一、電渦流傳感器簡 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)實現(xiàn)。我公司在HZ-891電渦流位移傳感器基礎上，成功開發(fā)研制了HZ-899軸振動變送器。HZ-899軸振動變送器將傳感器采樣的振動位移峰峰值信號經變送器線性化、歸一化處理后，直接輸出4-20mA信號。HZ-899軸振動變送器與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、信號歸一化處理、信號輸出等功能模塊化，增強了系統(tǒng)的集成度，體積小，提高了可靠性。
HZ-899軸振動變送器為直接與DCS、PLC接口提供一種簡便、低成本的方式監(jiān)測旋轉機械轉子的軸振動。對主機、輔機設備如汽輪機、壓縮機、風機、泵群進行軸振動實時監(jiān)測，能真正起到對這類設備進行保護。它測量準確、穩(wěn)定可靠，抗干擾性能強。
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M4×12 GB29-76螺栓安裝；
導軌安裝，可以方便地安裝在標準35mm導軌上。
11、接線方式：采用SpringLoc 端子，有自動緊固的功能，不需要安裝工具即可接線，由于不需要螺栓固定，不會發(fā)生松動。
12、工作溫度： -30℃～80℃。
探頭的安裝
1、 確保被測面的材質為40CrMo，或其渦流效應與40CrMo相接近。大多數(shù)汽輪機、鼓風機等設備的轉軸是用40CrMo材料或與之相近的材料比如45號鋼制造。因此，除非在訂貨時進行特別說明，通常在出廠前傳感器系統(tǒng)采用40CrMo材料試件校準。
2、 電渦流效應主要集中在被測表面，由于加工過程中形成的殘磁效應，以及淬火不均勻，硬度不均勻，結晶結構不均勻等都會影響傳感器特性，API670標準推薦被測面殘磁不超過0.5微特斯拉。當需要更高測量精度時應用實際被測體校準。
3、 測量軸的徑向振動時，每個測點應安裝兩個傳感器探頭，兩個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，因此通常將兩個探頭分別安裝在垂直中心線每一側45°，定義為X探頭(水平方向)和Y探頭(垂直方向)。通常從原動機端看，X探頭應該在垂直中心線的右側，Y探頭應該在垂直中心線的左側。
圖2-2 軸的徑向振動測量
4、 探頭的安裝位置應盡量靠近軸承，否則由于軸的撓度，得到的測量值將包含附加誤差。探頭安裝位置與軸承的最大距離見下表。
軸的徑向振動測量時探頭的安裝
※API 670標準規(guī)定，軸的徑向振動探頭的安裝位置與軸承的距離要在76mm之內。
5、 探頭中心線應與軸心線正交，探頭監(jiān)測的表面(正對探頭中心線的兩邊1.5倍探頭直徑寬度的軸的整個圓周面，應無刻劃痕跡或其它任何不連續(xù)的表面(如油孔或鍵槽等)，且在這個范圍內不能有噴鍍金屬或電鍍，表面粗糙度應在0.4μm～0.8μm之間。
6、 除非特別說明，通常將軸的徑向振動測量探頭安裝在傳感器的線性范圍中點，對應的變送器輸出電壓為中點電壓(線性范圍中點間隙值和中點電壓值可以從校準數(shù)據單或校準曲線中查到)，通常為6V，特別是對于大軸承機器，其最大軸承間隙接近傳感器線性工作范圍時(建議選用線性工作范圍更寬的傳感器)。但是對于大型臥式機器，在機器啟動時，軸會抬高0.25mm左右，因而在停機時安裝垂直方向探頭，應將安裝間隙(冷態(tài)間隙)調整到傳感器的線性范圍中點偏大0.25mm左右，對應的變送器輸出電壓可從校準數(shù)據單或校準曲線中查到。
7、 安裝傳感器應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不小于最小安裝距離。為防止兩探頭間的相鄰干擾，對于不同規(guī)格的探頭和不同的安裝方法要求其間距也有所不同。
※測量軸的徑向振動時軸的直徑大于40mm。
9、探頭安裝支架的強度要盡量高，一般要求支架的諧振頻率至少為機器轉速的十倍，這樣才能保證測量的準確性。
10、采用測量傳感器的輸出來調節(jié)傳感器的安裝間隙，當探頭頭部還未露出安裝孔時，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應的電壓或電流值，但這時探頭測量的不是需要測量的被測體。探頭調整到正確的安裝位置，傳感器輸出應該是：首先是較大的飽和輸出(此時探頭還未放進安裝孔內)，然后是較小的輸出(此時探頭放進安裝孔中)，繼續(xù)將探頭擰進安裝孔，傳感器輸出會變?yōu)檩^大的輸出(此時探頭頭部露出安裝孔，但與被測面間隙較大)，再擰進探頭，傳感器輸出等于安裝間隙所對應的值，此時探頭才是正確的安裝間隙。
11、將探頭旋進螺紋安裝孔時，用力不能過猛，否則可能壓壞探頭和被測體。
將探頭旋進螺紋安裝孔時，必須同時轉動探頭所帶的電纜，否則有可能將電纜扭斷，如果帶有延伸電纜，應將延伸電纜取下。
