用途广泛的涡流传感器

用途广泛的涡流传感器 沈阳电力高等专科学校 杨庆柏 刊载于《中国仪电报》1999年第11期(总第651期) 目前，在我国投产的200MW、300MW和600MW汽轮发电机组，大多采用了美国本特利公司的7200、3300系列或德国飞利浦公司的RMS700系列汽轮机安全监视仪(Turbine Supervisory Instrumentation，简称TSI)。在TSI中使用的传感器主要是涡流传感器，涡流传感器安装在机壳内部，其运行好坏直接影响整个监视仪表的可靠性。涡流传感器是把机械量转换为电量的新型传感器。学习并掌握涡流传感器的工作原理及应用特点，对安装、调试和维护好TSI有着十分重要的意义。 一、工作原理 涡流传感器的工作原理基于导体(或金属体)在交变磁场的作用下产生涡流，通过测量涡流对产生交变磁场的线圈所发生的反作用，就可以检测出导体与线圈之间的距离的大小。涡流传感器探头是一个扁平线圈，并通以高频电流。当线圈的磁场中存在导体时，由于交变磁场的作用，导体内产生涡流。而此涡流所产生的磁场是削弱线圈磁场的，也就使线圈的电感量变小。导体和线圈之间的距离改变会使涡流的影响随着改变，从而使线圈的电感量也发生相应的变化。因此， 只要测出线圈电感量的变化就可以确定导体(指金属体)的位移量。 二、应用 涡流传感器的应用日益广泛，下面仅介绍涡流传感器在火电厂的几个主要应用。 1( 测轴向位移 蒸汽的热能在汽轮机内转换为机械能时，会向汽轮机的转子施加一个轴向推力，这个轴向推力由推力轴承承担，故转子不会产生较大的轴向位移。为了提高大型机组的热效率，制造厂将汽轮机动、静叶片之间的间隙做得相当小，为了保证动、静叶片之间不发生摩擦和碰撞，轴向位移的范围也被限制得很小。因此，任何轴向位移的增大，都会危及汽轮机的安全。 在汽轮机转子上测量盘的轴向一侧安装涡流传感器的探头，探头固定在轴承座上，它是不可动的，而测量盘是一个在转子轴上车削成形有凸缘，是可动的。当汽轮机转子发生轴向位移时，测量盘也发生轴向位移，这样，涡流传感器探头中扁平线圈的电感量将发生变化，测出此电感量的变化，就可得知轴向位移。过去测量汽轮机轴向位移常采用山字型电磁传感器，此类传感器存在着线性差、安装调试麻烦等缺点，现已逐步被涡流传感器所取代。 2(测振动 随着200MW及其以上大型汽轮发电机组的出现，人们已开始认识到，用测轴承座振动来代替测主轴振动的方法是不科学的。实验表明，大型机组的轴承座和基础结构的刚度远大于轴承油膜的刚度，旋转着 的主轴振动(机组的振动之源)通过油膜传递到轴承座上，引起轴承座振动，其振动幅值将被大大衰减，国内外专家认为此值将缩小4,8倍。也就是说，若轴承座振动值为50μm左右时;主轴的振动信有可能已达到400μm左右了。而这样大的振动值，可能导致汽轮机严重损坏，因此，用磁电传感器测轴承座振动来替代主轴振动的方法亟待改进。 涡流传感器采用了非接触式测量方法。涡流传感器的探头被安装在轴承座上，它与主轴表面(径向)具有一定的距离。当主轴振动时，主轴表面与探头的距离发生变化，测出此距离就可得出主轴的振动值，但此值是轴与轴承座之间的相对振动。为了得到主轴的绝对振动值，必须引入轴承座的绝对振动值进行校正。采用涡流传感器测主轴振动，不但解决了用触轴式速度传感器测量主轴振动引起的触头机械磨损问题，而且还避免了用速度传感器测量振动需将速度信号通过积分电路转换成振动幅值信号所造成的误差，从而提高了主轴振动测量的可靠性和准确性。 3(测转速 过去测汽轮机转速一直采用磁电传感器，现在将涡流传感器应用于汽轮机转速测量中，这主要是因为磁电传感器在低转速(30r,min以下)测量时，其灵敏度较差，即不能测量低转速。而用涡流传感器测量转速就不存在此类问题，因此说，涡流传感器用途很广。 三、结束语 涡流传感器用途很广，除了能测轴向位移、振动和转速外，还能 测偏心度、相位、压力、温度、电导率和厚度，甚至还能测金属材料 表面的缺陷和裂纹。