电涡流传感器原理图_中国百科网
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电涡流传感器原理图
测量位移。 　　电涡流传感器主要由一个扁平线圈构成。图1为电涡流传感器原理图， 在离线圈(电涡流传感器)1某一距离d(可变)处有一块金属板导体(被测体)2。当线圈中通以频率为 的高频交变电流i 时，线圈周围便产生一高频交变的磁场 。在此磁场...
电涡流传感器的典型应用 电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究...
摘要：针对采用扁平柔性电涡流传感器阵列实现大面积金属曲面部件位置实时监测，对电涡流传感器的阵列测试技术进行了研究。采用一种基于时分多路的电涡流阵列测试的方法，通过对传感器探头和测试电路的合理设计，使系统电路得到简化，减小阵列单元之间的串扰...
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大化电厂机组振摆系统的应用和安装
2013年第11期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要： 文章根据现代水电行情，分析了对机组进行状态监测的重要意义，提出了我厂如何根据机组的特点进行状态监测的配置，阐述了设备安装、运行过程的体会，以及以后对我厂进行机组维护的重要意义。 中国论文网 /7/view-5902647.htm　　Abstract： According to the situation of modern hydropower market， the article analyses the significance of the state monitoring of the unit， puts forward the configuration of state monitoring of unit according to the characteristics of the unit， describes equipment installation， operation， as well as the significance to unit maintenance. 　　关键词： 振动；摆度；在线监测；系统安装 　　Key words： vibration；swing；on-line monitoring；system installation 　　中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：（2-03 　　0 引言 　　我厂根据机组的振动特点和生产规模，就选用状态监测设备的问题经多方考察，筛略择优，最终选用了阿尔斯通创为实技术发展有限公司生产的“S8000水轮发电机组状态监测与分析系统”，以下简称“S8000系统”，以进行全方位的监测我厂2、3、4号水轮发电机组的工作状态。 　　文章分析了我厂机组运行特点和S8000系统的功能特点，就主要设备的选型及安装中应注意的问题提出看法。 　　1 机组运行概况 　　大化电厂是广西桂冠电力股份有限公司的下属单位，位于广西壮族自治区大化县内的红水河中游，是红水河规划梯级的第六个电站，为径流坝后式水电站。厂内安装单机容量为114MW的轴流转桨式水轮发电机组4台，总装机容量456MW，电厂运行采用计算机监控，按无人值班（少人值守）设计。电站以发电为主，另具有灌溉、航运等综合利用效益。电站于1978年11月开始建设，1985年6月竣工。 　　1.1 机组主要参数 　　1.1.1 水轮机参数 　　型号：K539/5-46 额定出力：117MW； 　　额定流量：601.9m3/s； 额定水头：21.5m； 　　额定转速：76.9r/min； 导叶数：固定：13；活动：24 　　转轮叶片数：5； 转轮直径：8500mm 　　吸出高度：-6m 接力器工作油压：3.6-4.0kPa 　　实际运行水头范围：143-184m 　　1.1.2 发电机参数 　　结构型式：立式伞式； 额定功率：114MW； 　　额定电压：15.75kV； 发电机效率：87.5%。 　　