由本特利3500系统提供-24VDC或-18VDC电源给前置传感器, 一般以-24VDC应用较多。前置器产生一个低功率高频率 (RF) 信号, 这一RF信号由延伸电缆送到探头端部里面的线圈上, 根据麦克斯韦尔电磁场理论, 趋近传感器线圈接到高频电流之后, 线圈周围便会产生高频磁场, 该磁场穿过靠近它的导体材料的转轴金属表面时, 会在其中感应产生一个电涡流, 根据楞次定律, 这个变化的电涡流又会在它周围产生一个电涡流磁场, 其方向和原线圈磁场的方向刚好相反。这两个磁场相叠加, 将改变线圈的阻抗, 即RF信号有能量损失, 该损失大小是可以测量的。导体表面距离探头顶部越近, 其能量损失就越大, 传感器可利用这一能量损失, 产生一个输出电压。线圈阻抗的变化既与电涡流效应有关又与静磁学效应有关。如果磁导率、激励电流强度、频率等参数恒定不便, 则可把阻抗看成是探头顶部到金属表面间隙的单值函数, 即两者之间成比例关系。通过前置器测量变换电路将阻抗的变化测出并转换成电压或电流输出, 再送至3500系统处理后经二次仪表显示出来, 即可反应出间隙的变化。
主要由探头、延伸电缆和前置传感器三部分组成。
(1) 探头是系统的测量部分, 靠近轴的表面, 所以能测量其顶部和轴表面的间隙。由平绕在固体支架上的铂金丝线圈构成, 用不锈钢壳体和耐腐蚀材料将其封装, 再引出同轴电缆猪尾线和延伸电缆相连接后接入前置器。
(2) 探头端部材料为聚苯硫醚 (PPS) , 壳体材料一般为ANSI304不锈刚 (SSI) 。其结构坚固, 在探头所带的延伸电缆上可以铠装也可不铠装, 可以带接头也可以不带接头。探头通过前端丝扣与外套管相连, 再通过套管固定在设备上。
(3) 探头按端部直径一般为5mm、8mm、11mm、25mm等, 其中以5mm、8mm应用较多。由于头部线圈直径决定探头的基本性能—线性量程, 因而常用头部直径来分类和表征各型号探头。
(4) 探头按所带电缆长度一般为0.5m、1m、1.5m、2m、5m和9m。其选择原则见文中图表1, 探头直流阻抗 (额定) (RPROBE) 表。
(1) 接触式传感器, 即传感器直接和被测物体接触。如速度、加速度传感器。多用于非固定安装, 只测取机壳振动的地方。
(2) 非接触传感器, 不直接和物体接触, 可以固定安装直接检测转动部件的运行状态, 常用的有永磁式趋近传感器和电涡流趋近传感器 (测量范围宽, 抗干扰能力强结构简单和不受介质影响的特点) 。
采用75三维轴向FEP绝缘标准电缆。用于连接探头和前置器。一定要保证延伸电缆的长度加上探头所带电缆长度等于前置传感器所要求的电缆长度5m或9m, 其选择原则见表2。否则系统便无法测量。而对于前置传感器和控制系统相连的电缆, 为保证和前置器之间的可靠连接, 一般应选用多芯的电缆。
一方面为探头线圈提供高频交流电源;另一方面感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化, 经过处理产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。
一种是与5m电长度的电缆相配;另一种是与9m电长度的电缆相配, 这里所指电缆长度是由探头所带电缆长度和延伸电缆长度之和组成, 也就是我们常说的5m系统和9m系统。
无安全栅时要求-17.5～26VDC电流最大12mA。
有安全栅时要求-23～26VDC。
前置器具有容错性、极性保护和输出短路保护等特点, 即电源端、公共端和输出端任意接线错误都不回损坏前置器
(1) 检测振动的探头。零点的确认, 振动探头一般性能曲线中点为零点, 用标准测量仪器测得的间隙电压输出值在-10VDC±0.5即可 (探头一般性能曲线中点) 。
1) 安装前首先一定要确定好系统的总长度。选用合适连接尺寸的探头和延伸电缆。
2) 确保前置传感器电源电压和控制系统组态等完好。
3) 安装或检修过程中, 一定要保护好探头, 避免端部碰到金属外壳或其他坚硬外壳上而损坏。
4) 安装探头前一定要保证探头、测量轴和外壳安装孔处表面清洁, 以免带入铁渣等影响以后测量。
5) 用于监测机组同一点径向振动值的探头一般为两个, 且成对在X—Y方向。
6) 安装时一定保持两个探头轴线相互垂直90°, 并且每个探头轴线和水平面夹角为45°。
