DWQZ电涡流传感器要点.docx
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DWQZ电涡流传感器要点.docx
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DWQZ电涡流传感器要点
DWQZ系列电涡流传感器-上海航振仪器仪表有限公司
一.电涡流传感器工作原理及特性
DWQZ系列电涡流传感器的基本工作系统由被测体、探头、延伸电缆、前置器构成。
前置器产生高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈,线圈会产生轴向磁场,当被测金属体靠近这个磁场,在被测金属表面产生涡流(电涡流的强弱随探头与被测体表面之间距离的变化而变化),从而引起线圈Q值变化。
距离小时电涡流作用强,线圈Q值小;距离大时电涡流作用弱,线圈Q值大。
在实际应用中,将线圈Q值的变化经前置器检波、放大转化成电压的变化。
实现将机械位移(间隙)值转换成电压值。
电涡流位移传感器工作原理图
综上,电涡流传感器工作系统中被测体的材质与测量结果密切相关。
●被测体材料对传感器特性影响:
位移(mm)
材料影响数据曲线
订货时用户必须注名被测体材料、形面、尺寸等。
如用户没有在合同中约定,出厂校验时均将45#钢作被测体材料,被测体平面直径尺寸以大于或等于3倍探头直径进行校准。
二.DWQZ系列电涡流传感器特点
▲可靠性:
探头头部体选用PPS工程塑料并通过模具成型。
保证探头具有高强度、耐高温(220℃)、抗腐蚀性能;不易碰坏、碰到某些化学药品也不会被腐蚀;保证了探头的可靠性;
探头信号输出使用的同轴电缆和延伸同轴电缆选用进口宽温度范围电缆(-55℃~200℃);电缆强度高、电气特性一致性好(有利于减小互换性误差);
电缆接头选用进口军用标准插头座,接触电阻小,可靠性增加;
前置器输出端子有容错和过载保护,即使接错线不会引起前置器的电路损坏;
前置器有防雷击、抑制电网尖峰干扰能力,使前置器更安全;
▲温度的稳定性和精度:
依靠先进的补偿电路使探头线圈和电缆温度变化的影响,在(-22℃~120℃)温度范围内,其最大偏差小于±5%;
探头灵敏度误差±3%;
探头线性误差±0.5%;
频率响应DC~5kHz
分辨率0.2um
三.DWQZ系列电涡流位移传感器技术参数
DWQZ系列电涡流传感器工作环境的基本要求:
探头、延伸电缆在-30℃~120℃,前置器在-30℃~80℃;相对湿度95%环境中,长期工作不损坏。
电源:
-24VDC±10%
外形尺寸:
80mm×60mm×30mm
安装采用导轨安装或螺钉安装。
技术指标:
在室温25℃,被测体材料45#钢,电源-24V±10%,负载10KΩ条件下,满足:
探头直径(mm)
线性范围(mm)
线性度
灵敏度
灵敏度误差
(v/mm)
Ф5
1
±0.5%
8
1%
Ф8
2
±0.5%
8
1%
Ф11
4
±1.0%
4
1%
Ф25
10
±1.5%
0.8
3%
四.现场安装调试
(一)探头安装的一般步骤
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,并检查传感器各部分外观是否完好、各部分是否配套。
通常成套订购的传感器,在出厂时提供检验单、检验单上注明了配套校准的传感器各部分型号、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)、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联接关系、电缆两端应作标记以便在多根电缆头中进行分辩,这种标记应该防油、防水。
2.将传感器各部分联接好,通电检查传感器线性、灵敏度等,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成份。
3.将探头拧进安装螺孔内。