1.2 机组运行特点 　　1.2.1 不适合在小于20米水头下运行，当机组运行在此水头下时，机组工况为非稳定性，振动摆度超标。 　　1.2.2 不适合在有功功率为30MW～40MW之间运行，在此工况下，机组各项振动数据急剧增大。 　　1.2.3 机组随励磁的投入，部分测点的振摆值逐步增大，特备是在650A以下，振动摆度随励磁变化特别明显。但当励磁电流超过大概720A时，机组工况稳定，振摆基本不随励磁的变化而变化。 　　2 S8000系统在我厂的应用 　　“S8000水轮发电机组状态监测与分析系统”是阿尔斯通创为实公司开发出的水轮发电机组状态监测系统。我厂根据此系统的功能特点，结合多年的现场实践进行对系统进行了如下配置。 　　2.1 上位机S8000数据处理、分析系统的配置 上位机的主要功能是实时接收并存储三台下位机上传的各项数据，并提供数据发布功能。为减轻服务器的运行负荷，我厂在服务器的配置方面做到了全面的考虑，主要采取了数据服务器和WEB服务器分离各负其责的方式，如此较将数据服务器和WEB服务器集成在一起来说，系统运行更加稳定，既保证了MIS网用户的数据浏览速度，又提高了系统的稳定运行。 　　2.2 下位机HYD8000数据采集系统的配置 HYD8000的主要作用是通过各类传感器实时采集机组的振动、摆度等数据，并进行实时处理，将原始数据打包送至上位机系统进行数据存储和分析。我厂对于#2、#3、#4号机组的HYD8000方面，采取了每台机组配置一台HYD8000进行各项数据采集，以提高设备运行的稳定性和日后检修的方便性。系统数据是否可信，处了与数据采集设备的分析进度和处理的合理性有关系外，真正决定数据真实性的因素在于传感器的选型是否恰当，传感器输出信号是分析机组运行稳定性的基础，影响数据分析的传感器主要有：摆度、振动和水压等传感器。下面对各类传感器的作用和选型做了相应的分析。 　　2.2.1 电涡流传感器 电涡流传感器主要是利用“涡流损耗”的原理，通过对原始信号的变换处理来测量水轮发电机组的转速、大轴的摆度、台机量以及相应部件的位移量等。目前，国内外的电涡流传感器的测量精度方面大致相同，频响方面低频下限都达到了0HZ；高频方面基本均可达到10HZ。但在工作的稳定性上，主要是受环境稳定的影响方面，国内的涡流传感器与国外的还有一定的距离。虽然，国外电涡流传感器的工作性能优于国内涡流传感器，但国外涡流传感器的价格要远大于国产涡流传感器。经过市场调查，他们的价格差大致在5倍左右，且国外传感器的售后无法保证。为此，我厂经综合考虑，在测量机组转速和大轴摆度方面选用了德国申克公司的IN-081一体化电涡流传感器；而在测量机组台机量和弹性油箱下沉量方面选用了国内湖南天瑞的TR-81系列分体式（前置器和探头分离）电涡流传感器。
　　2.2.2 振动传感器 测量机组振动可以采用非接触式的“涡流传感器”或接触式的“低频振动传感器”。涡流传感器的精度较高，频率响应范围甚宽，低频下限可以为0Hz，最适用于涡带频率较低的水力发电机组的振动测量，但是，由于涡流传感器需要安装在特制的支架上，安装和维护十分不方便，故一般测量机组机架振动都选用接触式“低频振动传感器”，这种传感器主要是采用“惯性原理”对机组振动信号进行变换和处理。 　　近年来，国内“低频振动传感器”的发展以明显高于国外同类型的传感器。由于水轮机组的工作转速较低，那么他的振动频率也是极低的，例如我厂机组的转速为77.9转/分，那么他的转频仅为1.29HZ。另外，由于水轮发电机组的振动易受水力因素的影响，而水力因素产生的振动频率通常都在转频的1/4，因而就要求测量振动传感器的低频下限必须达到0.3HZ，如此才能全面满足我厂测量机组振动的实际需求。低频振动传感器国内的在低频方面可以做到0.3HZ，而国外的同类传感器低频下线均在10HZ，由此明显可见国外的振动传感器无法在水轮发电机组上应用。现国内生产的振动传感器有北京豪瑞斯的MSL-9和清华大学的DPS系列。他们的振动传感器在国内应用比较广泛，我厂经综合比较，最终选用了北京豪瑞斯生产的MSL-9低频振动传感器来测量我厂各台机组的机架振动。 　　2.2.3 压力传感器 水轮机的稳定性问题很大程度上是由水力方面的原因造成的，所以对水轮机各过流段的压力脉动进行监测分析，可以全面掌握机组的水力特性，指导机组运行。