本特利电涡流位移传感器简介 电涡流位移传感器原理

我们常接触到的本特利涡流传感器有直径5mm涡流传感器、8mm涡流传感器、11mm涡流传感器、14mm涡流传感器、25mm涡流传感器、50mm差胀传感器、3300耐高温电涡流传感器几种，其中5mm探头和14mm探头不常用。每个传感器系统都由探头、延长线和前置器组成，本特利探头、延长线和前置器具有完全的可互换性，只要部件号一致，各部分可以互换。

电涡流传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移、振动传感器，其基本原理是探头、延伸电缆、前置器以及被测体构成基本工作系统。前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D,I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б,I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。

②11mm探头，现在常用的为3300XL 11mm系统，对于油膜轴承机器非接触式振动和位移测量，3300 XL 11mm 电涡流传感器系统灵敏度可输出3.94 V/mm( 100mV/mil )。11mm 的探头端部使这种传感器与我们标准的3300XL8mm 传感器系统相比具有更大的线性区，线性范围为4.0mm(160mils)，从距被测靶面约0.5mm（20mils）处开始，从0.5 至4.5mm（20至180mils）。它主要应用在要求大线性范围的下列测量：

• 轴向（推力）位移测量

• 蒸汽轮机的斜面差胀测量

• 往复式压缩机活塞杆位移或下降的测量

• 转速计和零转速测量

• 相位参考（键相位）信号

3300 XL11 mm前置器的设计目标是取代7200系列11mm和14mm 传感器系统。当从7200系统升级到3300XL11mm系统时，所有的部件都必须被3300 XL11mm 部件替换；同时，监测系统 也要升级。如果使用3500监测系统，则需要软件组态的升级版本，该版本可以兼容3300 XL11mm 系统；现存的3300监测系统也需要 作相应的修改。 应用建议： 3300XL11mm趋近式传感器系统设计用于频率范围从0 到8kHz的位移或振动测量，典型应用包括径向振动和位移、轴向位移以及键相位测量。

探头要求最小靶面尺寸：直径30.5mm(1.2inch)（平面靶面），推荐最小轴直径：152mm (6.0inch)

3300 XL 25mm探头具有多种壳体配置形式，可以代替所有标准的7200 25mm、7200 35mm 和25mm DE传感器系统（包括侧面和尾部引出探头）。前置器的输出也与7200和25mm DE 系统的输出相同，使用户在升级时不需要修改任何监测器组态。当升级以前的系统时，传感器系统的每个组件（探头、延伸电缆和前置器）必须全部替换成3300 XL 25mm的组件。 3300 XL 25mm 探头设计用于最苛刻的蒸汽透平DE环境。它能在高达200°C（392°F）的温度下持续运行并保持精度，还可以承受250°C（482°F）的间歇高温。25 mm 探头前后密封，并使用FluidLoc® 电缆（所有标准25 mm探头），防止湿气进入探头端部。特殊的高温ClickLoc™ 接头也是探头和延伸电缆的标准配置。每个探头和电缆都带有接头保护器和一次性接头保护器安装工具，确保接头不受污染。探头头部上的ClickLoc™ 接头具有可拆卸的衬套，帮助在紧密间隙内缠绕电缆。

④50mm差胀传感器，它是为大型蒸汽透平的差胀提供精确可靠的测量方法。在用凸缘观测时，选择安装方法的准则和25mm探头相似，观测靶面的尺寸以及所预料的轴向差胀的大小。如果凸缘的高度足够大，用一个传感器观测凸缘的一个侧面，可测量胀差。如果胀差的大小，超过用一个传感器观察凸缘一个侧面的范围时，则需要用两个探头采用补偿的安装方式进行测量，两个探头各观测凸缘的一个侧面，凸缘在两个探头之间移动，这样可以把测量范围加大一倍。这种方法之所以可以加大差胀的测量范围，是因为当凸缘移出一个传感器的测量范围时，它就进入另一个探头的测量范围。还有一个差胀测量技术的选项，就是用斜面测量，它较之一般的凸缘测量，可以加大传感器的测量范围。