4.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:
轴位移、胀差:
依照仪表的零点进行安装;
振动、鉴相、偏心:
安装在传感器的线性中点。
5.紧固安装探头。
6.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,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。
(二)延伸电缆安装
作为联接探头与前置器的中间部件,延伸电缆的安装应保证其在使用过程中不易受到损坏。
通常采用管道铺设,否则应采用带铠装的延伸电缆。
另外应将过长的电缆线盘成直径不小于50mm的圆环用绑绳扎紧后,用压片将其固定,不能随意剪断过长的电缆。
在选型时,应保证延伸电缆的长度加探头电缆长度之和大于探头安装处到前置器安装处的距离,而且通常前置器都是集中在安装机器的同一侧。
延伸电缆转接头的密封与绝缘
延伸电缆的外表皮是用聚塑料绝缘和密封的,探头的内部结构也已经绝缘,但是延伸电缆和探头电缆的接头是和信号“地”相接的,而且不具有密封性。
由于延伸电缆转接头和探头电缆高频接头的联接处通常是悬空在接线盒里,为了避免联接处和机壳接触以及加强其密封性,应该对联接处进行绝缘保护。
一种较好的方法是采用热缩套管收缩包裹。
在产品出厂时本公司作为附件按每个探头100mm长提供了一节φ8透明热缩套管,现场安装时剪下约50mm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。
如果需要脱开接头,只要用刀片小心将热缩套管划开,再次联接接头则另剪一节完好的未收缩套管套上后收缩。
铺设延伸电缆管道:
为了保护电缆不易被损坏,通常采用管道铺设延伸电缆。
延伸电缆安装的一般步骤
1检查延伸电缆的长度
检查延伸电缆长度是否与探头和前置器要求配套,延伸电缆长度加上探头所带电缆长度应该与前置器要求的电缆长度一致,除非特殊规格,延伸电缆长度加上探头所带电缆长度为5m或9m。
如果是成套订货,通常在出厂校验单上表明了作为系统校验的探头、延伸电缆、前置器的型号和编号,对照出厂校验单上产品编号组成系统。
2标记延伸电缆
在延伸电缆的两端分别进行特订标记(如1#瓦水平振动等)来说明其作用以及区分多套传感器各部分间联接关系、电缆两端应作标记以便在多根电缆头中进行分辩,这种标记应该防油、防水。
3铺设延伸电缆
如果采用管道铺设则应预先将管道安装好,并检查管道内应干净,无尖锐凸起或粗糙表面,以防污染和划伤电缆,将电缆穿过管道时,首先应该用橡皮套(产品出厂时每一个接头都套有一个)套上需要塞进管道一端的接头(是转接头还是高频接头,视乎从管道的哪端开始塞进延伸电缆;从靠近前置器安装盒开始,则转接头塞入管道;从靠近探头接线盒开始,则是高频接头塞入管道),以保护接头不会被污染。
如果不用管道铺设,则需要选用带铠装的延伸电缆。
安装时可采用线夹之类的东西将延伸电缆固定在较安全的地方,以减少电缆可能被损伤的机会。
④联接延伸电缆
将延伸电缆的转接头穿到探头接线盒内,并套上一节约50mm长的φ8透明热缩套管后,将延伸电缆转接头与探头电缆高频接头联接并拧紧,把热塑套管移到联接处,使联接处两边的热缩套管长度一样,再用750W电吹风加热热塑管,使其收缩包紧接头。
(三)前置器的安装
作为传感器系统的信号处理部件,前置器对工作环境的要求要比探头严格得多,通常将它安装在远离危险区,其周围环境应该无腐蚀气体、干燥震动小,环境温度与室温相差不大。
为了保证前置器工作安全可靠,有必要采用专用前置器安装盒。
本公司可以为您提供具有防爆合格证的防爆安装盒和普通金属安装盒,并已按前置器安装尺寸加工好前置器安装导轨。
前置器安装盒在使用前,应该用压缩空气加以净化,以保证盒内没有残存的液体和金属屑,否则金属屑可能会导致前置器接线端子短路。
过长的探头或延伸电缆应该固定在不接触前置器的地方。
为了防止不同地电位造成的干扰,必须采用单点接地。