7) 对于探头端部和轴承之间到底相差多少尺寸安装才算合适, 我们通常有两种方式进行测量: (1) 机械测量法, 即通过用塞尺来测量探头端部和被测轴间的距离来确定。常用于测量安装在设备外壳内的探头如位移等。 (2) 电气测量法, 即通过测量前置器输出电压值确定。选用标准测量仪器的直流电压档, 一表笔接前置传感器公共端另一表笔接前置器输出端, 一般输出在-10VDC±0.5即可。 (3) 机械测量和电气测量法共用法, 为更精确保证安装尺寸, 我们可以采用二者结合来用。
8) 将探头安装到相应安装孔, 将探头旋到底, 再退出两到三圈, 然后将探头、延伸电缆以及前置器和控制系统电缆连接起来, 最后用万用表测量输出电压, 待达到要求值时, Bently (本特利) 3300 XL8一般要求调至输出值在-10VDC±0.5时将探头锁紧螺母拧紧。
9) 再次测量确认输出电压或二次表显示无误后, 做好引线内部或外部固定处理将引线引出壳体, 检查探头的好坏, 确认完好后对引出线接头等处进行密封处理后即可完成。
(2) 检测位移、键相位的探头。检测位移量、键相位探头的安装方式和振动探头的安装基本相同, 通常直接和轴向位移连接块一同拆装。唯一不同的是位移探头安装时, 必须先要确定一个设备的机械零点, 一般为副止推端或中间, 通常在设备初次安装或大修后, 由设备检修人员确定后进行。因此, 在回装探头前一定要和设备检修人员密切沟通, 得到确认后方可回装。
由于测量振动、位移、键相位参数的系统原理是相同的, 因此, 对于相同厂家和同一系列的仪表之间, 在探头、延伸电缆和前置器尺寸等参数相同的情况下, 各部分相互之间是可以替换使用的, 这就为我们在平日的检修和备品备件准备上提供了很好的帮助。
大型机组在平时的生产过程中, 一般起着极为关键的作用。机组的安全可靠运行是生产得以正常进行的关键。正确和科学的判断和分析设备故障或者是检测系统异常对于操作人员做出正确判断和及时处理尤为重要。因此, 在出现检测参数异常情况时我们可以从以下方面进行判断。
(1) 当多个参数同时或接连出现异常时, 这种情况大多是由于工艺状况或设备出现异常。此时我们可先从工艺或设备本身检查, 看看工艺工况、设备、控制系统卡件等有无异常情况。
(2) 当某一个参数异常时在工艺和设备都无异常的情况下我们可先检查单个测量回路。 (1) 检查探头锁紧螺母是否松动。 (2) 检查探头猪尾线、延伸电缆、前置传感器和控制系统各接线处是否连接可靠, 有无松动等情况。 (3) 检查电缆等有无毛刺、接壳、接地等是否完好。 (4) 检查延伸电缆等有无破皮、绝缘等情况是否完好。 (5) 检查电缆屏蔽、接地等是否完好。 (6) 可通过对照图表三检查探头和延伸电缆阻抗等是否正常。 (7) 检查控制卡件等处是否正常。
(3) 当机组处在停车状况下, 而某个或多个参数异常时, 除了考虑以上因素外, 我们还可以工艺操作方面去考虑, 如检查盘车油泵是否启动等进行判断。
(4) 检查工艺状况油温、油压等有无变化。
(5) 对于在原始调试过程中出现的无法测量等情况, 我们还可以从以下方面来进行检查: (1) 检查探头的长度和外套管长度是否满足, 可以通过铁丝等探测深度来测量对比进行判断。 (2) 检查探头、延伸电缆、前置器是型号等是否匹配。 (3) 检查系统总长度是否合适。
大型旋转设备中, 检测仪表种类较多, 控制系统复杂。因此, 仪表的稳定和可靠运行对于机组设备的安全和稳定运行极为重要。本文仅从以上部分进行简单论述, 希望能与大家分享和探讨, 不足之处敬请指正。
摘要：在大型旋转设备中, 如汽轮发电机组、压缩机组、风机等大型旋转设备中, 机组能否安全和可靠运行, 就需要多个检测仪表如油温、振动、位移、转速等及时跟踪监测设备当前的运行状态, 以便操作人员做出进行应用监测和故障处理。本文以Bently (本特利) 3300XL8系列探头为例, 就其现场测量部分, 从其测量原理、组成、安装和维护等方面来介绍其在测量过程中的应用。
关键词：旋转设备,振动,位移,安装维护,检修
[1] Bently (本特利) 传感器系列资料、相关文献.
[2] 张毅, 张宝芬, 草丽, 等, 编著《自动检测技术及仪表控制系统》ISBN7-5025-6239-7/G.1609, 化学工业出版社.
[3] 王福利《.石油化工工厂设备检修手册》压缩机组ISBN9787802292826, 中国石化出版社.
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