50mm 差胀传感器，其先进的前置放大器以及非接触式探头，都安装在密封的传感器箱体内部。这一设计消除了传感器和部件之间的互换误差。由于将整个传感器作为一个系统进行校准，使传感器系统高度准确。内装的温度敏感元件在整个温度-35℃到+120℃(-31℉到℉+248℉℉)的范围内，可以补偿信号输出。在汽轮机运行温度范围内，传感器的输出是稳定的，它具有精确的差胀测量。同时在每一传感器的内部，都装有内层屏蔽，它可以降低对转子表面的侧视，这样就可以允许凸缘的高度102mm(4.0in)时，传感器可以在27.9mm(1.1in)范围内保持线性。线性范围从距离观测靶面约1.3 mm (50mils)处开始，从1.3 到 29.2 mm (50到 1150 mils)，探头的平均灵敏度为0.394±0.008 V/mm。

50mm 差胀传感器电源要求: -17.5 Vdc 到 -26Vdc，最大电流13.3 mA。完整的现场联线由5 米或9 米的三芯绞线、屏蔽层和环形接线端子组成。传感器和监测系统之间的最大长度为610 米 (2000英尺) ；观测靶面最小尺寸：最大线性范围在102 mm (4 in) 凸缘高度。

⑤3300耐高温电涡流传感器，因燃气和蒸汽透平可产生高温，其温度之高足以破坏普通的电涡流探头。3300 耐高温电涡流传感器系统（HTPS）的设计可以承受燃气、蒸汽透平和其它类型旋转机械中产生的高温。HTPS 可以测量这些机器高温区域的振动、轴位移、差胀以及其它参数。其主要特点有：

• 具有整体硬线电缆的电涡流探头在极端条件下可连续承受+350°C（+662°F）的高温；

• 具有4mm（160 mils）的线性范围，可在机器的高温部位进行大部分测量；

• 密闭式密封的陶瓷探头端部可以防潮，并可防止杂质进入，因而可增加寿命；

• 陶瓷端部以及不锈钢结构耐热、防潮、防腐蚀 ；

• 具有螺纹和无螺纹类型的壳体，适用于多种探头安装类型 ；

• 可采用长度为1、2 和5 米的硬线电缆用于从机械的高温部位引线；

• 具有3.94mv/m（100mv/mil）的信号输出，与新的以及现有的所有本特利内华达监测器及故障诊断设备兼容。

3300 耐高温电涡流传感器系统可用来保护和管理关键机械，并可以增加安全性和有效性。当在透平中间部位进行测量时，还可用来进行模态分析。模态分析对于研究和开发新的蒸汽透平和燃气透平以及对现有的透平进行故障诊断时都很重要。模态识别探头可提供水平的模态信息，这对于平衡 旋转机械以及确认轴裂纹、轴承失效、转子和静止部分之间的摩擦等故障和其它机械问题是非常有价值的。由于使用厚的硬线电缆，耐高温电涡流传感器系统不适宜采用传统的螺纹探头和支架方式。因此，我们推荐使用无螺纹壳体探头，尤其是订购更长（2 米或5 米）的探头系统。无螺纹壳体探头带有夹钳形式的安装支架，使探头在安装时无需转动。

电源要求-19.6Vdc至-26Vdc，电流最大为12mA。当在高于－23.5V dc 电压下工作时，将导致线性范围减小。现场联线要求从3300 HTPS 前置器到监测器的最大长度为305米（1000英尺）。 线性范围： 4.0mm(160mils) ，线性范围从距被测靶面约0.5mm（20mils）处开始，从0.5 至4.5mm（20至180mils）（约-2 至-18Vdc）。推荐最小靶面尺寸：30.5mm(1.2inch) 直径（平面靶面），推荐最小轴直径： 152mm(6.0inch)

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