为了屏蔽外界干扰,前置器外壳直接与系统电气相接,因此应该将前置器安装盒及安装螺钉及前置器外壳绝缘。
在设计制造前置器已增加了绝缘底板,不必考虑前置器的绝缘问题。
API670标准建议把前置器安装盒都安装在机器的同一侧,以便于铺设电缆和维修检查。
(四)系统连接
系统连接包括将传感器探头、延伸电缆(如果有的话)、前置器以及监测仪表这间的电气连接,以组成能投入工作的测量系统。
探头、延伸电缆、前置器之间是通过将其标准的高频接头连接;前置器与监测仪表之间用三芯屏蔽电缆连接。
通常将其中的红色线接电源(Ut端),黑色线接信号地(COM端),黄色线接信号输出(OUT端)。
这种各色电线的分配是按16AG型多芯屏蔽电缆说明的,如果采用其它型号的电缆,将有所不同,但在接线时应该统一,以免由于混乱而接错线,屏蔽电缆的屏蔽层需在接监测仪表一端单点接地。
前置器到监测仪表之间最长不得超过300m,否则信号衰减将会过大。
五.校准与维修
本章主要说明何时该对传感器系统进行校准,以及发生故障时,如何对传感器系统进行维修。
(一)校准
什么情况下应该对传感器进行重新校准
传感器长期不使用达一年以上;
传感器连续使用两年;
被测体材料与出厂校准材料不符;
排除故障后。
准装置与设备
位移校准器
千分尺
数字万用表
直流稳压电源
以上工具、设备,本公司均可提供。
校准步骤
选择与被测体材料相同的试件安装好。
装好探头、千分尺(量程应大于传感器量程20%)。
将直流稳压电源的供电电压调到传感器系统所需电压范围。
分别将稳压电源、数字万用表、探头、电缆接到前置器上
旋转千分尺调节钮,使探头与试件平面紧贴,再将探头头部与试件间距离到传感器线性起始距离。
打开电源,旋转千分尺调节钮,以十分之一量程为间隔,记录传感器输出电压或电流值。
计算传感器灵敏度与线性误差。
如果非线性度、灵敏度等指标超差,则请联络本公司,由专业技术人员进行调节。
(二)故障与维修
传感器系统在校准或工作中出现不正常现象时,首先自行初步检查,问题严重时,请联络本公司。
初步检查步骤
系统检查
1)接线端子接线是否接错;
2)接线是否短路;
3)电源电压是否正确;
4)测量仪器是否短路或开路。
探头检修
1)探头高频插头和探头头部是否干净,如有脏物,请有无水酒精擦洗。
2)延伸电缆(如果有延伸电缆的话)是否短路或开路,如有故障,应更换延伸电缆。
3)检查探头是否短路或开路:
先将延伸电缆脱开(如果有),然后用数字万用表测量探头高频插头外壳间电阻值,其正常数值应在2.0~15.0Ω之间,如果电阻值很小(小于1.0Ω),则说明此探头出现短路;如果测得的电阻值非常大(大于100Ω),说明此探头已开路或接触不良。
当有上述两种情况时,就得更换探头。
前置器检修
1)先检查探头和延伸电缆是否与前置器配套。
如果有延伸电缆,一定要将延伸电缆接上。
2)将判定完好的探头与前置器相连。
当探头头部紧靠金属导体时,前置器的输出值应该最小;当探头头部远离金属导体时,前置器的输出值应该最大。
否则就可以判定此前置器已损坏,或者传感器系统接触不良,这时应该对系统进行修理或更换前置器。
选型:
探头型号、规格
A□□()探头直径选择
探头直径
量程
头部长度
φ505
1mm
5mm
φ808
2mm
5mm
φ1111
4mm
11mm
φ2525
12mm
23mm
φ5050
25mm
37mm
选择探头直径,应保证其线性量程大于被测体最大移动范围20%以上,除非被测面面积不能满足最小试件尺寸要求或安装空间限制,应该选择较大的线性量程。
B□螺纹规格选择
常用探头壳体螺纹规格
探头直径
公制螺纹
英制螺纹
φ5
M8×1
1/4-28
φ8
M10×1
3/8-24
φ11
M14×1.5
1/2-20
φ25
M30×2
1.25-12
φ50
M14×1.5
1/2-20
螺纹规格允许有其它选择。
括号内为可选项,HP__高压型探头;HT__高温型
探头
C□安装方式选择
B标准安装
F1反向安装(方式一)通常用套筒固定于机器外