压力脉动的测量不仅要求所选变送器具有很高的测量精度，而且要求具有良好的动态特性以满足实时监测和分析的要求。为此，压力（脉动）传感器我们选用瑞士KELLER公司的21R系列压力传感器，该传感器频响高，响应速度为0.5ms，并且可测量尾水管区的负压，特别适用于水轮机组的压力脉动测量。 　　2.3 测点配置 水电机组监测点的选择与布置的合理性和准确性直接影响到采集的信息是否能真实反映机组的运行情况。如何进行合理的测点配置，应充分研究机组的运行及振动特点及日常维护和安装的方便性等，通过合理的综合评估，找出最能放映机组振动和易于捕捉的监测点和参量。在监测点的选择和布置上要符合水电机组运行的3个特征，即水力特性、机械特性、和电气特性。应根据机组的水力特性，选择水轮机及其过流部件的最大压力及压力脉动处作为监测点；应根据机组的机械特性，同时考虑机组的水力和电气特性，合理准确地选择机组振动、摆度的测点位置。不仅要接入反映机组各部件振动、摆度、压力脉动测点，还应该接入与机组工作状态有关的背景参量，以便进行机组的综合评价。我厂结合多年的检修及运行经验和机组的结构特点，对单台机组的测点进行了如下配置： 　　2.3.1 摆度测点 选用一体化电涡流传感器进行机组大轴的转速和摆度测量，以实时掌握和分析各导轴瓦及大轴的运行状况。 　　受油器小轴+X、+Y向摆度各一点； 　　发导轴承+X、+Y向摆度各一点； 　　水导轴承+X、+Y向摆度各一点； 　　机组转速一点。 　　2.3.2 振动测点 对机组各支架的结构振动，我们选用了低频振动传感器进行测量。以此来掌握和分析各支架和受力部件的振动情况。 　　上机架+X向水平、垂直、Z向振动各一点； 　　顶盖+X向水平、垂直、Z向振动各一点； 　　2.3.3 机组台机量及弹性油箱下沉量测点 机组台机量一点，用于监测机组在起停机时，大轴的上下位移量；弹性油箱+X、+Y、-X向下沉量各一点，用于判断弹性油箱的工作状态，从而得到机组弹性油箱是否存在漏油的现象。 　　2.3.4 水压脉动测点 通过接入水压脉动测点来掌握蜗壳内部和转轮的工作状态，及判断机组的涡带工作区域。水压脉动的测量我们选用常规的压力传感器进行监测。 　　蜗壳水压脉动一点；顶盖压力脉动一点；尾水进口、出口压力脉动各一点。 　　2.3.5 工况背景量测点接入如下 　　有功功率：一个测点，用于判定机组随负荷变化的情况，从而判断机组带负荷时的不稳定工作区。 　　励磁电流：一个测点，用于判断机组振动随励磁变化而振动的情况，从而可间接得出机组是否存在磁拉力的不平衡。 　　导叶、桨叶开度：各一点。 　　综上所述，硬接线信号共计25点。为全面的分析机组运行状态，综合评价机组的工作指标，我们还通过通讯的方式接入了其他一些与分析机组工作状态有关的参量，共计77路。 　　3 S8000系统的安装 　　水电机组在线状态监测系统的运用是否成功，数据是否可信，与所属系统的各类元件的合理安装也是离不开的。好的数据处理设备，好的传感器如果安装不合理，必将发挥不出设备的优越性，更不能真实的反映机组的运行状态。针对这些因素，我们根据低压电器的安装标准和S8000系统的功能优势做出了相应的解决手段。下文主要就各类传感器的安装和信号的传输方面提出了看法。 　　3.1 传感器的安装 　　3.1.1 机组键相传感器的安装 键相传感器不仅起到测量机组实时转速的作用，它在S8000系统中最重要的就是判定机组工作状态（起机、停机、过速荷），以及摆度、振动相位的确定和实现数据采集器的各类型数据的同步采集等。所以在键相传感器一般安装在机组转轴的+X向，且该处的振动较其他部位来说较小，否则，会出现机组转速测量的稳定和不能如实的采集机组的各项数据等。 　　3.1.2 摆度传感器的安装 为分析机组运行过程中主轴的运行轨迹及动态空间轴线，分析主轴的对中情况及各导轴承的同心度、导轴承各方向的预载荷情况，我们将各导轴承测量摆度的涡流传感器互成90度安装，以便得出机组运行过程中各轴承的轴心轨迹和大轴的空间姿态等。由于在机组水导支撑盖的振动较大，且经常拆卸，为不影响该处大轴摆度的测量和日后维护的方便性，我们采取了加工延伸臂的方法来客服这一外在因素，已真实反映水导轴承处的摆度情况。 　　