12、探頭的電纜接頭是和內部電路相接的，而且不具備密封性。為了避免接頭和機殼接觸以及加強密封性，應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的作用。不要用粘性的電工膠帶來絕緣接頭，因為油霧會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。安裝時應注意被測體的環(huán)境是否存在使探頭損壞的化學物質。
探頭長期接觸下列物質，探頭材料和性能不會受到影響：
空氣、水、潤滑油、氨氫氧化物、酒精、汽油、乙醚、稀硫酸、氫氧化鈉。
探頭不能長期接觸下列物質：
無水氨、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度一經選定，在使用時，不能隨意縮短或加長，否則會造成傳感器系統(tǒng)的變化。
變送器的安裝
變送器對工作環(huán)境的要求比探頭嚴格得多，通常將它安裝在遠離危險區(qū)，其周圍環(huán)境應該無腐蝕性氣體，干燥、震動小，環(huán)境溫度與室溫相差不大。在機器旁安裝，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，在變送器器內部已將殼體與信號端聯(lián)接；安裝底板和導軌卡座均為工程絕緣塑料，這樣可以保證在安裝變送器時，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量系統(tǒng)。
用熱縮套管加熱收縮包裹，防止松動和接頭對地短接。
變送器的輸出應采用網狀屏蔽電纜，屏蔽電纜的屏蔽層需在接DCS系統(tǒng)一端單點接信號地，即屏蔽層前置器端不接，DCS系統(tǒng)接地。
變送器的原始信號輸出電纜總長不得超過300米，否則信號衰減將會過大。
連接示意圖如下：
四、校準與維修
1、校準
什么情況下應該對變送器進行重新校準？
Ø 變送器長期不使用達一年以上；
Ø 變送器連續(xù)使用兩年；
Ø 被測體材料與出廠校準材料不符；
Ø 排除故障后。
校準裝置與設備
Ø 位移校準器
Ø 千分尺
Ø 數(shù)字萬用表
Ø +24V直流電源
Ø 正弦波信號發(fā)生器
位移特性曲線的校準
選擇與被測體材料相同的試件。
裝好探頭、千分尺（量程應大于傳感器量程20%）。
分別將電源、數(shù)字萬用表、探頭接到變送器上。
旋轉位移校準器調節(jié)鈕，使探頭與試件平面緊貼，再將探頭頭部與試件間距調到傳感器線性起始距離。
變送輸出的校驗
將傳感器固定在振動臺上，調節(jié)探頭處于線性中點，打開電源，看OUT輸出是否為4.00mA±1%；選擇合適的振動頻率和中點振動幅度， 查看OUT輸出是否為12mA±5%；選擇合適的振動頻率和終點振動幅度， 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；
2、故障維修
傳感器系統(tǒng)在校準或工作中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時，首先自行初步檢查，問題嚴重時，請聯(lián)絡本公司或本公司各地銷售服務代理。
● 系統(tǒng)檢查
1) 接線端子接線是否接錯；
2) 接線是否短路或開路；
3) 電源電壓是否正確；
4) 測量儀器是否短路或開路。
● 探頭檢查
1) 探頭高頻插頭和探頭頭部是否干凈，如有臟物，請用無水酒精擦洗。
2) 延伸電纜(如果有延伸電纜的話)是否短路或開路，如有故障，應更換延伸電纜。
3) 檢查探頭是否短路或開路：先將延伸電纜脫開(如果有的話)，然后用數(shù)字萬用表測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)值應在2.0～10.0Ω之間，如果電阻值很小(小于1.0Ω)，則說明此探頭出現(xiàn)短路；如果測得的電阻值非常大(大于10Ω)，說明此探頭已開路或接觸不良。當發(fā)現(xiàn)有上述兩種情況時，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。當探頭頭部緊靠金屬導體時，變送器的原始信號輸出應該最??；當探頭頭部遠離金屬導體時，變送器的原始信號輸出應該最大。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，這時應該對系統(tǒng)進行修理或更換變送器。
五、選型說明
(一)探頭選型說明
探頭的直徑與測量量程的對應關系如下表格：
|
探頭直徑 |
線性量程(mm) |
非線性誤差 |
最小被測面(mm) |
|
Φ5 |
2mm |
≤±1% |
Φ10 |
|
Φ8 |
2mm |
≤±1% |
Φ16 |
|
Φ11 |
4mm |
≤±1% |
Φ25 |
|
Φ25 |
10mm |
≤±1.5% |
Φ50 |
(二)延伸電纜選型說明
(三)變送器選型說明
