2mm |
≤±1% |
Φ16 |
|
Φ11 |
4mm |
≤±1% |
Φ25 |
|
Φ25 |
10mm |
≤±1.5% |
Φ50 |
(二)延伸電纜選型說(shuō)明
(三)變送器選型說(shuō)明