3.1.3 振动传感器的安装 振动应在机组的关键部件和部位上测量，如：支架及水力机械顶盖等位置，以达到对机组在不同运行工况下受机械、水力、电磁等不同因数所导致的振因进行分析的目的。其次，传感器的安装因固定在离机组主轴最近的支架的受力位置，已将大轴传递的力损失减低到最小。为了详细全面的掌握下机架和顶盖的振动情况，我们在这些部位的同一位置安装了三只振动传感器，两只水平振动传感器和一只垂直振动传感器，分别测量下机架和顶盖水平向、切向和垂直向的振动情况。 　　4 S8000系统对我厂机组运行的意义 　　S8000系统投运以后，除了可在线进行机组状态监测，还可以对机组状态进行长期的趋势分析。通过进行机组振动、摆度、水压趋势的长期监测和不同机组在相同工况下的趋势比较，可以及早发现机组运行状态的变化，及时发现缺陷和设备隐患。此外，通过S8000系统的数据长期积累，实时分析机组各种状态下的数据，不仅为运行人员合理安排机组运行方式、确保机组在最优工况下运行提供了参考，还可通过日常巡回检查及时掌握设备运行状态、及早发现缺陷和设备隐患，对检修周期和检修方案的确定具有极大的指导作用，同时还为电厂今后实现状态检修打下了坚实的基础。 　　5 结语 　　通过S8000系统的逐步完善，初次运行便应证了我厂机组的工作特点，数据符合我厂机组振动的规律。由此看来，此套设备的安装在我厂还是比较成功的，得此成效这与我们前期做的大量工作是离不开的。相信S8000系统在以后的使用运行中，通过经验的不断的积累和在线监测、故障诊断知识库的不断丰富，此设备必将在我厂的生产和管理上发挥它应有的作用，以不断增强我厂的综合竞争力。 　　参考文献： 　　[1]传感技术在水轮发电机组振动监测上的应用探讨；水轮发电机组振动的主要特征及测试与识别；S8000水轮发电机组状态监测与分析系统使用说明. 　　[2]水轮发电机组振动监测装置设置导则. 　　[3]马小杰.水轮发电机的振动和气隙监测[J].水利水电快报， 2002，（01）.
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中国航空动力机械研究所科技开发中心是国内最早研发电涡流传感器的厂商，填补了国内电涡流传感器的空白，旗下拥有“中航天瑞”和“航空天瑞”两大注册商标，以“TR”开头标注。
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　　电涡流传感器产品前置器/products_detail/&productId=78.html
　前置器内部的电子线路可以产生一个特定频率的电信号，它能探测到能量的损耗，并能产生一个输出电压/电流，该电压/电流正比于所测间隙的变化量。前置器对系统电缆长度有特殊要求，前置器有多种输出方式可供选择，前置器是分体电涡流传感器系统的必要组成部分。
　　前置器是一个电子信号处理器，一方面为探头线圈提供高频交流电流，另一方面，前置器感受探头前面由于金属导体靠近探头而引起探头参数的变化，并经过前置器的处理，产生随探头端面与被测金属导体间距线性变化的电压或电流信号（输出方式01、02、03、04、06、08为电压输出，05、07、09为电流输出）。
互换性误差
对于经校准的探头及延伸电缆，互换同型号的前置器带来的误差不超过&5%
电源每变化1V，输出不超过&0.02%。
输出负载能力
输出阻抗不大于10&O，最大输出电流50mA（输出方式05、07、09除外）
前置器消耗电流不大于12mA。
前置器温漂
温度范围选择01：&&在0℃～+70℃温度范围内，温漂系数不大于0.05%/℃
温度范围选择02：&&在0℃～+100℃温度范围内，温漂系数不大于0.05%/℃
对于45#钢（标准出厂校准材料）以外的被测体材料的附加误差
对于下列材料，附加灵敏度误差在&5%以内：
35#钢&30CrNi3&&40CrNiMoA&&37CrNi3&&20CrNiMo&&Cr17Ni4Nb
对于下列材料，附加灵敏度误差在&7.5%以内：
30CrMo&40CrNi&12CrNi3&&70#钢&65#钢&40#钢&30#钢
20#钢&&15CrMo&0Cr17Ni7AI&0Cr17Ni4Cu4Nb