F2反向安装(方式二)φ50探头常用方式
C电缆侧出安装轴向空间较小时选用,通常用夹块固定
L法兰安装安装轴向空间较小时选用,用螺栓固定
除非采用机器外部安装支架安装探头或者安装空间限制,通常选择标准安装类型的探头。
D□□无螺纹长选择
以10mm为单位
最小无螺纹长0mm00,
最大无螺纹长250mm25,
递增量10mm01
探头的无螺纹部分是为了方便安装:
采用螺孔安装时,适当长度的无螺纹部分可以减少需要旋入螺孔的长度。
E□□壳体长度选择
以10mm为单位
最小壳体长度20mm02,
最大壳体长度250mm25,
递增量10mm01
探头壳体长度取决于安装位置与被测面的距离。
F□□电缆长度选择
050.5m505.0m
101.0m909.0m
电缆长度选择应考虑被测面与前置器安装位置之间的距离。
采用螺孔安装时,建议选择05(0.5m)、10(1.0m),易于保证旋动探头时,探头电缆与探头能一起转动,不易扭断电缆,而且需选用延伸电缆,延伸电缆长度与探头总长之和为5m或9m。
在机器内部安装探头,选择探头总长应保证电缆接头能处于机器外部,以防机器内部的机油污染接头。
K□铠装选择
“K”表示电缆带铠装,无“K”表示电缆不带铠装
如果探头电缆无管道保护,建议选择铠装探头,以使探头电缆不易被损坏
典型应用
电涡流位移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、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。
图2-1列举了传感器的一些典型应用示意。
振动测量轴位移测量轴心轨迹测量
键相测量转子动平衡径向运动分析表面不平度测量
前置器型号、规格
A□□探头直径选择
05配φ5探头,
08配φ8探头,
11配φ11探头,
25配φ25探头,
50配φ50探头;
B□□电缆长度选择
505m电缆长系统,
909m电缆长系统;
C□输出方式选择
V-2~-18V输出(-20Vdc~-26Vdc供电)
I4~20mA电流输出(+18Vdc~+30Vdc供电)
Z02~18V输出 (+20Vdc~+30Vdc供电)
Z11~5V输出 (+12Vdc~+30Vdc供电)
Z20~5V输出 (+12Vdc~+24c供电)
Z30~10V输出 (+12Vdc~+24c供电)
注:
在输出方式后加CX表示扩展量程,X为扩展量程,单位mm,如VC4表示-2~-18V输出,扩展量程4mm
D□特殊试件选择(可选项)
此选项为可选,以金属实际材质定义,无此选项为标准试件材质
前置器出厂时按40CrMo钢校准,如果被测体材料不是40CrMo钢,订货时应说明被测体材料,出厂时则按指定材料校准。
负电压输出信号与美国本特利·内华达公司BN3300、3300XL、7200系列及荷兰PHILIPS产品兼容,4~20mA电流压输出信号便于输入计算机数据采集系统。
选型示例
DWQZ-08-50V
表示:
配φ8、5m长电缆探头,负电压输出(-18Vdc~-26Vdc供电)。
第三节延伸电缆型号、规格
A□□电缆长度选择
404.0m,454.5m,808.0m,858.5m
K铠装选择
“K”表示电缆带铠装,无“K”表示电缆不带铠装
作为系统的一个组成部分,延伸电缆用来联接和延长探头与前置器之间的距离,您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择,选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度加探头电缆长度同配套前置器所要求的长度一致(5m或9m)。
如果延伸电缆无管道保护,建议选择铠装,以防电缆容易被损坏。
探头电缆长度选择为5m或9m时,不需另外配延伸电缆。
选型示例
DWQZ-Y-40K
表示:
电缆长度4m、带铠装。
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